Палеозойская эра закончилась целым переворотом в истории Земли: огромным оледенением и гибелью множества животных и растительных форм. В средней эре мы уже не встречаем очень многих из тех организмов, которые существовали сотни миллионов лет до тех пор. Огромные раки — трилобиты, которые свирепствовали в морях палеозоя, исчезают, точно сметенные с лица Земли. Множество иглокожих, целые семейства морских ежей, морских звезд, морских лилий и пр. разделяют их судьбу. Другие иглокожие, правда, остаются и в последующее время, но они сильно изменяются и развиваются в совершенно новом направлении. Исчезает множество пород кораллов. Большие перемены происходят также с моллюсками и рыбами. Еще больше изменений испытывает население суши.
Кончилось время расцвета древовидных папоротников и хвощей. Большая часть их не пережила палеозоя. Те виды, которые еще существовали в начале мезозойской эры, сохранили слабые следы былого великолепия. Они встречаются много реже, не достигают большого роста, а часто оказываются и вовсе малорослыми. Зато процветают хвойные и саговые деревья, а через некоторое время к ним присоединяются многочисленные новые породы цветковых растений: широкое распространение получают пальмы. По своему характеру мезозойский лес резко отличается от леса древней эры. Там была однообразная растительность из мрачных высокоствольных деревьев. Здесь же хвойные и саговые деревья, пальмы, а за ними и цветковые растения придают растительному покрову Земли яркие краски и веселые тона. На полях запестрели цветы.
Мезозойская эра делится на три части: начальное время — триасовый период, среднее — юрский период и позднее — меловой период.
В начале мезозойского времени устанавливается сухой, но теплый климат, потом он стал более влажным, но продолжал оставаться теплым. Тянулась мезозойская эра, по мнению многих геологов, около 120 миллионов лет, причем больше половины этого времени приходится на долю последнего, мелового периода.
Уже в первый из этих периодов было резко заметно изменение животного мира. На место исчезнувших жителей морей в большом числе возникли длиннохвостые раки, похожие на тех, которые и теперь обитают в морях и реках. На суше рядом с земноводными появилось немало новых животных, развившихся из земноводных и называемых пресмыкающимися, или рептилиями. Мы знаем, что их происхождение из земноводных связано с необходимостью завоевывать новые пространства суши, удаленные от воды.
В наше время из пресмыкающихся, или чешуйчатых гадов, как их еще иногда называют, живут очень немногие. Мы можем встретить сравнительно небольших ящериц, черепах, змей и крокодилов. В мезозойское время тоже можно было бы всюду увидеть больших и маленьких ящериц, похожих на обитателей наших лесов и скал. Жили в те времена и черепахи; большей частью они водились в морях. Но кроме довольно безобидных черепах и ящериц, встречалось страшное, похожее на крокодила пресмыкающееся, дальним потомком которого и является теперешний крокодил. Змей почти до самого конца мезозоя совсем еще не было.
Были в мезозойские времена еще многие другие породы пресмыкающихся, которые теперь совершенно исчезли.
Из их остатков особенно интересны для нас странные скелеты, в которых признаки пресмыкающихся перемешаны с особенностями млекопитающих животных, т. е. тех покрытых шерстью зверей, самки которых кормят детенышей молоком (таковы, например, коровы, свиньи, кошки, собаки и вообще все хищные, копытные, грызуны, обезьяны и др.). До нас дошли удивительные кости звероподобных пресмыкающихся, у которых устройство ног и зубов очень напоминало млекопитающих животных, в те времена еще не существовавших на Земле. За сходство со зверями эта порода и получила название «звероподобных».
Рис. 31. Парейазавр (пресмыкающееся, близкое к земноводным) — внизу и иностранцевия (пресмыкающееся, близкое к млекопитающим) — вверху
К их числу принадлежит знаменитая иностранцевия, которая была вооружена острыми когтями и могучими клыками, похожими на клыки таких хищников, как лев и тигр[10].
Можно себе представить, какие опустошения производили такие хищники среди населения мезозойских лесов и степей. Они содействовали гибели древних земноводных животных, расчищая тем самым путь для небывалого развития пресмыкающихся, какое мы видим в юрское и меловое время.
Юрский период. Перемены в растительном мире.
Костистые рыбы. Пресмыкающиеся
Юрское время принесло немало нового как миру растений, так и в развитии животных. Юрские леса уже сильно отличаются от каменноугольных: поредели папоротниковые заросли, очень размножились голосеменные растения и саговники. Саговники по виду похожи и на папоротники и на пальмы. Это — небольшие деревья с прямыми стволами, украшенные на верхушке длинными перистыми листьями. Они — потомки семенных папоротников и в свою очередь размножались семенами. До нашего времени выжили очень немногие из них.
В юрское время появилась еще одна группа — близкие родственники саговников, так называемые беннетиты. Но расцвет их относится к меловому периоду. Беннетиты тоже размножались семенами, которые были собраны в шишках.
Одни из самых замечательных юрских растений — гинковые. Один вид — гинко двулопастная — и теперь живет на Земле (в Китае и Японии). Листья этих растений похожи на веер и собраны красивыми широкими куполами у верхушки. Их семена вкусом напоминают миндаль; древесина отличается большой прочностью. Разнообразные гинковые деревья были очень распространены на Земле в юрское время.
Все эти многочисленные растения энергично усваивали углерод (из воздуха) и накопляли в себе запасы сложных органических веществ, продолжая то дело, которое начали растения в предшествующие периоды. Роскошное развитие растительности подготовило неслыханный дотоле расцвет животной жизни.
С наступлением юрского времени животная жизнь на Земле обогатилась новыми формами. В морях эволюция рыб привела к появлению новых пород рыб — костистых. Они были сильными соперниками древних хрящевых рыб, всех этих акул, осетров, кистеперых и двоякодышащих. Стоит понаблюдать за движениями быстрых, вертких костистых рыб, чтобы понять, в чем их главное преимущество перед малоподвижными и неуклюжими хрящевыми породами. С середины мезозоя костистые рыбы начинают быстро развиваться. Они образуют множество семейств, родов и видов, которые заполняют и океаны, и моря, и озера, и реки. Даже величайшие морские глубины, в которых, казалось бы, никакая жизнь невозможна, дают приют некоторым породам костистых рыб. На эту огромную глубину не проникает даже свет.
Постоянное спокойствие прохладной воды изредка нарушается появлением странных, невиданных форм глубоководных существ. Некоторые из глубоководных рыб почти лишены глаз — от этих органов у них сохранились лишь маленькие зачатки, как у крота; у некоторых глаза вовсе исчезли, зато на переднем конце морды находятся огромные светящиеся пятна. У других имеются выросты со световыми органами на концах (рис. 32). Испускаемый рыбой свет привлекает к ней добычу, которая и в морских глубинах неудержимо стремится к свету, как ночные бабочки к горящей свече. На этих недоступных глубинах царит жестокая война и взаимное пожирание. Там есть рыбы с огромными пастями, с растяжимым, как резиновый пузырь, желудком, с длинными острыми зубами. Глубоководной сетью случалось вытаскивать оттуда прожорливого хищника с прозрачным телом, в огромном желудке которого еще мерцала недавно проглоченная им светящаяся рыба.
Рис. 32. Недавно найденная на глубине 750 метров морская рыба
Борьба за жизнь загнала некоторых костистых рыб в эти чудовищные глубины; там эти рыбы приспособились к условиям, в которых, казалось бы, жить никому невозможно. Но огромное большинство рыб новой формы — костистых — расселилось по морям и рекам, вытеснив почти совсем прежних обитателей — акул и других хрящевых рыб.
Жизнь на суше в этот период тоже продвинулась вперед. Леса, степи и болота обогатились многими породами пресмыкающихся. Эти животные были еще больше земноводных приспособлены к жизни на суше. Пресмыкающиеся могли уже окончательно порвать с водой. Они — настоящие обитатели лесов, полей, гор и долин.
Мы знаем, что они произошли от земноводных. Как это совершилось?
Мы видели, что у некоторых рыб в борьбе за существование развились легкие, и эти рыбы, начиная еще с каменноугольного периода, стали постепенно превращаться в земноводных, широко расселившихся затем по Земле. Будучи связаны с водой, земноводные не могли поселиться где-нибудь в глубине страны, в какой-либо пустынной местности, где днем печет яркое солнце. Их кожа должна быть постоянно влажной, они хорошо себя чувствуют только в сырых местах. Вспомните лягушку.
