ТВОРЕНИЯ ЭВОЛЮЦИИ: Успехи и неудачи природы

31 марта, 2020 admin ТВОРЕНИЯ ЭВОЛЮЦИИ: Успехи и неудачи природы

Удивительные творения эволюции

Успехи и неудачи природы

Все вымершие и ныне существующие виды животных являются результатом грандиозной игры природы — эволюции. Каждому виду окружающая среда предъявляет определенные требования, к которым вид волен приспосабливаться или не приспосабливаться (обрекая соответственно себя не вымирание). Одними находками природы остается только восхищаться. Другие — по крайней мере, по человеческим представлениям — грешат серьезными изъянами и, следовательно, требуют «доработки».

В этом разделе книги мы познакомим читателя лишь с некоторыми самыми удачными и самыми неудачными творениями матери-природы.

Классика дизайна

О некоторых величайших «хитах» эволюции

Королевские пингвины и пингвины Адели способны погружаться в морские пучины на десятки метров, несколько минут оставаться под водой и всплывать на поверхность, не испытывая ни малейших признаков кессонной болезни, от которой столь часто страдают аквалангисты и водолазы. Избежать этого смертельно опасного состояния пингвинам помогает хитрый трюк: быстро преодолев половину пути, они делают остановку, а затем продолжают медленный подъем под косым углом к поверхности моря. В результате легкие птиц успевают адаптироваться к перепаду давления.

Императорские пингвины никогда не промокают. Их необычайно плотное оперение покрыто слоем водоотталкивающей жировой смазки, не пропускающей воду к поверхности тела. Кроме того, между кожей и перьями у этих птиц находится тонкий защитный слой воздуха.

В особенно жаркие дни африканские страусы охлаждают ноги простым, но чрезвычайно эффективным способом — поливают их своим жидким пометом.

Паутинные ловчие сети пауков обладают невероятной эластичностью: они могут растягиваться, увеличиваясь в длину в 4 раза, а затем возвращаться в исходное состояние, не образуя никаких провесов.

Крокодилы способны задерживать дыхание под водой более чем на час. Образующийся при этом диоксид углерода (углекислый газ) превращается в крови рептилий в ионы бикарбоната, что заставляет содержащийся в эритроцитах гемоглобин высвобождать в кровь новые порции кислорода.

Аризонская полосатая древесная ящерица (Aspidoscelis arizonae) — настоящий природный термометр с цветовым индикатором температуры. В утреннюю прохладу цветовые отметины на ее брюхе и горле зеленые. По мере того как солнце согревает воздух, эти пятна становятся бирюзовыми, а в разгар полуденной жары приобретают яркий кобальтово-синий цвет.

Еще более точным термометром может служить стеблевой сверчок. Поскольку характер его пения напрямую зависит от температуры воздуха, нужно сосчитать число серий звуковых импульсов, издаваемых насекомым за 15 секунд, и прибавить к нему 15. Полученная сумма будет соответствовать температуре воздуха по шкале Фаренгейта. Стоит ли удивляться, что в Америке стеблевого сверчка прозвали «градусником бедняка».

Прежде чем удовлетворить жажду, африканскому жуку стенокаре (Stenocara ) приходится собирать воду… спиной. Живут эти насекомые в одном из самых жарких и засушливых мест планеты — пустыне Намиб на юго-западе Африки. Единственный источник воды здесь — влага, содержащаяся в утреннем тумане. Жуки собирают ее, повернувшись спиной к утреннему бризу и приподняв заднюю часть тела. Влага конденсируется на жестких надкрыльях жуков и по особым желобкам стекает прямо в рот насекомых.

Смыкая мощные челюсти, аллигатор развивает силу примерно 900 кгс. Это в го раз больше силы, с которой может стиснуть зубы человек.

В хоботе слона насчитывается более 40 000 мышц. Во всем теле человека их примерно 650.

Ни один баран не может сравниться длиной рогов с памирским архаром, обитающим в высоких горах Афганистана. У некоторых взрослых самцов их длина достигает 1,9 м.

