Введение

Знаете ли вы такое восточное сказание?

В одной стране на берегу судоходной реки стоял большой город. Караваны с товарами тянулись к нему с разных сторон, десятки судов разгружались и нагружались на его пристанях. Это был огромный людской муравейник. Прибывший издалека странник спросил у одного из местных старожилов: «Давно ли основан город и что тут раньше было?» Горожанин ответил: «Я родился и вырос в этом городе; здесь родились и выросли мои отец и дед, и насколько хватит человеческой памяти, здесь всегда был этот город, и никто не знает, когда и кем он был основан».

Прошли века. На том месте, где раньше стоял город, простиралась широкая морская гладь. На пустынном низменном берегу моря ютились жалкие рыбачьи хижины. Рыбаки выезжали каждый день в море за добычей и, проводя целые дни в труде, едва могли прокормить себя и семью. Проходивший здесь странник спросил как-то у старого рыбака: «Давно ли здесь тянется этот морской берег и что было тут раньше?» Старик засмеялся и сказал: «Я семьдесят лет живу на этом берегу; здесь родились и выросли мои отец и дед. Всегда здесь было море, и ничего другого никогда тут не было».

Снова прошли века. На месте морского берега раскинулась плодородная равнина. Вдали темнел густой лес. Большое село стояло возле. Пахарь работал в поле. Прохожий спросил его: «Давно ли стоит тут это село и что было здесь раньше?» Пахарь ответил: «В этом селе я родился и вырос; в нем жили и умерли мои отец и дед. Я никогда не слышал, чтобы здесь было что-либо другое. Село всегда стояло тут, и всегда наши прадеды обрабатывали эту землю».

Это сказание говорит о том, что люди мало знают о прошлом и часто не замечают перемен, которые происходят вокруг них.

Между тем и в природе, и в жизни общества непрерывно совершаются различные изменения. Вера в неизменяемость, незыблемость всего существующего оказывается ложной, хотя церковь всегда старательно поддерживала и теперь поддерживает эту веру. Попы упорно твердят, что Земля всегда была такой, какой ее «создал бог в дни творения». Они без устали повторяют, что так же всегда должен существовать и якобы установленный богом общественный порядок, по которому люди делятся на богатых и бедных, на господ и рабов, на привилегированных и бесправных.

Но человеческое общество, как это всем известно, также постоянно изменяется. Великая Октябрьская революция на деле опровергла лживые поповские измышления. Она принесла освобождение угнетенным и гибель угнетателям на целой шестой части Земли. Она воочию убедила всех, что общественная жизнь коренным образом перестраивается. Победившее в нашей стране социалистическое общество непрестанно и неуклонно развивается дальше, и теперь СССР вступил уже «в новую полосу развития, в полосу завершения строительства бесклассового социалистического общества и постепенного перехода от социализма к коммунизму». (Тезисы доклада т. Молотова на XVIII съезде ВКП(б). Не за горами теперь и то время, когда социализм восторжествует во всем мире, несмотря на все беснования фашистских палачей.

Развитие общества, как и всей природы, подчиняется тем законам, которые были открыты и разъяснены великими учителями человечества Марксом, Энгельсом, Лениным, Сталиным.

В полную противоположность вредным и вздорным религиозным верованиям, законы диалектики убеждают в том, что природу надо рассматривать не как состояние «покоя и неподвижности, застоя и неизменяемости, а как состояние непрерывного движения и изменения, непрерывного обновления и развития, где всегда что-то возникает и развивается, что-то разрушается и отживает свой век» («Краткий курс истории ВКП(б)», стр. 101).

Таким образом, наукой, идущей рука-об-руку с человеческой практикой, опровергнуто и учение церкви о неизменности Земли и всего на ней живущего. Всем известно, что в природе время от времени происходят крупные перевороты. Кто не слышал о землетрясениях, разрушающих в несколько минут обширные области и населенные города? Кто не знает об извержениях «огнедышащих гор» — вулканов, иногда в короткое время засыпающих пеплом и заливающих лавой целые селения и округа?

Попы, конечно, не могут отрицать этих фактов, но они уверяют, что бог-де иногда находит нужным нарушить спокойствие Земли: он посылает на нее неожиданные беды и потрясения, он на время отступает от установленного им самим порядка…

Но это — только обычные поповские увертки. Наряду с резкими и быстрыми переменами непрерывно идут медленные изменения, незаметные и неуловимые для человека за его короткую жизнь. Основатель современной науки о Земле — геологии — Ляйелль еще сто лет назад показал, к чему приводят эти медленные, «незаметные» перемены в окружающей нас природе. Действуя в определенном направлении и накапливаясь на протяжении миллионов лет жизни Земли, они постепенно «переделывают» и вид самой Земли, и условия жизни на ней, и формы населяющих ее живых существ. Проходит время — и Земля становится неузнаваемой.

Об изменениях жизни на Земле должна рассказать наша книжка. В ней будет речь о том, как появились на Земле первые растения и животные и как возникшая на Земле жизнь развивалась дальше, как одни организмы вымирали и сменялись другими. Читатель при этом увидит, как нелепы и неправдоподобны библейские сказки о сотворении мира в шесть дней. Ни один точно установленный наукой факт с ними не мирится. Читатель увидит, как свободная от религиозных оков человеческая мысль билась над великим вопросом о возникновении и развитии жизни, как смелые построения древних мудрецов были частью уточнены, частью опровергнуты завоеваниями науки и как, наконец, после долгих и упорных исканий наука находит путь к правильному решению задачи, много веков волновавшей лучшие умы человечества.

Так и в этом вопросе, как во всех других отраслях науки, ученые при помощи бесспорных фактов и доказательств не оставили ни малейшего места «богу-творцу». Наука и религия непримиримы.

 

I. Из истории учения о произвольном зарождении

Перенесемся мысленно к ранней поре европейской культуры. Это было лет за 500 до начала нашего летосчисления. Мы — в древней Греции, точнее говоря, в тех ее областях, которые простирались далеко на запад, на острова и полуострова Средиземного моря. Если бы нам случилось побывать в тамошних городах и селах на народных праздниках, мы, конечно, встретили бы знаменитых певцов и рассказчиков, среди которых особой славой пользовался Ксенофан. Он был не только рассказчиком и певцом, но и учителем мудрости, одним из крупнейших греческих философов. Стоило ему начать петь, перебирая струны своего инструмента — кифары, как отовсюду спешил народ, чтобы услышать остроумную шутку, занимательную историю, интересное рассуждение. Больше всего от насмешливого старика доставалось богам и старинным преданиям о богах.

Ксенофан не боялся выставить на всенародный показ вздорность и нелепость религиозных верований. Он бесстрашно глумился над богами, которых люди наделяли собственными пороками. «Боги очень похожи на людей, — говорил Ксенофан, — потому, что люди сами их придумали, они создали себе богов по своему образу и подобию… Если бы быки, лошади и львы могли изобразить своих богов, то они нарисовали бы их в виде быков, лошадей и львов, то-есть по своему подобию». Больше 60 лет странствовал Ксенофан по белу свету (он умер девяноста лет с лишком), повидав очень много на своем веку. Он знал, что негры наделяют своих богов черной кожей и плоскими носами, а жители Фракии (часть древней Греции), будучи сами рыжеватыми блондинами, и богов рисуют с голубыми глазами и рыжими волосами. Во время долгих путешествий Ксенофан научился многому.

У Ксенофана мы находим первые зачатки научных знаний о Земле и ее истории. Посещая каменоломни, Ксенофан не раз находил ископаемые остатки морских растений и животных в таких местах, от которых море было удалено на много километров. Например, в городе Сиракузах в глубоких пластах земли он видел отпечатки рыб и морских водорослей; на острове Мальта вдали от морского берега встречал морские раковины; в других местах видел окаменелые кости морских зверей (тюленей). Из этих отдельных фактов философ сделал замечательные выводы. Он высказал мысль о медленной, постепенной смене суши и моря; он говорил, что много веков назад море занимало те места, где теперь кипит человеческая деятельность, что постепенно море отступило, но следы его сохранились в виде остатков растений и животных. Странными казались тогда эти рассуждения. Но трезвая и ясная мысль учителя не пропала даром. Из брошенных им семян выросла обильная жатва греческой мудрости. А греческая мудрость была началом нашей современной науки.

* * *

Что думал Ксенофан о начале жизни? Мы не знаем этого. Время — почти две с половиной тысячи лет — не пощадило тех древних записей, которые могли бы нам подробнее рассказать об его учении. Позаботились об уничтожении древних рукописей также «наставники и учители» христианской церкви — эти всегдашние гонители свободной мысли, трусливо замазывавшие всякую щель, через которую луч разума мог бы проникнуть в одурманенные головы их паствы.

Но кое-что из учений античных мудрецов (античным называется древний греческий и римский мир) все-таки до нас дошло.

Греческие мудрецы сослужили великую службу развитию науки. Они первые высказали мысль, что живые существа появились на Земле не потому, что их создало какое-то божество, а по естественным, природным причинам. Эту мысль подробно доказывали и разъясняли греческий мудрец Демокрит и его последователи: Эпикур и Лукреций. От Лукреция (он жил почти 2000 лет назад) до нас сохранилось большое сочинение «О природе вещей». Здесь нарисована такая картина появления жизни на Земле.

Сначала, по словам Лукреция, на молодой Земле возникли растения:

Потом Земля породила и человека. Первые люди были дикими и вели жалкую жизнь, скитаясь по лесам и полям; жить стало легче, когда люди начали применять палки и камни в качестве первых орудий. Впоследствии открыли огонь, узнали металлы и перешли к оседлой жизни; наконец, приручили животных и стали разводить растения. Все это в ярких красках изображено в замечательной поэме Лукреция. В ней за две тысячи лет до нас высказаны многие мысли, которые проверила и подтвердила наука последних десятилетий.

* * *

В истории науки огромную роль сыграл древнегреческий философ Аристотель, живший в IV веке до нашего летосчисления. Его сочинения усердно изучались и в позднейшие века. Церковь сумела извратить и исказить многие его мысли и в таком искаженном виде признала, их за истину, не подлежащую критике. Потребовался немалый труд, чтобы восстановить действительные взгляды Аристотеля. Важны соображения его относительно возникновения животных. Аристотель думал, что в природе есть два способа появления животных существ. Первый способ, всем хорошо известный, состоит в том, что организмы рождаются от себе подобных родителей.

Второй способ состоит в возникновении организмов без участия родителей, — прямо из земли, из воды, из воздуха. Когда солнечный луч согреет ил, навоз или гниющие вещества, когда их оросит весенний дождь, в них — этих неживых веществах — зародится жизнь: как из земли возникают растения, так из гниющего ила, пропитанного росой, зарождаются черви, клещи, личинки ос; подобным образом из гниющего дерева происходят рои пчел, а из нечистот и гниющих трупов — глисты и другие черви; в воде колодцев и болот возникают комары; в гниющем речном иле, в тине и песке зарождаются раки, слизняки и рыбы, а из мокрой земли выходят лягушки и даже мыши. Таково было учение Аристотеля о «произвольном зарождении». Прав ли был он?

Нет! Аристотель глубоко ошибался, опираясь на неправильные, неточные наблюдения; он замечал, что от солнечного тепла в гниющем навозе заводятся черви, но упускал из виду, что они происходят из яичек, отложенных в навоз червями же. Яички не развивались, пока было холодно, но как только их согревало солнце, они быстро развивались, и из них выходили черви. Казалось, нетрудно было заметить ошибку Аристотеля: стоило только произвести точные наблюдения…

Но тянулись века за веками, одни народы сменялись другими, а уверенность в том, что мелкие животные могут возникать без родителей, крепко держалась.

Полторы тысячи лет признание произвольного зарождения жизни уживалось рядом с верой в библейского бога и в сотворение мира в шесть дней по его слову.

Христианская церковь тогда нисколько не осуждала учения о произвольном зарождении. Учители церкви говорили, что при рождении животных не от родителей божественная сила отступает от обычного порядка, который она сама установила. Церковные писатели повторяли слова Аристотеля, и никому не приходило в голову в них усомниться или проверить их. А ведь мнение Аристотеля было основано на наблюдениях, хотя и ошибочных. Церковники прибавили много собственных, уже совершенно вздорных выдумок о возникновении живых существ.

Так например, они пустили в ход рассказ об утином дереве. На морском берегу растет будто бы особое дерево, плоды которого попадают в воду и там превращаются в морские ракушки. Ракушки эти растут и потом перерождаются в уточек. Эта басня очень понравилась католическим попам и монахам. Они решили, что раз утки могут рождаться в морях, то их мясо не скоромное, и его можно есть постом. И когда народ усердно молился и постился, жирные монахи объедались жареными гусями и утками, заявляя, что это плоды утиного дерева.

Был распространен и другой рассказ, будто некоторые путешественники видели в восточных странах собственными глазами особые плоды, похожие на дыни, внутри которых заводились ягнята. Стали говорить о «растительном ягненке», которого будто бы можно употреблять и в пищу. Нетрудно догадаться, кому это было наруку.

Но ярче всего убеждение в возможности произвольного зарождения сказалось в попытках искусственно приготовить человека, или, как тогда говорили, «гомункула» (слово «гомункул»— латинское и по-русски значит «человечек»).

Вот как надо было поступить, чтобы получить гомункула, по совету одного ученого (Парацельса), жившего в начале XVI века, т. е. около 400 лет назад. «Возьми, — говорит он, — известную человеческую жидкость и оставь ее гнить сперва в запечатанной тыкве, потом в лошадином желудке сорок дней; тогда она начнет жить, двигаться и копошиться, что легко заметить. То, что получилось, еще не похоже на человека. Потом надо каждый день тайком и осторожно питать это человеческой кровью и сохранять в тепле лошадиного желудка сорок недель, после чего и произойдет настоящий живой ребенок, имеющий все члены, как дитя, родившееся от женщины, но только очень маленький». Приводя такой рецепт, ученый скромно умалчивает, удался ли ему самому этот опыт.

Крупные естествоиспытатели XVI, XVII и даже XVIII века, выдающиеся умы этого времени (не говоря уже о более ранних временах) безоговорочно признавали произвольное зарождение. В числе их можно назвать Ван-Гельмонта, который остроумными опытами положил начало науке о питании растений. Возможность произвольного зарождения допускал и знаменитый Гарвей, открывший кровообращение. Не чужд был этому признанию великий философ и математик XVII века Декарт, а также величайший ученый Ньютон (1643–1727). Можно было бы назвать немало и других блестящих имен.

Однако уже в XVII веке, когда ученые стали все больше опираться на проверенные опыты и точные наблюдения, почва под ногами у сторонников произвольного зарождения заколебалась. Первый удар этому взгляду был нанесен итальянским поэтом и врачом Реди. Изучая способы размножения насекомых, он открыл, что мухи кладут яички, потом из них выходят белые «червячки», а эти последние уже превращаются в мух. У него возникло подозрение, не из яичек ли, отложенных мухами, выходят и те червячки, которые появляются в гниющем мясе.

Чтобы проверить свое предположение, Реди сделал простой, но убедительный опыт. Он положил кусок свежего мяса в банку и плотно затянул ее горло тонкой кисеей. На кисею садилось много мух, но ни одна не проникла к мясу. Реди видел, как мухи откладывали на кисею яички, однако плотная ткань не давала яичкам попасть на мясо, и хотя оно загнило, червей в нем не появилось. Разнообразя свои опыты, Реди повторял их много раз и всегда с полным успехом: если мухи не имели доступа к мясу, в нем не заводилось червей. Отсюда Реди сделал важный вывод: гниющие вещества — мясо, рыба — благоприятны для развития насекомых, служа им как бы удобным гнездом; однако новые насекомые появляются только в том случае, если в мясо отложены яички. Произвольного зарождения насекомых в гниющих веществах не происходит.

После своих блестящих опытов Реди все же не отбросил мысли о произвольном зарождении.

Он попрежнему допускал произвольное зарождение глистов во внутренностях животных и человека, зарождение червей в плодах растений и т. п.

 

II. Новые открытия

XVI и XVII века были временем глубокого перелома в истории науки. Она стала сбрасывать с себя оковы религиозности, она в тяжелой борьбе освобождалась от поповской опеки и с жаром устремлялась на новые пути. Наблюдение и опыт — вот источник истинного знания! Так говорили ученые этого времени. Казалось бы, вере в произвольное зарождение пришел конец. Но она была крепка и живуча. Случилось даже так, что как-раз вновь открытые факты были истолкованы, как доказательство существования произвольного зарождения. Это произошло после изобретения микроскопа.

Мы подходим к одному из величайших открытий науки о жизни. Его сделал голландец Левенгук (1632–1723), который вовсе не был профессиональным ученым и даже не получил большого образования. Левенгук был суконщиком, а в свободное время мастерил себе микроскопы.

То, что через стеклянные линзы (двояковыпуклые стекла) все предметы кажутся увеличенными, было известно уже давно, но искусство шлифовки таких линз было доступно лишь очень немногим. Левенгук не стал тратить денег на покупку увеличительных стекол, а начал шлифовать их сам и из них составлять микроскопы. Этим делом он занимался не год и не два, а больше двадцати лет и добился такого изумительного искусства, что его стекла были несравненно лучше, чем всякие другие. Через них были видны в рассматриваемых предметах такие мелкие подробности и с такой необычайной ясностью, о которых и мечтать не могли тогдашние ученые. Левенгук сделал себе несколько микроскопов и просиживал ночи напролет за наблюдениями. Что ни клал он под свои изумительные стекла, во всем находил нечто необычайное и никому не ведомое. То он рассматривает мелких насекомых, восхищаясь удивительным устройством мушиных глаз или хоботком бабочки или жалом пчелы. То он направляет свой микроскоп на тонкие пластинки, вырезанные из растений, и открывает в них строение, напоминающее пчелиные соты, только необычайно мелкие. То, разглядывая кусочки мяса, Левенгук замечает, что оно состоит из множества тончайших волокон, соединенных в пучки. Добыв бычий глаз, Левенгук восторгается тонким устройством его частей, а еще больше внимания уделяет он строению разных волосков, взятых от домашних и диких животных. Он, между прочим, прекрасно изучил особенности волос каждого пушного зверя.

