А сами рипидистии быстрее обнаруживали добычу по запаху.У рипидистии было столько общего с древними и даже с современными амфибиями, что академик Иван Иванович Шмальгаузен признал: "Грани между ними, казалось бы, совершенно стираются. Это тем более поразительно, что они обитали в разных средах".Рипидистии приспосабливались к своей среде обитания, они вовсе не собирались выходить на сушу и не готовились к этому событию. Но так получилось, что закономерно или случайно все жизненно важные органы и системы рыбы оказались пригодными для работы на суше. Свой нос рипидистии использовали только в воде, но им можно было дышать и на суше. Нос для рипидистии значил много, и устроен он был гораздо сложнее, чем у других рыб.Почти у всех современных амфибий есть так называемый якобсонов орган - самостоятельный отдел, часть обонятельного мешка. Рипидистиям этот орган помогал лучше улавливать запахи. Якобсонов орган или его рудименты найдены и у рептилий, и у птиц, и у млекопитающих. Выходит, это очень важный орган, который мог исчезнуть за ненадобностью позже. Зачем же он был нужен древним амфибиям - предкам рептилий, птиц, млекопитающих?Сухая слизистая носа не воспринимает запахи. Но у вышедших на сушу животных была именно такая слизистая: железы, которые увлажняют ее, еще не появились. Вот тут и пригодился первым четвероногим добавочный мешок, который отходил от дна носа и располагался под ним. Когда почти весь нос был заполнен воздухом и фактически бездействовал, якобсонов орган, в котором задерживалась и сохранялась вода, работал в полную силу.Трудно в это поверить, но у рипидистии было нечто, из чего мог развиться настоящий язык, а еще у далеких их предков были и легкие. В воде, богатой кислородом, легкие не очень нужны. Другое дело - мелководье. Здесь и заполучить глоток воздуха проще. Ведь до поверхности воды добраться можно быстро, а это чрезвычайно важно: меньше времени приходилось демонстрировать себя и врагам, и потенциальной добыче. Существовала еще одна причина, заставившая рипидистии использовать свои легкие максимально.Задолго до того, как появились турзиусы, гироптихиусы и их соплеменники и современники, произошло знаменательное событие: Земля перестала быть безжизненной пустыней.И сейчас, едва отхлынет морская волна, остаются на отмели водоросли. Лежат они, а настанет час прилива - набираются сил. Совсем немного отделяет поселенцев литоральной полосы от суши, куда не доходит вода, но долетают брызги волн прибоя. Зеленые водоросли, выбравшись сюда первыми, решили продвигаться дальше, но прежде вступили они в союз с грибами. Корней у древнейших растений не было, поэтому обосновались грибы в тканях их подземных органов. Возможность высохнуть уменьшилась, а приток минеральных веществ, особенно фосфатов, из бедной питательными соками почвы увеличился.Четыреста пятнадцать миллионов лет назад на Земле уже росли куксонии. Они напоминали кустики с совершенно голыми стеблями, которые, когда раздваивались, походили на крошечные вилы. Болотистые места, где влаги предостаточно, заняли родственники куксонии - райнии и хорнеофиты. Самые высокорослые - райнии большие - поднимались вверх на полметра. А потом разрослись псилофиты. Райнии большие по сравнению с ними были маленькими. Стебли псилофитов, покрытые многочисленными шипами, стояли прямо. От стеблей отходили боковые ветви. Рядом с райниями и хорнеофитами появились астероксилоны, как и современные плауны, с чешуей из мелких листьев. Наконец, взметнулись в небо древнейшие деревья: анефровиты германские, достигавшие в высоту пятнадцати метров, и знаменитые сорокаметровые археоптерисы. Возникли первобытные леса.В среднем девоне на материках почти везде царствовал тропический климат. На Аляске, на севере Канады и Гренландии было не только жарко, но и влажно. А на остальной части Северной Америки и Гренландии, в Испании, в Англии и в других теперешних западноевропейских странах, расположенных прямо напротив нее, и государствах, примыкающих к Балтийскому морю, - сухо. Однако на побережьях климат был морской, очень влажный, с довольно ровными температурами. И заросли, напоминающие мангры, - совсем не были редкостью.