Глава 9 Эскизные разработки конструктора природы

Глава 9

Эскизные разработки конструктора природы

Представьте себе животное, из тела которого изъято сердце с кровеносной системой, или органы дыхания, или же система пищеварения. А может, не изъято, а при рождении не заложено. К тому же это животное не единичное, а все его родственники обделены подобным образом. Представьте себе далее, что этому несчастному животному предстоит искать себе место на нашей планете. Место, где бы оно могло существовать, несмотря на отсутствие таких важных частей организма. А если уж никак нельзя обойтись без этих частей, то их берут от животных другого вида. Иногда работу какого-то органа предлагают выполнить другому, совсем на него не похожему. Кошмар, не так ли? И кто же это создал такой кошмар? Эти конструкторские наброски иногда делает не кто иной, как сама Природа. Но результаты этих упражнений конструктора не так ужасны, как может показаться на первый взгляд. Потому что каждое животное, которое сейчас существует на нашей планете, заняло на ней свое место.

Мы уже рассмотрели почти все разнообразие царства Животные. Рассказывали мы в основном о животных весьма приметных, которых все хорошо знают. А сейчас мы поговорим о животных не слишком приметных и не очень известных. Они отличаются от других и известны по большей части только ученым. Это не значит, что их трудно увидеть. Просто на них не обращают особого внимания. Они попадаются на глаза людям, порой даже создают лишние хлопоты. Но этих необычных животных чаще считают червями или моллюсками, или вообще не животными, а растениями – мхом, например. Природа их будто бы не завершила. О таких животных мы уже рассказывали в других главах. Скажем, утконос – о нем говорилось в главе, посвященной зверям (млекопитающим). Утконос, с одной стороны, зверь, потому что покрыт шерстью и выкармливает детенышей молоком. Но не рождает их, а откладывает яйца, как птица или рептилия. Крыльев и других сугубо птичьих признаков у утконоса нет. Так, может, он рептилия? Некоторые ученые так и считают утконоса родственником тех древних, ныне вымерших рептилий, от которых происходят звери. То есть взяла Природа представителя класса Рептилий, стала понемногу его менять, придавая черты нового класса Звери. Увидела, что получается что-то интересное. На время работу прекратила. И получилось нечто: вроде бы и зверь, но во многом еще рептилия. Впоследствии другие звери были «доведены» до совершенства, а утконос остался каким был. Природа в своей работе к утконосу больше не возвращалась – использовала только для того, чтобы посмотреть на него и подумать, как лучше воплотить свою новую задумку – зверей. У людей-конструкторов, а также других творцов: художников, скульпторов, архитекторов – такая черновая разработка называется эскизом. В художественных музеях рядом с выдающимися картинами иногда помещают эскизы к ним. Эскизы выполняются не так тщательно, как сама картина. На эскизах часто отсутствуют детали, которые во всех подробностях выписаны на картинах. Однако следует сказать, что эскизы выдающихся художников имеют большую художественную ценность. А разве такой эскиз Природы, как утконос, по-своему не хорош и не интересен?

В технике эскизными разработками называют такие, которые осуществляются для того, чтобы изучить их и продумать, как выполнять работу дальше. Это так называемые экспериментальные разработки. Их могут выполнять очень тщательно, но в небольшом количестве. Ведь цель их изготовления – взвесить все и решить, как их усовершенствовать. После всех усовершенствований мы получим что-то совсем другое. Оно уже мало похоже на первоначальный эскиз. После завершения экспериментальной разработки изделие производится в большом количестве – большими сериями, как, скажем, автомобили известных марок. А эскиз остается в единственном экземпляре и стоит себе в музее или где-то на заводской территории на почетном месте, на постаменте – некий прадедушка машин, несущихся нескончаемым потоком с заводского конвейера. Иногда сначала изготавливают так называемую экспериментальную малую серию – немногочисленные экземпляры, для того, чтобы, опробовав их на деле, конструкторы могли убедиться, что их следует запускать в большую жизнь.