Рис. 1. Антон Левенгук (1632–1723)

Много лет производил Левенгук свои наблюдения, рассматривая самые разнообразные предметы и всюду открывая вещи, никому раньше не известные. Однажды ему особенно посчастливилось: он сделал открытие там, где его меньше всего ожидал. Рассматривая под микроскопом каплю дождевой воды, стекавшей с крыши в бочку, он увидел, что эта капля населена мельчайшими существами, которые быстро плавали в ней, поворачивались, сталкивались друг с другом. Так был обнаружен новый мир мельчайших существ, мир обитателей воды, совершенно незаметных для простого глаза.

Рис. 2. Микроскоп Левенгука

Откуда же берутся в воде эти существа? Ученые того времени, верившие в произвольное зарождение, решали этот вопрос просто: мельчайшие живые организмы, которые кишат в капле болотной или колодезной воды, возникают там произвольно. Но Левенгук в таких вопросах доверял только своим глазам. Конечно, он тоже поставил перед собой вопрос, откуда берутся эти обитатели капли воды. Он рассуждал так: или они падают вместе с дождем с неба, или они живут в водосточной трубе, в жолобе и оттуда проникают в воду.

Чтобы узнать, какое мнение правильно, Левенгук взял чисто вымытое блюдо и вынес его на дождь. Когда блюдо наполнилось водой, Левенгук стал рассматривать ее каплю в свой микроскоп. И что же? В такой воде «мелких зверюшек», как говорил Левенгук, не оказалось. Левенгук дал этой воде постоять несколько дней и снова ее посмотрел. Теперь она была уже полна жизни. Вместе с пылинками в ней оказалось много мелких существ, оживляющих каждую ее каплю. Из этого Левенгук сделал совершенно правильный вывод. Он решил, что эти мельчайшие организмы попадают в воду вместе с пылью, носящейся в воздухе, что они живут в водосточных трубах, жолобах, бочках и оттуда проникают в воду. Левенгуку и в голову не приходило признавать «произвольное зарождение».

Рис. 2а. Современный микроскоп

Когда об открытии Левенгука узнали ученые, они сперва просто не поверили ему. Однако среди них были многие, уже знавшие о прежних открытиях этого замечательного исследователя. Они знали, что до сих пор в течение многих лет Левенгук не сделал ни одного ошибочного наблюдения. Главнейшее ученое общество Англии поручило двум своим наиболее опытным членам проверить утверждения Левенгука.

В назначенный день эти ученые явились на заседание общества, захватив с собой самые лучшие микроскопы, какие только были тогда в Англии. Они сразу заявили, что Левенгук оказался прав во всех своих наблюдениях, и предложили всем желающим посмотреть на маленьких животных, обитающих в капле воды и разведенных там по способу Левенгука. За это открытие Левенгук был избран членом английской академии (она называется в Англии «Королевское общество»).

Весть об открытиях Левенгука скоро разнеслась по тогдашнему образованному миру. Многие стали наблюдать «мельчайших зверюшек», называемых в науке микроорганизмами, но почти никто не считался с блестящим опытом Левенгука, показавшего, что эти замечательные организмы зарождаются только от себе подобных, проникая в воду из воздуха вместе с пылью. Микроорганизмы стали находить всюду, где только шло гниение или брожение; в тухлом мясе, в растительных отварах, в настоях, в кислом молоке, в сыре, в бродящем сусле. Казалось, стоит оставить в тепле на день-два какое-нибудь способное загнить вещество, как в нем разводятся миллионы мельчайших существ и наполняют его жизнью. Ученым казалось невероятным, что эти существа попадают туда из воздуха или проникают иными путями. Над мыслью тогдашних ученых все еще тяготела приверженность к Аристотелю и к учению о «произвольном зарождении».

Один англичанин даже попробовал на опыте доказать, что микроскопические существа зарождаются сами собой, без участия родителей. Этот англичанин — по фамилии Нидгем — поступил так. «Я взял, — рассказывает он, — немного горячей баранины прямо с огня и слил подливку в закрытый до того сосуд, который тотчас же плотно закупорил. Чтобы уничтожить зародышей, которые могли случайно быть в сосуде или попасть туда при наливании подливки, я поместил сосуд на некоторое время в горячую золу и нагревал его там. Несмотря на все это, через несколько дней мельчайшие животные кишели в подливке». Этот и другие подобные опыты были доложены Лондонскому королевскому обществу, и оно тотчас удостоило их автора избранием в свои члены, оказав ему за ошибочные (как мы сейчас узнаём) опыты такую честь, какую Левенгуку оно оказало лишь после многих лет тончайших наблюдений и величайших открытий. Левенгук открывал новый, дотоле совершенно неизвестный мир, тогда как Нидгем только подтверждал, как казалось, старинные мнения Аристотеля, на которых члены Королевского общества сами были воспитаны.

Итак, великие открытия Левенгука не разрешили в глазах тогдашних ученых вопроса о зарождении жизни. Левенгук показал, что бесчисленные невидимые простым глазом существа кишат всюду вокруг нас, что они с неимоверной скоростью заводятся и размножаются во всяком веществе, пригодном для жизни — в стоячей воде, в любом настое или наваре, в питательных продуктах, во всем, где идет гниение или брожение. Но как они там возникают — на этот вопрос еще не было точного ответа, основанного на безукоризненных опытах. И почти все ученые думали, что микроскопические организмы зарождаются «сами» и что здесь мы имеем дело с произвольным возникновением жизни из неживого вещества.

Продолжателем великих исследований Левенгука оказался знаменитый итальянец Спалланцани (1729–1799), который по характеру и общественному положению был совсем не похож на Левенгука. Спалланцани был блестящим профессором университета, постоянно окруженным толпой обожавших его студентов и восторженных почитательниц. Он с увлечением повторял наблюдения Левенгука над микроскопическими организмами и знакомил с этим новым миром своих слушателей. Подобно Левенгуку, он больше всего полагался на точные наблюдения, на строгую проверку каждого шага, на беспристрастный контроль всех деталей опыта.

Когда он услышал об опытах с бараньей подливкой, произведенных в Англии, он не поверил им. Ему страстно захотелось все повторить и проверить самому. Обдумывая все подробности этих исследований, Спалланцани сразу заподозрел, что в этих опытах была допущена ошибка. Она, по его мнению, заключалась в том, что сосуд с бараниной не был достаточно хорошо нагрет и находившиеся там зародыши не были убиты. Тогда Спалланцани повторил все эти опыты, причем основательно прокипятил подливку уже в сосуде. И вот — он торжествует: проходят дни за днями, а микроскопических животных в подливке не появляется.

Стоит ли говорить, что сторонники произвольного зарождения не сдались сразу и после этих опытов? Они стали уверять, что долгое кипячение не только убило зародышей жизни, но так изменило самую баранью подливку, что она лишилась способности поддерживать зарождающуюся жизнь. На это Спалланцани ответил новым рядом опытов, еще более блестящих.

Спалланцани приготовил целый ряд склянок с отварами семян и разными настоями, потом запаял их на огне и после этого прокипятил; одни он подвергал долгому кипячению, другие кипятил несколько минут. Потом оставил склянки стоять несколько дней. Разбив после этого их горлышки и взяв настои для исследования, он обнаружил, что микроскопические существа завелись только в тех склянках, которые кипели недолго, в остальных же никакой жизни не было. Спалланцани решил, что он сделал два важных открытия: во-первых, доказал, что в настоях, хорошо прокипяченных, жизнь не возникает, и во-вторых, что есть такие зародыши, которых не убивает пятиминутное кипячение.

Рис. 3. Лазаро Спалланцани (1729–1799)

Оба эти вывода Спалланцани были верны. Однако против них стали возражать. Ему опять говорили, что долгое кипячение убивает «жизненную силу» отвара. Эти возражения заставили Спалланцани изменить еще раз постановку своих опытов. При этом он сделал новое важное открытие, касающееся микроскопических животных. Ему удалось разрешить вопрос об их размножении. Наблюдая их в микроскоп, он не раз видел, что они плавают парами, плотно сцепившись друг с другом. Спалланцани сперва думал, что здесь происходит соединение самцов и самок — начало размножения этих существ. Однако сообщение другого ученого о делении микроскопических животных пополам, заставило Спалланцани снова, и снова проверять свои наблюдения. Он видел, что сцепившиеся, как казалось, друг с другом микроскопические существа потом расходятся и продолжают плавать отдельно. Но действительно ли они таким способом размножаются, оставалось все еще неясным.

Тогда Спалланцани сделал следующий знаменитый опыт. Из капли воды, населенной этими мельчайшими животными, он выделил одно из них и перенес его в другую, совершенно чистую каплю. Наблюдая за ним там, Спалланцани увидел, что маленькое существо через несколько минут стало расщепляться пополам и обе половинки, отойдя друг от друга, начали плавать отдельно, а через некоторое время каждая из них в свою очередь таким же способом снова разделилась пополам. Так была открыта еще одна замечательная черта в жизни микроскопических существ: их способность размножаться делением.

Рис. 4. Одноклеточное животное — амёба: изменения ее формы при движении и захватывании пищи, размножение делением

Деление пополам и есть обычный способ размножения микроскопических существ. Этими наблюдениями Спалланцани завоевал еще одну важную позицию для науки. Однако ни сам Спалланцани, ни жившие в одно время с ним ученые не могли и помыслить о том огромном значении, какое имело для человечества открытие и изучение микроскопических существ.

После Спалланцани долгое время никто по-настоящему не занимался мельчайшими животными. Вопрос о произвольном зарождении так и повис в воздухе. Результаты опытов Левенгука и Спалланцани все еще не получили общего признания. Оно пришло только во второй половине XIX века.

 

III. Как решился вопрос о произвольном зарождении

Около середины XIX века ученый мир Европы был взволнован выступлением одного французского ученого — Пуше, который своими сочинениями и многочисленными опытами старался доказать, что произвольное зарождение существует. Чтобы решить этот вопрос, французская Академия наук объявила конкурс, обещав большую премию тому, кто на убедительных опытах окончательно докажет или опровергнет теорию произвольного зарождения.

Молодой французский ученый Луи Пастер (1822–1895) горячо взялся за дело. Он начал с повторения старых опытов Спалланцани и вскоре увидел, что тот был прав. Пастер расширил его опыты. Он наполнял склянки разными питательными веществами (молоком, бульоном и т. д.), кипятил их и запаивал, и жидкости в них оставались месяцами совершенно прозрачными и неизменившимися. Но Пастер понимал, что старыми опытами никого не убедишь: попрежнему будут говорить, что при кипячении воздух в склянке изменился, не может больше поддерживать жизнь, а потому и не происходит зарождения; попрежнему будут спрашивать, откуда же, мол, появляются зародыши, если прокипяченную колбу заткнуть простой пробкой — ведь не могут же они проникнуть из воздуха? Пастер хотел разом ответить на все эти вопросы, рассеять все сомнения.

Рис. 5. Луи Пастер (1822–1895)

Чтобы окончательно убедиться, что в кипяченом настое не возникнет новых организмов, если они не попадут туда из воздуха, Пастер, по совету одного из своих друзей, сделал так. Наполнив колбу (так называются склянки, в которых химики ведут свои опыты) отваром, Пастер вытянул на огне горлышко этой колбы в длинную изогнутую трубку и оставил ее незапаянной, даже не заткнув ее пробкой. Он рассуждал так: допустим, что зародыши проникают из воздуха вместе с пылинками; воздух, проходя по изогнутой трубке, сначала будет опускаться вниз, а вместе с ним будут опускаться и все пылинки. Потом он станет подниматься по трубке вверх, но пылинки останутся внизу, осев на стенке трубки. Они в колбу не попадут и, стало-быть, не проникнут в бульон.

Пастер приготовил десятки колб с отваром и оттянул их горлышки в виде завитков, змеек, винтов и т. п. Прокипятив колбы, он поставил их в теплое место. Когда он через день-два посмотрел на колбы, они оказались совершенно прозрачными, — никакой жизни в них не возникло. Пастеру стало ясно, что учение о произвольном зарождении не выдерживает этого испытания.

Рис. 6. Одна из склянок в опытах Пастера

Чтобы еще лучше убедить всех в том, что микроскопические зародыши проникают в отвар из воздуха, Пастер приготовил еще несколько десятков колб с настоями, на этот раз запаяв их. Захватив эти колбы, он со своими помощниками поднялся на высокую гору, где лежит вечный снег и где воздух особенно чист. Здесь колбы были вскрыты, а через несколько минут запаяны снова. Прошла неделя-другая, и в большей части колб бульон попрежнему был прозрачен. Однако в некоторых колбах он помутнел и загнил, что указывало на присутствие мельчайших живых организмов. Этого и ожидал Пастер. Если зародыши жизни попадают в колбы из воздуха, то на высоких горах, где воздух очень чист, этих зародышей мало, и они могут попасть не во все колбы. Стоит вскрыть колбы на улице большого города или в комнате и подержать их открытыми хоть несколько секунд, как загнивание содержимого будет обеспечено. Продолжая такого рода опыты, Пастер вскоре нашел, что больше всего воздух заражен микробами (микроорганизмами) в населенных городах в летнее или осеннее время. Воздух много чище в полях и лесах, а всего чище он на высоких горах, покрытых вечным снегом.

Установив точно этот факт, Пастер смог объяснить неудачи и ошибки всех прежних опытов. Почему у Спалланцани заткнутые пробкой колбы с кипяченым наваром заражались микробами, а запаянные на огне не заражались? Да просто потому, что на пробке оставались зародыши микробов, которые и проникали в бульон. Как только Пастер принял меры к тому, чтобы и пробки обеззаразить (как говорят теперь, «стерилизовать»), так и опыты стали выходить. Если же заранее стерилизовать всю посуду и принять меры к тому, чтобы из воздуха микробы не проникали, то можно и без нагревания сохранить долгое время в неиспорченном виде даже такие легко загнивающие жидкости, как кровь и моча. Это тоже блестяще удалось Пастеру.

Таким образом, его опыты допускали лишь одно истолкование и, казалось, решали вопрос окончательно. Обещанная премия была выдана Пастеру. Его исследованиями интересовались все. Он одержал трудную победу над своими противниками. Пастеру, повидимому, оставалось только радоваться и торжествовать. Но во время этих опытов у Пастера зародилось множество новых вопросов, которые требовали решения, а Пастер был не таким человеком, чтобы успокоиться, пока решение не будет найдено.

Не раз видел Пастер, что когда жидкости загнивают или начинают бродить, в них появляется множество микробов. Какова же связь между этими двумя явлениями? Где здесь причина, где следствие? Прежде думали, что гниющие или бродящие вещества порождают микробов. Гниение или брожение считали причиной, а появление микробов следствием. В этом-то и усомнился Пастер. В самом деле: его опыты показали, что если закрыть микробам дорогу в питательную жидкость, то она так и останется не загнившей и не забродившей, хотя бы стояла десятки лет[2]В Париже до сих пор хранятся колбы, с которыми работал Пастер. Они стоят много десятков лет, а бульоны, заключенные в них, остаются чистыми и прозрачными, точно их только-что сняли с огня.
. Не будет ли вернее, — думал Пастер, — считать, что микробы — причина, а гниение, и брожение — следствие их размножения? Если все дело в микробах, то, быть может, — думал Пастер, — удастся выяснить сущность брожения, этого загадочного явления, которым люди пользуются много тысяч лет, но которого они не понимают. Люди имеют дело с брожением, когда виноградный сок превращается в вино, когда скисает молоко, когда из вина делается уксус, когда сусло превращается в пиво, и т. д. Химики знали, что во всех этих случаях одно вещество превращается в другое, но почему и как это происходит — было неясно. При чем тут микробы — оставалось полной загадкой.

Пастер раскрыл эту загадку. Рассматривая каплю бродящей или гниющей жидкости под микроскопом, он всегда находил в ней микробов. Прежние ученые считали, что в гниющих или бродящих жидкостях происходит самопроизвольное зарождение жизни. Но это объяснение Пастер после своих блестящих опытов отбросил. Он был убежден, что произвольного зарождения на Земле не существует. Стало-быть, связь между гниением или брожением и микробами совсем не такова, как думали прежде. Вернее, дело обстоит как-раз наоборот: не потому микробы зарождаются, что происходит гниение или брожение, а потому происходит гниение или брожение, что в жидкости размножаются микробы. Без микробов нет ни гниения, ни брожения — вот важный вывод, к которому пришел Пастер. Если так, — то можно по желанию не допускать гниения. А для этого надо не допустить микробов.

Рис. 7. Бактерии различных видов брожения

Пастер указал, какие для этого нужны меры, и тем дал научную базу для развития консервной промышленности. Ее не было, пока думали, что микробы сами заводятся в питательных веществах. Теперь же научились не допускать микробов в мясо, рыбу, овощи, фрукты, запаивая их стерильным образом в посуду и таким образом предохраняя на долгое время от порчи. Развитие, нашего консервного производства, которое стало одной из важнейших отраслей нашей пищевой промышленности, в конечном счете основывается на результатах опытов Пастера.

Но если без микробов нет гниения, то что произошло бы, если бы они перестали существовать на Земле? Умершие животные и растения остались бы нетронутыми лежать на земле. Всевозможные отбросы и нечистоты накоплялись бы безостановочно. Через короткое время вся поверхность Земли, все водные пространства ее были бы загромождены трупами животных, их отбросами, неразложившимися растениями и т. д. Земля превратилась бы в огромное кладбище. Дальнейшая жизнь стала бы невозможной: растениям негде было бы расти, а животным нечем кормиться. Мрачную картину смерти и запустения представляла бы Земля, если бы погибли микробы, вызывающие гниение.

