ПАЛЕОНТОЛОГИЯ

Самые древние насекомые. Стрекозы в девоне. Первобытные амфибии стегоцефалы панцирноголовые

ОНИ БЫЛИ ВСЕМ ОБЯЗАНЫ ВОДЕ

Вряд ли кто-нибудь станет оспаривать, что вода дала Земле жизнь. Вода же оказала жизни неоценимую услугу, помогая ее воцарению на суше и пестуя ее по крайней мере еще добрых 70 миллионов лет.

 Не будь теплых мелководий, сырых тенистых лесов, душных болот, окутанных испарениями, — неизвестно еще, каким бы путем пошло развитие жизни на суше. Но судьба благоволила к потомкам рыб. Их мокрой коже не грозило пересыхание, и они могли дышать ею сколько угодно.

Но кроме кожного дыхания, у них сохранилось жаберное и развилось легочное. Система дыхания у них была дублирована троекратно. Природа как бы подстраховала свои очередные создания, дав им возможность чувствовать себя привольно и в воде, и на суше. Но все же вода оставалась для них главной и первейшей средой существования, потому что икру они откладывали в воде. В воде жили их личинки, и, даже выходя на сушу, они без воды не могли дышать. Ведь кожное дыхание было у них основным.

…Влажный горячий воздух полон болотных испарений. Жара, духота и неведомые запахи царят вокруг. Крупные капли воды готовы сорваться с гигантских крыльев древовидных папоротников. Капли медленно сползают по чешуйчатым стволам сигиллярий, жемчугом осыпают тридцатиметровые хвощи. Вот легкий ветерок качнул опахала листвы, и дождь пролился над болотом.

Сорвавшиеся с дерева капли зарябили воду, из которой показалась плоская голова. И на берег вылезло существо, похожее на пестрого тритона, но с большого крокодила величиной. А из воды высунулась еще одна любопытная физиономия.

Эти забавные существа — первобытные амфибии-стегоцефалы, или «панцирноголовые». Они едят рыбу, не откажутся и от насекомых. Они мечут икру в воде. Врагов у них нет, и ничто не мешает их процветанию.

А солнце уже в зените, и зной становится нестерпимым. Вот у трухлявого пня что-то вроде куска отвалившейся коры. Но это не кора, а похожий на ящерицу стегоцефал задремал на солнышке. Спит глазок, спит другой, а третий, на самой макушке, не спит — все видит. Чуть мелькнет тень доверчивой стрекозы над его головой — мигом распахнется громадная пасть, и проглотит зазевавшуюся жертву хитрый стегоцефал.

Природа на первых порах позаботилась о том, чтобы стегоцефалы на суше не умерли с голоду, и снабдила их специальной железой. Железа эта выделяла клейкую жидкость. Стоило стегоцефалу открыть рот, а насекомому только коснуться этого рта, как оно уже было накрепко приклеено к языку. И стегоцефалу лишь оставалось проглотить добычу.

А в теплой воде извивались длинные гибкие тела амблиптерусов и теракантусов — змеевидных амфибий с красными пучочками жабер по бокам головы. С берега, с поваленных стволов деревьев, прыгали и исчезали в воде плоские неуклюжие существа — самая древняя родня наших лягушек и жаб.

Диссорофа относится к той линии древних амфибий, которая дала начало лягушкам и жабам. Спину диссорофы защищал панцирь из костяных чешуй, а барабанная перепонка лежала в глубине специального слухового раструба: видимо, этому крупному земноводному приходилось всегда быть настороже, чтобы избежать нападения хищников.

Примерно так текла жизнь в теплом каменноугольном периоде, в растянувшемся на несколько тысяч веков жарком лете. Кстати, сутки тогда длились 21 час, а в году было 390 дней.

Но в картине, изображенной нами, не хватает серьезного компонента. Речь идет о членистоногих. И роль их в карбоне так велика, что об этом нужно говорить особо.

ГИГАНТСКИЕ ЗАВОЕВАНИЯ ШЕСТИНОГИХ ГИГАНТОВ

Стегоцефал и стрекоза среди исполинских хвощей — уже привычный для нас «герб» карбона. И хотя каменноугольный период часто называют «веком земноводных», главная фигура в этом гербе все-таки стрекоза. Ведь амфибии и растения только продолжали начатое раньше освоение суши, а насекомые, пожалуй, самые «сухопутные» из всех наземных животных, появились именно в карбоне. Причем появились они очень своевременно.

