Краткая история насекомых. Шестиногие хозяева планеты - Александр Храмов

При 35 %-ной концентрации атмосферного кислорода, какая наблюдалась в позднем палеозое, скорость его диффузии в трахеях была на 67 % выше, чем сейчас[40]. Следовательно, трахеи, не увеличиваясь в диаметре, могли транспортировать достаточное количество кислорода на бо́льшие расстояния. Увеличьте на эти 67 % самую крупную ныне живущую 36-сантиметровую бабочку – и вы получите 60-сантиметровую палеозойскую стрекозу. Но это пока атмосфера оставалась гиперкислородной. Когда же кислорода стало меньше, насекомые-гиганты встали перед необходимостью укрупнения трахей. Но трахеи и так занимали у них предельно допустимый объем. Дальше увеличивать их было просто некуда, иначе пришлось бы отказаться от жизненно важных органов. Так что у гигантов оставался только один выход – уменьшить общий размер тела.

* * *

У каждой эпохи есть своя любимая научная страшилка. Подобно тому как мы сейчас беспокоимся по поводу потепления климата, в XIX в. многие всерьез опасались физической дегенерации рода человеческого. Считалось, что, променяв свежий деревенский воздух на жизнь в задымленных городах, жители индустриально развитых стран встали на путь вырождения. Эксперты били тревогу по поводу снижения рождаемости и уменьшения среднего роста школьников и новобранцев. Складывалось впечатление, что среднестатистический европеец из года в год мельчает и хиреет. Страхи насчет дегенерации отражались и на изучении далекого прошлого. Например, о существовании динозавров размером с курицу тогда не догадывались, и потому широкое распространение получил миф о золотом веке исполинских рептилий, со временем измельчавших до состояния жалких ящериц. Русский политэмигрант Александр Герцен проводил прямые параллели между измельчанием древних организмов и упадком западной цивилизации. В «Былом и думах» он писал: «Допотопные животные представляют какую-то героическую эпоху этой книги бытия, это титаны и богатыри, они мельчают… начинают типически повторяться». Это же представление проникло и в палеоэнтомологию. Например, немецкий палеоэнтомолог Антон Гандлирш писал о насекомых палеозоя: «Громадное большинство тогдашних видов во много раз превосходило размерами своих теперешних потомков, а маленькая форма совершенно отсутствует в древних формациях»[41].

Истоки этого заблуждения вполне понятны. В XIX в. палеозойских насекомых собирали в основном любители, отсюда и перекос в сторону крупных насекомых – нетренированному глазу их проще заметить. Но по мере поступления нового ископаемого материала стало ясно, что в палеозое среди насекомых встречались такие же крошки, как и сейчас. В Эльмо наряду с 70-сантиметровой стрекозой был найден трипс с размахом крыльев всего 4 мм. Положите на взлетную полосу рядом с пассажирским самолетом ТУ-154 бумажный самолетик – приблизительно так соотносились размеры этих двух насекомых. Почти столь же сильно варьировал размер тела в пределах одних и тех же отрядов. К примеру, если самая крупная палеодиктиоптера достигала в размахе крыльев 55 см, то самая мелкая, жившая одновременно с ней в конце каменноугольного периода, – всего 2 см. В пермском периоде вместе с гигантскими меганевридами порхали и стрекозы-малютки из семейства Kennedyidae с размахом крыльев 3–4 см.

Поэтому неверно думать, что из-за обилия кислорода насекомые палеозоя были в среднем крупнее, чем в наши дни. Когда говорят об их гигантизме, речь идет исключительно о предельном размере, который был потенциально для них достижим. Но это не значит, что все его достигали. Так, предельная высота зданий резко возросла в конце XIX в., когда были изобретены железобетон и лифты, что дало возможность возводить небоскребы. Но ведь нас не удивляет тот факт, что и в эпоху небоскребов строится немало одноэтажных домов. Чтобы небоскреб был построен, требуется не только техническая возможность его сооружения, но и какая-то дополнительная причина, например дороговизна земли. То же самое и с насекомыми. Кислород сам по себе не делал их крупными, иначе гигантами стали бы все. Высокая концентрация кислорода в палеозое давала лишь возможность укрупнения, но насекомым нужны были какие-то дополнительные резоны, чтобы ею воспользоваться. Что же подталкивало «великанью тройку» палеозоя – протострекоз, палеодиктиоптер и поденкоподобных насекомых – в сторону гигантизма?

Некоторых современных стрекоз в крупный размерный класс выталкивает конкуренция за внимание самок. Возьмем уже упоминавшуюся южноамериканскую стрекозу Megaloprepus caerulatus, самую крупную из ныне живущих. В отличие от большинства стрекоз, этот вид откладывает яйца не в озера и реки, а в дупла упавших деревьев, заполненные водой. Такое дупло не часто встретишь, и среди самцов разворачиваются настоящие сражения за право стать его хозяином. Победителю достается настоящий «дом с бассейном», куда слетаются самки со всей округи. Чем крупнее самец, тем больше у него шансов на победу, поэтому естественный отбор подстегивал постепенное укрупнение этих насекомых. Кто знает, может быть, нечто похожее наблюдалось и среди палеозойских стрекоз: живя на болотах, они не откладывали яйца куда попало, предпочитая сражаться за более удобные места для размножения, для чего им и приходилось становиться все крупнее.

Постепенное укрупнение насекомых могло подстегиваться также эволюционной гонкой между хищниками и жертвами. Подобное происходит, когда жертвы, чтобы выйти из-под удара, наращивают свои габариты, и хищникам ничего не остается, кроме как укрупняться вслед за ними. Этим некоторые ученые объясняют гигантизм динозавров. То же самое могло происходить и с палеозойскими насекомыми. Как видно из наблюдений за ныне живущими видами, многие хищные членистоногие – пауки, ктыри, богомолы – стараются ловить насекомых поменьше, ведь с ними легче справиться. Чтобы не попасть к этим хищникам на обед, насекомые стремятся казаться большими. Возьмем, к примеру, нитекрылок (Nemopteridae) – пыльцеядных сетчатокрылых насекомых, чьи задние крылья вытянуты в ниточки. Ученые долго спорили о предназначении этих ниточек, пока экспериментально не было показано: чем они длиннее, тем неохотнее на их обладателей нападают хищные мухи[42]. Не эта ли причина заставляла насекомых увеличивать длину крыльев и в палеозое?

Во время охоты стрекозы сгибают ноги, усеянные длинными щетинками, образуя под грудью своеобразную «корзинку», куда попадают незадачливые мушки. Но стрекозы избегают атаковать добычу крупнее своей головы, иначе та просто не поместится в «корзинку». У палеозойских же протострекоз ноги были длиннее, чем у современных, а челюсти мощнее, так что они могли охотиться на более внушительную добычу, главным образом на многочисленных палеодиктиоптер. Поэтому в безопасности рядом с ними могли чувствовать себя только крупные насекомые, что ускоряло гонку размеров. Тем, кто не смог укрупниться, оставалось уповать на дополнительные защитные механизмы вроде длинных нитей, покрывавших тело некоторых мегасекоптер из Мэзон-Крик. Схватив такого «пушистика», преследователь оставался лишь с клочком «шерсти» в челюстях. Существование подобных адаптаций у палеозойских насекомых свидетельствует об очень серьезном давлении хищников[43].