Книга Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №4 - Журнал «Домашняя лаборатория»

и мельчайшие взвешенные растения. Такой фитопланктон — добыча для животных с любым типом организации, и действительно, фитопланктон мгновенно выедается, не успевая накапливаться. Столь быстрое поедание фитопланктона даже приводит к тому, что в океане пищевая пирамида оказывается перевернутой, т. е. вес всех растений океана меньше веса животных. (Такая ситуация не противоречит законам термодинамики, как может на первый взгляд показаться. Просто соотношение биомасс — удобный, но косвенный показатель, а если судить по прямому — соотношению первичной продукции, то в океане все в порядке).

Иная ситуация на суше. Осваивая ее, растения столкнулись с силой тяжести и с дефицитом воды. В ответ появились корни, стволы и ветви — механические конструкции из целлюлозы — полимера глюкозы. На суше освещенность намного выше, это позволило появиться многоярусным сообществам сухопутных растений. В результате появился невиданный запас органики в несущих конструкциях растений и огромное, невиданное в морях разнообразие условий обитания. Никем не съеденный избыток органики осаждался бесполезными залежами угля. Кто-то должен был придти и прибрать к рукам такое богатство.

12. Завоевание суши

Освоение суши требовало от животных решения тех же проблем, что и от растений. Начать с того, что животные, как и растения, не умели размножаться вне водной среды. Эффективная в воде личинка трохофора вовсе нежизнеспособна на суше. Решение нашлось такое: во-первых, следует сделать оболочку яйца водонепроницаемой. Во-вторых, следует быстренько пройти внутри яйца стадию трохофоры и к моменту выхода на свет божий сформироваться до стадии пусть маленького, но взрослого, пригодного к самостоятельной жизни животного.

Для предотвращения быстрой потери влаги необходимо иметь хотя бы кутикулу. У не имеющих ее кишечнополостных и плоских червей нет никаких возможностей для перехода даже к полуназемному существованию. Круглые и кольчатые черви уже могут существовать в местах, куда не попадают прямые солнечные лучи, если воздух насыщен влагой, т. е. проще говоря, в почве. Адаптивная ситуация для такого перехода возникала и возникает множество раз — море отступает, и морская почвенная фауна плавно становится фауной сухопутной почвы, где, впрочем, вынуждена и оставаться.

Утолщенная кутикула членистоногих гораздо эффективнее сберегает влагу, но для того, чтобы стать по-настоящему сухопутными животными, следует как-то решить проблему потери воды при работе выделительной и дыхательной систем.

Выводя продукты обмена в виде водного раствора (мочи) мы много жидкости теряем. Членистоногие придумали выводить мочу не во внешнюю среду, а в кишечник, откуда вода вновь всасывается, а продукты обмена окончательно выводятся уже в твердом виде.

Дыхание подразумевает газообмен в жидкой среде или через влажную поверхность, что также привело бы к огромным потерям воды через эту поверхность, например, если постоянно смачивать конечность с жаберными лепестками. Выход может быть в том, чтобы спрятать жаберную ногу в специальный карман (рис. 6) и, таким образом, создать влажную камеру для газообмена (=легкие членистоногих).

Рис. 6. 1 — жаберная нога; 2 — она же в кармане; 3 — жаберные легкие;

Такой механизм дыхания и был реализован, но при малых размерах тела более эффективным оказался другой выход из положения — трахейное дыхание. Трахеи — это тонкие ветвящиеся трубочки, ведущие от поверхности тела непосредственно к снабжаемым кислородом органам.

Из хелицеровых полностью сухопутной группой являются паукообразные, но общий предок всех паукообразных был морским организмом. Это видно из того, что разные группы паукообразных независимо создавали дыхательную и выделительную системы, пригодные к наземному существованию.

Многочисленны на сегодня две группы паукообразных — собственно пауки и клещи. Брюшные конечности пауков стали паутинными бородавками, паутина — это и орудие охоты, и убежище, и кокон, и способ расселения, и даже подводный колокол. Клещи уменьшили свои размеры до такой степени, что полости между частицами почвы стали для них огромной пещерой, покрывающей всю поверхность планеты. Миниатюрность открыла клещам и широкие возможности для паразитизма. Однако устройство ротового аппарата паукообразных подразумевает питание жидкой пищей и, следовательно, хищничество. Биомасса растений суши досталась не им.

Выделительная и дыхательная системы Трахейных устроены по единому плану. Значит, общий предок всех Трахейных был уже сухопутным животным. К Трахейным относятся многоножки, скрытночелюстные и насекомые.

13. Насекомые

Из сегодняшних насекомых ближе всех к прототипу Трехвостки. Чешуйницу, например, можно иногда встретить в ванной обычного жилого дома. Тело чешуйницы устроено так же, как и всех прочих насекомых, но благодаря отсутствию всяких изысков его проще рассмотреть. Голова состоит из слитых головной лопасти и 4 первых сегментов, усики длинные, из неопределенно большого числа члеников, ротовой аппарат грызущий. Грудь состоит из 3 сегментов и несет 3 пары ходильных ног. Брюшко из 10 сегментов с рудиментами конечностей, заканчивается хвостовыми нитями (рис. 7).

Рис. 7. Первичнобескрылое насекомое — чешуйница Thermobia domestica

Чешуйницы непривередливы к еде, съедят и кусочек газеты, который будут долго переваривать с помощью характерных для растительноядных насекомых симбиотических бактерий в их желудке. Бактерии имеют утраченные животными ферменты для разложения целлюлозы, чешуйница поставляет им жидкую кашу из перетертой клетчатки, все довольны. Вот мы и добрались до растительной биомассы суши.

Как и у многих других насекомых у чешуйницы нет крыльев, да и летать под ванной особенно некуда. Но если мы рассмотрим внимательно вшей, которые к счастью тоже не летают, то обнаружим признаки того, что крылья у них когда-то были. Аналогичное изучение трехвосток заставляет придти к выводу, что крыльев никогда и не было, трехвостки — первичнобескрылые, в отличие от остальных насекомых.

Крылатые насекомые имеют крылья, описанные в разделе 2. Преимущества способности к активному полету очевидны.

Древнекрылые насекомые не были способны складывать крылья, что делало их весьма неуклюжими на земле. Сохранилось две группы древнекрылых. Поденки проводят свою жизнь в воде в виде личинки. Лишь в последний день жизни они превращаются в крылатых половозрелых насекомых, спариваются, откладывают яйца и умирают. Стрекозы также имеют водную личинку, но и взрослая стадия у них отнюдь не эфемерна, как у поденок. Стрекозы в совершенстве овладели полетом, в воздухе они ловят добычу, могут в воздухе спариваться и откладывать яйца, не касаясь ногами поверхности. Завоеванное ими с конца палеозоя «господство в воздухе» до сих пор не поставлено под сомнение никем из насекомых, разве только птицы существенно потеснили стрекоз.

К новокрылым насекомым принадлежат остальные 99,9 % видов. Новокрылые научились переворачивать крылья и компактно плоско складывать их на спине, таким образом, они вернули себе легкость передвижения по земле, не утратив способности к полету. Новокрылые довели до совершенства грызущий ротовой аппарат, а также создали непревзойденный сосущий ротовой аппарат в модификациях