Палеонтология уже полтора века делает то, на что космонавтика пока не способна, и очень нескоро сподобится. Эта наука открывает нам новые миры, неведомые и захватывающие. В пределах Солнечной системы мы сможем найти фантастические ледяные горы, вулканы извергающие воду и серу, метановые моря, увидеть сияющие кольца планет и грозы в атмосферах газовых гигантов. Но едва ли обнаружим то, зачем фантазия традиционно и устремляется в космические бездны – иную жизнь. Именно она интересна нам по-настоящему. Много ли фантастических произведений описывает экспедиции на безжизненные планеты?
Содержание
Такие разные Земли
Палеонтология имеет дело с жизнью, — земной, и, одновременно, чуждой. Ибо существовавшей не просто давно, но и в условиях не похожих на современные. Обращаясь к прошлому, мы видим иные миры. Земля Архея – почти безводная базальтовая пустыня, накрытая серо-бурым куполом плотной, едва проницаемой для солнечных лучей атмосферы, — планета, на которой, тем не менее, жизнь уже кипит. Причём, кипит в буквальном смысле. Населены простейшими лишь бурлящие вулканические озёра. Протерозойская Земля (2500-600 миллионов лет назад) – мир жемчужного неба и белых, скованных льдом морей, с сухой, холодной, разреженной, однако, уже содержащей 1-2% кислорода атмосферой.
Земля эпохи Силура (440 миллионов лет назад), скорее, «планета-океан». И не то, чтобы воды слишком много, но на суше и посмотреть не на что, — всё те же ледники, песчаные дюны и скалы, лишь кое-где украшенные пятнами лишайника. В океане же кишат сюрреалистические, многоногие твари. Суша эпохи Перми (300-250 миллионов лет назад) уже населена. У экватора в болотах, под сенью папоротниковых лесов, ворочаются лабиринтодонты — примитивные земноводные, похожие на раздутых крокодилов. В субтропиках же, у границы вечных снегов, бродят звероящеры, — диковинные, покрытые шерстью существа с телом гигантского варана и головой саблезубого тигра.
Атмосфера Юры и Мела (200-60 миллионов лет назад) – плотная, невыносимо жаркая, и всё ещё ядовитая для человека, ибо перенасыщенная, как углекислым газом, так и кислородом (до 40%). Но именно данная эра представляется наиболее привлекательной и интересной. Это, во-первых, богатый и красивый мир, поскольку биосфера эпохи динозавров по разнообразию видов уже почти не уступает современной, по внешней же эффектности сухопутных животных не имеет равных. Что ни говори, а размер имеет значение!
Во-вторых, именно с живыми существами Юры и Мела связано наибольшее количество загадок. Просто потому что этот период изучен куда лучше, чем предыдущие. Мир динозавров исследован весьма детально. Дьявол же, как известно, именно в деталях и кроется. В науке каждый полученный ответ порождает несколько новых вопросов.
Фоссилии
Информацию о минувших эпохах доносят до нас фоссилии – окаменелости. Ткани живых организмов нестабильны и не выдерживают испытания временем. Так что, добычей палеонтологов становятся не настоящие кости или панцири древних животных, а камни, формой повторяющие некогда захороненный скелет.
Процедура фоссилизации начинается именно с захоронения. Трупы животных, не погребённые под толстым слоем осадочных пород в результате оползня или наводнения, неизбежно уничтожаются падальщиками. Захороненные же доступны лишь бактериям. Тело медленно разлагается, газы через микротрещины просачиваются в атмосферу, растворимые соли уносятся грунтовыми водами. Но те же самые воды приносят в могилу мельчайшие песчинки, постепенно занимающие освободившееся место и вступающие с продуктами разложения в хитрые химические реакции. Требуются достаточно редкие условия для того, чтобы за тысячелетия весь биологический материал заместился минеральным. Но в некоторых случаях результат получается поразительный: в камень обращаются даже мягкие ткани, причём, разрезы позволяют изучать внутреннее строение ископаемого существа. Обычно, впрочем, своды могилы проседают, и окаменелость представляет собой лишь отпечаток раздавленного скелета.
Гадание по кости
Исследования палеонтолога во многом схожи с работой криминалиста. Зачастую по крошечной части приходится восстанавливать целое. Нередки случаи, когда вид вымерших животных описывается лишь на основании единственного окаменевшего зуба или позвонка. И ничего сверхъестественного в этом нет, ибо основой для описания в таком случае служит сравнительно целый скелет с похожими костями. Учёный просто дорабатывает исходный проект, чтобы найденные детали пришлись точно в пору. Подобное описание имеет, конечно, ограниченную ценность, но, в большинстве случаев, когда обнаруженные позже останки лучшей сохранности позволяют сравнить расчетные параметры родившегося на листе бумаги монстра с его действительными характеристиками, оказывается достаточно точным.