Вернемся на минутку к концу палеозоя, когда резко стал меняться климат. Наступило оледенение. В то же время происходило поднятие огромных пространств суши. Океаны и моря отступали. Болот стало несравненно меньше. Появились обширные сухие равнины, а местами и пустыни. Земноводным пришлось туго в новой обстановке: мало стало воды для развития икры, для поддержания влажности кожи. Приспособления, которыми обладали земноводные, теперь оказались недостаточными для жизни на суше. У некоторых из них, как например у наших жаб, кожа покрыта бородавками. Существовали и покрытые чешуей. Этим легче всего было перебраться в сухие места и дать начало новым породам. Но и с ними должны были при этом произойти большие перемены. Прежде всего — в способе размножения. Откладывание икры стало невозможным. Оно заменилось иным способом развития. Прежде всего икринки начали дольше задерживаться в теле, где вырастали и покрывались плотной оболочкой. Но одного этого было мало.
Надо принять в расчет еще то, что икринки земноводных очень многочисленны и вылупившиеся из них личинки дышат жабрами. Они долго плавают в воде и питаются там той пищей, которую находят в иле и на водяных растениях. С переходом к наземной жизни такое развитие стало уже невозможным. На суше эти беспомощные рыбообразные личинки обречены на гибель. Но они выживают, если икринки превращаются в яйца, а жаберное дыхание заменяется легочным. Ни у пресмыкающихся, ни у их потомков — птиц и млекопитающих — никогда жаберного дыхания не бывает ни во взрослом состоянии, ни в зародышевой жизни. Даже если эти животные снова возвращаются к жизни в воде, как например киты, они для дыхания поднимаются на поверхность воды и набирают в легкие воздух. Это — важная перемена, за которой неизбежно последовали и другие. Так, огромным преимуществом в борьбе за существование было образование у пресмыкающихся двух особых зародышевых оболочек, которые остались у всех птиц и млекопитающих. Одна из них называется водной оболочкой ( амнион ), другая — дыхательной ( аллантоис, мочевой мешок ). Обе эти оболочки служат для того, чтобы развивающийся зародыш мог пользоваться атмосферным воздухом.
Яйцо пресмыкающегося или птицы сильно отличается от икринки рыбы или земноводного. В яйце собран питательный желток — запас продовольствия для зародыша, который сам себе не может добывать пропитания, как головастик лягушки. Этого продовольствия хватает зародышу на все время его развития, пока он не станет способным питаться самостоятельно (у пресмыкающихся).
Сложное яйцо пресмыкающегося покрыто защитной оболочкой — скорлупой, — далеко не такой твердой, как у птиц. Яйца откладываются на землю, где и происходит их развитие. Как только образуется зародыш, из его брюшной стенки вырастает двойная складка, которая разрастаясь окружает зародыш целиком. Между обеими складками скопляется жидкость, за что эти складки получили название « водной оболочки ». Эта оболочка отделяет зародыш от окружающего мира с его опасностями и неожиданностями. Если кто-нибудь толкнет или покатит яйцо, водная оболочка, как хорошие рессоры, предохранит его от сотрясения. Если воздух сильно нагреется, водная оболочка не даст яйцу перегреться или высохнуть; если внезапно станет холодно, как бывает по ночам в местах с сухим климатом, оболочка и тут придет зародышу на помощь: холод не так скоро доберется до него через слой воды.
Другая зародышевая оболочка — дыхательная, или мочевой мешок, — возникает сходным путем, как и водная оболочка, и тоже состоит из двух слоев. Она служит главным образом для дыхания воздухом. В связи с этим мочевой мешок лежит снаружи от водного мешка, т. е. между этим последним и скорлупой яйца. Такое его положение вполне понятно: ведь он должен находиться как можно ближе к наружному воздуху, чтобы поглощать из него необходимый для дыхания кислород и отдавать скопляющийся в зародыше углекислый газ. На поверхности мочевого мешка ветвится густая сеть кровеносных сосудов, связанных с сосудами зародыша. По кровеносным сосудам кислород из мочевого мешка переносится к зародышу.
Яичная скорлупа пронизана множеством мелких отверстий, которые хорошо видны через увеличительное стекло. Через эти отверстия кислород все время просачивается в яйцо, а углекислый газ выходит из него. Пока зародыш развивается, яйцо энергично дышит. Если эти отверстия замазать, покрыв, например, яйцо лаком, то зародыш скоро погибнет от задушения, как человек, которому сдавили горло. Стало-быть, мочевой мешок служит для дыхания и работает, как легкие, а не как жабры. Положенное в воду яйцо не может развиваться, и зародыш задыхается, как всякое легочное животное, погруженное в воду. Такие яйца, снабженные водной оболочкой и мочевым мешком, пресмыкающиеся откладывают в песок или прячут в укромной норке, согреваемой солнцем. Через несколько недель из них вылупляется подвижная молодь. Если же пресмыкающимся иногда приходится жить в воде, как например крокодилам или морским черепахам, то для размножения и кладки яиц они все же выходят на берег.
Ясно, что пресмыкающиеся с такими привычками и приспособлениями легко могут уже жить в совсем сухих местностях. Действительно, многие из них постоянно живут в пустынях. Земноводные же, если иногда и могут взрослыми прожить в очень сухом месте, то уже размножаться там им затруднительно.
Юрский период можно с полным правом назвать веком пресмыкающихся. Процветанию их помогал теплый равномерный климат того времени, без резких смен жары и холода. Было всюду тепло — как в тех странах, где теперь жаркий климат, так и в тех, где мы живем, т. е. в умеренном климате, и даже в холодных областях дальнего севера. Круглый год стояла ровная летняя погода. В таких местах, которые теперь постоянно покрыты ледяной корой, — как Гренландия, тогда царил мягкий и теплый климат. Устройство земной поверхности в юрское время тоже благоприятствовало размножению и расселению пресмыкающихся. Тогда на Земле было мало гор и других возвышенностей, которые препятствовали бы передвижению животных. Все это подготовило небывалый расцвет жизни на суше.
Нам трудно даже представить себе, как велико было тогда господство пресмыкающихся. В нашем климате пресмыкающиеся мало заметны. Изредка шмыгнет в сухую траву зеленая или серая ящерица, еще реже попадется уж или гадюка, и совсем редко удается увидеть на воле черепаху. Крокодилов же мы знаем только по зоологическим садам да по книжкам. Правда, в теплых краях еще и теперь можно лицом к лицу столкнуться и с крокодилом и со страшными змеями — удавом, гремучей змеей, очковой; и сейчас можно увидеть там огромных черепах, на которых человек мог бы ездить верхом. Но современные чудовища — жалкая мелюзга по сравнению с теми, которые жили в юрском периоде. Тогда они были широко распространены по всей Земле. И больше всего было таких, которые давным-давно совершенно исчезли и уступили свое место новым победителям в жизненной борьбе.
В юрское время чудовищные рептилии кишели всюду. Одни из них медленно и шумно бродили по лесам, сваливая своим тяжелым телом огромные деревья, обгладывая их и оставляя за собой след, как от бурелома. Другие, еще более крупные, жили в болотах и опустошали целые заросли. К их числу принадлежали самые большие из когда-либо живших наземных животных. Одно из этих чудищ — бронтозавр — достигало в длину почти 20 метров и в высоту 5 метров (рис. 33). А весила эта ящерица примерно 40 тонн! И эта огромная туша мяса управлялась совсем маленьким мозгом, сидевшим в небольшой головке! Надо думать, что бронтозавр не отличался ни сообразительностью, ни быстротой движений. Да едва ли это и было ему нужно. Кто осмелился бы напасть на такого силача и великана? Таких отважных хищников в те времена еще не было. Да и трудно было на него напасть. Свое время бронтозавр проводил в воде, где целый день наслаждался пережевыванием мягких водяных растений. В воде его тело было очень устойчиво, потому что ноги были толсты, как бревна, и тяжелы, а жирная спина, укрепленная на пустых внутри, очень легких спинных позвонках, не была тяжелой. Там, где бронтозавру было по шею в воде, всякому хищнику пришлось бы пробираться вплавь. Такое положение не очень удобно для нападающих.