В шее жирафа и летучей мыши одинаковое количество позвонков — семь. Из семи позвонков состоит шейный отдел позвоночника и большинства других млекопитающих. В шее лебедя 25 позвонков.

Лесная лягушка переживает морозную зиму, превращаясь в ледышку. Когда температура воздуха становится отрицательной, примерно 2/3 жидкости, содержащейся в ее теле, замерзает. Все жизненные процессы при этом сильно замедляются: резко падает скорость метаболизма, уменьшается частота дыхания и сердечного ритма. Источником энергии в это время для лягушки служит глюкоза. Если температура тела лягушки не упадет зимой ниже -7 °C, весной она оттает и вернется к жизни.

Точно так же переживают суровые зимы и некоторые виды аллигаторов. Когда водоем начинает покрываться льдом, они выставляют наружу кончик морды, чтобы втягивать воздух через ноздри.

В морских глубинах живые существа встречаются не так уж часто, а потому шансы столкнуться с жертвой у здешних хищников очень невелики. Вот почему мешкорот при каждом удобном случае наедается до отвала: огромная пасть и сильно растяжимый желудок позволяют этой глубоководной рыбе заглатывать животных крупнее собственных размеров.

Пауки способны вырабатывать паутину 7 различных типов. Так, очень липкую паутину они используют для ловли жертв, а паутинные нити, обладающие повышенной прочностью, — в качестве «мостиков», помогающих им перебираться с места на место. Большинство видов пауков могут вырабатывать несколько типов паутины, но ни один вид не вырабатывает все семь.

Макаки резусы постоянно таскают с собой пищу в небольших защечных мешках. Проголодавшись, они подкрепляются этими запасами снеди.

Акулы, похоже, — единственные животные, не знающие, что такое болезнь. Насколько известно, их организм невосприимчив ни к одному из заболеваний, включая рак. Кроме того, эти рыбы обладают еще одним завидным качеством: утраченные зубы у них замещаются новыми всего через 24 часа. На протяжении жизни акула может сменить несколько тысяч зубов. Но и эти существа не лишены недостатков. Чтобы поглощать кислород, их жабры должны постоянно омываться током воды, а поскольку жаберных крышек у этих рыб нет, они вынуждены постоянно оставаться в движении. Прекращать плавание акулам нельзя и по другой причине: поскольку плотность их тела выше плотности воды, остановившаяся рыба тотчас начинает идти ко дну. Неудивительно поэтому, что акулы, по сути дела, никогда не спят: настоящий сон заменяют им короткие периоды отдыха.

Жук-носорог способен ползать, таская на спине груз в 850 раз тяжелее собственного тела. Человек с такими способностями мог бы переносить с места на место 27 легковых автомобилей средних габаритов. Среди насекомых, однако, имеются и непревзойденные легкоатлеты. Длина пенниц составляет всего 6 мм, но с помощью особого «катапультирующего устройства», расположенного в задней части тела, эти близкие родичи цикад взмывают в воздух на высоту более 70 см. Человек с такой прыгучестью смог прыгнуть на высоту 210 м. Отталкиваясь от поверхности, пенница развивает силу, превосходящую силу тяготения в 400 раз! (Для сравнения: люди во время прыжка отталкиваются от земли с силой в 2–3 раза больше силы тяготения и теряют сознание от перегрузки, если она превышает силу тяготения в 5 раз.)

Муравей без особого труда поднимает и перетаскивает грузы в 50 раз тяжелее своего собственного тела.

Каждая передняя лапа большой панды снабжена «шестым пальцем». На самом деле он представляет собой сильно изменившуюся в процессе эволюции сесамовидную косточку пясти. «Шестой», или ложный, палец способен сгибаться и разгибаться согласованно с настоящим большим пальцем, что позволяет панде крепко обхватывать стебли и корни бамбука во время кормежки.

Способностью к биолюминесценции (испусканию света) обладают многие животные. Один из самых ярких примеров — самка южноамериканского жука фриксотрикса (Phrixothrix ), которая на протяжении всей своей жизни сохраняет личиночную форму и внешним видом напоминает крупного червя: на ее голове светятся два красных фонарика, а по бокам тела — 11 пар желтовато-зеленых. В Бразилии это насекомое называют «червяком-паровозом».