Бывают, впрочем, и исключения. Реконструированный по нескольким осколкам кости и позвонку высотой 157 см 108-тонный аргентинозавр, брухаткайозавр массой 180 тонн, вытягивавший шею на высоту 12-этажного дома бревиапроп, известный только по цепочке следов, 155-тонная амфицелия длиной 60 метров и 140-тонный сейсмозавр, от которого остались лишь бедренная кость и грудная клетка, были воссозданы путём пропорционального увеличения стандартного 30-тонного диплодока. Но явная неспособность 100-тонных тварей передвигаться по суше наводит на мысль, что амфицелии и сейсмозавры, как раз, имели иные пропорции тела. Неудача реконструкции кажется очевидной… Проблема лишь в том, что попытки вообразить животное меньшего размера, имеющее такие кости (и нуждающееся в них), дают куда более абсурдные результаты, чем просто сухопутный кит.
Какие только версии в своё время не выдвигались для объяснения длинных шипов на спине диметродона! Предполагалось, что защита от хищников (причём, ящер, якобы, способен был поворачивать позвонки, направляя шипы вбок). Предполагалось, что шипы были украшены муляжами листьев и помогают чудищу маскироваться в кустах. Или что это – мачты для парусов, необходимых при плавании. Ныне считается, что гребень диметродона – солнечная батарея.
Подводный летун
Когда облик вымершего животного достоверно установлен, проблемы, на самом деле, только начинаются. Теперь существо требуется «оживить». То есть, поселить в определённой среде, научить добывать пищу и спасаться от хищников. Это наиболее важная и интересная часть задачи, — понять, почему зверь был именно таков и для чего предназначались его органы.
Открытого в 1784 году птеродактиля в первый момент попытались поселить… в море. Гипотеза популярностью не пользовалась. Слишком уж очевидной была приспособленность этого существа к машущему полёту. Между тем, догадка отнюдь не являлась абсурдной. Как удалось установить позже, птеродактили, действительно, прекрасно плавали под водой. Но, главное, предположив, что птеродактиль всё-таки летал, учёные целых два века не могли объяснить, как ему это удавалось. Скелет крылатого ящера, несмотря на некоторые прогрессивные черты, казался принадлежащим скорее рептилии, чем птице. Но все современные пресмыкающиеся – хладнокровны. Логичным представлялся вывод, что древние ящеры тем более не поддерживали постоянную температуру тела. Птеродактиль не мог развивать необходимую для взлёта мощность!
Птеродактилей пытались запускать, как планеры с высоких скал. Этот метод с грехом по полам работал с гигантскими вариантами, имевшими размах крыльев от 5 до 16 метров. Но мелкие экземпляры, размером от утки до воробья, быстро падали. Не помогало даже сгущение атмосферы. Попытки же некоторых экстремистки настроенных биологов поднять птеродактилей в воздух ценой уменьшения гравитации планеты (не шутка!), решительно пресекались физиками. Таким образом, теплокровность птерозавров (а позже и динозавров) была открыта расчетным путём. Чуть позже у птеродактилей появились и перья. Наличие термоизолирующего покрова вытекало из необходимости сократить потери тепла. Пристальное рассмотрение окаменелостей подтвердило версию.
Длинношеее
Чем лучше изучены ископаемые животные, тем больше тайн оказывается с ними связано. При слове «динозавр» на ум в первую очередь приходят зауроподы – длинношеие и длиннохвостые колоссы на колонноподобных ногах. В конце Мела эти гиганты были очень многочисленными, и оставили после себя массу громоздких окаменелостей, так что, восстановить их физическое строение не составило большого труда.
Но строение и облик — не одно и то же. Сразу после того, как скелет собран, возникает вопрос, какую позу ему придать. И в случае с диплодоком данная проблема до сих пор не имеет вразумительно решения. Традиционно, этих величественных животных изображают с гордо вытянутыми вперёд и вверх шеями и простёртыми параллельно линии горизонта хвостами. Но трудно поверить, что зауроподы могли и желали длительное время ценой титанического напряжения мышц удерживать шею и хвост навесу. Удобнее было бы выгнуть шею назад, как это делает лебедь, так чтобы центр её тяжести оказался на линии плеч. Но строение позвонков диплодока исключает такой манёвр.
