Очень краткая история жизни на Земле: 4,6 миллиарда лет в 12 лаконичных главах - Генри Джи

и гиганотозавры (Giganotosaurus)[161]. Апофеозом – на закате эры динозавров – стал тираннозавр (Tyrannosaurus rex).

В этом создании потенциал уникального строения динозавров был использован полностью. Задние конечности пятитонного монстра представляли собой пару колонн мышц и связок, в которых скорость и грация предшественников были принесены в жертву невероятной мощи и почти непреодолимой силе[162]. Уравновешенное длинным хвостом тело было относительно коротким, передние конечности уменьшились до крохотных придатков, основная масса сконцентрировалась в шейных мышцах и длинных челюстях. Челюсти были полны зубов, размерами и формой напоминавших бананы – если бы бананы могли быть прочнее стали. Эти зубы могли крушить кости[163] и пробивать броню медлительных, но хорошо защищенных растительноядных размером с автобус – таких, как анкилозавр или многорогий трицератопс. Тираннозавр и его родня отрывали от добычи кровавые ломти и заглатывали их целиком – с костями, броней и всем остальным[164].

Но с неменьшим успехом динозавры могли быть и маленькими. Некоторые могли бы станцевать у вас на ладони. Например, микрораптор (Microraptor) был размером с ворону и весил не больше килограмма, а своеобразный и (Yi), похожий на летучую мышь и такой же крохотный, как его название, весил вдвое меньше.

Терапсиды были размером от мелкого терьера до слона, но динозавры превзошли их со всех сторон. Как же им удалось стать такими громадными – и такими крошечными?

Все началось со способа дыхания.

Еще в глубокой древности среди амниот произошел раскол. Млекопитающие – последние выжившие терапсиды, дотриасовые реликты, смело прятавшиеся в тени динозавров, – дышали, просто вдыхая и выдыхая. Если взглянуть беспристрастно – это довольно неэффективный способ снабжать тело кислородом и избавлять от углекислоты. Приходится расточительно расходовать энергию на прокачку свежего воздуха через рот и нос и далее по дыхательным путям в легкие, где кислород всасывается в кровеносные сосуды, окружающие легкие. И те же кровеносные сосуды должны сбросить избыток углекислоты в тот же самый просвет легких, откуда воздух надо выкачать наружу по тому же длинному пути. Поэтому очень сложно избавиться сразу от всего несвежего воздуха в легких, равно как заполнить каждый уголок легкого свежим воздухом за один вдох.

Другие амниоты – динозавры, ящерицы и прочие – тоже вдыхают и выдыхают воздух через те же отверстия, но последовательность событий между вдохом и выдохом у них совсем другая. Эти животные развили одностороннюю систему работы с воздухом, благодаря которой дыхание стало гораздо более эффективным. Воздух после вдоха попадал в легкие, но не выходил обратно сразу же. Вместо этого через односторонние клапаны он направлялся в обширную систему воздушных мешков. Подобная картина наблюдается у некоторых современных ящериц[165], но максимально использовали систему воздушных мешков динозавры. У них воздушные мешки – фактически расширения легких – окружали внутренние органы и даже заходили внутрь костей[166]. Динозавры были воздушными животными.

Такая система работы с воздухом была столь же элегантна, сколь необходима. Имея развитую нервную систему и ведя активный образ жизни, динозавры вырабатывали и расходовали большое количество энергии, которое существенно нагревало их тела. При такой активности необходимо доставлять кислород к нуждающимся в нем тканям настолько эффективно, насколько это только возможно. Двигательная активность приводила к выработке значительного количества избыточного тепла. Воздушные мешки хорошо поглощали и рассеивали его. В этом кроется секрет громадных размеров, которых достигали динозавры – у этих животных было воздушное охлаждение.

Если тело растет в размерах при сохранении формы, то его объем увеличивается гораздо быстрее площади его поверхности[167]. Иными словами, чем больше размеры тела, тем больше соотношение между объемом внутренних и поверхностных тканей. В результате может возникнуть проблема снабжения тела пищей, водой и кислородом, как и проблема удаления отходов и тепла, вырабатываемого в результате жизнедеятельности, – ведь площадь поверхности, через которую происходит обмен, по отношению к объему обслуживаемых тканей неуклонно уменьшается.

Большинство созданий имеют микроскопический размер, так что для них такой проблемы не существует, но стоит вырасти больше типографской точки – и она встанет в полный рост. Решением является, во-первых, развитие специализированных транспортных систем, таких как сосудистая, легкие с системой бронхов и альвеол; а во-вторых – изменение формы и создание увеличенных или запутанных конструкций в качестве радиаторов, от парусов пеликозавров и ушей слонов до сложных лабиринтов в легких, которые, помимо газообмена, выполняют и другую важную роль, активно рассеивая тепло[168].

Млекопитающие, оказавшись в мире без динозавров и получив возможность не ограничиваться размерами барсука, решили эту проблему за счет избавления от волос по мере увеличения размеров тела и потоотделения. Капельки влаги, испаряясь на поверхности тела, забирают необходимое для этого тепло от подкожной сети сосудов, создавая эффект охлаждения. Выдыхаемый из легких воздух тоже уносит с собой тепло, поэтому некоторые особенно мохнатые млекопитающие тяжело дышат, открыв пасть и высунув длинный влажный язык, чтобы охладиться. Самым большим наземным млекопитающим был парацератерий (Paraceratherium) – высокий безрогий носорог с вытянутым телом, живший около 30 миллионов лет, спустя многие миллионы лет после исчезновения динозавров. Его рост был около 4 метров в холке, а вес – до 20 тонн.

Но крупнейшие динозавры были намного, намного больше. У гигантских завропод, таких как один из крупнейших когда-либо существовавших наземных животных 70-тонный 30-метровый аргентинозавр, площадь поверхности была ничтожна в сравнении с объемом тела. И даже изменения формы тела – удлинения шеи и хвоста – было совершенно недостаточно, чтобы справиться с избытком тепла, производимым его громадными внутренностями.

Завроподы были очень большими, но есть эмпирическое правило: у больших животных метаболизм менее интенсивный, чем у мелких, поэтому они не такие горячие. Чтобы согреться на солнце, такому динозавру нужно было очень много времени – но и остывать ему тоже приходилось очень долго, поэтому очень большой динозавр, однажды разогревшись, дальше мог поддерживать такую температуру просто благодаря своим размерам[169].

Впрочем, достижение динозавров все равно спасало их, позволяя вырастать такими огромными. Так как от их легких, самих по себе объемных, расходилась по всему телу система воздушных мешков, эти животные были не такими массивными, как казались – при своих размерах. Воздушные мешки в костях облегчали и скелет. Скелет динозавров – это подлинный шедевр биологической инженерии: кости облегчены до набора полых несущих стоек при абсолютном минимуме ненесущих частей.

Но фокус в том, что роль системы воздушных мешков не ограничивалась отведением тепла из легких. Они забирали тепло непосредственно от внутренних органов, так что отпадала необходимость сначала переносить его с током крови в легкие, теряя по пути часть и усложняя тем самым