Рис. 33. Бронтозавр (длина около 20 метров) из юрских отложений Северной Америки
Компанию бронтозавру могли составить другие, такие же огромные растительноядные ящеры, как например диплодок, который был еще длиннее бронтозавра (рис. 34). Огромная туша диплодока держалась только на растительной диете: растительного корма можно было тогда получить вволю, а достать столько животной пищи, чтобы кормить это огромное тело, было уже затруднительно. Как теперь, так и в юрское время самые крупные наземные животные были растительноядными. Но никакой нынешний слон не может сравниться ни по росту, ни по весу с тогдашними пресмыкающимися. Они были, по крайней мере, в пять раз больше слонов. На растительный способ питания прямо указывает строение зубов диплодока: зубы его — маленькие и слабые и могли служить только для захватывания мягких растений. Ноздри открывались на верхней стороне головы; это было очень удобно животному, которое дышало воздухом, но проводило свое время в довольно глубокой воде.
Рис. 34. Диплодок (длина около 30 метров) из юрских слоев Северной Америки
Рядом с этими огромными, но миролюбивыми вегетарианцами жили и свирепые хищные пресмыкающиеся, признававшие только мясную пищу. Своими огромными острыми зубами они наводили на тогдашний живой мир не меньше ужаса, чем теперь львы и тигры.
Мы уже говорили об одном из древнейших хищных пресмыкающихся, об открытой в пределах нашего Союза иностранцевии. Потом число хищников увеличилось. Один из них — мегалозавр — обитал в Западной Европе. Огромные кости его ног были пустыми внутри, что облегчало прыжки; тому же служили и пустоты в позвонках. Это животное, вероятно, лежало в высокой заросли в ожидании добычи или подстерегало ее, спрятавшись под кустами. Добычей были, надо полагать, главным образом мелкие животные. Если какая-либо зазевавшаяся ящерица, неосторожно охотясь за насекомыми, приближалась к хищнику, он мгновенно вскакивал на ноги и одним-двумя прыжками настигал жертву. Острые когти, которыми были вооружены его лапы, вонзались в кожу жертвы, проникая в промежутки между чешуями или разрывая кожу. Хищник уносил свою жертву с поля битвы так, как кошка уносит добычу. А потом он пускал в дело свои похожие на сабли зубы.
Родственником его был небольшой ящер, известный под названием компсогната. Он достигал в высоту всего 35–40 сантиметров. Глядя на его скелет, легко представить себе, что он прыгал или бегал в полувыпрямленном положении на двух задних ногах, как птица.
Самым большим из всех хищных ящеров был тираннозавр, действительно «ужасный ящер», «динозавр»[11], как называют в науке всю данную группу вымерших пресмыкающихся (рис. 35). В длину он достигал 12–14 метров, а в высоту 5–6 метров. Теперь на Земле нет такого огромного хищника. Однако он не был очень тяжел на подъем. Об этом свидетельствуют пустоты в его костях, облегчавшие вес тела. Жил он, повидимому, в самом конце юрского и в следующем, меловом, периоде.
Рис. 35. Тираннозавр (имел в длину 14 метров)
В юрское время в Северной Америке среди множества больших и маленьких «завров», т. е. ящеров, жило еще одно чудище, умолчать о котором невозможно. Когда его остатки были выкопаны из земли, самой странной особенностью, которая всем бросалась в глаза, были огромные костяные пластины, торчавшие на его спине. Пластины были неодинаковой формы и в поперечнике достигали метра. Череп оказался изумительно маленьким для такого огромного животного и имел короткие, толстые челюсти. Внимательно всмотревшись в устройство черепа, находим, что у этого животного были довольно большие глаза и, повидимому, неплохое чутье: на это указывают крупные глазницы и большая полость носа. В челюстях сидел ряд зубов. Когда они стирались, на их место вырастали новые. Они указывают, что питался он мягкой растительной пищей. Но не зубы были самым сильным местом у этого чудища.
Спинные позвонки имели огромные отростки, крепкие и раздвоенные на конце, которые поддерживали тяжелые костные шиты, как это видно на нашем рис. 36. Передние ноги были толсты и коротки, с пятью пальцами, задние — значительно длиннее и сильнее. Если к этому прибавить, что сзади тянулся сильный хвост, то нетрудно догадаться, что животное нередко держалось на задних ногах, опираясь при этом на хвост, как на треножнике, подобно теперешним кенгуру. На задних ногах было только по три пальца, одетых копытами. Передние ноги могли довольно свободно двигаться в разных направлениях, как передние конечности обезьян, и помогать схватыванию пищи, а в случае нужды и обороне животного. Но для этой цели лучше мог служить сильный хвост, вооруженный могучими острыми шипами: одним взмахом его можно было сбить с ног, а то и убить любого хищника, осмелившегося напасть на стегозавра, как назвали ученые описываемое животное. Одной из удивительных особенностей стегозавра было устройство его спинного мозга. Мы уже сказали, что его головной мозг был очень мал. Зато спинной мозг в области крестца сильно расширялся и как бы образовал дополнительный мозг, бывший значительно больше головного. Этот «мозг», очевидно, служил для регулирования движений. Такой зверь, повидимому, действительно был «задним умом крепок».
Рис. 36. Стегозавр (длиной в 6 метров)
Овладев сушей, ящеры так сильно размножились, так густо населили Землю, что стали испытывать тесноту. Некоторые из них могли найти для себя больше простора и пищи в воде. Многие пресмыкающиеся, приспособившиеся к жизни вдали от воды, снова возвращаются в родную стихию, в воду! Но нельзя повернуть назад колесо истории как человеческой, так и животного мира. Вернувшись в воду, пресмыкающиеся сохранили все свои главные приобретения и приспособления для жизни на суше и не превратились обратно в земноводных. Они остались легочными животными, дышащими атмосферным воздухом, они не начали метать икру в воде, они сохранили свой развитой, хорошо окостеневающий скелет. Вместе с тем они приобрели и некоторые новые особенности, нужные для водного существования, и по внешности сделались более или менее похожими на рыб.
Самое знаменитое водное пресмыкающееся мезозойского времени — рыбоящер, или ихтиозавр. Это был сильный пловец, снабженный прекрасным мотором для быстрого движения по воде в поисках добычи, которую он схватывал своими могучими челюстями. Его мотором был длинный мускулистый хвост; боковые ласты помогали быстроте и точности движений. Голова заострялась на конце, и все тело имело обтекаемую форму, как веретено, что уменьшало сопротивление воды при быстром движении. Ростом ихтиозавр доходил до 8 метров и был так силен, что перед ним отступали самые могучие акулы. Охотился он за рыбами, хотя его огромная пасть, усаженная острыми зубами, могла схватить любую добычу. По бокам головы сверкали огромные глаза, окаймленные кольцом защищавших их косточек. Что касается внутреннего устройства, то о нем прекрасно сказал знаменитый Кювье, основатель науки об ископаемых животных: «У ихтиозавра мы находим морду дельфина, зубы крокодила, голову и грудную кость ящерицы, ласты кита и позвонки рыбы!» Таково странное смешение признаков, объединившихся в скелете ихтиозавра (рис. 37).
Рис. 37. Ихтиозавр
Если у этого животного так перемешаны признаки разных групп, то какое право имеем мы утверждать, что оно дышало легкими, как всякое пресмыкающееся, а не жабрами, как рыбы? Ведь легкие не сохранились в ископаемом виде. Для решения этого вопроса путь таков: жабры рыб всегда поддерживаются особенными костями, которые называются жаберными дугами. Ни малейшего следа этих дуг не найдено, хотя скелетов ихтиозавров выкопано очень много. В некоторых музеях давно уже хранится по нескольку дюжин их. Кроме того, устройство носовой полости и ноздрей у ихтиозавра совершенно такое же, как и у других пресмыкающихся: ноздри оканчиваются отверстиями не на конце верхней челюсти, как у рыб, а впереди глаз, и от них в черепе идут особые проходы, по которым воздух из ноздрей проникал в дыхательное горло и легкие. Нуждаясь в воздухе для дыхания, ихтиозавры были вынуждены от времени до времени подниматься на поверхность воды. Хвостовой плавник ихтиозавров устроен сходно с рыбьим; он стоит отвесно и особенно хорошо приспособлен к быстрым и сильным движениям в воде. Интересно хвостовой плавник ихтиозавра сравнить с китовым. У кита плавник лежит поперечно — в горизонтальной плоскости и гораздо меньше помогает быстроте движения в этой плоскости. Киту такое положение плавника выгодно, так как дает возможность с его помощью быстро подняться из глубины воды на поверхность для дыхания. Кит, как теплокровное млекопитающее, несравненно больше нуждается в свежем кислороде, чем ихтиозавр, который благодаря своей холодной крови испытывает меньшую потребность в кислороде. Не будь у кита расположенного так плавника, он не имел бы средств с нужной быстротой выплыть на поверхность моря, тем более, что и боковых плавников у кита всего одна пара — передние. У рыбоящера же имеются обе пары плавников — передние и задние, и они, конечно, помогали ему выплывать из глубины в верхние слои воды.