Утконос – не единственная эскизная разработка конструктора Природы. Целые направления этого великого творца достигали время от времени значительного развития, а затем, не выдержав суровых испытаний, отходили в небытие или причислялись к конструкторским пробам. Именно об этих эскизных разработках Природы и будет идти речь дальше.

Подтип Полухордовые

Полномочным представителем полухордовых является баланглосс – невзрачное животное, похожее на червя. Живет оно в морях возле дна, роется в иле в поисках мелкой пищи. Роет в донном иле ходы. Тело его разделено на три части – хобот, воротничок и туловище.

Баланглосс

На первый взгляд, в нем нет ничего интересного. Но это только на первый взгляд. Потому что, когда ученые присмотрелись к этому животному внимательнее и изучили его строение, они нашли в нем много интересного. Такого, чего нет ни у одного из червей, на которых якобы так похож баланглосс. Что же именно? В глотке у баланглосса имеются жаберные щели. В хоботе – что-то вроде зародыша хорды. Один из нескольких нервных столбов – спинной – имеет внутреннюю полость.

Баланглосс в своей норке

Это и роднит небольшое, внешне неинтересное животное со всем огромным типом Хордовые. А к хордовым относятся такие представительные животные, как киты, слоны, птицы, летающие ящеры, гигантские акулы и вымершие динозавры.

Свободноплавающая личинка полухордовых

Почему же так просто устроен наш родственник баланглосс? Потому что таковы условия, в которых функционирует его организм. Так зачем же его усложнять? Рыбацкий челнок, например, тоже очень прост – имеет всего одну мачту. Зачем ему больше? Но он тоже парусник, полномочный член большой семьи парусников, которые покорили в свое время все океаны нашей планеты. На некоторых из них и сейчас пересекают океаны сотни людей. Для этого такие корабли имеют много мачт и очень сложную систему парусов. А начиналась славная история парусников с совсем простых суденышек – вроде плотов с парусами, сплетенными из бамбука или тростника. Поэтому и большая история хордовых начиналась с полухордовых – простых неприметных животных типа баланглосса.

Подтип Оболочники, или Личиночнохордовые

Оболочники – наши очень не похожие на нас родственники, которые обитают в морях. Этот подтип входит в состав большого и знаменитого типа Хордовые. Подобно полухордовым, представители оболочников создают впечатление очень несовершенных хордовых. Но это касается в основном взрослых экземпляров. А вот личинки оболочников похожи на хордовых, скажем – личинка асцидии. После выхода из яйца она очень напоминает головастика: овальное тело с хвостом, жаберные щели в глотке, хорда, а над хордой – настоящая нервная трубка (отсюда одно из названий подтипа Личиночнохордовые).

Оболочники, наши родственники, которым присуща тихая, спокойная жизнь: взрослая асцидия (внизу) и ее свободноплавающая личинка (вверху)

Но поплавав несколько часов, личинка закрепляется на дне и начинает постепенно превращаться во взрослый экземпляр. Конечно, превращение личинки во взрослое животное сопровождается усложнением строения тела. Но этого не происходит с асцидиями и другими оболочниками. У взрослой асцидии из черт, присущих хордовым, остаются лишь жаберные щели в глотке. Зато появляется оболочка, покрывающая все тело (эта оболочка, покрывающая тело, определила еще одно название подтипа – Оболочники). Она создана из клетчатки – вещества, которое, кроме как у оболочников, больше не встречается в строении тела ни у каких других животных.

Формы тела взрослых прикрепленных оболочников

А вот в организмах растений клетчатка встречается очень часто. Так Природа заимствует конструктивные материалы из одного большого царства живой природы, чтобы наделить ими другое. На верхнем конце тела взрослой асцидии есть два отверстия: через одно вода с питательными частицами попадает в тело, через другое – выходит. Отфильтрованными из воды частицами асцидия питается. Взрослая асцидия ведет неподвижный образ жизни, активно пищи не ищет, потому и имеет упрощенное строение тела. Так же, как и большинство оболочников.