Мы уже говорили, что две армии покорителей суши — амфибии и растения, оставались чужими. Между ними не было никакой связи. Лес давал хищным потомкам хищных рыб защиту от солнца, но не пищу. А без наземной пищи завоевание суши нашими предками, наверное, кончилось бы тем же, чем и началось — прокладыванием троп от болота к болоту. Были свои трудности и у леса. На суше круговорот веществ идет медленнее, чем в воде. Лесная почва истощается быстро. Чтобы росли молодые деревья, старые должны разрушиться и удобрить землю. Главными специалистами по разрушению древесины тогда, как и сейчас, были грибы и бактерии. Но в карбоне эти разрушители еще не совсем приспособились к новой для них наземной работе, а главное, у них еще не было могучих союзников, которые помогали бы им вторгаться в глубь мощных стволов или почти мгновенно переносили бы их от дерева к дереву.

В современных лесах все это и многое другое делают насекомые. Вот, к примеру, простой опыт: три месяца лежит в лабораторной склянке влажный, почерневший лист березы. Три месяца разлагают его бактерии. Лист все еще сохраняет свою форму. В другой склянке на такой же лист отложил яйца крохотный грибной комарик. Через три дня от листа осталась кучка трухи.

Когда насекомых еще не было, их пытались замещать многоножки. Но многоножкам далеко до насекомых, до их обилия, до их фантастической вездесущести, до их немыслимого многообразия. Специалисты относят многоножек к четырем классам трахейнодышащих. Крылатых насекомых — только к одному. Но во всех классах многоножек не более двадцати тысяч видов, а число видов в классе насекомых не менее двух миллионов. Короче говоря, насекомых в несколько раз больше, чем всех остальных обитателей суши и океана, всех растений и животных вместе взятых. Не удивительно, что один только дуб «обслуживают» 1 200 видов насекомых. Но эти существа живут и там, где нет никаких растений. В африканской пустыне Намиб не бывает дождей. В ней не растет ничего. Но ветер приносит за сотни километров растительную труху. Эта сухая пыль — единственная пища и питье жуков-чернотелок. Живут насекомые и в Антарктиде. Там они единственные высокоразвитые обитатели континента.

Насекомые завоевали землю, завоевав воздух. Воздушные пути связывали воедино мир леса. Совсем вроде бы ничтожная доля запасенной деревьями энергии Солнца перешла по этим путям к нашим позвоночным предкам. И этого было достаточно, чтобы обеспечить их путь к совершенству на десятки миллионов лет. Когда через много геологических эпох египетские мастера изобразили Солнце в виде крылатого жука-скарабея, они, пожалуй, только воздали должное жизненосной силе насекомых. И может быть, отблеск солнечного египетского мифа отразился в новейшей энтомологической классификации: класс летающих шестиногих предложено отныне называть не привычным латинским словом «инсекта» — насекомые, а «скарабеода» — «подобные скарабею».

Самые древние насекомые найдены в отложениях нижнего карбона. Сохранились только крылья — первые крылья на Земле. Конечно, они не были крыльями скарабея — история жуков началась гораздо позже. Не были они и крыльями гигантских стрекоз. Огромные воздушные хищники могли появиться лишь тогда, когда воздух кишел роями крылатых существ.

Более крупных насекомых, чем стрекоза меганевра, в истории Земли не было. Размах крыльев этих хищных насекомых достигал одного метра. Охотились гигантские стрекозы на примитивных растительноядных насекомых диктионеврид, достигавших размеров современных голубей. Диктионевриды, или «сетчатожилковые», обитали в кронах деревьев и питались их семязачатками. Диктионевриды — одни из древнейших растительноядных насекомых, жили они 300 миллионов лет назад. Яйца они откладывали не в воду, как современные стрекозы, а в мягкую кору деревьев, которую надсекали яйцекладом. Хищные личинки жили и охотились в лесной подстилке, подобно современным многоножкам, а для линьки выползали на стволы деревьев. У большинства диктионеврид были челюсти грызущего типа, но некоторые имели длинный сосущий хоботок.

Крылья первых шестиногих пилотов, которых назвали паолиидами, скорее похожие на листья растений, чем на крылья современных насекомых, — чрезвычайно важный документ в летописи Земли. И не только потому, что этот документ свидетельствует о начале завоевания «пятого океана». Он рассказывает и о том, как изменился в карбоне сам «пятый океан» — атмосфера.