Ихтиозавры кишели в морях начала юрского времени и пожирали несметное количество мелкой и более крупной рыбы. У нас есть прямые доказательства этого; рядом с их скелетами находят окаменелые же выделения этих животных, так называемые копролиты; это — скопления непереварившихся чешуй хрящевых рыб, которые, как мы знаем, были в те времена особенно многочисленны.
Остатки других животных, находимых вместе с костями ихтиозавров, показывают, что эти животные плавали на небольшой глубине, не очень далеко от морских берегов. И действительно, мог ли дышащий воздухом рыбоящер опускаться в настоящую морскую пучину? Ведь ему пришлось бы тратить слишком много времени и сил, чтобы подняться вверх для дыхания.
Выходили ли когда-нибудь ихтиозавры на берег? Раньше ученые думали, что ихтиозаврам приходилось это делать для кладки яиц. Однако трудно допустить, чтобы ихтиозавры со своими плавниками и голой кожей осмеливались выбираться на сушу. Как же они размножались? Внутри скелета взрослого ихтиозавра иногда находили маленькие скелеты ихтиозавров же. Эти маленькие скелеты всегда были совершенно целыми, даже неповрежденными. Если бы ихтиозавры пожирали своих детенышей, то проглоченные ими кости были бы оторваны одна от другой, раздроблены, перекушены и т. п. Но допустить, что своих детенышей ихтиозавры всегда глотали в целом виде, невозможно. Стало-быть, надо думать, что они были живородящими и что их яйца не откладывались в песок, а развивались в теле матери до того времени, когда зародыш уже сможет самостоятельно плавать в воде и ловить рыбу. Что в этом нет ничего невозможного, доказывается тем, что и среди современных ящериц тоже существуют живородящие.
В жизни природы того времени ихтиозавры занимали такое же место, какое теперь занимают в ней киты. Они даже некоторыми внешними особенностями были похожи на китов: имели голую кожу, ноздри их сидели близко к глазам, как у китов, челюсти были сильно вытянуты. Но это странное сходство никак нельзя объяснять тем, будто бы ихтиозавры родственны китам и будто киты произошли от ихтиозавров. Это сходство показывает только, что сходные условия жизни приводят к сходству в некоторых признаках. Совершенно так же киты некоторыми особенностями похожи на рыб, но, конечно, ни в каком близком родстве с рыбами не состоят.
Как ни сильны, как ни многочисленны были ихтиозавры, но настало время, когда и их дни стали близиться к концу. Пресмыкающимся пришлось уступить свое место на Земле другим животным, лучше их организованным. В свое время пресмыкающиеся достигли преобладания, но начав отставать в борьбе за жизнь, почти вымерли к концу мелового периода. Крупные события на Земле привели в это время к вымиранию и многих других древних пород животных и растений.
А ведь как широко расселились в свое время эти вымершие теперь организмы! Их остатки были найдены и в Европе, и в Индии, и в Северной Америке, и в Африке, и в Австралии, и даже в Арктике.
Климат в те времена во всех этих местах был почти одинаковый и притом мягкий и теплый, полутропический. И можно думать, что именно перемена климата была первым сильным ударом, приведшим к их вымиранию. Появление других морских животных, оспаривавших у них добычу, было другой причиной гибели. Исчезновению ихтиозавров способствовало, конечно, и вымирание самой добычи — некоторых беспозвоночных животных и хрящевых рыб.
В это время происходило усиленное вымирание еще двух больших групп животных: вымирали аммониты и белемниты — беспозвоночные животные, принадлежащие к мягкотелым, или моллюскам. Обе эти группы были очень многочисленны начиная с первой половины палеозоя и водились в морях во множестве пород. Бесчисленные раковины их, сохранившиеся в разных пластах Земли, прежде всего привлекают внимание геолога, изучающего ископаемый мир.
Обыкновенно эти раковины служат лучшими руководителями при определении древности того или другого пласта земной коры. Каждому пласту, каждому его подразделению — слою, или ярусу, — свойственны свои породы аммонитов со своими особенностями в устройстве раковины, особенностями, которые легко заметить и удобно описать. И аммониты и белемниты принадлежат к тому классу мягкотелых животных, который называется «головоногими». Это — исключительно морские животные. В современных морях и океанах живет не много головоногих моллюсков: осьминоги, каракатицы да кораблики с красиво закрученной раковиной. Кораблик (рис. 38) — очень древнее животное, сохранившееся почти без изменений с палеозойской эры. Его и считают близким родственником аммонитов и белемнитов. У большей части аммонитов, как и у кораблика, раковина была закручена спирально в одной плоскости и делилась внутри многими перегородками на ряд следующих одна за другой камер. Сам моллюск сидит в ближайшем от входа в раковину помещении, в так называемой жилой камере, тогда как все остальные камеры, лежащие позади жилой, наполнены газом и называются поэтому «воздушными камерами». Проходя через середину перегородок тянется вдоль всей раковины особый орган — сифон, в котором находятся кровеносные сосуды. Моллюск имеет сложную организацию, обладая хорошо развитыми органами чувств, нервной системой, жабрами и мускулистой ногой. Предполагают, что аммониты (рис. 39) были хищными животными, одни — хорошо плававшими, другие — ползавшими по морскому дну. Белемниты имели внутреннюю раковину с длинным пальцевидным клювом, который обычно лишь и сохраняется. Это — так называемый «чортов палец» (рис. 40).
Рис. 38. Кораблик, раковина которого изображена вскрытой
Рис. 39. Окаменелые раковины двух аммонитов
Рис. 40. Сохранившаяся часть раковины белемнита
Завоевание воды и воздуха пресмыкающимися
Рыбоящер, описанный нами, не был единственным пресмыкающимся, приспособившимся к жизни в морях. Мы должны сказать несколько слов и относительно других морских хищников, оспаривавших у рыбоящеров добычу. Первое место среди них принадлежит змееобразным плезиозаврам.
Взглянув на изображение плезиозавра (рис. 41), мы поймем, почему прежние ученые сравнивали его с черепахой, через которую продета змея. Длинная, подвижная шея и сравнительно небольшая голова первыми бросаются в глаза. Плавники плезиозавра сильно отличаются от плавников ихтиозавра. Плезиозавр имеет конечности в виде ластов, в которых сохраняются пять пальцев, тогда как у ихтиозавра число пальцев значительно увеличилось. Стало-быть, плезиозавр успел меньше измениться, приспособляясь к водной жизни.
Особенно велика разница между ним и рыбоящером в устройстве черепа. Голова ихтиозавра сидела на туловище без всякой шеи, у плезиозавра же шея — самая длинная часть тела, а голова маленькая, с длинными челюстями. В челюстях были многочисленные ячейки, в которых сидели зубы, как у крокодилов (у других пресмыкающихся зубы сидят просто приросшими к челюстям, без всяких ячеек). Те плезиозавры, которые жили в юрском периоде, были невелики, доходя в длину до двух с небольшим метров; потомки их в меловом периоде стали гораздо крупнее — иногда в пять метров длиной и больше.
Рис. 41. Плезиозавры из юрских отложений. На заднем плане справа — ихтиозавры
Каким образом плавали эти животные? Ихтиозавру больше всего помогал при плавании хвост, снабженный большим вертикальным плавником. Но у плезиозавра хвост не был ни особенно большим, ни особенно сильным. Значит, на него не мог рассчитывать этот пловец. Ему приходилось больше всего действовать ластами. Они-то и были главными органами движения и при своей величине и силе могли с успехом играть эту роль. Они были похожи на широкие весла, по два с каждой стороны тела. На них не было и следа когтей, даже и таких слабых, как на лапах черепах; поэтому можно думать, что плезиозавры были у себя дома именно в море, а не на суше. Ползать по земле для них было почти невозможно. Плезиозавры, как и все пресмыкающиеся, дышали легкими и должны были поэтому выплывать на поверхность, чтобы запастись воздухом. У плезиозавров было не мало близких и дальних родственников, наполнявших моря и озера. Мы о них говорить не будем. Скажем только об одном существе, чтобы покончить с водными пресмыкающимися, о самом большом и самом свирепом хищнике мезозойских морей — о мозазавре.