Роль микробов в жизни Земли огромна, их незаметная работа неизмерима; только благодаря ей очищается поверхность земного шара от бесчисленных трупов и нечистот. Увядшая трава, опавшая листва, обломившиеся ветки, сухой хворост и упавшие деревья, трупы животных — все это более или менее быстро уничтожается, убирается микробами, жадно набрасывающимися на все умершее или готовое умереть и превращающими растительные и животные остатки в плодородный перегной, на котором зацветает новая жизнь. Микробы, эти бесчисленные невидимые работники, производят вечный круговорот в природе и поддерживают в ней возможность жизни…

Такие мысли проносились в голове Пастера, когда он обдумывал значение своих научных исследований.

От этих исследований Пастера прямой путь ведет к его величайшим открытиям, к таким открытиям, которые дали возможность сохранить жизнь и здоровье миллионам людей не только во Франции, но и во всем мире. Эти открытия тоже были плодом теоретических работ Пастера и вытекали из его опытов с зарождением микробов. Он не успокоился на том, что выяснил роль микробов в гниении и брожении. Он стал догадываться, что им принадлежит также большая роль в распространении заразных болезней.

Если микробы никогда и нигде не могут самостоятельно зарождаться, то они не могут возникать сами и в теле человека и животных. Стало-быть, они проникают туда извне. Воспрепятствовав их проникновению в организм, мы можем предохранить его от заразы. Зная, какими путями расселяются микробы, можно найти меры предосторожности, чтобы не заразиться. Эти меры в основном и были выработаны Пастером и с тех пор стали применяться в медицине, особенно при всевозможных операциях. В результате там, где раньше половина или больше половины больных умирало от заражения крови, смертность теперь снизилась до ничтожных размеров.

Мы не станем подробно рассказывать о всех этих открытиях Пастера. Скажем только, что многочисленными опытами он доказал, что такие заразные болезни, как сибирская язва, холера и другие, зависят от размножения в теле животных особых микробов, свойственных данной болезни. Некоторых из этих микробов Пастер научился добывать из больного организма и выращивать вне живого тела. Но всего замечательнее, что он открыл способ, который позволил предохранить людей и животных от тяжелых заболеваний даже в тех случаях, когда заражение уже произошло. Он открыл лечение посредством прививок. Это было им сделано при изучении страшной болезни — бешенства.

До этого времени бешенство считалось неизлечимым, и заразившиеся им люди (которых покусало бешеное животное) были обречены на мучительную смерть. Пастер стал прививать покусанным людям микроб бешенства, полученный им в ослабленном виде. С этим микробом человеческий организм легко справлялся, и в крови вырабатывалось противоядие, которое губило и того сильного микроба, что попал в кровь при укусе человека бешеным животным. После этого открытия в большинстве стран устроили особые «пастеровские станции», на которых производят прививки по способу Пастера всем людям, укушенным бешеными животными.

На работах Пастера мы видим, что изучение микробов тесно связано, с одной стороны, с вопросом о происхождении жизни, а с другой стороны — с целым рядом практических вопросов, играющих огромную роль и в природе, и в жизни человека.

 

IV. Положение вопроса о зарождении жизни после Пастера

Своими безупречными опытами Пастер, как мы видели, окончательно установил, что произвольного зарождения не происходит. Но такое решение не было утешительным для тех, кто мучился над вопросом о начале жизни: как же возникли первые живые существа, откуда взялись они на Земле? Пастер не ответил на это, и мнения ученых на этот счет разошлись. Одни утверждали, что жизнь никогда и не возникала: она существует, мол, вечно. Другие стали говорить, что жизнь получила свое начало не на Земле, а где-то в мировом пространстве, откуда зародыши жизни проникли на Землю и, размножившись здесь, дали начало земной жизни. Третьи, наконец, поняли Пастера так, что произвольного зарождения не происходит лишь теперь, в нынешних условиях. А так как Земля не всегда была такой, как теперь, то в отдаленное время на поверхности молодой Земли в иных условиях могла возникнуть и жизнь.

Первое из этих трех мнений по существу является отказом от каких-либо научных исследований этого вопроса. Наука его совсем отвергает, и мы не станем его здесь рассматривать.

Второй взгляд до сих пор еще многим кажется правильным. И теперь есть ученые, которые считают, что впервые жизнь возникла не на Земле, а в другом месте вселенной при таких условиях, которых мы не знаем. Оттуда она и проникла на Землю.

Правильно ли это мнение? В нем есть два главных предположения. Одно, что живые существа впервые зародились не на Земле, а в другом уголке мира, и (второе, что жизнь оттуда перенеслась на Землю.

Остановимся сначала на этом втором предположении.

Каким способом могут зародыши жизни проникнуть на Землю с какого-нибудь другого небесного тела через неизмеримые бездны вселенной? Ведь расстояния между звездами так велики, что мы едва можем себе их представить. Всего ближе к Земле из небесных тел находится Луна. Она удалена от нас всего только на 380 тысяч километров. Это примерно в десять раз больше окружности земного шара. Если бы на Луну можно было ехать в курьерском поезде, делающем 100 километров в час, то путешествие длилось бы 3800 часов, т. е. 158 дней и 8 часов. Только свет, который пробегает 300 тысяч километров в секунду, доходит от Луны до Земли за одну секунду с четвертью. Но ведь Луна — это безжизненное тело. На ней нет ни воды, ни воздуха, и никакая жизнь невозможна. Стало-быть, не о ней может итти речь.

Солнце удалено от нас много больше, чем Луна. Свет от Солнца достигает Земли через 81/2 минут, пробегая за это время почти 150 миллионов километров. Если же от Солнца обратиться к звездам, которые представляют собой те же солнца, иногда окруженные планетами, то их расстояния от Земли окажутся еще в миллионы раз больше, чем удаленность Солнца. Эти расстояния так велики, что свет при своей невообразимой скорости проходит их в несколько лет. От самой близкой к нам звезды он доходит до Земли в 41/4 года. А от большей части звезд он проходит сотни и тысячи лет, чтобы достигнуть Земли. Это значит, что звезды удалены одна от другой на невероятно большие расстояния. Эти огромные расстояния между небесными телами — первое затруднение, на которое наталкивается мысль о занесении к нам жизни из мирового пространства.

Но есть еще другое затруднение, это — средства передвижения. Сперва указывали на метеориты как на средство перенесения зачатков жизни с одного мира на другой. Метеориты — это твердые тела, большей частью очень маленькие кусочки или песчинки, которые носятся по мировому пространству, и если окажутся недалеко от Земли, то притягиваются к ней, попадают в окружающий Землю воздух и вспыхивают блестящей искрой, которая нам кажется падающей звездой. Метеоритов на Землю сыплется немало. Среди них бывают и очень крупные. Такие метеориты пролетают весь слой воздуха, окружающий Землю, сильно раскаляются и с грохотом падают на нее. Откуда они берутся? По мнению астрономов, т. е. ученых, исследующих небо и звезды, метеориты — это обломки небесных тел. Можно допустить, что какая-нибудь планета, на которой существовала жизнь, разрушилась и распалась на метеориты. На некоторых из них сохранились зародыши жизни: они носились тысячи и десятки тысяч лет по мировому пространству и, оказавшись случайно поблизости от Земли, были притянуты ею и упали на земную поверхность. Такой небесный гость принес Земле подарок в виде зачатков жизни. Они могли развиться на Земле и дать начало нашим растениям и животным. Вот как описывает эту возможность один крупнейший ученый — Гельмгольц, сторонник такого взгляда: «Если два небесных тела сталкиваются, то большая часть их от удара так разогревается, что должна расплавиться. При этом во все стороны разлетаются осколки… Если бы наша Земля в ее теперешнем состоянии с ее растениями и животными столкнулась с небесным телом приблизительно такой же величины, то в пространстве рассеялось бы много больших и малых обломков, несущих на себе семена живых растений и животных. А так как с бесконечных времен существуют миры, несущие на себе жизнь, то существует и бесконечное множество метеоритов, которые, странствуя в небесном пространстве, несут на себе зародыши. Если бы на Земле не было жизни, то такой метеорит, упав на нее, мог бы вызвать на ней жизнь».

Однако едва ли живые организмы или их зародыши могли бы вынести страшный удар при столкновении двух небесных тел: от этого удара разлетелись бы расплавленные осколки. Далее, метеорит, попав в земную атмосферу, так сильно раскаляется от трения, что его поверхность светится. Если бы на нем и были какие-либо жизнеспособные зачатки, они от этого жара должны были бы погибнуть. И действительно, никаких следов жизни на метеоритах не было открыто. Итак, от этого предположения надо отказаться.

Однако сторонники занесения жизни на Землю выдвигают и другое предположение, а именно, что в мировом пространстве существует, кроме метеоритов, еще другой способ переноса мельчайших зародышей. Это — световое давление. Опыты русского физика Лебедева доказали, что свет, падая на какую-нибудь поверхность, оказывает на нее слабое давление и как бы толкает ее. Мельчайшие зародыши микробов, как известно, носятся в воздухе и вместе с пылью могут подниматься очень высоко, на много километров от земной поверхности. А там, на границе атмосферы, эти пылинки вместе с находящимися на них зародышами могут быть увлечены давлением света и перенесены на огромные расстояния. Однако и этот взгляд встречает сильные возражения. Дело в том, что в мировом пространстве существует особое, так называемое космическое[3]«Космический» значит «мировой» и происходит от слова «космос», что значит весь мир, вселенная.
, излучение. Его лучи действуют гибельно на все живое. Только наша атмосфера — воздушная оболочка — защищает живые организмы Земли от их действия, но в мировом пространстве, где воздуха нет, эти «лучи смерти» проявляют всю свою губительную силу. Поэтому, если бы какие-либо микробы или их зародыши и были подняты с поверхности планеты на очень большую высоту и занесены световым давлением в мировое пространство, там их встретило бы разрушительное действие космических лучей и скорая гибель.

Из всего этого вытекает, что занесение зародышей жизни на Землю с другого небесного тела невозможно.

Теперь другая сторона вопроса: может ли существовать жизнь где-нибудь, кроме Земли? Изучение небесных тел показывает, что некоторые из них, называемые планетами, похожи на нашу Землю. Как-раз ближайшие к Земле планеты — Марс и Венера — больше всего сходны с Землей. Они покрыты такой же твердой корой, как наша суша, они окружены атмосферой, более или менее похожей на земную, и на них, повидимому, имеется вода. Если к этому прибавить, что на Марсе в общем значительно холоднее и несравненно суше, чем на Земле, а на Венере много теплее и влажнее, то это даст представление об условиях, господствующих на этих планетах. Надо сказать, что при этих условиях жизнь на них возможна, хотя, по всей вероятности, тамошние организмы совсем не похожи на земные. Как зародилась жизнь там (если ока там имеется), мы не знаем.

Мы приходим к такому итогу. Произвольного зарождения даже бактерий на Земле не происходит. Все живое на Земле в настоящее время происходит от живого же. Одни организмы родятся от других — иного зарождения не бывает. Таков один результат.

Если в мировом пространстве и есть жизнь, то она не могла проникнуть на нашу Землю. Мы в настоящее время не знаем в природе такой силы, которая перебросила бы через межзвездные бездны зачатки жизни. Средства сообщения, на которые иногда указывали, т. е. метеориты и световое давление, — не пригодны для переброски таких нестойких нежных пассажиров, как зачатки жизни. От этого предположения надо отказаться. Но этого мало. Если даже допустить, что зародыши жизни могли попасть на Землю из каких-нибудь других миров, то возникает вопрос: каким же образом появилась жизнь на этих других мирах? Этот вопрос так и остается открытым, не решенным.

Стало-быть, наука должна искать иных путей для разрешения вопроса о происхождении жизни на Земле. Не обольщать себя ложной верой в произвольное зарождение и не убаюкивать фантазиями о зарождении жизни где-то в глубинах мирового пространства и перенесении ее к нам на Землю. Перед наукой стоит огромная и трудная задача — найти начало жизни на Земле. Посмотрим же, на каких путях она ищет решения этой задачи.

 

V. Состав и строение живых тел

Наблюдая жизнь растений, животных и человека, мы видим, что с ними непрестанно совершаются самые разнообразные перемены: они растут, размножаются, стареют, умирают. Внутри них постоянно движутся разные соки, газы, пища и пр. Поступающие в организм пища и воздух превращаются там в новые химические соединения. Разнообразные изменения и превращения веществ наблюдаются и в неживой природе. Самая поверхность Земли и скрытые в ней минералы с течением времени изменяют свой вид и свой состав. Железная крыша на доме со временем портится и перестает выполнять свою защитную роль; лежащий в сыром месте кусок железа ржавеет, рыхлеет и превращается в новое вещество, непохожее на железо и непригодное в новом виде для производства.

Но жизнь, как мы увидим в следующей главе, существовала не всегда, а могла возникнуть лишь на определенной ступени развития Земли, когда наступили необходимые для этого условия. Она представляет собой совершенно новое, своеобразное состояние, особый сложный вид движения вещества (материи), не свойственный всей остальной природе. Поэтому и химические явления, происходящие в живом организме и в неживой природе, существенно отличаются одни от других. Это нужно всегда иметь в виду.

Все вещества, существующие в природе, можно разделить на две группы: на простые вещества и сложные. Сложные вещества — это те, которые составлены из двух или нескольких простых веществ.

Сложные вещества можно поэтому разложить на простые. Простые вещества — те, которые обычными химическими приемами не могут быть разложены на другие, более простые вещества. Эти неразложимые, простые вещества, входящие в состав всех существующих предметов, называются химическими элементами. Химических элементов насчитывается около 100, но из них лишь немногие входят в состав большинства окружающих нас вещей, а остальные встречаются в природе очень редко. Назовем важнейшие из химических элементов.

Водород. Это — очень легкий газ без цвета и запаха. Им наполняют воздушные шары, чтобы они могли подняться в воздух. Водород входит в состав воды (отсюда и его название), в состав животных и растений и многих других сложных веществ.

Кислород — другая составная часть воды, а также растений и животных. В чистом виде кислород — бесцветный газ, не имеющий запаха. Он находится в воздухе, составляя почти пятую часть его, и служит для дыхания. Немало кислорода входит в состав земной коры.

Азот — тоже газ, входящий в смеси с кислородом в состав воздуха. Четыре пятых части воздуха состоят из азота. Он представляет существенную составную часть животных и растений.

Углерод — важнейшая составная часть растений и животных. Чистый углерод встречается в природе в виде драгоценного камня — алмаза и в виде графита (из которого делают карандаши); много чистого углерода содержится в каменном угле.

Кремний входит в состав многих камней. В соединении с кислородом кремний находится в песке.

Фосфор входит в состав животных и растений. Особенно много его в костях и мозгу.

Сера тоже входит в состав растений и животных, а также многих руд. Встречается в природе и в чистом виде.

Хлор — удушливый газ зеленого цвета, употребляющийся на войне в качестве отравляющего вещества. Входит в состав поваренной соли и многих других веществ.

Натрий — мягкий и легкий металл, другая составная часть поваренной соли.

Можно сюда прибавить еще железо, медь, цинк, алюминий, свинец, ртуть, олово, серебро, золото — всем известные металлы, широко применяющиеся в различных производствах. Все они — химические элементы.

Из названных элементов и состоит огромное большинство веществ и вещей, окружающих нас в быту и в природе. Из них построены тела живой и неживой природы. В растениях и животных (а также в теле человека) находятся даже не все из этих веществ; наиболее сложные существующие в природе вещества состоят из очень немногих простых.

Сложное вещество состоит из соединения определенных химических элементов. Например, вода есть соединение водорода с кислородом, поваренная соль — соединение хлора с натрием, углекислый газ — соединение углерода с кислородом. Что это значит?

Возьмем поваренную соль. Ее свойства знакомы всякому. В чистом виде она образует белые (точнее говоря — почти прозрачные) кристаллы, имеющие соленый вкус, лишенные запаха, растворяющиеся в воде и т. д. А между тем хлор, который входит в ее состав, это — зеленый удушливый газ с сильным едким запахом; натрий — другая составная часть соли — легкий металл, тоже с виду непохожий на соль. Как ни рассматривай соль, как ни пробуй ее, — в ней не увидишь ни хлора, ни натрия. И никто бы не догадался, что соль состоит из этих веществ, если бы не было сделано многочисленных опытов, которые показали, что стоит соединить химически хлор с натрием, как образуется поваренная соль; при этом свойства хлора и натрия становятся незаметными, исчезают, а в то же время возникают новые свойства соли. Делали также и обратные опыты: некоторыми способами (например действием электрического тока) можно поваренную соль разложить на составляющие ее вещества, и тогда получатся отдельно хлор и натрий. При этом разложении соли ее свойства (например ее цвет, соленость, отсутствие запаха) исчезнут, а вместо нее появятся зеленый газ хлор и металлический натрий.

Совершенно то же можно сказать и относительно других приведенных примеров. Так, вода имеет свои всем известные свойства. Прежде всего она — жидкость при обычной температуре. Ho ее можно (электрическим током) разложить на составные части, т. е. на водород и кислород, и вместо жидкости появятся два газа: оба бесцветные, прозрачные, но один — очень легкий, другой — более тяжелый. Эти газы водород и кислород. Если взять эти газы, смешать их и через смесь пропустить электрическую искру, то оба газа со взрывом химически соединятся между собой, образуя воду. И в этом примере мы видим, что при химическом соединении свойства соединяющихся веществ исчезают, а вместо них появляются новые свойства того вещества, которое получается в результате соединения.

Значит, химическое соединение — это такое явление, при котором изменяются состав и свойства соединяющихся веществ.

