Джон Малоун - Нераскрытые тайны природы. Расширяющий кругозор экскурс в историю Вселенной с загадочными Большими Взрывами, частицами-волнами и запутанными явлениями, не нашедшими пока своего объяснения
Ричард Оуэн ввел термин «динозавр». На снимке, сделанном в 1860-е годы, он позирует неизвестному фотографу, находясь перед большим скелетом динозавра, который он собирал, и держа в руке его кость. Задний план всей фотографии сильно испорчен, но оставшаяся часть снимка передает властный нрав этого человека.
Представление о том, что все динозавры были четвероногими, быстро изменилось, после того как в 1866 г. американский палеонтолог и специалист по ящерицам Эдвин Дринкер Коуп в мергельных ямах в штате Нью-Джерси обнаружил кости существа, которое он назвал Laelaps aquilunguis. (В греческой мифологии Лелап было именем собаки, которую богиня Диана подарила молодому охотнику Цефалу; эта собака впоследствии окаменела, застыв в прыжке, — результат одной из хорошо известных ссор между богами на Олимпе.) Скелет, который откопал Коуп, был достаточно полным и позволил ему сделать вывод, что этот динозавр ходил на двух ногах, а передние лапы у него были короткими и скорее походили на небольшие руки. В результате этой находки было установлено, что, по крайней мере, некоторые динозавры передвигались прыжками подобно гигантским кенгуру.
Однако самым устойчивым из предположений, основанных на связи динозавров с ящерицами, была гипотеза о том, что они должны быть холоднокровными животными типа крокодилов, а не теплокровными, как млекопитающие. Холоднокровных животных называют эктотерминескими, подразумевая под этим, что они согревают свое тело, поглощая солнечное тепло. Теплокровные же животные, в том числе все млекопитающие, являются эндотермическими, т. е. вырабатывают собственное тепло внутри себя. Но это вовсе не означает, что у ящериц в буквальном смысле слова холодная кровь: температура их тела может быть такой же, как у млекопитающих, а иногда и выше. Просто температура этих животных регулируется совершенно иными биологическими системами.
Все земноводные и большинство рептилий имеют трехкамерное сердце, состоящее из двух тонкостенных предсердий, которые расширяются при поступлении в них крови, и одного толстостенного желудочка, который выталкивает кровь в сосуды. У птиц и млекопитающих четырехкамерные сердца с двумя предсердиями и двумя желудочками. Единственному желудочку сердца ящерицы приходится выполнять две функции — не только прокачивать кровь из легких в сосуды тела, но и возвращать в оборот кровь из тела, направляя ее снова в легкие. Легкие обеспечивают запасы кислорода в крови, а по мере ее движения по телу до возвращения в легкие концентрация кислорода уменьшается. У ящерицы в единственном ее желудочке кровь, насыщенная свежим кислородом из легких, и «отработанная» кровь, вернувшаяся в сердце после циркуляции по телу, неизбежно смешиваются. Значит, в мышцы, для того чтобы обеспечить их энергией и привести в действие, поступает кровь, гораздо менее богатая кислородом. Чтобы восполнить недостающую энергию, ящерицы и крокодилы должны подолгу греться на солнце (до 90% дневного времени) — это позволяет им запасти достаточное количество тепла, чтобы обеспечить длительную активность. У млекопитающих и птиц наличие второго желудочка сердца позволяет не смешиваться насыщенной кислородом крови из легких и использованной крови, поступающей из остальных частей тела. В результате мускулам достается намного больше кислорода. Единственный недостаток физиологии птиц и млекопитающих состоит в том, что для поддержания подвижности им требуется больше пищи.
На этой гравюре 1854 г. изображена мастерская Бенджамина Уотерхауса Хокинза, создавшего причудливые фигуры динозавров. Они были заказаны ему для парка Хрустального дворца, в 1854 г. перенесенного в пригород Лондона. Королева Виктория посещала эту студию вместе со своим мужем принцем Альбертом — создание Хрустального дворца было его идеей. Скульптура в центре на заднем плане имела съемную спину, и за столом, поставленном внутри нее, был дан праздничный обед с участием Ричарда Оуэна, Хокинза и десятка сановников. (Из книги У. Д. Мэтью «Динозавры».)