Формы тела взрослых оболочников, которые передвигаются по течению воды

Взрослые особи либо прикрепляются ко дну, либо если и двигаются в воде, то не очень активно. Что нам напоминает преобразование сложно устроенной, способной к активному движению личинки в малоактивный взрослый организм? Как в этом случае можно понять направление творчества Природы? Представьте себе человека-творца, перед которым возникла цель создать что-то не очень сложное. Скажем, легкое сооружение, пригодное под ресторан, кафе или дискотеку. Нашему творцу, как и каждому творцу, присуще стремление делать все интересно. Он не хочет тратить много времени на эту не очень сложную задачу. Поэтому наш творец возьмет что-то уже готовое, безусловно, интересное, и переработает его в кафе-дискотеку. Скажем, возьмет корабль со всеми атрибутами морской романтики: мачтами, капитанским мостиком, штурвалом, якорями, пушками, но без существенных для настоящего корабля конструктивных деталей – киля или прочного корпуса, способного выдержать нашествие неистовой морской стихии. И, взяв за основу настоящий корабль, создаст корабль-дискотеку. Корабль, стоящий на приколе или медленно плывущий по тихой реке с красивыми пейзажами вдоль нее. То есть возьмет творец конструкцию, пригодную для активных действий в сложных условиях, а сделает из нее что-то более простое – для простых условий. Так же, как сделала это Природа, сконструировав оболочников.

Тип Погонофоры

Погонофоры – очень необычная эскизная разработка конструктора Природы. Это единственные многоклеточные животные, не имеющие системы пищеварения. Нет у погонофор ни желудка, ни самой обыкновенной кишки. Даже у губок есть что-то вроде кишки, а уж кишечнополостные имеют, хотя и открытую только с одной стороны, но все же настоящую кишку (поэтому они и называются кишечнополостные), это при том, что погонофоры значительно сложнее губок и кишечнополостных. У них хорошо развиты и другие системы органов, такие как нервная и кровеносная.

Строение погонофор: 1 – щупальца, которые заменяют пищеварительную систему, 2 – сердце, 3 – мозг, 4 – кровеносные сосуды, 5 – нервные стволы

А вот пищеварительной системы нет! Не создал таковую погонофорам великий конструктор Природа. Погонофоры живут на больших глубинах в море, в своеобразных домиках-трубочках. Длина трубочек от одного сантиметра до одного метра. Но трубочки эти очень тонкие. Поэтому, если сопоставить длину с толщиной, погонофор следует признать одними из самых длинных представителей царства животных. А на первый взгляд – ничего особенного: что-то вроде червя, который спрятался в трубочку. Поэтому на погонофор долгое время никто не обращал внимания, хотя их трубочки время от времени забивали тралы рыболовецких и исследовательских судов.

Погонофора, извлеченная из своей трубки

Открыли погонофор только в середине XX века. Когда ученые стали их изучать, выяснилось, что погонофоры устроены значительно сложнее, чем черви. Их тело разделено на три части. Первая, короткая, несет головную лопасть и щупальца. В этой части содержатся головной мозг, сердце, органы выделения. Далее идет не очень обособленная от первой и немного бо?льшая по сравнению с ней часть. На ней снаружи имеются органы прикрепления – с их помощью погонофора удерживается в своем домике-трубочке. В третьей части расположены половые органы. Нервная система кроме головного мозга имеет еще спинной нервный ствол. Это то, что имеется и у хордовых, что дает ученым основания полагать, что погонофоры и хордовые – родственники и имеют общих предков. Кровеносная система погонофор замкнутая, то есть кровь движется только по сосудам. Эта черта присуща высокоразвитым животным. Богатые кровеносными сосудами щупальца служат органами дыхания. Что же касается органов пищеварения, то у погонофор их нет, потому что они имеют уникальное приспособление для получения веществ и энергии. Это редчайший пример животных, которые питаются автотрофно (подробнее об этом написано в соответствующей статье толкового словаря в конце книги). Правда, не сами. В этом им помогают специальные симбиотические бактерии, которых погонофоры поселяют внутри своего тела. Это бактерии хемосинтетики, то есть они производят питательные (органические) вещества за счет энергии, которая выделяется при специальных химических реакциях неорганических веществ. А полученными питательными веществами питаются и бактерии, и погонофоры.