Растения, оккупировавшие берега водоемов, время от времени погибали. Попав в воду, они начинали разлагаться. Высокая температура ускоряла разложение, и кислорода в воде становилось очень мало. Особенно тяжело было жить в мелких водоемах. И рипидистиям, плававшим в них, волей-неволей приходилось совершенствовать свои легкие, дышать воздухом.Любые рыбы прекрасно приспособлены к жизни в тех водоемах, в которых они обитают. Однако наступил момент, и рипидистии гироптихиус эльгэ, которые умели передвигаться по дну водоемов, опираясь на плавники, начали выползать на берег. Но что заставляло рыб это делать? Ответы разные. Иван Иванович Шмальгаузен считал, что у рыб не было иного выхода. Они должны были выбрать: или задохнуться в воде, почти лишенной кислорода, или высовывать наружу хоть часть тела, а потом и совсем вылезать на берег. Точка зрения американского ученого Р. Ингера, поддержанная академиком Леонидом Петровичем Татариновым, такова: всему виной перенаселенность, именно она привела к конкуренции из-за пищи и вынудила предков амфибий искать себе другое пристанище.Потребовалось немало времени, но ползанье по суше дало результат: плавники превратились в лапы. Тело поднялось над землей, и, медленно ступая, первые четвероногие пошли по суше. Как выглядели они, не известно. Геологическая летопись об этом умалчивает. Единственные по сей день найденные древнейшие четвероногие с настоящим рыбьим хвостом - ихтиостеги. Они появились на Земле позже и внешне напоминали крокодилов. У ихтиостег была продолговатая голова, огромная пасть, мощные зубы, кожа, покрытая мелкой костной чешуей, а под кожей - массивные ребра.Дышала ихтиостега еще ртом. Задние лапы у нее были слабые, а передние - мощные, но, когда шла она, работали только суставы плеча и запястья, локти не сгибались и не разгибались. Не имея даже жалкого подобия шеи, ихтиостега нацеливалась на добычу по-рыбьи: всей передней частью туловища, а не головой, как это делают действительно живущие на суше.Чем питалась она? Единого мнения по этому поводу нет. Одни считают, что ихтиостеге больше всего нравилась рыба, по мнению других, она ловила собратьев, более мелких и более неуклюжих, чем она сама.Ихтиостега лишь попыталась обосноваться на суше. Потомков, лишенных недостатков, присущих ей, она не оставила. Это тупиковая ветвь рипидистии.Но кончился девон, наступил карбон. Он стал отсчитывать свое время триста пятьдесят миллионов лет назад. На Земле по-прежнему было неспокойно. Сближались и сближались материки, и вот Гондвана столкнулась с Еврамерикой, вдоль экватора протянулись на семь тысяч километров Аппалачи. Сибирский континент соединился с Казахстанским, Еврамериканский - с Сибирским. Поднялись Уральские горы. А в конце концов образовался единый огромный материк - Пангея, Вся земля, впервые реконструированная Альфредом Вегенером.После похолодания, наступившего триста сорок пять миллионов лет назад, ледники во многих районах Южного полушария стали больше.Из Африки, точнее из Намибии, лед стекал к западу и проник в Уругвай и в Бразилию. Началось оледенение в Индии, в горах острова Тасмания и в Юго-Восточной Австралии.Однако для древних амфибий карбон - рай. В местах, где они жили, господствовал влажный теплый и притом ровный климат. А пейзаж! Густые заросли растений, полным-полно болот, непросыхающих постоянных водоемов. И амфибии продолжали осваиваться на суше, расселялись по Земле. Конкурентов у них не было. Но пока они еще тесно связаны с водой, с реками, озерами, болотами, хотя одни ловят рыбу, а другие - червей, ракообразных, личинок насекомых.