Дело в том, что энергетика летающих насекомых сильно отличается от энергетики остальных животных. К примеру, все позвоночные способны совершать работу «в кредит»: плавать, бегать или летать за счет бескислородных процессов. И только потом им обязательно нужно «отдышаться», окислить накопившуюся в организме молочную кислоту.

А насекомые, как выяснили биохимики, такой возможности лишены. За всякое усилие они должны платить сразу, наличным кислородом. Активный полет насекомых, их крылья могли возникнуть только тогда, когда содержание кислорода в атмосфере достигло, как минимум, современного уровня. Насекомые появились не случайно. Их породил лес, изменивший атмосферу.

И все же рождение насекомых окружено тайной. Оно куда более загадочно, чем рождение четвероногих позвоночных, о котором мы уже рассказали. Никто не сомневается, что предками четвероногих были кистеперые рыбы, что пятипалая нога — это изменившийся плавник. О предках же насекомых и о том, как развивались крылья, споры продолжаются и по сей день. Это понятно — история позвоночных документирована с древнейших времен. Найдены кистеперые. Найдены переходные формы вроде ихтиостеги. Найдены примитивные амфибии. Предки же насекомых не оставили никаких следов в каменной летописи. А казалось, все должно быть наоборот. И сейчас, и прежде членистоногие и обильнее, и обычнее позвоночных. Тараканы встречаются чаще мышей, жуки чаще ящериц. Ископаемый хитин сохраняется не хуже кости. Авторам этой книжки не раз приходилось вести раскопки в отложениях древних озер, когда почти каждый удар молотка открывал скрытый в породе отпечаток насекомого.

Почему же мы не знаем предков насекомых, хотя они были наверняка многочисленнее четвероногих?

Среди ископаемых обильны только те насекомые, которые живут в воде или могут летать, а следовательно, и упасть в воду. Если нелетающие насекомые живут на суше, у них почти нет шансов на захоронение. То же можно сказать и о предках насекомых, если они были нелетающими.

Однако насколько вероятно это «если»? Ведь некоторые энтомологи придерживаются совсем другой точки зрения. Они рассуждают примерно так. Среди современных крылатых насекомых своей первобытной простотой выделяются подёнки и стрекозы. Превращение у них неполное, устройство крыла несложное, движения в полете примитивные. А где живут их личинки? Обязательно в воде. Там они развиваются несколько лет. У некоторых водных личинок на каждом сегменте брюшка сидят тонкие полупрозрачные пластиночки-жабры. Они колеблются, как веера, прогоняя воду. Могут они служить и плавниками. Чем не прообраз крыльев? И наконец, какая из современных групп обильна в карбоне? Конечно, стрекозы! А раз так, то насекомые в какой-то мере повторили историю позвоночных. Предки их плавали в воде, размахивая жабрами-плавниками, потом, в карбоне, вылезли на сушу. Передние, самые большие жабры превратились в крылья, а задние, за ненадобностью, исчезли.

Чтобы проверить эту логичную гипотезу, надо знать, как были устроены и как жили насекомые карбона.

При попытке написать об этом, авторы, к стыду своему, убедились, что они знают примерно то же, что знают и предполагаемые читатели. О том, что насекомые появились в карбоне, а стрекозы достигли рекордных размеров, скупо сообщает школьный учебник биологии. Те же сведения можно почерпнуть и в учебниках для университетов, и в общих курсах палеонтологии, и в популярных книгах, написанных палеонтологами. Меняется только размах стрекозиных крыльев: 70 сантиметров, 75, 80, метр ровно!

Так уж повелось, что учебники и популярные книги пишут представители двух массовых палеонтологических профессий: специалисты по морской фауне прошлых эпох и специалисты по древним позвоночным животным. Пожалуй, за радужной ширмой стрекозиных крыльев оба клана скрывали тайную уверенность в том, что не в пример ящерам и трилобитам, древние насекомые интересны только для тех, кто их изучает. У нас, авторов, такой уверенности уже не было. Наверное, потому, что нам посчастливилось знать Бориса Борисовича Родендорфа, выдающегося советского палеоэнтомолога. Знать, а одному из нас некоторое время работать под его руководством. Именно от него мы впервые услышали гипотезу о насекомых-прометеях, передавших четвероногим предкам похищенную у леса энергию солнечного огня.

Этот большой усатый человек, такой добрый и скромный, что казался живым олицетворением этих важных, но не главных в работе качеств, обладал помимо них даром проникновения в самую суть, в будущее своей науки. Дар этот сродни таланту полководца. Собственно, полководцем науки и был скромный Борис Борисович.