Светящийся орган маленького гавайского кальмара эупримны (Euprymna scolopes ) напоминает строением прожектор. Источником света в нем служит колония люминесцентных бактерий, а рефлектором — особая белковая ткань, способная отражать свет. Направляя свет «прожектора» на тень, отбрасываемую собственным телом на песок, эупримна идеально маскируется на морском дне от хищников. Кроме того, прожектор помогает кальмару вести в темноте поиск пищи и отпугивать мелких хищников. По мнению ученых, изучение устройства светящегося органа эупримны может привести к разработке новых оптико-электронных нанотехнологий.

У подавляющего большинства пчел опылением цветков занимаются рабочие самки — они делают это в процессе сбора нектара и пыльцы. И только некоторые южноамериканские орхидеи опыляют исключительно самцы пчел-эуглоссин (семейство Euglossinae). Цветки этих орхидей приманивают трутней не с помощью нектара, а особыми пахучими веществами, оказывающими на насекомых сильное наркотическое действие. Раз вкусив их запах, самцы-эуглоссины уже не могут жить без этого наркотика и вновь и вновь возвращаются к дурманящему цветку. Некоторые ученые считают, что самцы пчел в свою очередь используют неотразимый запах этих веществ для привлечения самок.

Обитающие на Галапагосских островах морские игуаны могут изменять размеры тела в зависимости от того, сколько пищи они способны достать. В периоды продолжительной бескормицы тело ящериц сморщивается и укорачивается на 20 %. Когда пищи (морских водорослей) вновь становится много, игуаны возвращаются к прежним размерам.

Плюющиеся кобры предпочитают поражать своих жертв и врагов на расстоянии: через отверстия в ядовитых зубах они с силой выбрасывают струйки яда, целясь противнику прямо в глаза. Яд разбрызгивается на расстояние до 2,4 м и вызывает сильную боль, а нередко и слепоту. Как показали специальные исследования, кобры обычно «плюются» ядом в движущиеся физиономии жертв и неприятелей.

Гиены занимают почетное место в ряду обладателей самых мощных челюстей в мире. Всего за 25 минут стая голодных гиен превращает тушу зебры весом 450 кг в кучку костей.

Кровеносная система жирафа устроена необычайно сложно — иначе сердце попросту не смогло бы протолкнуть кровь по длинной шее животного к его голове и обеспечить кислородом и питательными веществами головной мозг. Сердце жирафа в 2,5 раза крупнее сердца животных сравнимых размеров, а давление, создаваемое им при сокращении, составляет 300 мм ртутного столба. Но когда жираф резко опускает голову к земле, давление крови в головном мозге поднимается незначительно: чтобы предотвратить резкий прилив крови к мозгу и предохранить его от возможного повреждения, ток крови в шейных артериях прерывают особые клапаны. Длинные ноги жирафа туго обтянуты плотной кожей — эти «компрессионные чулки» облегчают отток крови вверх, к сердцу животного. А кроме того, содержание эритроцитов, осуществляющих транспорт кислорода, в крови жирафа вдвое больше, чем, например, у человека.

Большие и маленькие

Давиды и Голиафы в мире животных

Сердце синего кита имеет размеры маленького автомобиля и весит 500–900 кг. Диаметр его сонной артерии достигает 40 см: по ней может проползти малыш.

Самый крупный в мире паук — живущий в Южной Америке птицеед-голиаф: расстояние между кончиками его распростертых ног достигает 30 см. Основную добычу этого хищника составляют мыши, ящерицы, а также птенцы, которых он ворует из гнезд пернатых.

Самый маленький паук на свете живет на острове Борнео. Его научное название — Patu digua. Поскольку длина его тела составляет всего 0,37 мм, он едва различим невооруженным глазом.

Самая маленькая рыбка планеты — педоциприс (Paedocypris progenetica), обитающий в болотах Борнео и Суматры. Длина тела этого дальнего родственника карпа не превышает 8 мм.

