Полеты воображения. Разум и эволюция против гравитации
Шрифт:
ЖУК-СКАКУН
Чемпион по спринту в мире насекомых – и к тому же умеет летать.
Перья достаточно жесткие, чтобы не было необходимости в дополнительных костях позади скелета конечности, и птицы экономят и на самом скелете, который может быть гораздо короче крыла. Одновременно перья достаточно упруги, чтобы прекрасно работать при взмахах. Более того, для натяжения крыла не нужно задействовать задние конечности, следовательно, птицы, в отличие от летучих мышей и птерозавров, прекрасно ходят и бегают (а мелкие – еще и прыгают). Это большое
То же самое преимущество есть и у насекомых. Они вообще не задействуют в полете лапки, поэтому те остаются свободными для ходьбы и бега. Жук-скакун может и взлететь, когда надо спастись от ящерицы, но предпочитает пешую охоту наподобие муравьев и пауков. А во время охоты он может преодолевать по 2,5 м/с, что примерно в 125 раз больше длины его тела. Пытаться понять, что значила бы такая скорость для человека, не совсем честно, но вы можете проделать эти расчеты ради развлечения. И только взгляните на великолепные ноги жука-скакуна – длинные, спортивные!
У крыльев насекомых нет специального каркаса, в отличие от укрепленных костным скелетом крыльев летающих позвоночных. Скелет насекомого – это так или иначе экзоскелет, то есть вся внешняя оболочка тела насекомого – его скелет. Крылья – отростки экзоскелета груди, поэтому они автоматически достаточно жесткие, чтобы вынести вес маленького летающего живого существа.
С точки зрения темы этой главы для нас важно, что у крыльев большая площадь поверхности по сравнению с размерами животного в целом. Она нужна, чтобы обеспечить подъемную силу в воздухе. Крылышки на сандалиях Гермеса, вестника древнегреческих богов (у римлян – Меркурия), были смехотворно малы и смотрятся так же нелепо, как малюсенькие пропеллеры у этого проекта летательного аппарата викторианской эпохи, такого милого, но обреченного на неудачу.
ВОТ БЫЛО БЫ СЛАВНО, ЕСЛИ БЫ ЛЕТАТЬ БЫЛО НАСТОЛЬКО ПРОСТО!
Обреченный на неудачу викторианский проект летательного аппарата – воплощенный полет воображения над “дивным городом с дремлющими шпилями” Мэтью Арнольда. Насколько это в стиле Оксфорда, который он
Глава 6
Пассивный полет: парашюты и дельтапланы
Даже если ты очень тяжелый, при достаточно большой площади поверхности тебе удастся укротить силу гравитации хотя бы настолько, чтобы мягко и безопасно планировать с высоты на землю. Именно для этого нам нужны парашюты. В этой главе мы рассмотрим парашюты и дельтапланы как устройства, увеличивающие площадь поверхности, включив в их число и крылья, но начнем с тех расширителей площади поверхности, которые нельзя называть крыльями.
Как мы уже видели, очень маленькие живые существа автоматически располагают большой площадью поверхности тела относительно веса и могут безопасно парить и опускаться без помощи специально сконструированного парашюта. Белки для этого недостаточно малы. Им нужна небольшая помощь, и для этого они увеличивают поверхность тела. Белки прекрасно и очень быстро лазают, а для ускорения еще и перепрыгивают с ветки на ветку. Их длинный пушистый хвост увеличивает площадь поверхности, так что они способны допрыгнуть до ветки, которая находится немного дальше, чем им удалось бы прыгнуть без особого риска, если бы хвоста у них не было. Назвать хвост летательной поверхностью вроде крыла было бы натяжкой, но годится любая подмога, а белки достаточно малы, чтобы пушистый хвост стал для них полезной поверхностью для опоры на воздух.
ЖИВЫЕ ПАРАШЮТЫ, ЭВОЛЮЦИОНИРОВАВШИЕ НЕЗАВИСИМО
Кагуан, или шерстокрыл (слева), и белка-летяга (справа).