Мозазавры появились и расцвели к концу мезозоя. Особенно много жило их в Америке в меловом периоде. До сих пор в некоторых местах исследователи находят тысячи погребенных в пластах земли скелетов этих животных. Среди такого множества костей попадаются и совсем целые неповрежденные скелеты. Они достигали в длину 14 метров, имели вытянутое, как у змей, тело и очень длинный хвост; голова у них была большая, уплощенная и заостренная к концу, а глаза направлены вверх. Тело было снабжено двумя парами плавников, напоминавших ласты кита и всегда содержавших кости пятипалых конечностей. С их помощью, при содействии хвоста и благодаря изгибам своего тела они могли очень быстро плавать. Рот был усажен несколькими рядами зубов, а челюсти устроены особым образом, чтобы глотать целиком даже очень крупную добычу. Если бы в то время жили люди, то мозазавру ничего бы не стоило проглотить целиком человека. Кости челюстей не срастались между собой, а соединялись растяжимыми, как резина, связками, и рот мог расширяться насколько нужно, смотря по величине добычи. Такое же устройство челюстей имеется у нынешних змей. Приспособляясь к жизни в воде, пресмыкающиеся приобрели такие особенности, которые сильно отличали их от сухопутных собратьев. Водная жизнь кладет на животных резкую печать, как это видно по китам, тюленям и другим водным млекопитающим.
Рис. 42. Мозазавр
Но пресмыкающиеся не остановились на завоевании земной поверхности и вод. Они стали овладевать и воздухом. В мезозойскую эру великий воздушный океан был уже населен не одними лишь насекомыми, вроде стрекоз, кузнечиков, бабочек и молей. Многочисленные находки ископаемых костей показывают, что в течение мезозоя и некоторые пресмыкающиеся приобрели способность к полету и в свою очередь заселили воздух. Пока не было птиц, эти летающие ящеры были в воздухе господами положения; их стаи с шумом бороздили небо по всем направлениям, гоняясь друг за другом или выискивая добычу. Как же удалось пресмыкающимся стать летунами?
Есть два способа полета в воздухе. Настоящий полет можно назвать активным: такой полет мы видим у птиц и технически осуществляем его на самолетах. Другой полет — пассивный — состоит в скольжении по воздуху, как на парашюте. При пассивном полете животное только задерживает, замедляет свое падение при помощи летательной перепонки. При активном же полете оно может подняться на воздух и управлять там своим движением. У теперешних позвоночных животных можно наблюдать и активный и пассивный полет.
Некоторые рыбы жаркого пояса Земли могут с помощью сильных ударов хвоста выскакивать из воды и нестись над ее поверхностью на сотню-полторы метров, действуя передними плавниками, которые у этих рыб сильно увеличены. Иногда они так высоко поднимаются над водой, что им случается залетать на палубу судна и опускаться на нее от усталости. Такого рода летучие рыбы жили и в прежние времена, что нам известно по их ископаемым костям и отпечаткам.
Рис. 43. Летающая лягушка
На других примерах можно видеть, что пассивный полет чаще всего развивается у прыгающих животных. Вот перед вами на рис. 43 летающая лягушка. При больших прыжках эта древесная лягушка растопыривает пальцы, между которыми натянута особенно широкая перепонка. С ее помощью лягушка задерживает свое падение на землю и скользит по воздуху. Конечно, взлететь с земли она не в состоянии. В тех же странах, где живут летающие лягушки, водится и так называемый «дракон», т. е. летающая ящерица. У нее летательная перепонка укреплена на сильно выступающих в стороны ребрах. Этот дракон, достигает 25 сантиметров в длину.
Наконец, существует и летающая змея; она живет на острове Борнео (к югу от материка Азии). Раскручивая свое упругое, как спираль, тело, она бросается с дерева наискось вниз, причем вогнутая брюшная поверхность, представляя значительное сопротивление воздуху, предохраняет ее от падения на землю; змея плавным движением опускается.
Летающие ящеры мезозоя были совсем другими существами. Появились они с триасового периода, т. е. с начала мезозойской эры, и просуществовали до конца мелового периода. За этот огромный промежуток времени они сравнительно слабо изменились; лишь строение их все больше приспособлялось к полету. По величине летающие ящеры были весьма различны. Одни ростом с воробья, другие в размахе крыльев доходили до 8 метров. У одних, более ранних, были длинные хвосты и острые зубы, у более поздних хвост стал короче, а зубы уже не развивались. В этом нельзя не видеть сходства с птицами, но это сходство не доказывает близкого родства между птицами и летающими ящерами. Сходство вызвано приспособлениями к полету, которые развивались совершенно независимо у птиц и у летающих ящеров.
Когда впервые были открыты ископаемые кости летающих ящеров, мнения ученых разделились: одни говорили, что это кости особых птиц, другие считали их млекопитающими, похожими на летучих мышей. Действительно, и с теми и с другими летающие ящеры имеют некоторое сходство. Наконец, около 130 лет назад этими замечательными костями занялся знаменитый французский ученый Кювье. Он убедился в том, что кости принадлежат пресмыкающимся, которые были способны летать. Кювье исследовал, как были устроены крылья этих животных. Они состояли из кожистой перепонки, как у летучих мышей, но не были натянуты, как у тех, между удлиненными пальцами, а шли от задних ног, к передним и прикреплялись спереди к очень удлиненному мизинцу. За такое устройство крыльев Кювье назвал этих животных пальцекрылыми, или птеродактилями. Под этим названием они известны и теперь (рис. 44).
Рис. 44. Птеродактиль из юрских отложений
Кювье обратил внимание на огромные глазницы этих животных и решил, что у них были очень большие глаза, как у совы, и что они, вероятно, вели ночную жизнь. Позднее были открыты другие птеродактили, с небольшими глазницами. Значит, среди них одни больше летали днем, другие — ночью. Некоторые из них могли, сложив крылья, ползать по земле, цепляясь за нее острыми когтями; другие подвешивались на деревьях или на скалах, как летучие мыши; многие носились над морями и охотились на рыб, как делают теперь морские чайки, альбатросы и другие птицы. Мелкие породы питались насекомыми, которых ловили своим широким клювом. А те, которые имели в размахе крыльев по нескольку метров, обладали огромной силой и, вероятно, могли утащить в когтях тяжелую добычу. Были среди них и такие, которые питались плодами, как это делают некоторые из нынешних летучих мышей. Конечно, всем птеродактилям приходилось часто садиться на землю для отдыха, и среди них не было таких неутомимых летунов, какие имеются среди птиц.
Мы не назвали и десятой доли тех чудовищ, которых носила на себе Земля в юрский и меловой периоды. Мы не упоминали даже о некоторых крупнейших. Самые большие из них были величиной с двухэтажный или трехэтажный дом. Окаменелые скелеты таких ящеров хранятся в музеях, где один такой костяк занимает иной раз два огромных этажа.
Казалось бы, что пресмыкающиеся животные, такие большие и сильные, давшие такое множество пород и не знавшие себе соперников в течение многих миллионов лет, должны были навеки остаться господами на Земле. Но именно тогда, когда пресмыкающиеся занимали господствующее положение среди других животных, неустанно продолжавшаяся борьба за жизнь привела к появлению на Земле первых мелких и ничтожных млекопитающих, которых огромные ящеры сначала, вероятно, даже и не замечали. И все же млекопитающие оказались могильщиками великанов-ящеров.
Приблизительно в то же время совершалось и другое великое событие в истории Земли. Возникали первые птицы. До нас дошли их остатки. По ним можно до некоторой степени восстановить историю происхождения этих замечательных существ.
Происхождение птиц
В старинных сказках и легендах люди бывают наделены сверхъестественными силами и часто изображаются летающими по воздуху. Но лишь около 150 лет назад наука впервые подошла вплотную к этому вопросу, и фантазия начала воплощаться в действительность. Начались первые полеты на воздушных шарах. На этой ступени воздухоплавание держалось до конца XIX века, когда был сделан новый и крупный шаг вперед в развитии воздухоплавательной техники — создан летательный аппарат, поднимающий и летчика, и двигатель, и запас топлива. Но и теперь, несмотря на огромные достижения авиации, современные аэропланы в некоторых отношениях еще далеки от того совершенства, каким отличается удивительная «летательная машина» — птица. Достижение птичьего совершенства в полете — задача будущей техники.