Самая маленькая в мире ящерица живет на одном из островов Карибского моря: ее длина (включая хвост) чуть больше 1,5 см. Ученые считают ее самым мелким животным из 23 000 известных науке видов рептилий, птиц и млекопитающих.

Список самых крупных насекомых планеты, составленный учеными Смитсоновского института (США), выглядит следующим образом:

муравей: один из видов африканских бродячих муравьев, длина — 8 мм;

жук: один из видов южноамериканских усачей, длина — 20 см;

дневная бабочка: птицекрыл королевы Александры, обитающий на севере Новой Гвинеи, размах крыльев — более 30 см;

ночная бабочка: павлиноглазка геркулес, живущая в Новой Гвинее и Австралии, размах крыльев — 27 см;

муха: один из видов южноамериканских ктырей, длина — 6 см.

Список самых маленьких насекомых, составленный учеными Смитсоновского института, выглядит так:

муравей: один из видов муравьев, обитающих на о. Шри-Ланка, длина — о,8 мм;

жук: один из видов жуков-перистокрылок (семейство Ptiliidae ): его тельце меньше точки в конце этой страницы;

дневная бабочка: карликовая голубянка из Южной Африки, размах крыльев — 3 мм;

ночная бабочка: один из видов английских молей, размах крыльев — 3 мм;

перепончатокрылое: один из видов паразитических наездников семейства мимарид (Mymaridae ), длина — 0,17 мм.

Если продолжительность жизни считать одним из признаков «удачного дизайна» животного, царица термитов — настоящая суперзвезда в мире природы: она живет дольше, чем какое-либо иное насекомое. Известны случаи, когда плодовитые самки термитов доживали до 40 лет, а по мнению некоторых ученых, они могут достигать и вдвое большего возраста.

Морские ежи живут иногда до 200 лет.

Чтобы сварить вкрутую страусовое яйцо, потребуется примерно 40 минут.

Немногие животные могут сравниться по скорости роста с гигантской океанической луной-рыбой. Когда эта самая крупная костная рыба планеты вылупляется из икринки, ее длина составляет всего 2,5 мм. С возрастом, однако, ее тело быстро увеличивается в размерах, достигая 3 м в длину и 4,3 м в высоту (тело луны-рыбы очень высокое, сильно сжатое с боков). Крупные взрослые экземпляры весят до 1800 кг, т. е. в 60 млн. раз больше, чем едва вылупившийся из икринки малек. Если бы такой способностью к росту обладали люди, они вырастали бы до размеров «Титаника».

Просчеты матери-природы

О самых неудачных (по человеческим меркам) творениях эволюции

Сточки зрения человека, существование многих животных мало чем отличается от жизни людей с тяжелыми физическими недостатками. У свиней, к примеру, глаза поставлены по бокам головы, что сильно ограничивает передний обзор и физически лишает животных возможности посмотреть на небо, не поворачивая набок головы. У сов глазные яблоки напоминают по форме трубку, а потому не могут поворачиваться в глазницах. Чтобы посмотреть в сторону, им нужно повернуть голову. Зато голова у этих птиц способна поворачиваться на 270°. Недостатков не лишены даже самые совершенные хищники — кошки. Они не способны видеть предметы, находящиеся прямо перед носом, а потому лежащие на полу кусочки лакомства отыскивают с огромным трудом.

Из всех позвоночных животных самая короткая жизнь у нотобранха Фурцера — маленькой африканской рыбки длиной всего 5 см, относящейся к семейству карпозубообразных. Нотобранх вылупляется из икринки, взрослеет, оставляет после себя потомство, стареет и умирает в течение каких-нибудь шести недель.

Басенджи — единственная порода собак, лишенная способности лаять. История этой африканской породы насчитывает почти 5000 лет и восходит к временам египетских фараонов. Лаять басенджи не могут из-за необычной формы гортани. Это, однако, не мешает им издавать самые разнообразные другие собачьи звуки — визг, вой, рычание, фырканье и даже хохот. Обычно с помощью всех этих звуков басенджи выражают радость.