Следует строго различать химическое соединение и простую смесь. Например, в воздухе, как мы уже знаем, находятся газы — кислород и азот, но оба эти газа сохраняют здесь все присущие им свойства. Это происходит потому, что они в воздухе не вступили в химическое соединение, а только перемешаны между собой. Можно также смешать кислород с водородом; смесь этих газов тоже будет газом, лишенным запаха и прозрачным. Здесь свойства обоих смешанных тазов еще сохраняются. Они будут сохраняться до тех пор, пока не произойдет химического соединения обоих газов в новое вещество — в воду.

Химические явления в природе очень разнообразны. В одних случаях происходит соединение между несколькими веществами, в других — разложение какого-нибудь сложного вещества на более простые. Бывают и иные химические явления. Химик в своей лаборатории может производить и соединения веществ в другие, более сложные и разложения сложных веществ на более простые. Соединение веществ носит название синтеза (слово «синтез» греческое и означает «составление», «соединение»); так, путем синтеза из водорода и кислорода получают воду, из хлора и натрия — поваренную соль и т. д. Определение состава веществ путем разложения их на более простые называется анализом (слово «анализ» тоже греческое и означает «разъединение», «разделение»). При изучении каких-либо веществ химики применяют оба способа: путем анализа они стараются узнать, из каких простых веществ построено данное соединение, а путем синтеза стараются получить это соединение искусственно из его составных частей.

Обычно синтез — гораздо труднее анализа, и до сих пор существует еще много веществ, которых химики не могут получить путем синтеза, хотя путем анализа они уже хорошо узнали их состав. К их числу принадлежат многие вещества, которые находятся в организмах в результате их жизнедеятельности. Все они содержат в своем составе элемент углерод. Поэтому углеродистые соединения называются также органическими соединениями.

В теле животных, растений и человека, кроме органических веществ, находятся также вещества неорганические. Для понимания того, как возникла жизнь на Земле, необходимо сказать несколько слов о химическом составе живых организмов.

Откуда берется вещество в теле животных? Из пищи. Растения питаются веществами, которые они извлекают из почвы и из воздуха. Одни из животных питаются животными (это — хищные звери; например волк поедает других, животных, слабейших), другие — растениями (например лошадь, корова, коза, овца и другие копытные; эти животные называются травоядными). Человек питается и животной и растительной пищей и считается поэтому всеядным. С пищей организм получает все то, из чего он состоит.

Химический анализ показал, что всякое живое тело состоит из воды, угля (углерода), различных газов, из некоторых металлов (например железа), солей и еще ряда других веществ. Эти наши слова могут показаться нелепыми. Ну, разве есть в нашем теле уголь и железо? В том-то и дело, что есть, хотя и не в своем обычном виде: ведь мы уже знаем, что простые вещества, образуя химическое соединение, изменяют свои свойства. В этом можно легко удостовериться.

Начнем с воды. Возьмем кусок мяса и взвесим его. Пусть он весит десять килограммов. Если мы его теперь хорошо высушим и потом снова взвесим, то увидим, что теперь он стал гораздо легче: в нем осталось всего три килограмма. Значит, на 10 частей его веса приходилось 7 частей воды. При высушиваний она исчезла, а мясо оттого сделалось гораздо легче. Да и с виду оно сильно изменилось; кусок уменьшился, сморщился, потерял цвет. Делая такого рода опыты, узнали, что не только в мясе, но и в других тканях тела, даже в костях, есть вода, хотя и меньше, чем в мясе. Точно так же вода составляет значительную долю и в растительных организмах.

Что в живом теле есть уголь, точнее говоря — углерод, в этом тоже нетрудно убедиться. Только он там соединен с другими веществами и оттого незаметен. Но на огне эти вещества распадаются, и уголь является в чистом виде. Если мы возьмем траву, ветку дерева, палку или кусок любого животного тела и положим в печь, то вскоре те части его, которые ближе к огню, почернеют и обуглятся. Уголь выступит здесь снова в своем обычном виде. Вещество чистого угля ученые и называют углеродом.

Кроме воды и углерода, в живом теле есть газы. Когда мы дышим, мы втягиваем в себя (в свои легкие) воздух. Для дыхания нужен такой воздух, в котором достаточно кислорода, именно — не меньше пятой части воздуха. Попробуйте посидеть долго в тесном, плотно закрытом помещении, куда не притекает воздух снаружи, и вам скоро дышать станет трудно, а через несколько часов и совсем невозможно; если не открыть двери или окна и не впустить свежего воздуха, человек задохнется. Из воздуха мы и получаем необходимый для жизни газ — кислород.

Проникший к нам в легкие кислород соединяется с углеродом и другими веществами и изменяется. Часть его остается в теле в разных соединениях, а другая часть, ненужная больше, даже вредная, соединенная с углеродом, выходит из нашего тела при выдыхании. Таким образом мы вбираем из воздуха в свой организм чистый кислород, а возвращаем в воздух кислород, соединенный с углеродом, так называемый углекислый газ. Такой обмен газов (дыхание) происходит не только у животных, но и у растений.

Газы, которые имеются в живом теле, находятся там в соединении с другими веществами. Например, азот соединен в нашем теле с углеродом, водой и серой. Когда какое-нибудь недавно бывшее живым тело гниет, то сернистые газы выделяются из него и издают очень неприятный запах. Газ, в состав которого входит сера, всякий человек легко узнает по запаху, если он хоть раз его слышал. Такой запах идет от тухлых яиц.

В составе организма — растительного и животного — находится также и железо в химическом соединений с другими элементами. Растения содержат его больше всего в зеленых частях, а животные — в крови. Из тела человека можно получить всего от 3 до 5 граммов железа.

При некоторых болезнях, когда человек слабеет и его кровь беднеет некоторыми составными частями (эта болезнь называется малокровием), доктора советуют принимать внутрь в виде капель или порошков химические соединения железа.

Есть еще необходимое нам вещество, придающее твердость и крепость нашим костям и зубам, это — известь; если в костях ее мало, они легко ломаются или гнутся (например у детей тогда делаются кривые ноги). Наконец, в состав нашей крови всегда входит соль: это легко заметить, если капельку крови попробовать на вкус.

Все эти вещества бывают в нашем теле, как и во всяком организме, не в чистом виде, но в химических соединениях с другими веществами. В таком виде они употребляются в пищу. Главнейшие из этих соединений бывают трех родов.

Во-первых, так называемые углеводы. Они состоят из углерода и воды. Таковы: сахар, крахмал и др. Что сахар необходим для питания, знает всякий, но может показаться, что крахмала мы не употребляем в пищу. Конечно, в чистом виде он не идет в пищу, но целый ряд продуктов, которые мы едим, содержит в себе много крахмала, например картофель, хлеб, рис, разная крупа, бобы.

Вещества второго рода, находящиеся в теле животных и растений, это — жиры. Они состоят из тех же элементов, что и углеводы, т. е. из углерода и водорода с кислородом, но в жирах эти вещества иначе соединены, чем в углеводах, да и кислорода здесь меньше. Жиры бывают растительные и животные. Так, подсолнечное, льняное и конопляное масло — растительные жиры; сало и коровье масло — животные жиры.

Третий род веществ, образующих тела животных и растений, это — так называемые белки; в растениях их гораздо меньше, чем в животных организмах. Белки — вещества очень сложные. Они составлены не только из разных соединений углерода с водородом и кислородом, но всегда содержат в себе еще азот, серу, а иногда и фосфор и другие элементы. Из разных белков построены мышцы (мясо), мозг, кожа и другие части тела животных; они же входят в состав крови. Их существует много видов. Белок — самая характерная часть живых тел. «Жизнь, — говорит Энгельс, — это форма существования белковых тел, существенным моментом которой является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой и которая прекращается вместе с прекращением этого обмена веществ, ведя за собой разложение белка»[4]Энгельс — Диалектика природы. Партиздат 1936. Стр. 29.
.

Теперь мы можем точнее сказать, что для питания животных, для построения их тела им необходимо получать в пище белки, жиры и углеводы. Они могут их получать, съедая других животных или питаясь растениями. Но откуда берутся эти вещества у растений?

Растения сами создают в своем теле и белки, и жиры, и углеводы. Материал для этого они берут из неживой природы. Так, для создания углеводов нужны вода и углерод. Воду растение всасывает корнем, а углерод получает из воздуха. Откуда же в воздухе углерод? Оказывается, он содержится в углекислом газе (химическое соединение углерода с кислородом), который в небольшом количестве всегда есть в воздухе. Углекислый газ выделяется при вулканических извержениях, а в некоторых местах просто выходит из земли. Кроме того, животные при дыхании, как мы уже знаем, выделяют углекислый газ легкими.

Вот из этого-то углекислого газа растение силой солнечных лучей добывает нужный ему углерод и накопляет его в себе очень много. Все, что нужно растению для создания белков, оно опять-таки берет из воздуха (углерод) и из земли (воду, азот и серу). Значит, растение создает свое тело из веществ неживой природы; другими словами, в растениях постоянно происходит превращение неорганических веществ в органические.

Но не только растение может из веществ земли, воздуха и воды построить белки, жиры и углеводы. Раньше думали, что эти вещества создаются только в живых телах, в организмах. Но это неверно. Сто с небольшим лет назад одному химику (Вёлеру) удалось в первый раз изготовить искусственно мочевину[5]Мочевиной называется составная часть мочи человека и животных, получающаяся в их теле и удаляемая через почки.
из воды и газов. Это было только начало. Потом стали получать искусственно (путем синтеза) разные другие органические вещества, которые раньше добывали только из растений и животных: например различные органические краски, жиры и некоторые углеводы, а теперь химия работает уже над получением и белков.

Значит, действительно все материалы, из которых построено живое тело, уже имеются в неживой природе. Непроходимой пропасти между химическим составом живых организмов и неживой природы не существует.

Когда умирают растения и животные, их остатки сгнивают, разлагаются и возвращают земле все то, что от нее получили. Перегнившие остатки живых существ удобряют землю, и на ней, получившей новое питание, пышно зеленеет густая, сочная трава, колосятся зерновые растения, созревают плоды и овощи.

Так земля вновь возвращает человеку и животным то, что раньше было взято у нее же.

* * *

Окружающие нас предметы обычно бывают в трех состояниях: одни — твердые, другие — жидкие, как вода, третьи — газообразные, как воздух. В каком же состоянии находятся вещества в живых телах? Каждому видно, что их состояние — особое, не совсем твердое, но и не жидкое и не газообразное. В нашем теле твердыми можно считать только кости, а остальные части его — мягкие. Такими же нежными и мягкими оказываются молодые растущие части растений. Это состояние иногда называют «полужидким». В подобном состоянии находятся, например, студень, густо сваренный кисель, размоченный столярный клей, сваренный яичный белок и др. Состояние это получило название коллоидного, т. е. клееподобного (от греческого слова «колла», что значит «клей»). В коллоидном виде и существуют живые тела или, по крайней мере, их главные составные части. Благодаря такому состоянию в живом теле могут происходить разнообразные химические изменения, причем оно не теряет своей формы. Коллоидное тело может сохранять в воде свой вид, не растворяясь в ней (как растворяется в ней, например, соль), но в то же время впитывая ее внутрь себя в известном количестве.

Самые простые живые существа, обитающие в воде (морской и пресной), представляют собой комочки коллоидных тел, имеющие определенную форму и состоящие главным образом из белков. В таких простейших организмах различают основное коллоидное вещество, называемое протоплазмой, и включенное в протоплазму тоже коллоидное тельце — ядро. Одно из наиболее простых животных — так называемая амёба, (рис. 4). Она представляет собой микроскопически маленький коллоидный комочек, состоящий из протоплазмы и более плотного ядра. Протоплазма способна вытягиваться в отростки, которые через некоторое время могут опять втягиваться назад, сливаясь с остальной протоплазмой. С помощью этих отростков амёба может передвигаться с места на место, ими же она захватывает пищу в виде разных органических частичек, бактерий и т. п. Такие же просто устроенные организмы имеются и среди растений.

Рис. 8. Тонкий разрез через верхушку корня растения (под микроскопом). Видны многочисленные клетки с округленными ядрами

Рис. 9. Участок кожи под микроскопом

Если взять какое-нибудь более сложное животное или растение и рассмотреть его строение через микроскоп, то увидим, что оно состоит из множества обособленных частей, так называемых клеток, каждая из которых более или менее напоминает собой амёбу и тоже построена из протоплазмы и ядра. Таких клеток в теле каждого растения и животного очень много. Клеточки обычно так малы, что в человеческом теле, например, их находится много миллиардов. Какую бы часть тела мы ни стали рассматривать под микроскопом, всюду найдем клетки. В кусочке кожи мы увидим клетки, напоминающие плитки мостовой, в кусочке подкожного жира — множество маленьких кругленьких клеточек, наполненных жировыми капельками, в мышцах (мясе) — множество клеточек в форме длинных волокон. Даже в твердой кости мы найдем клетки; они здесь сидят, окруженные прослойками извести. Эта известь делает кости твердыми и крепкими. Наконец, и жидкая часть нашего тела — кровь — и та построена из клеточек; бесчисленные маленькие круглые клеточки плавают в жидкой части крови.

Таким образом, все живые организмы, какие только есть на Земле, построены из мельчайших живых единиц — из клеток. В простейшем случае животное или растение построено из одной клетки. Это — одноклеточные организмы. Такова, например, известная уже нам амёба. Обычно же в состав организма входит огромное количество клеток. Это — многоклеточные организмы.

Каждая клетка живет. Она питается, растет, выделяет из себя негодные для жизни вещества, дышит и размножается. Пища, которую съедает человек или животное, всасывается в кровь, а кровь доставляет ее всем клеткам. Каждая клетка получает из нее свою долю питательных веществ. Каждая клетка в нашем теле дышит. Она из крови впитывает кислород и выделяет в кровь углекислый газ.

Таким образом, в живой клетке идет непрерывная работа. Непрестанно в нее поступают извне различные вещества. Они подвергаются в ней сложным химическим изменениям, причем одна часть их остается в клетке, усваивается ею, а другая часть, отработанная, вредная для жизни, выбрасывается из нее. Весь этот процесс называется обменом веществ.

Всего замечательнее размножение клетки. Оно происходит так: сперва ядро ее вытягивается, утончается по середине и, наконец, разрывается на две части. После этого перетягивается пополам и протоплазма; когда она разорвется, из одной клетки образуются две. Значит, клетки размножаются делением надвое, совершенно таким же способом, какой был установлен для микробов известными нам опытами Спалланцани. Когда растет сложный организм, его клетки усиленно размножаются, и число их быстро увеличивается. Все это показывает, что жизнь организма складывается из жизни его бесчисленных клеток.

Клеточное строение всех организмов и химическая работа клеток указывают на то, что в строении животных и растений существует единство, что все организмы связаны между собой родством. Это подрывает религиозный взгляд на организмы, как на обособленные формы, созданные богом каждая отдельно, как на независимые виды животных и растений, оставшиеся будто бы неизменными со дня «творения» до наших дней.

Познакомившись с этим, мы можем теперь перейти к вопросу о появлении на Земле живых организмов.

 

VI. Возникновение жизни на Земле

Из опытов Спалланцани и Пастера мы уже знаем, что при высокой температуре жизнь прекращается. Большинство организмов погибает уже при 70–80 градусах тепла. Значит, для их жизни требуются определенные условия температуры. Требуются для этого также и другие условия, например известная влажность, давление и др. Понятно, что эти условия необходимы не только для поддержания уже существующей жизни, но и для возникновения новых организмов. Всегда ли на земном шаре были благоприятные условия для жизни?

Ответ на этот вопрос дают астрономия и геология. Астрономия — наука о небесных телах: ведь Земля есть одно из бесчисленных небесных тел, рассеянных во вселенной. Астрономия дает возможность заглянуть в далекое прошлое Земли и проследить ее историю. Земной шар, по данным астрономии, существует более двух миллиардов лет. Породило его Солнце, так как он образовался, отделившись в виде небольшой части от огромного раскаленного Солнца.

Новорожденная Земля, по данным геологии, была совсем не похожа на теперешнюю. Если бы мы могли взглянуть на нее тогда, она предстала бы в виде раскаленного шара, состоящего из огненных газов. Не только никакой жизни не могло быть на этом шаре, — на нем не было ни суши, ни воды, ни даже твердой или жидкой оболочки. Вследствие чрезвычайно высокой температуры (несколько тысяч градусов) все вещества, из которых состоит Земля, могли быть только в виде раскаленных газов и паров.

А пространство, в котором носился огненный газовый шар вокруг своей матери — Солнца, было тогда, как и теперь, холодной леденящей бездной. На этом холоде раскаленный шар должен был постепенно остывать.

В течение многих миллионов лет мировой холод сжимал Землю в своих ледяных объятиях, пока на ее поверхности не выступили первые твердые части и началось образование земной коры.

Когда Земля настолько охладилась, что водяной пар смог сгуститься в капли, бурные ливни полились на земную поверхность, и на ней образовался первичный горячий океан. Земная атмосфера тогда еще не имела того состава, какой она имеет теперь: она состояла тогда из перегретых водяных паров, некоторого количества азота и других газов. Свободного кислорода в ней не было. А внутри земного шара находились соединения металлов, главным образом железа с углеродом. Молодая, еще не окрепшая земная кора часто приходила в движение. Страшные землетрясения и извержения огненных масс изнутри Земли на ее поверхность происходили очень часто; вещества, скрытые в глубинах Земли, выходили на ее поверхность и соприкасались с водяными парами. Углерод соединялся с водородом. Так возникли первичные органические вещества — углеводороды[6]Это вещества, в состав которых входят два элемента — водород и углерод.
. Находившиеся в атмосфере углеводороды и различные соединения азота были увлечены вместе с горячими потоками воды в первые земные водоемы. Из углеводородов и простейших соединений азота современный химик может путем синтеза получить огромное количество органических веществ. Можно думать, что и в первобытном океане происходили многочисленные химические соединения и возникали то те, то другие из более сложных органических веществ.