Остатки древней представительницы пернатых — первоптицы — удивительным образом сохранилась до наших дней.
Это было в юрском периоде. Если бы человек мог перенестись в то время, он на месте большей части современной Европы увидел бы огромное мелководное море, покрытое бесчисленными островами и островками. В теплых водах этого моря процветала богатая жизнь. Пестрые кораллы громоздили свои постройки, и в них находили приют бесчисленные рыбы, рачки и черви. Особенно много было мягкотелых, обладающих разнообразными раковинами (аммониты, белемниты). От времени до времени из воды высовывалась крокодилообразная голова ихтиозавра и поднималась длинная лебединая шея плезиозавра, этих прожорливых хищников тогдашних морей.
Дно моря было сплошь усеяно множеством скорлупок, раковин и скелетов умерших животных и представляло собой нежнейший и мельчайший известковый ил. Порывы ветра нередко заносили с соседних островов семена растений, зеленой рамкой окаймлявших известковые берега, а иной раз и насекомых — крупных стрекоз, носившихся в воздухе за добычей. Упав на мягкий ил, эти животные нередко оставляли на нем нежные отпечатки своего строения. Волны приливов и отливов несли с собой тела других животных. Остатки морских пород они выбрасывали на сушу, а сухопутных увлекали в море. Эти последние находили здесь для себя могилу в мягком известковом иле, в котором из года в год, из столетия в столетие накоплялось все больше остатков и отпечатков живых существ.
Ил морского дна постепенно превращался как бы в подводный музей, сохранявший бесчисленные остатки тогдашних растений и животных. Даже те из них, которые не имели твердых скелетных частей, а целиком состояли из мягкого студенистого вещества, иногда оставляли на нем свои следы. Их нежные тельца окутывала мягкая масса, которая постепенно затвердевала; когда от животного уже не оставалось ничего, на месте его погребения сохранялась как бы посмертная маска из затвердевшего, нередко окаменевшего ила.
Медленно тянулись миллионы лет. Если бы мы могли ускорить их течение и наблюдать, как в кинематографе, за переменами, которые совершались там, где теперь простирается среднеевропейская равнина, мы заметили бы, как поднималось морское дно и отступали волны, как двигалась земная кора, как возникали и росли горы, как одни растения и животные сменялись другими, пока, наконец, не сложилась картина современной Европы.
Какая судьба постигла тот мягкий ил, в котором были захоронены коллекции животных и растений юрского времени? Этот ил превратился в тот замечательный литографский камень, на котором так удобно вытравлять рисунки, предназначенные для печатания. Камень этот стали добывать, а вместе с ним обнаружились и погребенные в нем сокровища, — следы жизни, процветавшей в юрском море и на его островах. Среди этих сокровищ оказалось и то, которое открывает нам глаза на происхождение птиц: это два отпечатка животного, названного учеными археоптерикс (т. е. первоптица).
Всмотритесь в него повнимательнее (рис. 45).
Рис. 45. Археоптерикс (отпечаток)
По отпечаткам перьев вы сразу видите, что перед вами — остатки птицы, а не какого-либо другого животного. Однако не все ученые сразу с этим согласились. Некоторые настаивали, что это отпечаток ящерицы, только «покрытой перьями».
Почему же они так думали? Да потому, что отпечатки костей действительно очень похожи на кости ящериц. Всмотритесь хотя бы в отпечаток головы. Вместо рогового птичьего клюва перед вами челюсти, усаженные зубами. У современных птиц, как всякому известно, зубов нет. А те кости, которые поддерживали крылья? Они заканчивались пальцами, вооруженными когтями. У теперешних же птиц на концах крыльев когтей почти никогда не бывает.
Не менее замечателен хвост археоптерикса. Он очень длинный и состоит из множества косточек — позвонков, придем по бокам каждого позвонка сидит пара перьев. Получался длинный хвост с двумя длинными рядами перьев, похожих на листочки папоротника; такого хвоста у птиц никогда не бывает. У них перья на хвосте сидят веером и прикрепляются не к хвостовым позвонкам, которых нет, а к особой копчиковой косточке (которая происходит путем слияния нескольких хвостовых позвонков).
Чем больше изучали остатки этого животного, тем больше открывали у него сходства то с птицами, то с пресмыкающимися. После внимательного изучения пришли, наконец, к тому выводу, что археоптерикс был существом промежуточным между пресмыкающимися и птицами и что он указывает нам путь, по которому шло изменение пресмыкающихся, когда они превращались в птиц. Таким образом, первоптица говорит нам, что предками птиц были пресмыкающиеся животные.
Но как могло совершиться такое изумительное превращение пресмыкающейся ящерицы, в свободно порхающую в воздухе птицу? На первый взгляд кажется невероятным, чтобы пресмыкающееся, «ползающее на брюхе», могло стать птицей. В самом деле: существует ли бóльшая противоположность, чем между быстро несущейся ласточкой и медленной, неуклюжей черепахой, чем между холодным, полусонным ужом и носящимся в облаках соколом? Пресмыкающееся покрыто чешуей, птица одета перьями; пресмыкающееся имеет «холодную» кровь, т. е. не может поддерживать в своем теле постоянную температуру и потому только в теплом месте нагревается и оживляется (на холоде же погружается в спячку), а у птицы кровь всегда горячая, нагретая до 40 градусов.
Однако более глубокое изучение показывает нам, что это превращение не так невероятно, как кажется с первого взгляда, и что птицы на самом деле представляют собой высшую ступень развития пресмыкающихся.
Пресмыкающиеся должны были, конечно, пережить целую биологическую революцию, чтобы стало возможно такое превращение. Толчком к ней был воздушный образ жизни, который начали вести некоторые мелкие древесные пресмыкающиеся юрского времени.
При древесной жизни у животных нередко вырабатывается острые когти, которыми они цепляются за кору деревьев, и способность к большим прыжкам, чтобы перескакивать с ветки на ветку. Это поймет всякий, кому случалось наблюдать в лесу белку. Пресмыкающиеся предки птиц ловко взбирались на деревья главным образом с помощью задних ног, не служивших у них для прикрепления кожистых крыльев, как у пальцекрылов и летучих мышей. Пальцы на передних ногах были удлинены, хвост тоже был длинным и тонким. Судя по сохранившимся отпечаткам, у некоторых мелких древесных пресмыкающихся чешуи уже были удлиненными и покрыты полосками, точно они готовы распуститься в небольшие перышки. Такое удлинение чешуй, вероятно, было полезно этим животным тем, что согревало их в холодные ночи. У прыгавших по веткам животных тело больше согревалось, сердце билось быстрее, дышали они чаще и глубже и потому легче могли стать теплокровными, чем другие пресмыкающиеся. А удержание в теле теплоты в свою очередь помогало дальнейшему разрастанию чешуй. Они разрослись, разветвились и дали начало теплому мягкому покрову из перьев, сохраняющему температуру тела.
Ведь и у современных птиц чешуи еще сохранились на теле. Каждый может их видеть на птичьих ногах; по их цвету хозяйки узнают, молода курица или стара. А если следить за тем, как развиваются перья у птичьего зародыша, то видно, что первоначально они бывают удивительно похожи на чешуи пресмыкающихся. В коже зародыша закладываются маленькие чешуйки, потом они разрастаются, разветвляются очень тонко и превращаются в пух, а потом и в перья. Таким образом были приобретены теплокровность и оперение — главные черты, отличающие птиц от пресмыкающихся.
Древесная жизнь повела также к возникновению крыльев. Необходимость скакать с ветки на ветку вызвала разные приспособления к полету. Такие приспособления можно видеть и у некоторых млекопитающих, например у водящейся в Сибири белки-летяги. Конечно, вначале этот полет скорее был похож на порхание и был очень непродолжительным и неуклюжим: предки птиц при своих парящих прыжках с дерева на дерево или с дерева на землю пускали в ход не только передние конечности, но и хвост. Конечно, умея хорошо взбираться на деревья, они могли бегать и по земле и не чувствовали себя на ней такими беспомощными, как летучие мыши. В отличие от пресмыкающихся первоптицы и на землей и в воздухе были очень активными, быстрыми существами, гонявшимися за добычей; это помогало им стать теплокровными и, в конце-концов, сделало их господами положения в воздухе.