Амфибии тех времен выглядели по-разному: были и крупные, похожие на крокодилов с такой же вытянутой вперед мордой, были и мелкие, с более короткой головой, были и совсем крошечные. У малыша эугириноса, полностью покрытого чешуей, голова вырастала максимум до двух сантиметров. Охотился он уже на насекомых. Еще меньше был амфибамус. Он, как и эугиринос, напоминал саламандру с большой головой. У амфибамуса чешуя прикрывала только живот. Это крошечное существо чувствовало себя на суше уверенней, чем эугиринос. Достаточно легкая голова, огромные глаза, длинные лапки, довольно короткое тело и в довершение всего очень короткий хвост. Амфибамус и хорошо видел, и хорошо слышал.Древние амфибии сумели по-настоящему приспособиться к жизни на суше лишь в середине карбона, триста пятнадцать миллионов лет назад, а к концу эпохи их расплодилось множество: прыгали, ползали, ходили представители двадцати семейств. Однако середина карбона - это и дата рождения рептилий. Амфибии дали им жизнь на свою погибель. Рептилии и обитали там же, и ели то же, что и амфибии.Конкуренция с рептилиями, которые охотились на насекомых, привела к тому, что амфибии вынуждены были подкармливаться в воде. Но появились хищные рептилии. В их "меню" входили и собратья, что поменьше, и амфибии. Поймать их, нерасторопных, не составляло труда. Уберечь себя могли лишь мелкие амфибии, которые вели скрытный образ жизни: прятались под камнями, зарывались в лесную подстилку или в рыхлую почву. А на берегу удавалось спастись тем, которых не подводили уши и глаза. Обнаружив хищника, они заблаговременно соскакивали в воду и исчезали в водорослях или закапывались в ил. Более крупным и тяжеловесным везло не всегда. Помытарившись на суше, они нашли выход: вернулись в воду, начали, как и их предки, рипидистии, подстерегать добычу. Но добычей им служили не рыбы, а свои собственные соплеменники. Преследуемые рептилиями, они прыгали в воду и попадали в живые капканы, в пасти этих хищников.Амфибий, живущих на берегу, вытесняли отовсюду, их истребляли и в воде, и на суше. Положение стало критическим. И повторилось то же, что произошло четыреста с лишним миллионов лет назад. Тогда в аналогичную ситуацию попали рыбы. Им не было житья от огромных двухметровых ракоскорпионов, вооруженных мощными клешнями.
Ища спасения от них, рыбы начали подниматься по рекам вверх по течению: путь туда ракоскорпионам был заказан. Теперь отправились странствовать амфибии. Как и у рыб, у них был один-единственный путь для отступления: реки. Амфибии продвигались по берегам рек выше и выше и обосновывались в верховьях этих рек, в горных местностях. Хищные грузные амфибии вслед за ними идти не могли. А от хищных рептилий можно было спрятаться и в воде, и на суше: под камнями или во мху.Миллионы лет прожили здесь амфибии. Наконец век рептилий закатился. Амфибии вернулись на равнины.Сейчас на Земле живут представители трех отрядов амфибий: безногие, бесхвостые и хвостатые. Родословная их темна и запутанна. Кто от каких рипидистии и от каких древних амфибий произошел - не известно. Еще недавно от одних рипидистии выстраивали ряд, ведущий к безногим и хвостатым, а от других - к бесхвостым амфибиям. Однако уникальные находки рипидистии на территории нашей страны заставили пересмотреть прежние взгляды. Ихтиостеге, которая красовалась в научных книгах и учебниках и так долго стояла у основания родословного древа амфибий, пришлось отойти в сторону.
Глава II. МАСТЕР НА ВСЕ РУКИ
В сказках невозможного нет: любые желания исполняются, тем более если это желания царских дочерей.В финской сказке одна царевна сказала: "Чтобы такое вышло из меня, к чему прислушиваются все люди". А вторая захотела: "Чтобы такое вышло из меня за чем гоняются все люди". Когда подошла очередь третьей, она промолвила: "Что бы такое вышло из меня, на что дивились бы все люди". И стала старшая дочь кукушкой, средняя – белкой, а младшая превратилась в лягушку.Хоть царская дочь вовсе не прародительница лягушек, выглядят они действительно необычно. А разгадка этой необычности, которая с незапамятных времен привлекала к ним внимание людей, проста. Греческое слово "амфибиос" означает: ведущий двойной образ жизни. Лягушки, жабы и прочее - настоящие вечные странники. Миллионы лет из года в год меняют они место своего жительства: то приходят в воду, то уходят на сушу. И это сделало их необычными не только внешне.