Это самостоятельное возникновение простейших органических соединений и было первым шагом к созданию условий, при которых могла зародиться жизнь.

Самыми сложными и в то же время самыми важными для жизни являются, как мы уже знаем, белковые вещества. Белковые вещества очень часто являются в знакомом нам коллоидном состоянии, а переход в коллоидное состояние был очень важен для дальнейшего развития. В первичном океане, где было такое множество органических веществ, белки то-и-дело переходили в коллоидное состояние и тем самым резко отделялись от остальных веществ, от окружавшей их жидкости. Белки обладают огромным стремлением к соединению с другими органическими веществами. Кусочки или капельки коллоидного студня, состоящего из белка (большей частью с примесями других органических веществ), плававшие в горячей воде, в которой было растворено много различных соединений, должны были вступать в какие-то отношения с окружавшими их растворами; коллоидная капля могла впитывать в себя извне одни вещества, выделять из себя другие. В этом можно видеть первые зачатки обмена веществ. Коллоидная капля более или менее скоро распадалась, растворялась в окружавшей воде и прекращала свое существование.

Могли быть, однако, случаи, когда коллоидные капли впитывали такие вещества, которые укрепляли их стойкость и давали им возможность сохраниться дольше. С течением времени таких устойчивых капель должно было делаться все больше (потому что неустойчивые распадались), и сами они, впитывая в себя вещества извне, увеличивались в размерах. Рост, конечно, не мог итти без конца. Довольно скоро такая капля распадалась на мелкие капельки или кусочки, которые, однако, могли продолжать впитывание веществ и рост. Такой распад был даже выгоден, так как более мелкие капли легче могли пропитываться окружающими веществами; поэтому коллоидные капли, наделенные способностью распадаться, имели некоторое преимущество перед другими.

Между этими коллоидными каплями, четко отделенными от окружающей их водной среды, способными некоторое время сохраняться, расти, а потом разбиваться на более мелкие капли, и настоящими живыми организмами, хотя бы самыми простыми, существует огромная разница. Жизнь простейшей клетки складывается из сложных явлений питания, дыхания, выделения ненужных для жизни веществ, движения, чувствительности и т. д. В свою очередь каждое из этих жизненных явлений складывается из многочисленных правильно друг за другом следующих явлений, в основе которых лежат определенные химические изменения.

Как совершаются эти химические изменения в организмах? Оказывается, в них существуют особые вещества, обладающие способностью регулировать и производить химические превращения. Эти вещества называются ферментами. Так например, в слюне человека имеется в ничтожном количестве фермент — амилаза, превращающий крахмал в сахар. Если этот фермент из слюны выделить, то он и вне организма будет при подходящей температуре производить то же превращение. Ферменты клеток состоят из соединения нескольких веществ, каждое из которых обладает некоторой способностью вызывать химическое превращение. Когда же они соединятся в ферменте, то эта их способность возрастает во много раз.

Для того чтобы ферменты действовали в правильной последовательности, необходима организация живого вещества. Это видно из простого опыта. Стоит разрушить живую протоплазму (растерев, например, клетки в ступке), как те химические превращения, которые в ней до этого совершались, резко изменят свой характер. Все ферменты, которые действовали в протоплазме, будут присутствовать и в той смеси, которая получится от растирания. Отдельные явления, например окисление, будут происходить в этой смеси, но того сочетания явлений, что было в живой протоплазме, здесь уже не будет.

Когда первичные коллоидные капли впитывали в себя окружавшую их воду, в них проникали и растворенные в ней различные органические и неорганические вещества. Среди них были и такие, которые могли действовать подобно ферментам, ускоряя ход химических явлений. Капли, получившие ферменты, наиболее подходящие для их сохранения, роста и распада на мелкие капли, оказались в более выгодном положении, чем другие, и увеличивались в числе, быстро вырастая и делясь. Конечно, эти капли еще не были вполне устойчивыми, подобно организованной клетке. Они легко могли распадаться и переходить в раствор, в окружающую среду. При сколько-нибудь значительном изменении температуры или химического состава окружающей среды они легко прекращали свое существование.

Но несомненно были и такие случаи, когда внешние условия и внутреннее строение капли оказывались благоприятными для ее длительного сохранения. Такая коллоидная капля, плавая в воде, содержащей разные растворенные вещества, всасывала их и вместе с тем изменялась в своем составе. Всосанные вещества могли вступать в химическое взаимодействие с теми, которые уже раньше находились в капле. Это могло вести и к укреплению и к ослаблению коллоидного образования. Укрепившиеся коллоидные капли становились устойчивыми и могли увеличиваться в размерах, продолжая всасывать в себя вещества. Конечно, они не могли расти без конца. Достигнув известной величины, капли должны были разбиться на более мелкие капли, но эти капли в свою очередь получали устойчивый состав от тех, от которых произошли. Между разными каплями могло происходить как бы соревнование на устойчивость и связанную с ней скорость роста. Она зависела, как мы знаем, от присутствия веществ, действующих подобно ферментам.

Получились капли, обладающие уже известной организацией и способные гораздо дольше сохраняться, чем другие, случайно возникавшие коллоидные образования. Такие устойчивые капли составляли уже некоторое организованное вещество на Земле; их можно бы назвать первичными организмами.

От первичных организмов, наделенных известной стойкостью, способных размножаться делением и обладавших первичными ферментами, которые содействовали их устойчивости, современные живые клетки отличаются очень сильно: как растительные, так и животные клетки обладают сложной организацией, состоя из протоплазмы, ядра и различных частиц, имеющих постоянный характер и заключенных в протоплазме. Когда клетки размножаются делением, не только протоплазма и ядро делятся и их части переходят в дочерние клетки, но такую же судьбу испытывают и включенные в протоплазму частицы. Значит, клетка — это целая сложная система, обладающая большой устойчивостью. Вопрос о том, как из первичных коллоидных организмов произошли простейшие клетки, еще мало изучен[7]Изложенная нами выше научная гипотеза о возникновении жизни на Земле наиболее стройно разработана советским ученым А. И. Опариным.
.

Однако то, что мы сказали о возникновении жизни, и то, что мы знаем о дальнейшем ее развитии, не праздная выдумка, не фантазия, а предположение (гипотеза), основанное на проверенных данных современной науки. В свете этой науки библейские предания о создании живых организмов какой-то сверхъестественной силой оказываются бессмысленными сказками.

Мы узнали, как могла зародиться жизнь. Но что было дальше? Какими путями пошло ее развитие? Ответ на эти вопросы хотелось бы получить от единственной свидетельницы всего этого прошлого — от самой Земли: не скрываются ли в ее глубинах следы первых шагов жизни? Ведь по найденным в Земле окаменевшим остаткам давно исчезнувших растений и животных люди сумели многое узнать о прошлом. Может быть, там можно найти и следы первых населявших Землю существ?

Земная кора упорно молчит об этом. Первые отложившиеся пласты так сильно изменились с тех давних пор, что если бы в них и были какие-либо остатки живого, они должны были бы совершенно погибнуть или стать вовсе неузнаваемыми. Много миллионов лет жили на Земле родоначальники теперешних животных и растений, жили и умирали, но трупы их пропали для научных исследований. Так, в полной неизвестности для нас, не оставив следов, прошла вся первая полоса в истории жизни на Земле. А за это время успели отложиться огромные толстые пласты. Но то, что нам говорят позднейшие земные слои и сохранившиеся в них остатки организмов, бросает яркий свет на весь ход развития жизни на Земле, начиная с первых организмов.

 

VII. Дарвинизм — объяснение эволюции жизни

Изучение ископаемых организмов дало много доказательств того, что жизнь на Земле развивалась постепенно в течение огромных промежутков времени, что одни животные и растения исчезали с лица Земли, вымирали и сменялись другими. На основании найденных и изученных остатков вымерших растений и животных можно в общем нарисовать ход развития жизни на Земле, и для многих пород можно с большой точностью рассказать историю их происхождения. Однако как бы ни были полны эти знания, они не дают ответа на один из коренных вопросов — они не говорят нам, почему происходило изменение организмов, почему из старых пород возникали новые и каким путем они возникали. Самое подробное изучение ископаемых организмов не разъясняет нам причин и движущих сил эволюции (развития жизни).

Решение этого вопроса было дано английским ученым Чарлзом Дарвином в его знаменитой книге «Происхождение видов путем естественного отбора», которая вышла в 1859 г. Хотя с тех пор прошло уже много времени и наши знания о природе неимоверно разрослись, но теория Дарвина с небольшими дополнениями и до сих пор остается самым точным и верным объяснением тех изменений, которые происходили и происходят в мире живых существ.

Поэтому для понимания хода эволюции жизни нам необходимо хотя бы в кратких чертах познакомиться с этим замечательным учением.

Дарвин обратил внимание на способность животных и растений к чрезвычайно быстрому размножению. Еще Линней, живший примерно за 100 лет до Дарвина, делал такой простой расчет. Вообразим какое-нибудь однолетнее растение, которое приносит только два зерна в год; предположим, что эти зерна на будущий год благополучно взойдут и в свою очередь принесут по два зерна. Если так будет повторяться каждый год, то на 21-м году окажется миллион растений с лишком. Но растения приносят не два зерна, а гораздо больше. Многие деревья разбрасывают тысячи и десятки тысяч семян, а такие растения, как папоротники, мхи, грибы, приносят многие миллионы спор, которыми размножаются. То же и в животном мире. Самка налима мечет в год около 130 тысяч икринок, самка окуня — вдвое больше, а крупная самка трески 3–9 миллионов. Попробуйте по примеру Линнея подсчитать, сколько трески народится от одного экземпляра через 21 год, если все время будут благополучно выживать все миллионы потомков. У вас получится такое число, которое и написать-то будет трудно. Если бы треске ничто не мешало размножаться, то через немного лет она переполнила бы все моря и океаны и кишела бы в них так, что дальше ей уж нехватало бы места на Земле.

Рис. 10. Чарлз Дарвин (1809–1882)

Но это — случай воображаемый. В действительности такое чудовищное размножение большей частью бывает невозможно потому, что каждое живое существо стеснено в своем размножении другими существами. В результате стремления к безграничному размножению и огромной плодовитости возникает борьба за существование между организмами, наряду с борьбой, которую они вынуждены вести с окружающими их неблагоприятными условиями. Не нужно, конечно, думать, что борьба за существование всегда выражается прямым нападением и драками между живыми существами. Если растение производит в год сотню зерен, из которых лишь одно может пустить корень, то это растение ведет борьбу за клочок земли, за воздух, за луч света.

Скорость размножения у растений и животных очень велика, но не всегда побеждают в борьбе за существование как-раз те организмы, которые оставляют наибольшее число потомков. Ведь растениям и животным приходится бороться с разными препятствиями, мешающими им жить и развиваться. Когда европейцы завезли быков и лошадей в Австралию и Южную Америку, где этих животных не было, эти животные размножились там с невероятной быстротой. Размножение их осталось тем же, каким было в Европе, но препятствия, которые там мешали приплоду вырасти, на новом месте отсутствовали: никто не изнурял их хозяйственной работой, никто не резал для еды. Но самое важное — эти животные не встретились здесь с теми хищниками, которые нападают на них в Европе. Не было здесь и опасных для них насекомых, от которых они страдали на родине. Быстроте размножения обычно мешает множество препятствий. Когда хоть часть их устраняется, животные размножаются в огромных количествах.

Возьмем двух крупных птиц: страуса, бегающего по земле, и кондора, хищника и великолепного летуна. Страус кладет несколько десятков яиц, кондор — всего лишь два яйца. Однако во многих местах число кондоров, повидимому, больше числа страусов. В чем же дело? А в том, что страусы откладывают яйца на землю, где за ними охотятся люди и разные животные, кондоры же кладут яйца на недоступной высоте, и никому не придет в голову карабкаться туда за ними.

Буревестник сносит всего лишь одно яйцо в год, а между тем — это одна из самых распространенных птиц. Оно и понятно: свое яйцо буревестник кладет у самого моря, на каком-нибудь пустынном утесе, пряча его в траву или в углубление в почве. Сам же он постоянно носится на своих не знающих устали крыльях над морем, охотясь за рыбой. И здесь у него почти нет соперников. Такие примеры показывают, что распространенность пород животных и растений зависит далеко не от одной лишь их плодовитости, а от всей совокупности сложных условий, в которых они ведут борьбу за существование.

Отношения между разными животными и растениями чрезвычайно сложны. Это показывают приведенные Дарвином примеры. Вот некоторые из них. В Англии в одном округе был большой пустырь, хорошо известный Дарвину. Весь пустырь порос вереском. Часть этого пустыря в несколько гектаров огородили забором и засадили соснами. Прошло немного лет, и Дарвин заметил на этом участке большие перемены. Вереска стало много меньше. Между молодыми сосенками поселилось 12 пород новых растений, которых не было на остальном пустыре; эти растения привлекли на пустырь насекомых, которые на них обычно обитают; вслед за насекомыми появилось 6 пород насекомоядных птиц, которых до тех пор здесь не было.

Другой пример. В разных местах Англии Дарвин наблюдал обширные сухие пустыри, заросшие вереском. Кое-где на них возвышались вековые сосны, но молодых деревьев нигде не было видно. Чем это объяснить? Когда Дарвин стал внимательно всматриваться в землю, раздвигая вереск, то увидел множество сосенок, которые были дочиста обглоданы скотом. На одном из таких деревьев Дарвин насчитал 26 годичных колец. Двадцать шесть лет пыталось деревцо подняться над вереском, и всякий раз какое-нибудь травоядное животное мешало этому. Но стоило в нескольких местах обнести часть этих пустырей забором, как обнесенные участки порастали густым сосняком. Появление молодой поросли, конечно, сопровождалось всеми теми изменениями, о которых была речь в первом примере. Для того чтобы они возникли, достаточно было такого сравнительно незначительного факта, как огораживание и прекращение доступа скоту.

Из этих примеров видно, как жизнь растений связана с жизнью животных. Это хорошо показывает еще один приведенный Дарвином пример. Все мы знаем, что цветы посещаются разными насекомыми — бабочками, пчелами, жуками и т. д. Знаем мы также, что насекомые при этом добывают для себя сладкий сок и в то же время обсыпаются пыльцой и переносят ее с цветка на цветок. Тем самым они производят опыление цветов, чтó необходимо для размножения растения.

Некоторые растения без помощи насекомых вовсе не могут опыляться. К числу их принадлежит, например, клевер. Делали такие опыты. Двадцать цветков белого клевера обвязывали кисеей, чтобы не допустить к ним насекомых, а двадцать других были оставлены свободными. И вот эти последние принесли свыше 2000 семян, а обвязанные цветки не дали ни одного семени. Давно было замечено, что красный клевер, растущий около городов, дает больше семян, чем тот, который растет вдали от населенных мест. Это было долго непонятно. Но вот что выяснилось. Когда на цветок красного клевера садится небольшая бабочка, она не может развернуть его венчика, будучи для этого слишком легкой. Севшая на клевер пчела не может достать сладкого сока, так как у нее очень короткий хоботок. Воспользоваться же соком могут только шмели с их тяжелым телом и длинным хоботком. Стало-быть, чем больше в данной местности шмелей, тем лучше будет опыляться и размножаться клевер. Но у шмелей есть смертельные враги — полевые мыши, которые разоряют шмелиные гнезда. Значит, чем больше мышей, тем меньше шмелей, и тем хуже опыляется клевер. Близ городов, и людских поселений по полям бродят кошки. Они охотятся за полевыми мышами, а истребляя мышей, тем самым способствуют увеличению числа шмелей и, следовательно, опылению клевера. Не зная этих фактов, ни за что не представишь себе, что кошки могут содействовать оплодотворению растений.

Что же выходит в результате всех этих сложных отношений и той постоянной борьбы, которую ведут растения и животные? Вспомним, что среди растений и животных, даже самых близких между собой по родству, имеются те или другие отличия. Даже близнецы кое-чем один от другого отличаются. Эти отличия, составляющие изменчивость организмов, могут иметь самое разное значение.

Отличия между родственными животными могут быть либо полезными для них в борьбе за существование, либо вредными, либо безразличными. Полезные особенности доставляют своим обладателям возможность оставить после себя большое потомство и, стало-быть, передать следующему поколению эту свою полезную черту в силу наследственности. Вредная особенность грозит животному ранней гибелью и оставит его без потомства; стало-быть, этот вредный признак имеет мало возможностей перейти в следующее поколение. Наконец, безразличные признаки могут передаваться потомству, но нет оснований ждать, чтобы оно быстро распространялось. Животные или растения, обладающие ценными особенностями, как бы сами собою отбираются на племя, получая возможность размножаться. Это явление Дарвин назвал естественным отбором. Оно напоминает тот отбор, который производится людьми — животноводами и растениеводами. Они сохраняют для размножения только самые подходящие для их целей экземпляры животных и растений и добиваются таким образом улучшения пород, а в некоторых случаях выводят и совсем новые породы. Производимый людьми отбор получил название «искусственного».

Естественный отбор, действуя в течение неизмеримо большего времени, чем искусственный, и охватывая всех животных и все растения, приводит к неизмеримо бóльшим результатам, чем отбор искусственный. При помощи последнего людям удалось вывести довольно много пород домашних животных и культурных растений, при помощи же естественного отбора возникло все бесконечное разнообразие растительной и животной жизни на Земле.

Естественный отбор и есть, по теории Дарвина, та сила, которая, действуя с самого начала развития органической жизни, направляла это развитие и двигала эволюцию животных и растений. Благодаря естественному отбору победителями в борьбе за существование оказываются те животные и растения, которые лучше приспособлены к окружающей их среде. Это видно на тысячах примеров. Кто не замечал, что насекомые, живущие на зеленых листьях, сами имеют зеленую окраску? Благодаря этому они сливаются с листвой и остаются незаметными для врагов. Вы слышите на кусте стрекотание кузнечика и то не сразу найдете его. А если он перестанет стрекотать, заметить его будет почти невозможно. Насекомые, которые живут на коре, имеют серый или бурый цвет. Это дает им возможность сохраниться и не стать добычей насекомоядных птиц.