Но все это пришло не сразу, а путем долгой эволюции и было куплено ценой гибели множества мало приспособленных к полету огород. Давно вымерли и сами первоптицы и их изменившиеся потомки, о которых мы дальше скажем несколько слов. Почему они вымерли? Да потому, что не стали еще хорошими летунами. Форма их крыльев очень похожа на крылья некоторых теперешних куриных птиц (на фазанов). А кто не знает, как летает курица?[12] По всей вероятности, и первоптица сначала могла делать лишь несколько быстрых взмахов крыльями и пролетать небольшое расстояние, а потом опускалась на землю или цеплялась за ветку дерева. Да и крылья у нее были небольшие. Сама она была величиной с ворону, а крылья были по крайней мере вдвое меньше вороньих. На них трудно было далеко улететь. Крылья были малы потому, что перьев (маховых), которые растут у птиц по краю крыла, у первоптицы было гораздо меньше, чем у теперешних даже нелетающих птиц (например у страуса).
Рис. 46. Археоптерикс (А) сравнительно с голубем (Б)
Затем особенно замечательно, что ноги первоптицы обрастали перьями в два ряда, чего у наших птиц не бывает, а это указывает на то, что перья на ногах служили как бы перепонкой, которая предохраняла первоптицу от быстрого падения на землю. Ту же роль, вероятно, играл и длинный хвост, тоже усаженный двумя рядами перьев. Все это заставляет думать, что первоптица была порхающим животным, которое, взмахнув слабыми крыльями, поднималось невысоко над землей, но быстро уставало и медленно падало вниз, растопырив крылья, хвост и ноги наподобие парашюта. Некоторые ученые даже думают, что у нее была и кожистая перепонка между пальцами.
Меловой период. Закат царства пресмыкающихся
Конец мезозойской эры, так называемый «меловой период», был прямым продолжением юрского периода. Однако к концу его климат стал понемногу меняться, началось медленное охлаждение. Летняя погода не стояла теперь круглый год. В зимние месяцы стало холодно. Об этом свидетельствуют остатки тогдашних деревьев. Распилив их, мы можем видеть годичные кольца, как на наших древесных породах. Кольца эти указывают на сильный рост в одну часть года и на замедление роста в другую. Это вызывается сменой времен года с различными температурами. Конечно, и растительный покров Земли сам по себе изменился. Число пород сильно увеличилось. Среди хвойных лесов нередки наши настоящие ели. Лиственные леса разрастались на смену лесам из саговых пальм. Всюду можно было заметить тополя, ивы и другие хорошо знакомые нам растения. Появились сложно устроенные и ярко окрашенные цветы, и запестрел блестящими бабочками и жучками мир насекомых. Очень многие из растений мелового периода и теперь радуют наш взор в полях и лесах.
Цветки у растений стали появляться еще значительно раньше наступления мелового времени. Цветоносные растения стали возникать уже в конце «древней» эры, в пермском периоде, и в дальнейшем, в течение всей мезозойской эры, они играли выдающуюся роль. Это были известные уже нам саговые, гинковые и хвойные. Их цветки устроены сравнительно просто и имеют невзрачный вид; образующиеся из них семена лежат в растении ничем не прикрытые, голые, а потому такие растения называются голосеменными. Мы видели, как семенные растения стали вытеснять споровые (хвощи, плауны, папоротники) благодаря тем преимуществам в борьбе за существование, которые давали семена сравнительно со спорами.
В течение мелового периода произошел крупный перелом в общем характере растительности. Цветки стали более разнообразными по своей форме, приобрели богатые, яркие краски, сильные запахи, стали сложнее по своему устройству, а семена растений оказались скрытыми в особой полости, в разрастающейся завязи цветка; такие растения поэтому называются покрытосеменными. Раз возникнув, эти растения быстро распространялись и уже к концу мелового периода завоевали всю Землю, вытеснив споровые и голосеменные растения. Что же дало им победу в жизненной борьбе?
Прежде всего огромную роль сыграло то, что семена у высших цветковых растений лучше защищены и, развиваясь внутри плода, лучше снабжены питательным материалом и вместе с тем лучше сохраняются и распространяются. Затем весьма важное значение имеют яркая, иногда очень пестрая окраска цветков покрытосеменных, распространяемые ими разнообразные запахи и чрезвычайное богатство их форм. Все это вместе со сладким соком, вырабатываемым цветками, привлекает насекомых, производящих перекрестное опыление. Пыльцу с одного цветка насекомые переносят на другой, благодаря чему разные растения скрещиваются, повышается изменчивость отдельных видов, раздвигаются границы естественного отбора, возникают новые формы. Мир цветковых растений обогащается.
Возможно, что насекомые конца юрского и начала мелового времени посещали хвойные растения, обсасывали их семяпочки и содействовали возникновению настоящего сложного цветка. Ботаники предполагают, что покрытосеменные растения возникли из голосеменных, но из каких именно, — об этом много спорят. Первоначально возникли зеленые цветки, потом из них развились ярко окрашенные и пахучие, которые в свою очередь содействовали развитию насекомых. Мир насекомых, достигший большого разнообразия в меловое время, оказался теснейшим образом связанным с миром растений. Между ними установились те отношения, какие мы наблюдаем и в настоящее время.
Жизнь в морях мелового периода стала напоминать теперешнюю. Хрящевые рыбы, вроде акул, немилосердно истреблялись морскими пресмыкающимися. Зато размножались и расселялись костистые рыбы, которые были меньше ростом, но отличались легкостью, быстротой движений и увертливостью. На суше попрежнему господами положения были пресмыкающиеся. Их число, пожалуй, даже увеличилось с возникновением змей. Но некоторые породы уже стали вымирать. А к концу мелового века дни господства пресмыкающихся совсем приблизились к закату.
С наступлением новой эры — кайнозойской — вымерли все чудовищные представители этих пород, и сохранились лишь те из пресмыкающихся, которые живут и в наше время: ящерицы, черепахи, змеи и крокодилы. Отчего же вымерли эти великаны, несмотря на свой рост и силу? Одной из причин их гибели были те существа, которые возникли на смену им еще в юрском периоде. Это были лучше приспособленные к изменившимся условиям птицы и млекопитающие. Одновременно действовала и та перемена климата, о которой мы уже говорили. Мы видели, что юрская первоптица (археоптерикс) была еще очень похожа на пресмыкающееся. Она не могла хорошо летать. Птицы мелового периода ушли гораздо дальше в развитии. Кости некоторых птиц мелового периода дошли до нас. Они тоже сохранились в морских отложениях вместе с огромным количеством остатков беспозвоночных животных, акул, мозазавров, морских черепах, плезиозавров и питавшихся рыбой птеродактилей. Охотившиеся в тогдашних морях птицы принадлежали к двум главным породам.
Одна из них получила название рыбоптицы ( ихтиорнис ). Она была величиной с голубя или немного крупнее, имела хорошо развитые крылья, а стало-быть, хорошо летала и мало чем отличалась от современных птиц. Только две замечательных особенности в ее устройстве бросаются в глаза при рассмотрении сохранившихся скелетов: челюсти усажены острыми зубами, а позвонки имеют двояковогнутую форму, как у рыб.
Другие птицы мелового периода тоже имели зубы в челюстях, но не летали, даже были лишены крыльев, зато великолепно плавали (рис. 47). Они принадлежат к породе, названной «птицей запада» ( гесперорнис ). Нельзя сомневаться, что и этот пловец был великолепным охотником за рыбами. Длинный и сильный хвост помогал ему при плавании и нырянии. Череп у этой птицы был очень невелик, и в нем сидел совсем маленький мозг, похожий на мозг пресмыкающихся. Тонкая и длинная шея великолепно гнулась, а вытянутые легкие челюсти, усаженные острыми зубами, были прекрасным инструментом и для схватывания и задержания самой проворной рыбы.
Рис. 47. Скелет ископаемой птицы мелового периода — гесперорниса
Из птиц мелового периода, кроме названных, открыто еще несколько пород, среди которых были и довольно крупные — ростом около 2 метров.
Постепенно число пород птиц увеличивалось, и они начали отвоевывать воздух у летающих ящеров, перед которыми имели большие преимущества. Тело птиц одето перьями, прекрасно их согревающими и гораздо более легкими, чем кожистые перепонки пальцекрылов. Для движения крыльев служат сильные мышцы. Кости тонки и очень легки, так как внутри наполнены воздухом. Внутри птицы находятся особые полости — «воздушные мешки», также сильно облегчающие ее вес. Птицы несравненно лучше могут управлять своим полетом, чем пальцекрылы. Но самое их главное преимущество заключается в теплокровности и в способности поддерживать в своем теле постоянную высокую температуру, какой бы холод ни был кругом. Пресмыкающиеся на холоде становятся вялыми, и если не замерзают, то впадают в спячку, птица же и на холоде может вести деятельную жизнь.