Популярное выражение «как красная тряпка для быка» начисто лишено смысла. Быки, как и многие другие животные, способны различать всего два цвета — синий и красновато-зеленый, поэтому большинство предметов кажутся им просто серыми. Внимание животного к матадору привлекают движения человека и колыхания мулеты. Цвет же мулеты — красный, ярко-желтый или розовый — не имеет для быка ни малейшего значения.

Животные и люди нередко болеют одними и теми же болезнями. Так, например, некоторые породы собак часто страдают от угрей (акне). Особенно сильно подвержены этому недугу боксеры, бульдоги, доберман-пинчеры и прочие короткошерстные породы. Как и у людей, угри обычно высыпают у собак на коже лицевой части головы (особенно на подбородке).

Далматины нередко страдают болезнью, напоминающей подагру. В отличие от других пород, у этих собак отсутствует фермент уриказа, разрушающий мочевую кислоту. В результате кристаллы этого вещества откладываются в суставах, вызывая их воспаление, и в почках, что приводит к развитию мочекаменной болезни. Особенно высок риск подагры у собак, потребляющих большие количества богатого пуринами красного мяса. Как и людей, чаще всего подагра поражает далматинов мужского пола, находящихся в расцвете сил. Подагре сильно подвержены также человекообразные обезьяны и морские свинки.

Некоторые ветеринары убеждены, что жизнь рядом с человеком для кошек опасна — велика вероятность заболеть астмой. Эта болезнь возникает у пушистых домочадцев от сигаретного дыма, пыли, бытовых химикатов и даже человеческой перхоти. Астмой страдает примерно одна из 200 кошек. Чаще всего этот недуг поражает сиамских кошек и другие азиатские породы.

Домашние кошки сильно страдают от сигаретного дыма. Как показали исследования, они, вдыхая табачный дым, рискуют заболеть не только астмой, но и подхватить неходжкинскую лимфому. Вероятность заболеть этим «кошачьим раком» у зверьков, живущих в семьях курильщиков, вдвое выше, чем у их сородичей, не вдыхающих табачный дым.

А вот хорьки совершенно безоружны по отношению к «человеческим» микробам. Эти зверюшки, в отличие от множества других млекопитающих, способны заражаться от человека простудными заболеваниями.

Популярная легенда о склонности леммингов к самоубийству не соответствует реальности. Действительно, в отдельные годы численность этих грызунов увеличивается в десятки раз, и тогда часть популяции срывается с насиженного места и в поисках корма отправляется в далекое путешествие. В это время многие зверьки гибнут при переправах через реки или крутые скалы. Но до миграции дело, как правило, не доходит: огромное количество леммингов как магнитом притягивает к их популяциям голодных хищников — горностаев, песцов, белых сов и многочисленных морских птиц. В результате даже в годы массового размножения численность популяций леммингов (например, в Гренландии) все время остается примерно на одном и том же уровне.

Ученые обнаружили, что породы овец с сильно развитой мясистой задней частью тела обладают особым геном, который обусловливает превращение усвоенной организмом пищи не в жиры, а в мышечную ткань. Генетики назвали этот ген callipyge, что в переводе с греческого означает «прекрасные ягодицы».

Если пойманную ящерицу погладить между глазами или перевернуть на спину и почесать ей брюхо, рептилия перестанет шевелиться и впадет в своего рода транс. Непонятно, однако, то ли животное и в самом деле пребывает при этом в гипнотическом состоянии, то ли попросту притворяется мертвым.

Без особого труда можно загипнотизировать и курицу: достаточно засунуть голову птицы под крыло, а затем медленно покачать ее на руках. В такой гипнотический сон курица способна впасть на несколько часов.

Желание почесать спину может обернуться для овцы гибелью. В начале лета, перед стрижкой, овцы сильно страдают от укусов блох. Не в силах побороть искушение почесаться, овца ложится на землю и начинает валяться на спине. Но вновь подняться на ноги животному трудно: ему не дает сделать это огромная копна шерсти на теле. Если овце не помочь, она неминуемо погибнет: либо сороки или чайки выклюют ей глаза, либо она умрет от вздутия живота, вызванного скоплением ядовитых газов.