Тип Мшанки

Мшанки живут в морских и пресных водах, образуя наросты на дне водоемов. Внешне эти наросты похожи на мох: отсюда и название типа – Мшанки. Но это не мох. А Мшанки – не представители царства Растения, а принадлежат к царству Животные. Похожие на мох наросты образуют колонии маленьких животных, ближайшими родственниками которых являются кольчатые черви. Но хоть мшанки и родственники кольчатых червей, ученые их выделили в отдельный тип. Потому что это отличное от других направление разработок Природы. Суть этой разработки заключается в том, чтобы сделать несколько довольно простых «конструктивных элементов», из которых строится относительно сложная схема.

Строение тела отдельной особи мшанки:

1 – мышцы, 2 – щупальца, 3 – домик

Что-то вроде сборки различных схем радиоприемников, телевизоров, магнитофонов из стандартных радиодеталей. Конструктивным элементом колонии мшанок являются отдельные особи, живущие всю жизнь в своей каморке. Наружу выглядывают только щупальца. Каморки отдельных экземпляров срастаются, образуя общий скелет колонии (его можно сравнить с монтажной платой редких ныне ламповых радиоприемников или магнитофонов).

Свободноплавающие личинки мшанок

Чаще всего встречается такая разновидность «конструктивного элемента» колонии мшанок как особь, отвечающая за питание. Она имеет мышцы, щупальца, сквозную кишечную полость (с ротовым и анальным отверстиями). Есть и другие «стандартные конструктивные элементы», в частности для защиты колонии от незваных гостей. Эти «конструктивные элементы» похожи иногда на птичью голову с клювом, который служит для сбора всего лишнего (живого и неживого) с общего тела колонии.

Мшанка с клювом, которая защищает колонию от чужаков

Бывают и другие устройства – не для сбора, а для отталкивания. Из таких «стандартных конструктивных элементов» строятся колонии мшанок – нечто не очень заметное, но все же существующее, что не посягает на верховенство в окружающем мире.

Тип Плеченогие

Плеченогие обитают в морях, в основном на дне. Эта разработка конструктора Природы очень похожа на моллюсков (длительное время их и считали моллюсками). Как и у моллюсков, тело плеченогих защищено раковиной. Раковина эта двустворчатая, но немного отличается от раковины двустворчатых моллюсков. Вместо двух боковых створок, как, скажем, у перловиц или мидий, плеченогие имеют верхнюю и нижнюю створки. Они скреплены замком, который приводится в действие сложной системой мышц. Как и моллюски, плеченогие имеют мантию – вырост на спине, который соединен с раковиной. Есть и мантийная полость, которая играет важную роль в жизни этих животных. Есть нога с мощными мышцами. Служит она для прикрепления. Плеченогие, живущие в норах, когда возникает опасность, с помощью ноги втягиваются в эти норы. Есть и безногие плеченогие, которые прирастают к камням на дне непосредственно нижней створкой раковины. В отличие от моллюсков у плеченогих кроме ноги есть что-то вроде конечностей. Это малоподвижные парные выросты со щупальцами. Они крепятся к выступам на раковине, которые похожи на плечи. Эти выросты также называют ногами (иногда руками). С их помощью плеченогие питаются, отфильтровывая из воды мелкие частицы пищи.

Продольный разрез плеченогого

Итак, плеченогие очень похожи на моллюсков, хотя есть между ними и существенные отличия. Значение некоторых из них могут понять только ученые. Но о значении одного отличия можем поразмыслить и мы с вами, уважаемый читатель. Поразмыслить и сделать некоторые предположения. Всего лишь предположения, а отнюдь не категоричные выводы, на которых можно уверенно настаивать.