Можно ещё вытянуть шею вверх. Эта гипотеза долгое время казалась наиболее конструктивной. И диплодоков отправляли то в дремучий лес, дабы они ощипывали верхушки деревьев, как жирафы, то под воду, заставляя использовать шею, как шноркель. Но, задрав голову, ящер сразу терял сознание, так как сердце, способное доставить поток крови на нужную высоту, учёные придумать для него не сумели. Под водой же ящер быстро задыхался, ибо раздвинуть рёбра, наполнив лёгкие, не позволяло давление.
Возможно, исключая моменты, когда требовалось сделать пару шагов или отогнать какую-нибудь назойливую мелочь, вроде тираннозавра, зауроподы свешивали шею вниз, так что на середине длины она касалась грунта. Верхняя же её половина, извиваясь по земле, перемещала объедающую растительность голову. Однако, обычное у зауропод расположение ноздрей на макушке и даже на венчающим голову гребне, скорее, свидетельствует в пользу не «ползающей», а «плавающей шеи», поддерживать огромный вес которой помогал закон Архимеда. Стоя по колено, по брюхо или по плечи в воде, ящер объедал донную и прибрежную растительность в пределах досягаемости «хобота»… И здесь проблема лишь в том, что длинношеие гиганты, насколько это известно, жили в степях и лесах, и не могли бы прокормиться за счёт ресурсов рек и озёр.
Здравствуй, мозг!
Внешний облик существа нелегко восстановить даже по полному скелету, но ещё сложнее разобраться с внутренними органами, найти следы которых в окаменелостях удаётся исключительно редко. В этом плане характерна история с «задним мозгом» стегозавра, нашедшая отражение даже в массовой культуре (как известно, Годзилла непобедим, пока думает копчиком!)
Ещё в 1877 году первооткрыватель ящера Отниел Марш, отметив, что череп двухтонного чудовища способен вместить лишь 70 миллилитров мозга, предположил, что основная масса серого вещества у этого гиганта была сосредоточена в области таза, где места в двадцать раз больше. Догадка не выдерживала критики, ибо входила в противоречие с понятным и общим для всех животных стремлением максимально приблизить центр обработки информации к её основному источнику – органами чувств. К тому же, стегозавр относится к птицетазовым ящерам. А аналогичная полость в тазу у птиц предназначается для производства и хранения гликогена – высокоэффективного «горючего», позволяющего быстро повысить энергетику организма. Наконец, мозг — самый сложный орган. С точки зрения эволюции, «двумозглый динозавр» — такой же абсурд, как трехглавый дракон.
Тем не менее, идея «заднего ума» динозавров продолжает бороться за жизнь. Ибо, объяснить, как 30-метровый диплодок обходился 400-граммовым мозгом наука пока не в состоянии.
И дело не в том, что ящер оказывается очень глупым. Межушный нервный узел диплодока слишком мал для управления телом. Ведь ящер страшно неуклюж, — отношение силы к массе хуже некуда, и начатое движение уже невозможно остановить, погасив инерцию конечности. Он обладает крайне заторможенной реакцией, — пока ещё нервный сигнал пройдёт по всей длине тела! Каждый шаг приходится просчитывать заранее. Допущенную ошибку уже нельзя исправить, а падение с высоты собственного роста для такого гиганта – смерть.
Непонятно даже, как ящер поддерживал равновесие. У всех нормальных зверей вестибулярный аппарат размещён в черепе, вблизи мозга, — это удобно. Но у диплодока-то голова вращается в трёх плоскостях в пятнадцати метрах от центра тяжести! Из этой точки сложно заметить опасный крен тела. Да и пока команда достигнет основания хвоста, может быть уже слишком поздно.
Поскольку за поддержание равновесия у диплодока отвечал хвост, логично расположить вестибулярный аппарат именно в области таза, — так время реакции сведётся к минимуму. И там же должен быть вычислительный центр, управляющий движением ног. Даже отдавать команды мышцам шеи удобнее с «задней позиции». Ведь движение начинается от плеча.
Второй (и главный) мозг в основании хвоста является решением беспрецедентным, но уникален, как по размеру, так и по физическому строению, и сам диплодок. Перемещение вычислительного центра назад могло быть обусловлено и затруднённостью кровоснабжения головы при поднятой шее. Когда головной мозг отключался, тазовый продолжал управлять движением тела по памяти. Его рекордный объём – восемь литров! – позволял просчитать все ходы наперёд.
Рога и гребни
Сильно осложняет палеонтологам работу склонность животных обзаводиться нефункциональными, а иногда и явно обременительными элементами дизайна. Если вид хорошо приспособлен и процветает, конкуренция между особями за внимание противоположного пола становится более весомым фактором отбора, чем давление хищников. И появляется хвост павлина.