Есть белки-специалистки, так называемые белки-летяги (точнее было бы назвать их белками-дельтапланеристками), которые развили эту идею. В ходе эволюции у них возникли кожные перепонки, которые натягиваются между передней и задней лапой и служат парашютом. Эта перепонка называется патагием (от латинского слова, означавшего оторочку древнеримской женской туники). Белки-летяги умеют не только
В лесах Юго-Восточной Азии и Филиппин обитают существа, которые развили и усовершенствовали эту идею. Шерстокрылы и кагуаны, которых иногда называют летающими лемурами, на самом деле не лемуры (настоящие лемуры живут только на Мадагаскаре). Их не относят к приматам (группе млекопитающих, к которой принадлежат лемуры, обезьяны и мы с вами), но шерстокрылы им родственны. У них в ходе эволюции тоже появился патагий, как у летяг: он натянут не только между лапами, но захватывает и хвост. Все тело животного, в сущности, – один большой парашют. Площадь патагия у шерстокрылов больше, чем у летяг, и они могут планировать на целых 100 м. Однако их патагий опять же не настоящее крыло. Им нельзя махать – в отличие от крыльев летучей мыши и птицы. Однако шерстокрыл может рулить своим полетом при помощи конечностей, примерно как опытный парашютист при помощи строп. У большинства белок-летяг патагий не захватывает хвост, однако в Китае есть вид гигантских белок-летяг, у которых патагий тянется и вдоль хвоста, правда, совсем немного. Это подсказывает, как мог постепенно эволюционировать патагий шерстокрыла.
У шерстокрылов и белок патагий эволюционировал независимо – это называется конвергентная эволюция. Но они не единственные лесные млекопитающие, которым это удалось. Австралия пребывала в изоляции почти все время после того, как динозавры вымерли, а власть на суше захватили млекопитающие. По воле случая в Австралии млекопитающими, которые оказались готовы подобрать упавшее знамя динозавров, оказались исключительно сумчатые (плюс несколько яйцекладущих млекопитающих – предков утконосов и ехидн). В Австралии и Новой Гвинее в результате эволюции появилось множество видов сумчатых, словно бы соответствующих разным млекопитающим, к которым привыкли в остальных частях света. Были здесь и сумчатые “волки”, и сумчатые “львы”, и сумчатые “мыши”. Я взял эти слова в кавычки, поскольку это были независимо эволюционировавшие “волки”, “львы” и “мыши”, а не те, которых мы, обитатели остальных континентов, назвали бы настоящими. Были здесь и сумчатые “кроты”, сумчатые “кролики” и – как вы наверняка уже догадались – сумчатые “белки-летяги”. Эти австралийские сумчатые парашютисты так и называются – сумчатые летяги. Должен добавить, что для различных зоологических целей, включая эту, большой остров Новая Гвинея, расположенный рядом с Австралией, тоже считается Австралией. На этом острове, помимо прочей сумчатой фауны, есть свои кенгуру, а также свои сумчатые летяги, похожие на австралийских.
Есть несколько видов сумчатых летяг. Все они похожи на знакомых нам белок – патагий у них натягивается между передними и задними лапками, но не захватывает хвост, как у шерстокрылов. Больше всех похож на белку-летягу сахарный летающий поссум, который встречается и в Австралии, и на Новой Гвинее. Он может перелететь с дерева на дерево на расстояние около 50 метров. Выглядит он прямо как брат-близнец белки-летяги, но родство между ними самое что ни на есть далекое – насколько может быть далеким родство между двумя существами, которые все-таки принадлежат к млекопитающим. Такая конвергентная эволюция – красивый пример мощи естественного отбора. Патагий – очень удобная вещь для лесного млекопитающего. Вот он и эволюционировал независимо и у грызунов, и у сумчатых. А также у шерстокрылов. Но мы можем зайти еще дальше. Даже у грызунов патагий независимо возник дважды. Один раз у семейства беличьих, а потом в совсем другом семействе африканских грызунов – у так называемых шипохвостов. Они похожи на летяг американских и азиатских лесов и на сумчатых летяг Австралии и летают точно так же. Но патагий у них эволюционировал сам по себе.
Лесные дельтапланеристы, прежде чем начать свой управляемый спуск по воздуху, должны сначала забраться на высоту. В лесу они для этого забираются на дерево. Но есть и другие способы подняться достаточно высоко, чтобы отправиться в полет. Например, со скалы. Их облюбовали люди, у которых есть свои дельтапланы (и куда более крепкие нервы, чем у меня), а также многие морские птицы, которые могут и махать крыльями, но по возможности предпочитают планировать с утесов, поскольку так легче, а еще поскольку по поверхности утеса проходят полезные воздушные течения, направленные снизу вверх. Стрижи, непревзойденные мастера активного полета, предполагающего взмахи крыльями, не могут взлететь с ровной поверхности. В тех редких случаях, когда им приходится спускаться на землю (чтобы вывести птенцов), они всегда выбирают себе какое-то возвышенное место, с которого могут подняться в воздух. Дэвид Аттенборо со своей съемочной группой компании ВВС сумел заснять, как японские буревестники стоят в очереди, чтобы взобраться по наклонной поверхности (покосившемуся стволу дерева) на свою любимую взлетную площадку.