Ископаемые плеченогие

О каком отличии пойдет речь? На первый взгляд, отличие не очень существенно. А именно – строение раковины, которая имеет две створки – верхнюю и нижнюю. Поэтому снизу плеченогие защищены прочным панцирем. А вот у моллюсков снизу есть нога. А когда ноги расположены под телом, а не сбоку, это предоставляет дополнительные удобства для передвижения. (Посмотрите, как неуклюж на суше крокодил, у которого ноги чуть сбоку, сравните его со зверями – волками, оленями, лошадьми, у которых ноги прямо под туловищем.) Поэтому у плеченогих строение раковины по сравнению с моллюсками имеет серьезный недостаток, который создает препятствия для развития органа движения. А активное движение очень способствует развитию. Конечно, и малоподвижные животные способны к развитию. Так было и с плеченогими – известно более десяти тысяч их ископаемых видов. Но со временем появились более подвижные моллюски и вытеснили плеченогих. Сейчас плеченогих насчитывается около трехсот видов. Вот такая печальная судьба постигла очень перспективную «конструктивную разработку» Природы. И все зависело, казалось бы, от такой мелкой детали – расположения створок раковины. Случается нечто подобное и в творчестве людей-конструкторов. Изменили расположение какой-нибудь части – и появились новые возможности для развития всей машины. Обратимся к примеру из истории развития танков. Один из конструкторов предложил перенести в заднюю часть танка некоторые важные, а к тому же и уязвимые конструкторские узлы. Эта довольно простая смена повысила боеспособность, поскольку появились условия для увеличения броневой защиты передней, направленной во время боя в сторону противника части. Раковины у моллюсков и плеченогих представляют собой бронированную защиту тела. Следовательно, изменение системы бронированной защиты имело большое значение для обеспечения моллюскам преимущества над плеченогими. Преимущества, которое привело к тому, что сейчас плеченогих можно воспринимать лишь как довольно удачную эскизную пробу конструкторской разработки.

Тип Морские стрелки

Как можно понять из названия, морские стрелки живут в море, в толще морской воды. Они мало заметны в воде, потому что невелики (1–9 см) и имеют прозрачное тело. Трудно сказать, на кого или на что похожи морские стрелки. Больше всего, наверное, на торпеды, подводные лодки, реактивные самолеты и крылатые ракеты. На все, что стремительно движется к цели. Вместо боеголовок морские стрелки имеют грозные челюсти с щетинками. За челюстями, конечно же, – ротовое отверстие, а дальше, как и положено, – пищеварительная система.

Морская стрелка, а рядом – подводная лодка «мокрого типа»

Пищеварительная система сквозная, то есть имеет и ротовое, и анальное отверстия. Она дает энергию всему организму, а в частности – мощным мышцам. Эти мышцы обеспечивают стремительное движение морских стрелок. Чтобы сделать это движение управляемым в момент преследования добычи, у морских стрелок есть одна или две пары плавников по бокам тела и еще один плавник – непарный, на хвосте. Эти плавники малоподвижны и выполняют ту же функцию, что у торпед и крылатых ракет – стабилизаторов. Есть у морских стрелок и достаточно мощный «бортовой компьютер» – их нервная система: три узла, которые управляют различными частями тела. Есть и «головка самонаведения» – глаза, которые хорошо видят добычу. Добыча морских стрелок – небольшие, еще более мелкие, чем они сами, животные. А вот органов кровообращения, дыхания и выделения у морских стрелок нет. Это довольно странно для таких уже достаточно развитых и сложно устроенных животных. Как же морские стрелки живут без таких важных систем органов? Дело в том, что эти небольшие животные имеют тонкие покровы тела и, очень быстро двигаясь в чистой морской воде, хорошо насыщенной кислородом, получают его для нужд организма непосредственно из нее. Остатки своей жизнедеятельности могут выбрасывать непосредственно в воду. Как видите, уважаемый читатель, Природа добилась определенной экономии, сконструировав сложных животных без органов кровообращения, дыхания и выделения! Если прибегать к языку техники, можно сказать, что морские стрелки – это упрощенная конструкторская разработка для относительно простых условий. Мы уже говорили, что морские стрелки похожи на подводные лодки. Добавим – они похожи на подводные лодки так называемого «мокрого типа». В подводных лодках «сухого типа» в помещениях для экипажа и вообще во внутренних отсеках воды нет.