Если бы лягушка простудилась и заболела, и ее, как принято у людей, заставили пойти в рентгеновский кабинет, можно было бы потом долго рассматривать снимок, однако даже намека на грудную клетку найти бы не удалось. Да и откуда ей взяться, если у лягушек нет ребер? А коли нет ребер - значит, не существует и диафрагмы, и мышц, которые оттягивают ребра вверх и вперед, помогая сделать вдох.В 1667 году англичанин Роберт Гук поставил эксперимент. Гук рассек ребра и диафрагму собаки. Грудная клетка ее перестала двигаться, воздух уже не поступал в легкие. Собака должна была погибнуть, но ей стали вдувать в легкие воздух с помощью кузнечных мехов.Собаки, как и большинство живущих на суше, получают кислород одним способом. Расширяют мышцы грудную полость, давление в ней падает - воздух устремляется в легкие: снаружи давление больше. Сократится грудная полость, давление в ней станет выше атмосферного, воздух выходит из легких. Увеличивается, уменьшается ритмично грудная полость, словно подключен к ней механический всасывающий насос. Однако у лягушек нет грудной клетки, воспользоваться таким насосом они не могут. Как же они дышат?Вот сидит травяная лягушка. Целый час следи за ней - она не стронется с места. А от ощущения, что лягушка секунду назад закончила кросс на дальнюю дистанцию, отделаться не удается. Так быстро колеблется у нее горло. До ста сорока раз в минуту.Сидит, не двигаясь, лягушка, гортань у нее закрыта, ноздри открыты. Воздух входит в рот, выходит. Лягушка гоняет его вперед-назад, и содержащийся в нем кислород поступает в кровь во рту, в слизистой которого много капилляров: мелких сосудов с тонкими стенками.Но пора подать воздух и в легкие. Лягушка приводит в действие свой собственный насос: нагнетательный. Насосом ей служит полость рта.Итак вдох. Действие первое. Ноздри открыты. Дно рта опускается вниз. Воздух проникает внутрь. Чем объемистей полость рта, тем больше воздуха может вместиться в нее. Вот почему приплюснутая голова у лягушки такая широкая.Действие второе. Дно рта продолжает опускаться. Открывается щель в гортани. Давит тело, сокращаются мышцы груди, и воздух из легких выходит в рот.Действие третье. Дно рта начинает подниматься. Часть воздуха выталкивается наружу. Ноздри закрываются.Действие четвертое. Последнее. Дно рта ближе и ближе к нёбу. Воздух в легких!Имея нагнетательный насос, лягушка может обеспечить себя кислородом и иначе. Она набирает воздух ртом и ноздрями, закрывает и то и другое. Дно рта поднимается вверх, воздух оказывается в легких, а гортань сразу закрывается. И опять то же самое. Лягушка отправляет в легкие все новые и новые порции воздуха, не позволяя ему выходить, и поправляется прямо на глазах. Пройдет немного времени, нырнет она в воду, а при ней - резервуар с кислородом. Сидит лягушка на дне и перекачивает воздух из легких в рот, изо рта в легкие, пока не останется в нем ни капли кислорода.До последнего времени все были убеждены, что нагнетательный насос в почете только у амфибий. И вдруг сообщение: таким же насосом пользуются игуаны. Эти ящерицы пустынь юго-запада Северной Америки прячутся в трещинах скал. Индейцы, для которых игуаны - одно из обычных блюд, достать их оттуда живыми не могут. Раздув легкие, ящерица закрепляется в трещине очень прочно. Остается лишь проколоть ее заостренной палочкой.Но недавно выяснилось и другое: некоторые амфибии, в свою очередь, используют не нагнетательный насос, а всасывающий.Однако как бы ни поступал воздух в легкие, орган этот у амфибий далек от совершенства. У лягушек и их бесхвостых сестер он представляет собой два мешка, внутри которых - камеры, отделенные друг от друга перегородками. Ячеек немного. Поэтому, хотя они и увеличивают поверхность, пригодную для газообмена, увеличение невелико. У кубического сантиметра ткани легких человека общая поверхность для обмена газами в пятнадцать раз больше, чем у лягушки.