То же самое и с птицами. Полярная сова, водящаяся в Арктике, белого цвета. Такого же цвета альпийская куропатка, которая обычно держится среди покрытых снегом гор. В Шотландии водятся две породы тетеревов. Одна — красный тетерев — живет среди зарослей вереска и имеет буроватое оперение. Другая водится на торфяных болотах и обладает черным цветом перьев. Эта окраска перьев составляет для животного важное средство защиты от врагов, которым не легко распознать бурого тетерева среди бурых зарослей и черного на черном торфянике. Надо полагать, что когда-то не существовало двух тетеревиных пород — черного и бурого тетерева, а была одна порода, которая водилась и на торфяниках и среди зарослей вереска. Хищные птицы, нападавшие на тетеревов, истребляли на торфяниках всех тех, которые больше бросались в глаза, и только самые темные тетерева имели возможность сохраниться и передать своим потомкам эту защищавшую их окраску. В зарослях же вереска уничтожались все тетерева, кроме тех, окраска которых напоминала вереск, т. е. кроме буроватых. Так продолжалось многие и многие годы. Под конец из одной породы тетеревов возникли две новые стойкие породы: бурая и черная, которые оказались приуроченными к двум областям распространения. Теперь перед нами результат длительного отбора, и мы поражаемся изумительной приспособленности птиц к окружающей среде. Как видим, эта приспособленность куплена тем, что оставались без потомства все мало-мальски неприспособленные.

Что дело обстоит именно так, в этом могут нас убедить и некоторые специальные наблюдения и опыты. В мелких морских заливах водится особая рыба — камбала, имеющая очень плоское тело, которым она плотно прилегает к морскому дну. Обращенная вниз сторона рыбы окрашена в белый цвет, а верхняя способна менять окраску, принимая тот оттенок, который похож на цвет окружающего морского дна. Но изредка среди камбал встречаются такие, которые на верхней стороне несут несколько больших желтых или белых пятен. Эта окраска, конечно, не очень выгодна рыбам. Спрашивается, оставляют ли эти невыгодно окрашенные рыбы такое же многочисленное потомство, как и обычные камбалы? Один ученый (Франц) собирал камбал на берегах Северного моря и нашел, что на 1000 молодых рыбок (величиной не больше 8 см) оказывалось 9 имеющих пятна — белые и желтые. А среди взрослых число этих пятнистых сильно уменьшилось: надо было набрать около 17 тысяч взрослых камбал, чтобы среди них найти только двух рыб с пятнами. Почему же получается такая разница в числе этих рыб в молодом и взрослом возрасте? Очевидно потому, что ненормально окрашенные камбалы чаще становятся добычей врагов, чем обычные. Когда в морской аквариум поместили несколько десятков камбал и между ними одну с желтыми пятнами, надеясь показать ее посетителям, то не прошло и дня, как большой краб, живший в том же аквариуме, набросился на эту камбалу и съел ее, тогда как все остальные оказались нетронутыми.

Для того чтобы полезные признаки могли удержаться в потомстве и стать устойчивыми особенностями всей породы животных или растений, нужно, чтобы эти признаки были наследственными. Однако не все признаки таковы. Поясним это примером.

Люди, которым приходится много работать руками, например лодочные гребцы, имеют очень сильные мышцы на руках. Это — их признак. Передается ли он потомству? Очевидно, нет. Сыновья гребцов, если они не будут заниматься отцовским делом, окажутся людьми с обычными мускулами. Словом, такие признаки, которые приобретаются животным или растением в течение его жизни, не передаются потомкам. Стало-быть, есть признаки наследственные и ненаследственные. Дарвин знал это. Он говорил об отборе наследственных изменений, так как ненаследственные значения для отбора, по его мнению, не имеют. После Дарвина наследственные изменения были особенно тщательно изучены и получили название мутаций. Эти мутации и дают материал для естественного отбора.

Изменчивость и наследственность — два главных свойства организмов, необходимые для естественного отбора. С их помощью отбор сохраняет и увеличивает у потомства высокую приспособленность. Постепенно она все увеличивается, и это кажется нам постепенным совершенствованием организмов. Но не нужно забывать, как эта приспособленность возникла и какой ценой она куплена.

Высокая приспособленность организмов, их «целесообразное» устройство соответствует только тем узким условиям, в которых они живут. Изменятся эти условия, и целесообразность обратится в свою противоположность. Горностай одет зимой белым мехом. Как подходит эта белая шубка к окружающему снегу, как она скрывает и делает незаметным маленького хищника, когда он подкрадывается к добыче! Но если наступит ранняя весна или сильная оттепель и снег сойдет, то одетый в белую шкуру горностай окажется в самых тяжелых условиях: он издали бросится в глаза и врагу и добыче. Целесообразность устройства животных и растений очень относительна, и в каждой ее черте, в каждом признаке видно, что она возникла под действием слепых, стихийных сил природы, а не создана каким-то премудрым творцом, который будто бы все заранее предусмотрел и приспособил.

Церковь в своей борьбе против науки постоянно указывала на «целесообразность в природе», как на лучшее свидетельство существования разумного творца: стоит, мол, лишь всмотреться внимательно в окружающий мир, чтобы увидеть в нем «божью мудрость».

В середине XIX века эта крупная карта церковников была окончательно бита. Теория Дарвина нанесла ей решительный удар. Дарвин понимал, что он сделал для церковников, и говаривал: «Если бы я выступил с такой книгой триста лет назад, черные бестии поджарили бы меня на костре». И действительно, вера в чудесное сотворение мира богом и истинная наука о развитии жизни несовместимы.

Борьба за жизнь не всегда идет одинаково ожесточенно. Сила этой борьбы в разных местах земного шара тоже неодинакова. Если в какую-нибудь страну вселяется новая порода животных, то отношения между живыми существами становятся сложнее, и борьба большей частью обостряется. Но чем острее борьба, тем строже естественный отбор. Те породы, которые не могут быстро измениться и улучшиться, терпят поражение: они становятся малочисленными. А малочисленность — это первый шаг к вымиранию.

Действительно, любая слишком холодная зима, слишком сухое и жаркое лето, недостаток корма — все это представляет для малочисленной, а стало-быть, недостаточно приспособленной породы величайшую опасность и может привести ее к полному вымиранию. Многочисленная же порода, если даже ее представители вымрут в одном месте, сохранится в других. Кроме того, малочисленная порода имеет гораздо меньше возможностей измениться в благоприятную сторону. Чем больше особей, тем больше возникает всяких изменений, тем они разнообразнее, и тем больше возможностей для естественного отбора. В малочисленной же породе несравненно меньше разнообразия, и потому в ней реже появляются полезные изменения. Все это ставит ее в очень невыгодное положение сравнительно с породами многочисленными. Поэтому в истории жизни на Земле обычно наблюдается такая картина: какая-нибудь порода животных или растений становится сперва малочисленной, а потом и вовсе вымирает. Таких случаев было немало уже на глазах у человека. В глубокой древности в наших лесах водились в большом количестве дикие быки — туры. Они были долгое время любимым предметом охоты. До сих пор сохранились описания этих охот, остались картины, изображающие диких быков, сохранились их рога и скелеты. Но живых туров уже нет. Они лет пятьсот-шестьсот назад стали очень редкими, малочисленными, а лет триста как вымерли окончательно. Последний дикий тур был убит одним польским охотником около трехсот лет назад.

Во время Мировой войны были окончательно истреблены зубры. До этого они сохранялись в небольшом числе и жили в Беловежской пуще (в бывшей Гродненской губернии, отошедшей к Польше). Когда-то в Европе водилось огромное число зубров. Хотя люди с древнейших времен охотились на них, но нельзя думать, что зубры вымерли только потому, что их истреблял человек. Много зубров было не только в Европе, но и в Сибири, а там и теперь найдется не мало простора, где им легко укрыться от человека; однако здесь они исчезли еще раньше, чем в Европе. Чем это было вызвано? Оказывается, их погубило расселение другого лесного животного — оленя. Зубры очень нуждаются в сырых местах, поросших молодыми зарослями. Здесь они находят защиту в летнее время от насекомых, сюда же забирается самка во время отёла. Олени же питаются молодыми ветками и объедают их в огромном числе. Зубры едят этот корм по весне. С распространением оленей корма им стало нехватать. А когда молодые заросли исчезли, в лесах стало суше, пересохло много ручейков, ключей и сырых мест, куда зубры постоянно приходили на водопой (зубры пьют много воды). Зубрам пришлось пить стоячую воду из болот. В этой воде живут особые черви — печеночные двуусты. Попав с водой к зубрам в рот, эти двуусты забирались в желудок, в кишки, проникали в печень, вызывая тяжелую болезнь, от которой зубры гибли массами. Выходит, что расселение оленей в местах, занятых зубрами, привело к вымиранию последних. Вот пример борьбы за существование, при которой никаких драк между борющимися животными не происходит и все же одно из них вызывает гибель другого.

Итак, в борьбе за существование выявляется:

1. Способность организмов приобретать новые признаки или особенности — их изменчивость.

2. Способность их передавать свои особенности следующим поколениям — наследственность.

3. Выживание наиболее приспособленных наряду с устранением неприспособленных — естественный отбор.

Изменчивость, наследственность и естественный отбор — вот что двигало вперед развитие — эволюцию — всего органического мира. Огромным количеством неопровержимых фактов Дарвин установил, что эволюция происходила в течение миллионов лет и в ее результате получилось все богатое разнообразие современных видов растений и животных. Очень много видов, оказавшихся неприспособленными к изменяющимся условиям жизни на Земле, при этом погибло. Эволюционным учением Дарвина нанесен сокрушительный удар религии, вере в то, что растения и животные были созданы каким-то «творцом» сразу готовыми — такими, какими они существуют в наше время.

Борьба за существование ведется с тех пор, как появились первые живые организмы, первые клетки. Но следы этих существ вследствие их неустойчивости, а также грозных преобразований в земной коре на первых этапах жизни Земли, как было сказано выше, не сохранились. Зато от последующих времен Земля сберегла много следов и остатков былой жизни. Изучение их бросает яркий свет на весь процесс развития живого мира.

Познакомимся теперь с тем, каким образом и в какой форме сохранились остатки древней жизни и о чем они говорят.

 

VIII. Как сохраняются следы древних организмов

Когда земная кора настолько остыла, что подземный жар перестал изменять до неузнаваемости ее слои, в них начали сохраняться остатки животных и растений. В этих остатках обычно уже не бывает органического вещества. Оно в результате длительных химических изменений постепенно заменяется неорганическими — минеральными — веществами: остатки организмов, пролежав в земле достаточное время, окаменевают, а потому и называются окаменелостями. При этом лучше всего до нас доходят твердые части организмов, так как мягкие быстро сгнивают, не успев окаменеть. И животные, и растения очень редко сохраняются в полном своем виде. Чаще всего находят лишь отдельные их части: кости, зубы, раковины, куски стеблей, корней, отдельные плоды и т. п.

Как же сохранились и в каком виде дошли до нас остатки вымерших организмов? Это происходило разными способами. Могло случиться, что твердые панцыри умерших животных падали на дно моря. Если это было недалеко от устья большой реки, приносившей с собой массу тонкого песка или ила, то такие панцыри постепенно покрывались, затягивались илом и навек скрывались под новыми отложениями, как забытый памятник далекого прошлого Земли. Над ними накоплялись все новые и новые слои. Их могло накопиться так много, что, наконец, они выступили из моря.

Но бывало и другое. Мы знаем, что среди различных изменений, совершающихся на Земле, нередко происходит поднятие морского дна в каком-нибудь месте. Если это совершилось там, где много веков до того отложились скорлупки прежних животных, то они вместе с погребавшим их песком и илом поднимаются на дневной свет из морской пучины.

Могло статься, что река размыла такую равнину, выступившую из моря, и обнажила древние пласты. Бывало и так, что реки меняли свое русло и пересыхали; тогда в скрытых веками слоях находят следы давних лет.

Со времени первых таких следов начинается летопись земной коры, с этих пор на камнях записана жизнь Земли. Дело на Земле пошло так, что слабые ростки жизни не захирели, а стали развиваться, и через много сотен веков жизнь расцвела пышным цветом, произвела тысячи чудеснейших форм, заполнивших все уголки Земли. Искорка жизни, слабо тлевшая в ничтожных существах, возникших самостоятельно на старой негостеприимной Земле, разгорелась в яркий огонь.

Через бесчисленные ряды живших когда-то существ мы связаны не с выдуманным Адамом как праотцем, а с той живой частицей, которая не исчезла без следа, а произвела на свет своих заместителей — распалась на отдельные живые кусочки, разделилась на такие же живые частицы. Каждая из них могла жить самостоятельно и повторить историю своей матери, создав множество таких же новых частиц-клеток.

Первые шаги были самыми трудными и медленными. Мельчайшие жизненные комочки, возникшие на Земле, росли, множились и умирали. Умирая, они устилали своими телами речное и морское дно. При жизни они захватывали из окружавшей их среды различные вещества, которыми пользовались для поддержания своего существования. Вместе с пищей попадалось немало и таких веществ, которые для питания не годились, но зато могли укрепить слабенькое тельце крошечного живого существа: таковы были, например, песчинки и известковые вещества. В живом теле они изменялись, отлагались в виде скелетов и скорлупок и могли остаться даже тогда, когда само тело сгнивало: сложенная из них твердая скорлупка сохранялась надолго. Миллиарды таких крошек, населявших море, ежедневно умирали, и миллиарды скорлупок (раковинок) обильным дождем падали на морское дно, устилая его бесконечными слоями. Проходили сотни, тысячи, миллионы лет, и массы раковинок слежались, уплотнились и образовали твердые пласты. В некоторых из них и теперь можно разглядеть множество обломков раковин.

Не только остатки мелких вымерших животных сохраняет до наших времен земная кора: в ней отлагались и сохранялись твердые части крупных животных, а иногда целые костяки огромных великанов, живших когда-то на Земле.

Бывают счастливые находки, когда в одном месте выкапывают сразу остатки нескольких или многих животных. Такие места называются «кладбищами ископаемых».

В Германии, недалеко от города Штутгарта, есть каменоломни, где добывают особый камень, называемый песчаником. Камень этот возник из уплотнившегося морского песка и ила. На одном куске этого песчаника нашли замечательную картину: не меньше двадцати четырех штук ящериц, покрытых сверху и снизу твердым панцырем, когда-то окончили здесь свою жизнь и сохранились именно в таком положении, в каком они были в минуту смерти. Они копошились на берегу моря в прибрежном песке, вылавливая из него червяков и другую снедь. Но разразилась буря, и высокая волна обрушилась на берег, неся с собой массу клейкого песка и ила. Вода схлынула, а ил и песок покрыли животных. Не успели те выбраться на поверхность, как набежала новая волна и нанесла новый слой. Засыпанные ящерицы начали биться, извиваться, свертывать свое гибкое тело, но с каждой волной их засыпало все больше, и наконец они все погибли в судорожных движениях. Прошли века. Море в этих местах высохло. Ил и песок обратились в твердый камень — песчаник. И в нем, как в музее, остались окаменелые кости и панцыри этих застигнутых бедой животных. Так мертвый камень красноречиво рассказывает нам историю гибели целого стада давным-давно исчезнувших пород животных.

Большие скопления костей на одном месте могут возникнуть по разным причинам. И теперь можно иногда видеть, как волна выбрасывает на морской берег маленьких рыбок и других мелких морских животных. Они остаются лежать на берегу, гибнут там, а остатки их покрываются илом и песком; так они постепенно превращаются в окаменелости.

Бывает и так, что животные приходят к воде напиться и здесь находят свою гибель. Есть в Америке близ города Лос-Анжелос старинное высохшее болото, где добывают смолу (асфальт). В этой смоле оказываются погребенными сотни костяков древних животных, которые уже давно в тех местах не живут. Там выкопали кости лугового волка, волка-великана, медведя, льва, тигра с огромными зубами, похожими на саблю, слона, верблюда и многих других. Эти животные приходили к болоту пить, но вязли в его топкой почве; они старались освободиться, но чем больше двигали ногами, тем больше вязли. Попавший в такую беду слон или верблюд поднимал страшный рев. На его голос сбегались хищные звери — волки, тигры, львы и др. Они прыгали на гибнущее животное, терзали его, но с ним вместе нередко гибли и сами.

Пока трупы еще не погружались совсем, на них слетались хищные птицы и птицы-стервятники. Отяжелевшие от еды, птицы эти иногда тоже попадали в болото. Таким образом и получилось, что в болоте погибло множество крупных копытных животных вместе с хищными зверями и птицами. В асфальтовой смоле кости их пролежали миллионы лет и великолепно сохранились.

Не только в болотах могут находить гибель десятки и сотни животных зараз. Путешественники, которым случалось видеть стада диких лошадей, сообщают, что иногда эти стада, чего-то испугавшись, бросаются вскачь, не помня себя, несутся без дороги и с разбега свергаются с крутых гор вниз, попадая в пропасти и погибая там сотнями. То же случается с северными оленями при снежных бурях. Они бегут, не разбирая пути, и падают с обрывов и высоких скал прямо в реки. Случается, что морские течения прибивают тела умерших животных к берегам. Так, на побережье Бискайского залива (в южной Франции) нередко море выбрасывает огромные туши мертвых китов. Вероятно, то же происходило в древнее время и у берегов Бельгии: в пластах Земли там и теперь находят кости вымерших пород китов и притом в очень большом числе.