Про ископаемых насекомых мало писали не потому, что они никогда не были такими большими и грозными, как динозавры. Просто это очень трудная для изучения и познания группа животных. Насекомые так разнообразны, что даже в одном месте, в одном слое трудно найти два одинаковых вида. Что же тогда говорить о местонахождениях, удаленных на тысячи километров? А принцип геологического хронометра, о котором мы говорили и который так нужен геологам-практикам, таков: только одинаковые виды точно указывают на одинаковый возраст горных пород. Выходило, что насекомые не очень-то нужны для практической работы геолога.

То же разнообразие крайне мешает проследить развитие отдельных ветвей насекомых во времени, нащупать закономерности изменения их бесчисленных форм. Словом, проделать то, что с таким успехом делают исследователи позвоночных. А тут еще огромные пробелы в летописи шестиногих: ведь они совсем не сохраняются в грубых осадочных породах. Выходит, что и теории эволюции насекомые мало что могут дать.

В начале мезозойской эры существовали уже все ныне живущие группы насекомых. За время, прошедшее с момента появления пранасекомого в начале силура, потомки этих неуклюжих многокрылых «планеристов» освоили все возможные экологические ниши, стали самыми многочисленными обитателями суши. А вот за последние 200 миллионов лет морфологические изменения насекомых куда менее значительны. Судите сами: мезозойское сетчатокрылое (на рисунке справа) только специалист способен отличить от современного насекомого; слева же изображен живший в силуре, за 200 миллионов лет до него, предок насекомых — так реконструировали его внешний вид ученые-палеоэнтомологи.

Профессор Родендорф своими работами разрушил предрассудки и теоретиков, и практиков. Он изучал историю отрядов насекомых, законы исторической смены сообществ, восстанавливал образ жизни шестиногих и их связи с другими вымершими организмами. И постепенно то, что казалось большим неудобством в работе с насекомыми, их сверхразнообразие, обернулось огромным преимуществом. Из этого многообразия вдруг проявился живой облик природы прошлых эпох. Так из множества светящихся точек на экране телевизора складывается движущееся изображение. Тут нет никакого чуда. Насекомые так точно «пригнаны» к любому наземному ландшафту, что могут рассказать о нем почти все.

Получив большую коллекцию современных насекомых из неизвестного места, хороший специалист легко определит, собрана ли эта коллекция в лесу или в степи, в умеренной или в субтропической зоне, сможет узнать, какие растения характерны для этого места и даже какие животные встречаются там.

Такой же полноты знания можно добиться, изучая ископаемых. Вот простой пример. Много лет мы пытались отыскать в мезозойских отложениях Сибири и Центральной Азии летающих ящеров. Хотелось выяснить, как далеко на восток проникали эти рептилии. Долгие поиски не принесли удачи. Но однажды на раскопках в Монголии ученик Родендорфа А. Г. Пономаренко с улыбкой показал нам долгоногое существо весьма неприятного вида, распластанное на поверхности камня. Это был завроптирус, паразитировавший на перепончатых крыльях ящеров. Самих ящеров мы тогда так и не нашли, но все-таки узнали, что они жили в этих краях.

Пожалуй, не будет большим преувеличением сказать, что тот, кто сумеет расшифровать историю вечно изменчивого племени шестиногих, как бы положит руку на пульс истории биосферы. Он узнает даже о незначительных изменениях климата, уловит самое начало смены растительных сообществ, почувствует отдаленное эхо великих экологических катастроф.

Борис Борисович Родендорф понял это первым и первым задумался над тем, что подобная задача по силам только дружному и сплоченному коллективу исследователей. И он создал такой коллектив — лучшую в мире лабораторию палеоэнтомологии. А это было труднее и, пожалуй, важнее, чем написать самые замечательные книги и статьи. И как нам кажется, создать такой коллектив никогда бы не удалось, не будь у Бориса Борисовича таких необязательных для ученого качеств, как сердечность, скромность и доброта.

В его лаборатории, на Полянке, куда мы пришли обсудить загадки карбона, даже вечером кипела работа. Ученики Родендорфа срочно готовили к печати объемистую рукопись «Историческое развитие класса насекомых» — итог десятилетней работы коллектива, самое важное, что знают сейчас палеонтологи о всех насекомых всех эпох.

Эту книгу старый профессор уже не увидит напечатанной.