От такого сравнения кто угодно пришел бы в отчаяние. А амфибии? При их двойном образе жизни первоклассные легкие совсем ни к чему. Смерть же от недостатка кислорода или избытка углекислоты им не грозит.В 1785 году итальянец Ладзаро Спалланцани, прославивший свое имя многими открытиями в биологии удалил у лягушки легкие. К удивлению Спалланцани лягушка, оправившись после операции, вела себя так, словно абсолютно все ее органы были на месте. Спалланцани подверг испытанию еще нескольких лягушек. Но и они не задыхались. И Спалланцани сделал сенсационный вывод: "У лягушек поглощение кислорода происходит через кожу!"Спустя десять лет эксперимент Спалланцани был повторен. Лягушку без легких посадили в ящик. Жаловаться на плохие условия ей не приходилось. Воздух в ящике был влажный, температура не поднималась выше двенадцати градусов. И день за днем лягушка жила. День за днем она поглощала кислород и удаляла углекислый газ через свою кожу.В наше время амфибии не попадают на операционный стол, их просто заставляют сидеть под водой, не высовывая оттуда головы. И вот какой образуется ряд. Обыкновенная квакша, вынужденная не пользоваться легкими, живет несколько часов, серая жаба - восемь дней, прудовая лягушка - три недели, травяная - месяц. Видимо, это для нее не предел, опыт был прерван: она могла умереть от истощения. И все же рекорд поставили не травяные лягушки, а обыкновенные тритоны. Они просидели в воде семь месяцев. Жили бы там тритоны и дольше, если бы не подвела техника. Они погибли из-за неисправности системы подачи кислорода.Эти эксперименты подтверждают вполне закономерное предположение: чем больше времени проводит амфибия на суше, тем важнее для нее легкие. Однако так бывает не всегда.Гладкой шпорцевой лягушке из Южной Африки отказать в своеобразии нельзя. У нее маленькие передние лапы с тонкими, никак между собой не связанными пальцами, а на массивных задних лапах пальцы соединяет широкая перепонка, и на каждой лапе на трех пальцах по черному когтю. Эти лягушки живут в теплых стоячих водоемах. В них мало кислорода, и приходится им дышать в основном легкими.В болотах или в канавах на рисовых плантациях юго-восточных районов США можно встретить удивительное существо. Длинное-предлинное туловище с хвостом занимает целый метр, внизу - крошечные лапки, совершенно не пригодные для ходьбы, вверху - глаза, которые просвечивают через кожу. Это амфиума. По той же причине, что и шпорцевая лягушка, она полагается на свои легкие.Наша чесночница - полная противоположность и амфиуме, и шпорцевой лягушке, всего-навсего несколько дней в году проводит эта бесхвостая амфибия в воде. Но и на поверхности земли ее редко увидишь. А если произойдет такое, чесночнице, прекрасному землекопу, хватит трех минут, чтобы уйти от опасности. Пока не стемнеет, прячется чесночница в своем убежище. Сидеть в земле и вентилировать легкие - задача не из простых. Поэтому дышит чесночница больше кожей.Амфибии - не единственные на Земле, кто дышит кожей. Из уст в уста передается история об итальянских детях. Эти дети должны были участвовать в религиозной процессии, и их покрасили золотой краской. Конец был трагический: дети умерли от удушья. Легенда есть легенда Люди действительно дышат кожей, однако количество кислорода, которое поглощает она, ничтожно. С углекислым газом дело обстоит несколько иначе, но и тут цифра мизерная: один процент от того, что выводят легкие.Летучие мыши в более выигрышном положении. Перепонки крыльев некоторых из них широкие, тонкие, лишены волос, пронизаны сосудами. И когда жарко, через кожу крыльев летучей мыши уходит почти двенадцать процентов углекислого газа, но кислорода все равно поглощается мало.Ни летучие мыши, ни какие-либо другие животные Земли не могут соперничать с амфибиями. Их кожа пропускает через себя газы просто великолепно.