Крупные хищники — львы, крокодилы и др. — подстерегают добычу у водопоя. Напав на нее, они часто тут же ее и пожирают. В таких местах постепенно может накопиться много костей погибших животных. Внимательно рассматривая эти кости, можно найти на них следы зубов хищника. Крокодилы утаскивают свою жертву в глубину воды и съедают ее там. Кости падают на дно и могут сохраниться гораздо лучше, чем те, которые лежат прямо на земле. В одном месте в Германии нашли продырявленные зубами крокодилов кости трехпалых лошадей, больших и малых свиней, носорогов, больших слонов и разных пород оленей. Здесь почти не встречаются целые костяки; даже многие отдельные кости раздроблены и изгрызены зубами.

Массами гибнут животные во время сильных засух. Так в 1833 году в Южной Америке от засухи погиб миллион голов рогатого скота. Около высохших источников собираются умирающие от жажды животные; здесь пропадает даже вражда между ними. Возле одного такого источника в Африке нашли совершенно целые скелеты носорогов, зебр (похожих на лошадей животных), газелей, антилоп и вместе с ними — гиен и шакалов (хищники, близкие к волкам); ни одна из костей не была тронута зубами хищника. Значит, все эти животные погибли только от жажды.

Не мало животных гибнет при извержениях вулканов. Не столько их умирает от потоков раскаленной лавы, сколько от массы пепла, который дождем сыплется долгое время после извержений и засыпает все живое. Как известно, при извержении вулкана Везувия в 79 году нашего летосчисления было засыпано пеплом два римских города — Геркуланум и Помпея. Таким путем тоже возникали огромные кладбища ископаемых животных.

Одно из самых больших таких кладбищ было открыто в Греции, в той ее части, которая называется Аттикой. В этой процветавшей в древности стране давно стали делать большие раскопки, так как здесь сохранилось много памятников старины. Удалось открыть и то, что происходило в горах и полях Аттики несколько миллионов лет назад. Картины этой жизни восстановлены многолетними раскопками замечательного кладбища ископаемых, ставшего неисчерпаемым источником знаний о жизни минувших времен.

Остановимся подробнее хоть на одном этом примере и посмотрим, как удается иногда восстановить по сохранившимся остаткам события минувшего. Кости вымерших животных лежат в Аттике неглубоко под землей и тянутся на очень большом пространстве. Лучше всего их можно наблюдать и собирать там, где река прорезала эти залежи и обнажила кости. Они перемешаны с мелкими камнями, гравием и желтым песком. А слой земной коры, в котором они залегают, — мягкий мергель, т. е. уплотнившиеся и слежавшийся болотный или озерный ил. Стало-быть, в большом болоте или озере каким-то образом погибло неисчислимое количество животных.

Внимательно изучая все подробности залегания костей, ученые наталкиваются здесь на ряд загадок, которые удается разъяснить только путем самого внимательного наблюдения и исследования фактов. Вот важнейшие из них, как их описывает известный палеонтолог Абель.

Бросается в глаза очень большое протяжение этого кладбища животных. Оно не только тянется на много километров по самой Аттике, но как бы продолжается и на соседний остров Эвбею и в общем занимает в длину не меньше ста километров. Те камни, которыми усыпано это кладбище, представляют собой обломки соседней горы Пентеликона. Кости большей частью в полном беспорядке, перемешаны между собой и с камнями и гравием. Большие и мелкие кости, хорошо сохранившиеся и разбитые на кусочки, плотно прилегают друг к другу. Но мелких костей больше всего в нижней части слоя. Во многих случаях кости одной величины и одного вида лежат кучами вместе. Кто мог их отсортировать таким образом? В одном, месте нашли большие кости нескольких газелей, в другой куче все кости принадлежали вымершей лошади с тремя пальцами на ногах (гиппариону), в третьей — были хребтовые кости (позвонки) жвачных животных и того же гиппариона. Были и другие подобные находки. Но и в этих кучах длинные кости не лежали в каком-нибудь порядке, а были просто нагромождены друг на друга. Отсортировать кости таким образом могла только текучая вода, но в тех местах, где кости осели на дно, течения уже не было, так как навалены они в полном беспорядке.

Очень редко можно встретить здесь целые костяки; если попадаются позвонки, то ребер с ними нет. Если найдете кости бедер и голеней, то суставов стопы и пальцев нет. Только скелеты хищных животных — саблезубого тигра, нескольких пород гиен — сохранились почти в целом виде, тогда как основная масса костей, принадлежавших разным копытным животным, разбросана и разрознена. Однако видно, что во время погружения этих костей в ил многие из них были еще скреплены между собой сухожилиями и связками. Еще одно замечательное наблюдение было сделано относительно этих остатков. Длинные кости ног (бедренные, большие и малые берцовые) почти все сломаны в самых тонких местах косым разломом. Те кости, которые всего слабее прикреплены к остальным, например нижние челюсти жвачных животных, все оказываются отделенными. Но нижние челюсти хищников и обезьян еще скреплены с черепом. Большая часть костей вообще сильно разломана, разбита и повреждена.

Как же разобраться во всех этих фактах?

Та бурная сила, которая раздробила и нагромоздила всю эту массу костей, действовала одинаково на всем протяжении кладбища. Там, где лежат кучи беспорядочно набросанных костей, была уже тихая вода, а не бурные потоки. Здесь кости довольно быстро погружались в ил. Но прежде, чем сюда попасть, они неслись по бурным горным речкам, бились о скалы и пни, сваливались в водопады и отделялись друг от друга. При этом бешеном движении по горным потокам они увлекали с собой камни и гравий и частью донесли их до самой тихой воды.

Дело, повидимому, обстояло так. На месте теперешнего кладбища были обширные болота. По склонам горы Пентеликона простирались возвышенные, сухие пастбища. Животные, обитавшие там, спускались на водопой в болота. В болотах отлагался ил, из которого потом возник мергель. Должно быть, была продолжительная засуха, вслед за которой пошли страшные ливни. Стада копытных животных, спасаясь от непогоды, мчались по возвышенным местам, подбегали к краям пропастей и свергались вниз. При этом они ломали себе длинные кости ног. Из всех горных ущелий неслись бешеные потоки вспененной воды, которые увлекали с собой и тех животных, что обитали в ущельях: обезьян, черепах и даманов (мелкие копытные). Почти высохшее болото быстро превратилось в глубокое бушующее озеро. Трупы унесенных потоками животных, отдельные части их — все это неслось в широко разлившееся болото. Трупы, раздувшиеся вследствие гниения, плавали некоторое время по поверхности, и от них отваливались те части, которые слабее прикреплены, например нижние челюсти; прочие части пригонялись волнами к берегам и становились там добычей животных, питающихся падалью. Это обстоятельство подтверждается присутствием цельных скелетов этих животных (гиен) и их окаменелым навозом. Кости, освобожденные от мяса, падали на дно и заносились илом. Так возникали эти залежи костей. Образование их шло быстро, так как иначе нельзя понять, как могли в некоторых кучах сохраниться целые костяки ног или целые хребты. А то обстоятельство, что вместе с этими бесчисленными костями мы не находим никаких остатков растений, указывает, что перед дождями была сильная засуха и что вся местность выше болота представляла собой скалистую, очень сухую равнину. Таким образом, внимательно изучая залежи костей в Греции, мы сможем не только восстановить внешний вид и строение прежде живших там животных, но и понять всю ту обстановку, которая их окружала, и те события, которые их погубили.

Очень редко бывает при раскопках такая удача, что находят целое, совершенно неповрежденное животное. В музее Академии наук СССР можно полюбоваться чучелом вымершего огромного слона — мамонта. Он был найден в Сибири в мерзлой земле, где пролежал многие тысячи лет. Была цела не только шкура, но и мясо и внутренности. Однако такие прекрасные находки — большая редкость.

Рис. 11. Мамонт, найденный в Сибири, в том положении, в каком его туша была открыта

От многих вымерших животных дошли до нас только части скелетов, иногда одна-две кости, а то и просто только обломки костей. Почти никогда найденные части скелетов не лежат в земле в естественном положении. Например, косточки хребта бывают отделены одна от другой и разбросаны между ребрами, кости ног вывернуты или сломаны, череп сломан и раздавлен. Зубы большей частью выпадают из челюстей. Чтобы понять, почему так происходит, надо представить себе, как идет разложение трупа животного после его смерти.

Если животное падет в лесу, его труп вскоре загнивает, все мягкие части уничтожаются крупными и мелкими мертвоедами. Кости на воздухе белеют от солнца. Но вскоре и они изменяются: из крепких становятся хрупкими и превращаются в пыль. Таким образом, от животного не остается ничего. Иначе обстоит дело в пустынной местности. Здесь кости сохраняются дольше. Однако и они в конце-концов рассыпаются в пыль, если их не занесет раньше сухой песок. Под песком они могут сохраняться продолжительное время. В таком виде, действительно, и дошли до нас многие остатки прежних обитателей Земли, погребенных под раскаленными песками пустынь и сухих степей.

Животное, обитающее в воде, после смерти сперва падает на дно. Вскоре благодаря разложению в нем накопляются газы. Они вспучивают его тело, и оно всплывает на поверхность. Но теперь оно уже не имеет своего настоящего вида: нижняя челюсть скоро отваливается, хребет кривится, шея сворачивается в сторону, суставы распадаются. Кому случалось видеть, например, труп дохлой кошки, который плыл по реке и потом был выкинут на берег, тот легко поймет, как сильно меняется после смерти положение отдельных частей тела и вид их.

Носящийся по морской поверхности труп животного прибивается волнами к берегу, и здесь он быстро разваливается на куски, ребра отчленяются от позвонков, а позвонки, как более легкие кости, смываются водой и окатываются о камни, так что вскоре нельзя бывает сказать, с какой костью имеешь дело. Такую же приблизительно работу проделывает с трупами и река. Кроме того, речные и морские раки часто нападают на разлагающийся труп и клешнями отделяют в нем один кусочек за другим, пока совершенно не раздробят его. Труп же, выкинутый на берег, делается добычей птиц, разных хищников, грызунов и некоторых других животных. На дошедших до нас костях часто бывают видны следы зубов и когтей хищников. Некоторые слизни и черви проделывают в костях ходы и совершенно изменяют их вид.

Но если труп павшего животного избежит всех этих воздействий и все же уцелеет, то он должен претерпеть еще ряд изменений, в том числе и химических, прежде чем превратится в настоящую окаменелость, показывающую образ неизвестного нам животного.

Самое главное условие для сохранения трупа — отсутствие сырости и воздуха. Очень хорошо защищают от воды и воздуха смола и сухой песок. В песке сухие трупы могут сохраниться по многу тысяч лет. Это случается и с человеческими телами, похороненными в сухой песчаной почве. Такие высохшие трупы были использованы христианской церковью: их объявили нетленными «мощами святых», которые будто бы за свою праведную жизнь уцелели и после смерти. Совершенно естественное явление церковники возводят в какое-то чудо. Нет никакого сомнения, что сохранение трупа в сухом виде зависит от свойств почвы, в которой он погребен, а не от чего-либо другого. Почва одинаково сохраняет трупы и людей, и собак, и мышей; и все эти трупы принимают сходный вид — они темнеют, усыхают, сморщиваются, становятся легкими. В таких случаях до нас доходят не одни кости, но и куски кожи, и высохшие мускулы, и другие части. Можно лишь пожалеть, что этих случаев немного.

 

IX. Как мы узнаем о жизни вымерших существ

Можно ли по мертвым, разрозненным остаткам прежних животных восстановить не только устройство их тела, но и картину их жизни? Можно ли сказать, что такое-то животное было лесным или лазало по деревьям, а другое жило в степи, третье плавало по реке, четвертое питалось травой, пятое рыло землю и кормилось червями и слизняками и т. д.? На первый взгляд кажется, что ответить на все подобные вопросы нет никакой возможности и что наши знания о прошлом поневоле очень ограничены. Мы можем узнать только об устройстве костей (скелета) и в некоторых счастливых случаях кое-что о коже, мускулах, внутренностях животных. Но образ жизни животного как-будто должен остаться для нас вечной тайной. К счастью, дело обстоит не так уж плохо. Во-первых, устройство скелета само уже может многое сказать нам об образе жизни животного; во-вторых, во многих случаях от прежних животных до нас дошли и настоящие следы и остатки их жизни.

От некоторых животных, бродивших по мягкому песку или по илу, сохранились отпечатки ног, настоящие ископаемые следы. На рис. 12 изображены некоторые из них. По ним нетрудно разглядеть, что на передних ногах животного было три пальца, на задних — пять, что это животное опиралось на всю ступню, а не только на пальцы, как наши кошки, что оно не волочило по земле хвоста, как делают крокодилы и ящерицы, и т. д. Если к этим следам прибавить и остатки костей такого животного, то не останется сомнения в способе его хождения.

Рис. 12. Отпечатки ног ископаемых животных на песке

По виду следов можно заключить, какими способами передвигалось оставившее их животное: шагало ли, опираясь на всю ступню, бегало ли, касаясь земли только кончиками пальцев и выступом на подошве, или оно могло спокойно постоять на месте, держась на одних пальцах.

Мы уже говорили, что на многих ископаемых костях есть следы зубов: зубы хищников оставляют следы одного вида, зубы грызунов — другого, зубы крокодилов — третьего и т. д. Еще больше следов пищи прежних животных иногда сохраняется в их норах и пещерах. Большие звери кошачьей породы (львы, тигры и др.) затаскивают добычу к себе в норы и там ее пожирают. Если удается раскопать такую нору, то в ней отыскивают остатки пищи прежнего обитателя. Попадаются большие пещеры, в которых по оставшимся следам можно разобрать, какие животные там жили и как они сменяли друг друга. Бывало, что сперва пещеру занимали гиены, потом ею завладевали «пещерные медведи» и оставались там. Но взрослые пещерные медведи едва ли подолгу жили в пещерах. Зато в них укрывались медведицы, особенно тогда, когда у них рождались медвежата. Иногда случается найти в подобной пещере костяки медведицы и маленьких медвежат.

Относительно питания прежде живших животных можно кое-что узнать и по окаменелым остаткам их помета, по так называемым копролитам (рис. 13). На некоторых из них имеются винтом идущие линии. Теперь такие выделения бывают у животных, у которых в кишке проходит особый «винтовой, или спиральный, клапан». По этому признаку можно думать, что и кишки этих вымерших животных были снабжены таким же клапаном. По составу копролитов можно сделать выводы относительно характера пищи животных.

Рис. 13. Копролит

В скелетах рыбоящеров (вымершие водные пресмыкающиеся) найдены остатки других рыбоящеров, только много меньше. Как они туда попали? Можно подумать, что рыбоящеры иногда пожирали собственное потомство. Так делают и в наше время хищные киты, называемые касатками. Но замечательно, что в теле этих рыбоящеров лежат мелкие рыбоящеры в согнутом виде, в каком бывают только зародыши животных, и притом всегда цельные, а в других случаях в таком положении, какое животные принимают при рождении на свет. Из этого делают вывод, что рыбоящеры были живородящими.

Изучив множество находок — остатков вымерших растений и животных, исследователи смогли нарисовать картину развития жизни на Земле. Они узнали, как сильно живой мир менялся в прошлом и как эти перемены шли в связи с переменами климата, с поднятиями или опусканиями суши, с передвижениями морей и другими изменениями условий жизни на земной поверхности. Весь ход развития жизни ярко освещен учением Дарвина. Дарвиново эволюционное учение и нужно все время иметь в виду при чтении следующих глав нашей книги. Оно дает убедительное объяснение тех движущих сил, которые вели к постепенному усложнению и усовершенствованию организмов, начиная от простейшего одноклеточного существа.

Чтобы легче разобраться во всех этих переменах и составить точную и ясную картину последовательного развития жизни, ученые делят историю Земли на отдельные крупные промежутки времени, называемые эрами. Каждая такая эра имеет свой особый характер и охватывает несколько крупных ступеней в эволюции жизни. Со времени начала развития жизни Земля пережила следующие эры:

1. Архейскую («начальную») эру.

2. Палеозойскую («древнюю») эру.

3. Мезозойскую («среднюю») эру.

4. Кайнозойскую («новую») эру.

Эры длились сотни (или самое малое — десятки) миллионов лет. Поэтому каждую эру делят еще на периоды, что облегчает обзор развития жизни. Общая продолжительность их чрезвычайно велика. Геологи, изучившие, как образовалась земная кора, предложили несколько способов для вычисления того времени, которое потребовалось на это. Большая часть их теперь согласна с тем, что это время надо измерять миллиардами лет. Если ученые и спорят еще по этому поводу между собой, то спор идет лишь о большей или меньшей точности — о миллиардах или сотнях миллионов лет, но никто не защищает библейского летосчисления, и все одинаково видят в нем лишь наивную, детскую сказку. В этом вопросе, как и во всех других научных вопросах, библия выдает грубое невежество своих составителей и авторов.

 

X. Архейская («начальная») эра в развитии жизни

Самые древние остатки организмов и создавшихся при их участии веществ дошли до нас из архейских отложений земной коры. Отложения эти чрезвычайно мощные (толстые): ясно, что проходили сотни миллионов лет, пока они накоплялись. Наиболее древние, нижние отложения, сдавленные огромной тяжестью вышележащих пластов, сильно изменились: из слоистых они превратились в кристаллические. Помимо давления этому помогло и действие внутренней теплоты земного шара. Остатки организмов, которые могли в них находиться, при этом тоже изменились до неузнаваемости. Мы не знали бы даже, была тогда жизнь или нет, если бы не некоторые вещества, накопленные в архейских пластах; эти вещества, как мы хорошо знаем, могут образовываться в земной коре только при действии организмов. Они действительно образовались из остатков древнейших растений и животных. Но самих этих остатков в кристаллических горных породах архейского времени мы не находим.