Усовершенствовав полет, птицы смогли предпринимать далекие странствия, переселяться из одного места в другое, летая большими стаями и таким образом защищаясь от врагов. Благодаря таким ценным свойствам они смогли распространиться по всему миру. Для их владычества нет тех естественных границ, которых не могут преодолеть другие существа. Только морские глубины недоступны птицам. В заоблачных высотах, на страшных обрывах неприступных скал — всюду мы встретим птиц. Некоторые из них носятся по бурным волнам открытого моря, другие бегают по знойном пескам пустыни, третьи гнездятся на необитаемых, покрытых вечным снегом островах Полярного моря, четвертые устраивают свою семейную жизнь на верхушках высочайших деревьев. В случае надобности они пролетают тысячи километров, покидают на несколько месяцев родное гнездо и, возвращаясь на то же место, своим зорким глазом с небесной высоты узнают то деревцо, которое когда-то покинули. Как далеко ушли они от своих предков — пресмыкающихся!
Происхождение млекопитающих
Другая группа теплокровных животных — млекопитающие — тоже боролась за господство с пресмыкающимися. Млекопитающие возникли очень давно. В юрскую и меловую пору мы уже находим их в виде маленьких ничтожных существ, ростом с теперешних мышей и кротов и еще меньше. Но их потомкам принадлежало великое будущее. Млекопитающие, как и птицы, имеют свои преимущества перед пресмыкающимися в борьбе за жизнь. Подобно птицам, они могут сохранять теплоту в своем теле. У них есть свое теплое одеяние, греющее не хуже птичьих перьев. Это — шерсть.
Есть у млекопитающих и такие преимущества, которых лишены птицы. Чтобы понять это, вспомним, в каком возрасте всего больше грозит гибель животным: конечно, в детстве. Рыбы мечут тысячи икринок. Большую часть икринок пожирают разные животные еще до появления молоди; вылупившиеся мальки тоже большей частью достаются разным хищникам, так что из многих тысяч рыбешек выживает одна-две. То же самое видим у лягушек и пресмыкающихся, яйца которых массами истребляются. Птицы очень заботятся о своих детях: вьют для них гнезда, кормят, обучают летать, петь, находить пищу. Но и птичьи яйца и птенцы истребляются в большом числе. Совсем другое — млекопитающие. У них яйца не откладываются, а вынашиваются в теле матери до тех пор, пока зародыш не созреет совсем, и лишь тогда он рождается на свет. Но этого мало: пока мать носит зародыш в своем теле, часть ее пищи, химически измененная, питает зародыш, а когда он родится на свет, то для него заготовлена уже другая пища — молоко матери, которое тоже создается из ее пищи. Таковы важные преимущества млекопитающих.
У млекопитающих имеются и некоторые другие важные отличия. Внимательный читатель это сразу поймет. По каким признакам можно узнать млекопитающее животное, от которого ничего, кроме костяка, не осталось? Ведь по костям не видно, была ли на животном шерсть или нет, рождало ли оно живых детенышей или откладывало яйца, откармливало ли их молоком или нет… Зато в самом скелете млекопитающих имеются резкие отличия от птиц и пресмыкающихся.
Так как у млекопитающих гораздо больше развита жевательная способность, чем у других позвоночных, то в связи с этим у них иначе устроены челюсти и иначе они прикрепляются к черепу. Нижняя челюсть млекопитающих сочленяется прямо с черепом таким образом, что суставный отросток челюсти входит в суставную ямку на черепе (на височной кости). У пресмыкающихся и птиц такого сочленения нет. У них нижняя челюсть причленяется к особой квадратной кости, а уже эта кость прикрепляется к черепу. Кроме того, в челюстях млекопитающих обычно находятся зубы разного вида: впереди сидят резцы, а за ними, по обе стороны, следуют клыки, потом малые коренные и, наконец, большие коренные. Такого разнообразия зубов у пресмыкающихся, вообще говоря, нет. Только немногие, давно вымершие пресмыкающиеся имели зубы, подобные зубам млекопитающих. Таким образом, по зубам, по черепу, да и по другим костям ученым нетрудно отличить остатки млекопитающего животного от пресмыкающегося.
Рис. 48. Череп звероподобного пресмыкающегося. Следует отметить разнородность зубов (как у млекопитающих), но сложное сочленение нижней челюсти посредством нескольких костей
В какое же время истории Земли возникли первые млекопитающие животные? Остатки их найдены в меловых и юрских слоях. Следует предположить, что появились они раньше, т. е. в триасовом периоде, либо еще раньше — в пермском. Это стоит в связи с причинами, которые вызвали превращение первобытных пресмыкающихся в млекопитающих. Главных причин было две: первая — сухость климата, которая все увеличивалась начиная с пермского и вплоть до юрского периода. За эти огромные промежутки времени особенно сухим климатом отличались обширные пространства Южной Африки, в которых процветали многие пресмыкающиеся. Степи, полупустыни и пустыни тянулись на тысячи километров вдоль и поперек Африки; это вынудило животное население приспособиться к новым условиям. Кому случалось бывать в пустынной местности, тот не мог не заметить, что все животные там отличаются быстротой движений. Будь то ящерицы или птицы или копытные (например газели) — все они умеют скрыться с глаз в несколько минут. Только скорость движений и спасает их от врагов, только она и дает им возможность отыскать скудную пищу и еще более редкую в пустыне воду.
Посмотрите теперь, чем отличаются млекопитающие от пресмыкающихся. Да все такими особенностями, которые связаны с быстротой движений: у млекопитающих мягкая гибкая кожа, одетая не неподатливой чешуей, а тонкими волосами; у них прочная подвижная нижняя челюсть, которая обеспечивает быстроту пережевывания пищи; у них теплая кровь, доставляющая во все части тела достаточно пищи и кислорода, которые так сильно потребляются при быстрых движениях; у них сердце разделено (как и у птиц) на четыре части, и поэтому кровь, насыщенная кислородом, не смешивается с кровью, отдавшей свой кислород и уносящей из организма углекислый газ. И птицы, как мы видели, отчасти обязаны своим происхождением быстроте движений. Это не менее справедливо для млекопитающих: быстрота их движений достигалась усиленной работой всех четырех конечностей.
Но была еще и другая, могущественная причина, которая помогала их развитию. Мы уже говорили, что в конце палеозоя, именно в пермском периоде, произошло очень сильное похолодание. Особенно резкий холод охватил южное полушарие Земли и, в частности, Африку. Здесь сухость соединилась с холодом. Их совместное действие поставило пресмыкающихся в тяжелое положение, тогда как теплокровные млекопитающие были приспособлены к новым условиям гораздо лучше и поэтому оказались победителями в жизненной борьбе. В связи с этим происхождение млекопитающих надо отнести к очень раннему времени, гораздо более раннему, чем происхождение птиц. Многие современные ученые считают, что млекопитающие возникли в промежуточное время — между серединой пермского и серединой триасового периода.
Во второй половине триаса уже жили на Земле мелкие животные, от которых сохранились челюсти и зубы и которые были очень похожи на млекопитающих. Самые крупные из них не превосходили размерами крысу. Удивительнее всего то, что на всем протяжении мезозойской эры, в течение всех ее огромных периодов — триасового, юрского и мелового — первичные млекопитающие, судя по их остаткам, почти не изменяются. Они попрежнему остаются мелкими, мало приметными существами, добывающими себе жалкое пропитание, роясь в земле и поедая червей, насекомых, личинок, подобно теперешним кротам. На такую пищу указывает устройство их зубов. Что мешало им развиваться? Вероятно, над ними вечно висела угроза гибели в лице огромных ящеров, которые мимоходом, даже, быть может, не замечая этого, пожирали попадавшееся им млекопитающее. Революция на земной поверхности, которая произошла в конце палеозоя, была достаточна, чтобы вызвать к жизни новую группу животных — млекопитающих, но она была еще недостаточна для того, чтобы уничтожить их врагов и доставить им возможность развиваться. До самого конца мезозоя млекопитающие остаются в тени. Время их расцвета наступило лишь с концом мезозоя.