Голова морской стрелки вверху – с раскрытыми челюстями, снизу – с прикрытыми

Люди там свободно дышат воздухом, как и на суше. Этот воздух должен обогащаться кислородом. Для этого необходимо сложное оборудование. У живых организмов задачи этого оборудования выполняют дыхательная и кровеносная системы. В подводных лодках «мокрого типа» люди сидят в аквалангах – индивидуальных устройствах для дыхания под водой. Как правило, это один человек, потому что подлодки «мокрого типа» очень невелики. Чаще всего они предназначены для спортивного плавания на небольших глубинах. Поэтому подводные лодки «мокрого типа» не требуют сложного оборудования для снабжения кислородом. Так же не нуждаются в кровеносной и дыхательной системах морские стрелки.

Тип Онихофоры

Онихофоры – небольшие (до 15 см) животные, живущие на континентах южного полушария. Их всего около 70 видов, которые ученые относят к отдельному типу, то есть к одному из крупных направлений разработок конструктора Природы, таких как типы Хордовые, Моллюски или Членистоногие. Больше всего похожи онихофоры на гусениц. Их червеобразное тело покрыто тонкой, но плотной кожей. Онихофоры могли бы дышать через кожу – она тонкая, а животные небольшие по размеру. Но Природа дала онихофорам трахеи – как насекомым (напомним трахеи – это такие трубочки, идущие, разветвляясь, по всему телу и поставляющие в организм кислород). Есть у онихофор и ноги – нечленистые с коготками, которые расположены вдоль всего тела. Голова онихофор, слабо обособленная от туловища, несет органы чувств – глаза и усики, которые нужны животным для нащупывания пути в темноте. Онихофоры активно охотятся на добычу, соответсвующую им по размерам, поэтому на голове у них есть челюсти и сосочки, которые выбрасывают на достаточно большое расстояние липкую слизь. Этой липкой слизью онихофоры «оплевывают» добычу, делая ее неподвижной. А потом уже медленно подползают к своей жертве, чтобы ее съесть.

Онихофора (посередине) – «недоделанное» из червя (снизу) насекомое (сверху)

Обратим внимание на то, что онихофоры подобны гусеницам. А теперь давайте вспомним, что гусеницы – червеобразные личинки насекомых. То есть гусеница – это нечто такое, что еще не успело превратиться во взрослое насекомое и вместе с тем похожее на кольчатых червей, от предков которых, как полагают ученые, возникли насекомые. Итак, онихофоры одновременно имеют черты и кольчатых червей, и насекомых. Такое впечатление, что природа начала перерабатывать «конструкторскую схему» кольчатых червей с целью усложнить ее в том направлении, которое со временем дало схему типа Насекомые, но почему-то эту работу приостановила. Таким образом появились онихофоры. Природа посмотрела на них, поразмыслила над их опытом жизни на планете Земля и использовала выводы из этих наблюдений и соображений, чтобы создать насекомых. Насекомых, которых насчитывается сейчас более миллиона видов. А онихофор оставила такими, какими они есть. Так они и существуют, занимая среди животных определенное место. Это напоминает нам судьбу электромобиля. Лет сто назад электромобили на аккумуляторах казались достойными соперниками автомобилей с бензиновыми двигателями. Создавались экспериментальные модели электромобилей, но аккумуляторы того времени стали слабым местом электромобилей. Они не выдержали соперничества с автомобилями, имеющими бензиновые двигатели. Но опыт создания электромобилей оказался полезным. Теперь, когда есть более совершенные аккумуляторы, снова начинают разрабатывать электромобили, – в частности для передвижения на небольшие расстояния в городах. Но и в эпоху полного господства бензиновых автомобилей электромобили не исчезли совсем. Они существовали в виде скромных электрокаров, которые тихонько ездят по заводским цехам и складским помещениям. Конечно, электрокар по сравнению с автомобилем – нечто простое и невзрачное. Как онихофоры по сравнению с насекомыми. Но есть свое место в жизни и у таких животных – простеньких, невзрачных, но хорошо приспособленных к определенным условиям.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.