Итак, уже 130 лет назад люди узнали, что некоторые динозавры передвигались на двух ногах, к тому же очень быстро, как показало изучение остатков их скелетов. Кроме того, челюсти и зубы многих динозавров были приспособлены к питанию мясом, что обеспечивало их энергией для быстрого передвижения. Несмотря на все это, ученые придерживались идеи, что динозавры были холоднокровными животными подобно современным пресмыкающимся. Вера в это продолжала существовать, невзирая на растущую убежденность в том, что птицы произошли от динозавров. Но в этом случае нужно было объяснить, почему у птиц сердце состоит из четырех отделов — ведь именно это обеспечивало в значительной степени их активность в повседневной жизни, а также давало им возможность совершать тысячекилометровые перелеты. Конечно, подобно динозаврам и в отличие от млекопитающих птицы откладывали яйца, что оправдывало пренебрежение различием между сердцами современных птиц и ящериц. Время от времени некоторые смельчаки высказывались в том смысле, что все же здесь существует реальная трудность, но всегда быстро замолкали.
Только в 1969 г. наконец некто очень авторитетный, мнение кого невозможно было игнорировать, стал доказывать, что, по крайней мере некоторые из динозавров — хотя бы те, что передвигались на двух ногах, — должны были быть теплокровными существами и иметь четырехкамерное сердце. Профессор Йельского университета Джон Остром открыл динозавра Deinonychus, который своими когтистыми задними ногами убивал жертву, для чего требовались необычайные ловкость и способность сохранять равновесие. В 1969 г. на первом Северо-Американском палеонтологическом съезде он прочел лекцию о том, какие выводы можно сделать по ископаемым остаткам о климате в мезозойскую эру.
Его безобидная на первый взгляд речь содержала крупную сенсацию. Поскольку динозавры в мезозойскую эру обитали в высоких широтах и их считали холоднокровными животными, долгое время предполагалось, что тропический климат должен был распространяться на север вплоть до современной Канады. В противном случае холоднокровные динозавры не могли бы поглощать достаточное количество солнечного тепла, чтобы сохранять подвижность. Как бы сомневаясь в подобных представлениях о климате, Остром ясно дал понять, что он совершенно не согласен с мнением, будто гигантские динозавры 90% своего времени лежали, греясь на солнышке там, где сейчас находится штат Вайоминг. Ведь очень многие из них бродили, будучи в вертикальном положении. Ящерицы не могут и не делают этого, так как даже если бы задние лапы могли их поддержать, все равно у них не доставало бы энергии. Как сказал Остром, «корреляция между высокой температурой тела, …интенсивным обменом веществ, вертикальным положением тела и способом передвижения вовсе не случайна». Затем последовал настоящий удар: «факты свидетельствуют о том, что вертикальное положение тела и соответствующий способ передвижения динозавров были бы невозможны без интенсивного обмена веществ и высокой однородной температуры тела». Другими словами, это были теплокровные животные.
Идеей, что многие динозавры должны были быть теплокровными, тут же заинтересовался ряд ученых. Одним из них был палеонтолог и писатель Адриан Десмонд, издавший в 1976 г. книгу «Теплокровные динозавры» [1]. После обсуждения речи Острома он писал: «Никто прежде наглядно не демонстрировал наличие запутанной зависимости между интенсивным обменом веществ, устойчивой температурой тела и прямохождением. Тем не менее было определенно установлено, что эта связь очевидна и естественна. Это разрешило давние противоречия, присущие смехотворной модели греющихся на солнце бронтозавров. Старая модель была полностью отброшена и заменена эндотермичными динозаврами. Конечно, это требует коренного пересмотра физиологии динозавров, и для создания новой модели мы должны обратиться к млекопитающим и птицам».
Через 11 лет после этого бывший студент Острома Боб Бек-кер в своей книге «Динозавровые ереси», изданной в 1986 г. [2], привел новую аргументацию в пользу эндотермичности динозавров. Он утверждал, что само процветание этих животных определялось их теплокровностью. Но вспомним название его книги. Хотя Десмонд в 1975 г. осмелился поместить свою идею в заголовок книги, Беккер чувствовал, что должен отметить устойчивость противоположных мнений. Тем не менее он мужественно доказывал, что не только вертикальное положение тела многих динозавров свидетельствует об их теплокровности, но и, поскольку голова у них часто поднималась высоко вверх, располагаясь на длинной шее, для питания мозга кровью требовалось высокое кровяное давление, присущее теплокровным животным. Однако на сторонников холоднокровности динозавров эти доводы не произвели впечатления. Они указывали, что у жирафов в шее имеются специальные клапаны, помогающие крови двигаться вверх; возможно, то же самое было и у динозавров. Да, это так, отвечали из лагеря теплокровных, но ведь жирафы, если вы помните, — это млекопитающие?