Как следствие, глядя на костяные выросты и рога динозавров не так-то легко понять, служили ли они хоть какой-то практической цели, или же предназначались для украшения. А ведь могли быть ещё и мясистые или имеющие хрящевую основу гребни. И, кстати, детальное рассмотрение окаменелостей позволяет предположить, что гребни у некоторых динозавров, действительно, имелись.
Давний обычай рисовальщиков раскрашивать древних ящеров в унылые серо-зелёные тона едва ли имеет разумное основание. Млекопитающие одеваются неброско. Вероятно, также поступали и их вымершие предки. Но ближайшие родичи динозавров – рептилии и птицы – обладают дневным зрением и предпочитают яркие, иногда кричащие расцветки, отказываясь от них в пользу камуфляжа только при крайней необходимости. Однако, гигантам покровительственная раскраска, в любом случае, не поможет слиться с рельефом. Ничто не мешало динозаврам щеголять в коже и перьях психоделических оттенков.
Был ли мальчик?
Единичная находка ставит перед палеонтологами почти неразрешимую проблему. Трудно определить, принадлежит ли скелет взрослому животному или же это детёныш какого-то более крупного вида. Но обилие окаменелостей иногда тоже порождает вопросы. Причём, неожиданные и шокирующие.
С увлечением собирая кости некогда весьма многочисленных тираннозавров, исследователи далеко не сразу отметили поразительное обстоятельство. Все найденные чудовища были очень велики. Мелких же и, предположительно, молодых тираннозавров не попадалось вообще! Но в данном случае разгадку удалось отыскать быстро. Просто, по мере взросления сложение и форма черепа тираннозавров менялись так сильно, что молодь этого надсемейства тероподов описывалась, как отдельные виды.
У млекопитающих и птиц новое поколение, обретая самостоятельность, сразу занимает общую с родителями экологическую нишу. Но у динозавров дела обстояли иначе. Вылупившийся из яйца ящер был очень маленьким по сравнению с взрослыми. Ему приходилось выполнять иную роль в экосистеме и приспосабливаться именно к ней, несколько раз в течении жизни меняя специализацию. Так, например, зрелому тираннозавру бегать за добычей было уже не с руки. Подростки же, развивая вполне приличную скорость, активно охотились, и, соответственно, имели более лёгкое сложение и меньшую по отношению к телу пасть.
Настоящая же мистика снова оказалась связанной с гигантскими зауроподами, словно подрядившимися троллить учёных. Как и в случае с тираннозаврами в раскопках упорно попадались лишь огромные кости взрослых особей. Диплодоки жили стадами до тридцати голов, — столько ящеров было найдено в одной природной могиле. Стадные же звери, обычно, заботятся о потомстве, и рядом с таким количеством «коров» и «быков» должно бы лежать не меньше полутысячи «телят». Ведь, тераподы имели обычай откладывать яйца залпами по тридцать-сорок штук… Но мелких скелетов рядом с крупными не наблюдалось. И долгое время какие-либо ископаемые твари, даже примерно подходящие на роль «детёныша диплодока», науке известны не были.
Повезло лишь в 1999 году, когда в штате Вайоминг швейцарским палеонтологом Даниелой Шварц был найден скелет существа меньше двух метров длиной. Животное с крупной головой и короткой шеей предельно мало походило на диплодока. Тем не менее, некоторые характерные особенности строения костей убедили исследователей, в том, что это именно юный диплодок. И всё. Находка, не считая небольшого количества отдельных костей, принадлежность которых сомнительна, осталась единственным экспонатом в своём роде. Вопрос, куда исчезла молодь зауроподов остаётся открытым.
В том, что кости детёнышей диплодоков не обнаруживаются рядом с костями взрослых особей, нет ничего странного. Крошечные ящеры наверняка добывали пищу иным способом. Но какую и где, — об этом остаётся только гадать. Ясно лишь, что детёныши зауроподов старались держаться на максимальном удалении от воды. Ведь, окаменеть могут лишь захороненные останки. В природе же могильники чаще всего возникают там, где речной песок заносит трупы утонувших во время наводнения животных. Либо на месте глубоких топей.
****
Разумеется, большинство загадок мира древних животных имеет сугубо специальный характер. Только соответствующее образование позволяет постичь захватывающую остроту интриги, связанной с эволюционным механизмом изменения функций челюстной кости у неприметного ящера с непроизносимым греко-латинским названием. Но и вопросов, для формулировки которых знания латыни не требуется, остаётся отнюдь не мало.
Другие статьи на данную тему