Броненосцы — единственные животные, которые, как и люди, болеют проказой.

По мнению ученых, большинство насекомых можно считать полезными животными: они приносят людям экономическую выгоду и благотворно влияют на состояние окружающей среды. Так, по оценкам зоологов, пчелам и другим насекомым-опылителям люди обязаны третьей частью всех собираемых на планете урожаев сельскохозяйственных культур общей стоимостью 117 млрд долларов в год. Тараканы — одни из очень немногих насекомых, от которых люди пока что не дождались никакой пользы.

Вещества, образующиеся в результате хозяйственной деятельности человека и загрязняющие окружающую среду, оказывают на некоторых животных очень необычное действие. Так, гербициды (препараты для борьбы с сорняками) превращают самцов лягушек в гермафродитов, а от природы гермафродитных рыб — в самок.

Скворцы, в чей организм попали инсектициды, поют гораздо меньше, чем их сородичи, не евшие эту «приправу». Тритоны от инсектицидов теряют способность отыскивать по запаху половых партнеров. ДДТ превращает самцов чаек в гомосексуалистов. Некоторые другие вещества делают золотых рыбок гиперактивными, а обезьян — сверхагрессивными. Чайки, в организм которых попало большое количество свинца, утрачивают чувство равновесия и во время ходьбы то и дело опрокидываются на землю.

Отпечатки пальцев коал и людей почти идентичны: их узор образован точно такими же петлями, завитками и дугами. Отпечатки пальцев «сумчатых медведей» имеют гораздо больше сходства с человеческими, чем отпечатки пальцев ближайших родственников людей — шимпанзе. Это сходство не раз ставило в тупик самых опытных австралийских дактилоскопистов.

Две головы не лучше одной — особенно в том случае, когда речь идет о змеях.

Двухголовые змеи встречаются в природе довольно часто. Такие животные возникают по той же самой причине, что и сиамские близнецы — в результате неполного разделения эмбрионов на ранних стадиях внутриутробного развития.

Особой братской или сестринской любви сросшиеся змеи-близнецы друг к другу не выказывают. По сути дела, они постоянно враждуют между собой из-за пищи и, поймав жертву, тут же начинают драться за право проглотить ее. И не дай бог, если одна из голов учует исходящий от другой головы запах тайком пойманной жертвы: она непременно набросится на «предательницу» и постарается проглотить ее. Кроме того, головы-близнецы постоянно спорят по поводу того, в каком направлении следует ползти туловищу, а это делает двухголовую змею очень уязвимой во время нападения хищника. Неудивительно, что шансы на выживание у такого существа ничтожно малы.

Западных серых кенгуру жители Австралии нередко называют «вонючками»: самцы этих животных издают причудливый резкий запах, напоминающий аромат карри. О его предназначении ученым остается пока только догадываться.

Послесловие

Чем лучше мы узнаем природу, тем более удивительной и таинственной она нам кажется. Надеюсь, на предшествующих страницах этой книги я смог дать читателю некоторое представление о том, какими любопытными сведениями о жизни животных с каждым годом пополняется наука. Но раскрывать свои главные секреты природа не торопится. Так, по оценкам ученых, еще неизвестно примерно 90 % видов существ, обитающих в беспросветных океанских пучинах.

Не менее потрясающие открытия ждут ученых, исследующих интеллект, сенсорное восприятие и общение животных. Исследования в этой области меняют наши представления об умственных способностях и поведении «братьев наших меньших» едва ли не каждый день. И какие еще сенсации сулит нам ближайшее будущее?

Ясно, впрочем, одно: жизнь — во всех ее бесконечных проявлениях — развивается и будет развиваться. В одних случаях плоды эволюции будут вызывать у людей благоговейное восхищение, в других — недоумение и разочарование. Как писал знаменитый английский генетик Дж. В. С. Холдейн, «Вселенная не только фантастичнее, чем мы полагаем, но даже фантастичнее, чем мы можем вообразить».