Лучше обстоит дело с теми архейскими отложениями, которые дошли до нас в виде слоистых пород, еще не успевших перекристаллизоваться. Это — более молодые слои. В них найдены остатки бактерий, имевших вид микроскопически мелких шариков. Сохранились остатки других бактерий, так называемых железобактерий, родственники которых и сейчас живут на Земле. Железобактерии выполняют огромную химическую работу, принимая участие в создании железных руд. Они живут в тех водах, которые содержат соли (закиси) железа, и окружены тончайшими нитевидными трубочками, возникшими из выделяемой ими слизи; они извлекают соли (закиси) железа из воды, перерабатывают их в своем крошечном тельце и пропитывают ими трубочки (превращая их в соли окиси). Живут эти бактерии колониями. Когда трубочки окажутся целиком пропитанными железом, бактерии покидают их и принимаются строить новые трубочки. В результате их деятельности скопляются соединения железа, которые через сотни тысяч и миллионы лет превращаются в мощные залежи железных руд.

От появления первичных (коллоидных) организмов на Земле до возникновения настоящих бактерий прошло очень много времени. Бактерии, вероятно, и были теми устойчивыми формами живых тел, которые завоевали на Земле господствующее положение в начальный период истории жизни. Они могли существовать раньше, чем возникли настоящие растения и животные. Среди бактерий есть большая группа таких, которые, способны жить за счет усвоения неорганических химических соединений в почве и воде, подобно знакомым нам железобактериям. Таковы, повидимому, были и те мельчайшие бактерии-шарики, жизнь которых связана с созданием древнейших известковых слоев. Позднее, когда разросся мир растений и животных, разнообразие бактерий сильно увеличилось. Возникли новые формы, которые приспособились к тому, чтобы жить за счет растительных или животных организмов или за счет их трупов. Так появились многочисленные бактерии гниения, брожения, бесчисленные бактерии-паразиты, вызывающие разные заболевания растений и животных. Эволюция бактерий тесно связана с эволюцией растительного и животного миров, так как бактерии приспособлялись к вновь появлявшимся растениям и животным. Самыми последними возникли те бактерии, которые паразитируют на человеке и домашних животных.

Бактерии играют в жизни Земли огромную роль. Даже Пастер не вполне охватывал ее. Бактерии завоевывают для себя все новые и новые источники питания; они заполнили почву, воду и воздух. В одном грамме лесной почвы содержится около 3 миллиардов бактерий; даже в грамме песчаной почвы их около 1 миллиарда.

В огромном количестве населяют они моря. В глубине Черного моря находятся огромные скопления сероводорода, делающие жизнь здесь невозможной для растений и животных. Этот сероводород, однако, не проникает в поверхностные слои воды, и поэтому до глубины в 200 метров в этих морях процветает жизнь. Куда же девается сероводород? Оказывается, его захватывают серные бактерии, обитающие на глубине 200 метров и перерабатывающие его в соединения серной кислоты. Такая же, примерно, картина наблюдается и в Каспийском море. Сколько же бактерий работает в такой гигантской химической лаборатории? Число их невозможно даже себе представить.

Раз бактерии могут приспособляться к самым различным условиям жизни, то они могли дать начало и другим группам организмов. От них, действительно, получили свое происхождение некоторые водоросли. Переход от бактерий, к водорослям был большим шагом вперед по пути эволюции. Правда, и водоросли в большинстве своем относятся еще к миру микроскопически малых существ, но они обладают более определенной организацией и принадлежат к более сложным существам, наряду с простейшими животными организмами. Подобно бактериям, одноклеточные растения и животные кишат повсюду на земле, и их-то и открыл впервые Левенгук в стоячей воде. В одноклеточных телах этих существ мы находим расчленение на протоплазму и ядро; кроме того, они нередко обладают защитной оболочкой или своего рода скелетом, поражающим иногда тонкостью и изяществом строения.

В теле водорослей, кроме ядра, имеется еще одно важное образование, которое свойственно уже всем типичным растениям. Это — так называемый пигмент, красящее вещество, сосредоточенное в особых зернах (иногда в поверхностных слоях протоплазмы). Пигмент не у всех водорослей одинаков. По его цвету различают несколько групп водорослей: синезеленые, зеленые, багряные, бурые.

Особую группу среди водорослей составляют жгутиковые. Это — одноклеточные организмы, снабженные подвижным жгутиком, благодаря ударам которого по воде они передвигаются. Они стоят на рубеже растительного и животного миров. Одни из них имеют пигментное пятно и причисляются к водорослям, другие лишены пигмента и способны захватывать пищу, которую и переваривают. Это — простейшие животные.

Характерный для растительной клетки зеленый пигмент, так называемый хлорофил, представляет особое вещество, улавливающее энергию солнечных лучей и употребляющее ее на химическую деятельность. Эта деятельность заключается, во-первых, в расщеплении находящегося в воздухе углекислого газа на его составные части — углерод и кислород, а во-вторых, в выполнении созидательной работы: в построении из освобожденного углерода и воды органических соединений — сахара, крахмала, других углеводов, жиров и белковых тел. Все эти сложные химические вещества возникают в растительной клетке из неорганических веществ благодаря деятельности хлорофила. Другая освобожденная составная часть углекислого газа — кислород — уходит в чистом виде снова в воздух. Воздух таким образом все время пополняется кислородом.

Вспомним, что животные питаются только готовыми сложными органическими соединениями — углеводами, жирами и белками. Эти соединения животные сами для себя приготовить не могут. Они их получают из растительного мира. Не будь растений, животные погибли бы с голоду. Стало-быть, животные и появиться на Земле могли только после возникновения растений. Растения приготовили для них запас питательных веществ. Кроме того, они создали и другое необходимое для животной жизни условие. Животные нуждаются не только в питании, но и в дыхании. А для этого им нужен кислород. В настоящее время в воздухе, как мы знаем, содержится около 21 % кислорода. Его количество постоянно, и это постоянство поддерживается деятельностью растений, непрерывно обогащающих воздух кислородом. Не то было в архейскую эру.

Состав атмосферы в первые времена жизни Земли, как мы уже указывали раньше, повидимому, резко отличался от теперешнего. Во-первых, в воздухе почти не было кислорода; во-вторых, воздух тогда содержал в себе много углекислого газа. Этот газ делал воздух мало проницаемым для солнечных лучей; поэтому нагревание солнцем было не слишком сильным. Зато присутствие в воздухе этого газа и водяных паров очень задерживало охлаждение воздуха в ночное время. Земля была как бы окутана мало проницаемой для тепла оболочкой, которая сохраняла собственную земную теплоту и повышала среднюю температуру Земли. Один ученый высчитал, что если бы теперь количество углекислого газа увеличилось в воздухе втрое, то средняя температура на Земле повысилась бы почти на 10 градусов. Этого повышения было бы с избытком довольно, чтобы растаяли льды в полярных странах и чтобы сошли снега с высоких горных вершин. Климат Земли должен был бы резко измениться: продолжительные морозы случались бы только изредка, зима сократилась бы, лето стало бы длиннее и жарче; в общем, в наших местах климат установился бы такой, какой мы находим сейчас, например, в нашем Закавказье. А на крайнем севере, где теперь простирается область вечной мерзлоты, установился бы довольно мягкий климат умеренного пояса.

Есть все основания думать, что в архейскую эру климат был еще значительно теплее и благодаря, большому содержанию углекислого газа в воздухе, и благодаря тому, что Земля еще не растратила своей первоначальной теплоты, и, наконец, благодаря, тому, что само Солнце блистало ослепительно белым светом и посылало на Землю более горячие лучи. Жизнь расцвела в теплых водах тогдашних морей и океанов. Создавались новые формы растительного мира, а в результате работы растений земная атмосфера стала понемногу очищаться от углекислоты и обогащаться кислородом. Кислород в растворенном виде появился и в море. Так создались условия, при которых стала возможна животная жизнь. Она и возникла вслед за растительной.

Однако относительно животных архейской эры мы знаем еще меньше, чем относительно растений. Кое-где сохранились раковинки одноклеточных животных, так называемых корненожек. Повидимому, животные в те времена играли еще небольшую роль в жизни Земли. Больший интерес представляют другие формы жизни, возникшие в архейскую эру, а может быть, и раньше.

Современная наука больше интересуется мельчайшими организмами, чем крупными. Не слоны и не киты стоят в центре внимания ученых, а мельчайшие, еле видимые или вовсе невидимые живые частицы. Практическая жизнь требует самого подробного исследования именно этих мельчайших организмов. Открытие и изучение их может послужить для разъяснения загадочной природы многих болезней: ведь в основе многих заболеваний лежит нападение на человека микроскопических или ультрамикроскопических[8]Ультрамикроскопическими называют такие мельчайшие тельца, которые нельзя разглядеть в обыкновенный микроскоп, но которые делаются заметными посредством особого прибора, называемого ультрамикроскопом.
организмов. В сельском хозяйстве свойства этих существ связываются с вопросами увеличения урожайности и повышения плодородия почвы. Наука занята исследованием этих ничтожно малых существ и в надежде приблизиться к решению вопроса о первых ступенях эволюции и о начале жизни.

На грани наших знаний находятся организмы, которые так малы, что самые лучшие современные ультрамикроскопы бессильны сделать их видимыми. Они проходят (фильтруются) через самые тонкие фильтры, и их невозможно задержать и отделить от других веществ, чтобы сделать более доступными изучению. Естественно спросить, как же удалось узнать об их существовании, если они ускользают от самых усовершенствованных наших инструментов? Хотя они сами невидимы, но их действия мы можем и видеть и изучать. Самые мелкие из «фильтрующихся существ» называются бактериофагами. Мы узнаем об их присутствии потому, что они пожирают или разрушают живых бактерий. В науке не установлен еще окончательный взгляд на природу этих бактериофагов. Многие ученые считают их самыми простыми из всех живых организмов. Другие более склонны видеть в них не организмы, а химические вещества. Но какова бы ни была их природа, ясно, что здесь мы имеем дело с такими частицами, которые стоят на границе живого и неживого мира.

Несколько крупнее бактериофагов оказываются ультрамикроскопические существа, называемые вирусами (слово «вирус» — латинское и по-русски значит «яд»).

Эти вирусы вызывают целый ряд тяжелых болезней у человека, животных и растений. Копытная болезнь рогатого скота и свиней, собачья чума, оспа, тиф, желтая лихорадка, бешенство, корь и грипп у человека, ряд заболеваний картофеля, табака и других растений — вызываются присутствием вирусов. Хотя они крупнее бактериофагов, они все же так мелки, что свободно проходят через фильтры, за что и получили свое название «фильтрующихся вирусов».

Возможно, что бактериофаги и вирусы — это остатки древнейших организмов. Они тоже изменились в течение истории Земли, приспособившись к существованию в новых условиях. Бактериофаги выработали способность бороться с бактериями, вирусы стали губить растения и животных. Но при всем том они не поднялись даже на такую ступень организации, на какой находятся бактерии. Поэтому в них можно видеть остатки первичных организмов, существовавших в архейскую эру.

 

XI. Палеозойская («древняя») эра

Расцвет жизни в воде

От палеозойской («древней») эры, следовавшей за архейской, остались нам более ясные следы жизни, но тогдашние живые существа совсем еще не были похожи на теперешние. Конечно, жители морей тогда уже очень далеко ушли от самых первых зачатков жизни на Земле. Да и время от начала жизни до палеозойской эры исчисляется сотнями миллионов лет. Тянулась палеозойская эра также миллионы и миллионы лет. Об этом можно судить по тем громадным пластам осадков, которые накопились за ее время. Понятно, что и жизнь за эти долгие годы не стояла на месте; животные и растения начала палеозойской эры сильно отличаются от живших в конце ее. Поэтому палеозойскую эру удобно разделить на первую и вторую половины.

Одно из величайших событий в истории жизни разыгралось в первой половине палеозойской эры. Это — выход растений на сушу и ее завоевание. До того времени суша была совершенно безжизненна. Она представляла такую бесплодную и голую пустыню, какой теперь на Земле не отыскать. Сожженные солнцем пески Сахары и голые скалы полярных морей далеко уступают по бесплодию и оголенности палеозойским землям.

Яркую противоположность этой бесплодной суше составляло тогдашнее море. Оно все было населено бесчисленными растениями и животными. Эволюция жизни прошла бóльшую часть своего пути в морской воде. Здесь шла жестокая борьба за жизнь, и в ней возникали все новые и новые формы.

В особых условиях оказывались те растения, которые жили в полосе морских приливов. Вода по очереди то покрывала их, то схлынув оставляла открытыми. Конечно, в большинстве случаев это было гибельно для растений. Их нежные ткани нуждались во влажной среде, а теплота солнечного луча сушила и убивала их. Порывы ветра, бушевавшего на пустынной Земле, заканчивали разрушение выброшенных из моря детей жизни.

Но среди водорослей оказывались и более стойкие породы. Представление о них может дать живущая теперь на Земле очень древняя морская водоросль — ламинария, называемая еще «морской капустой» (рис. 14). Уже это название показывает, что ткани ламинарии довольно плотные, напоминающие ткани наземного растения. И действительно, рассмотрев строение ламинарии под микроскопом, нашли в ней и покровную защитную ткань, напоминающую кожицу нынешних растений, и проводящие ткани, и такие ткани, которые служат лишь для укрепления тела этой водоросли, — ткани механические. Оно и понятно: это укрепление тканей необходимо ламинарии, так как она растет в прибрежной полосе, прикрепившись к подводным камням. Прикрепление это очень прочно: напрасно приливные волны дергают ламинарию и тянут ее к берегу, напрасно треплет ее морской прибой, — ее гибкое лентообразное тело только извивается в воде, и ламинария остается на месте прикрепления.

Рис. 14. Водоросль ламинария. Ее тело расчленено на корневидную и стеблевидную части и листообразный орган

Возникает вопрос, не получили ли первые наземные растения свое начало от таких сложно построенных водорослей, как ламинария?

Прежде чем ответить на этот вопрос, нам надо указать на некоторые замечательные черты, свойственные всем наземным растениям.

У всех них (за очень малыми исключениями) тело расчленено на части — на стебель, листья и корни или корневые выросты. Оно и понятно: корень нужен наземному растению для прикрепления и для добывания из почвы воды и необходимых солей; водоросль в корне не нуждается, ведь она впитывает соли прямо из окружающей воды, в которой они растворены. Лист также нужен наземному растению: при помощи находящегося в нем хлорофила лист, как мы знаем, добывает главный питательный материал — углерод, разлагая находящийся в воздухе углекислый газ. Наконец, для поддержки листьев и для связи их с корнями служит стебель. Поэтому наземные растения можно еще назвать «листостебельными».

Рис. 15. Приспособление растений к наземной жизни: образуется корень, стебель и лист, сокращается половое поколение и развивается бесполое. У цветковых остались только следы полового поколения: половые клетки развиваются у них внутри проросших спор, и соединение их происходит внутри тканей растения

Отличаются наземные растения еще одним признаком: у них имеется два способа размножения — половой и бесполый. Половой способ состоит в соединении (слиянии) двух особых половых клеток, мужской и женской, и в образовании семян. При бесполом же размножении в растении возникают споры, прорастание которых и дает начало новому растению. При этом происходит чередование обоих способов размножения: полового и бесполого. Это чередование размножения связано с чередованием двух поколений — полового и бесполого. Весь ход развития в основном происходит так: из споры развивается половое поколение, у которого так или иначе возникают мужские и женские половые клетки. Женские половые клетки называются яйцами. Происходит оплодотворение, т. е. слияние половых клеток, после чего из оплодотворенного яйца вырастает бесполое поколение, производящее споры. Яснее всего это чередование поколений выступает у таких растений, как мхи и папоротники, которые в истории развития растительного мира занимают промежуточное положение между типичными водными и высшими наземными растениями.

По мере приспособления растений к наземному существованию у них все больше сокращается половое поколение, которое неразрывно связано с водой (оплодотворение у мхов и папоротников может происходить только в воде), и развивается более устойчивое бесполое поколение.

Теперь мы можем вернуться к нашему вопросу: возможно ли происхождение первых наземных растений от таких водорослей, которые были сходны с ламинарией? Исследования начала XX века открыли в ламинарии замечательную черту. Оказалось, что и ламинария развивается при помощи чередования полового и бесполого поколений. То, что было давно всем известно под именем ламинарии, представляет собой бесполое поколение. Оно приносит споры. Эти споры прикрепляются к подводным камням и прорастая дают небольшие растения. Это — половое поколение: одни из этих растений приносят мужские половые клетки, другие — женские. Те и другие сливаются и снова дают начало бесполому поколению.

Теперь мы можем сказать, что от близких к ламинарии водорослей (бурых, багряных и зеленых) действительно могли произойти древнейшие наземные растения. Находки ископаемых растений палеозоя подтверждают это предположение. Оказывается, что в первой половине палеозойской эры наземные растения жили только по берегам морей, не углубляясь в пределы суши. Чем древнее, тем теснее связь этих растений с морем. По своему строению эти растения очень похожи на мхи и отчасти на водоросли. Таковы древнейшие из известных нам сухопутных растений. Это — так называемые псилофиты, прародители папоротников. У них не было корней, а у большинства не было и листьев, но у них замечается уже расчленение на ткани. Они представляли собой невысокие (в несколько сантиметров) стебли, которые ветвились вилкообразно. Стебли держались на корневище (подземный стебель). Недалеко от тех мест, где найдены эти прибрежные растения, отыскали остатки настоящих водорослей — бурых и зеленых.

Приблизительно в одно время с псилофитами возникли грибы, тоже тесно примыкающие к водорослям и перешедшие в значительной мере к жизни на суше. Грибы представляют собой очень интересную группу с многочисленными формами. Их причисляют к растениям, хотя они, подобно животным, выделяют пищеварительные соки и получают свою пищу, питаясь разлагающимися веществами или живя в качестве паразитов на растениях или животных. Некоторые из них хорошо всем известны благодаря своим крупным плодовым телам («шляпкам») — таковы съедобные грибы. Многие грибы обладают очень сильным разрушительным действием на другие организмы и вызывают у них разные болезни.

С другой стороны, многие из них, как мы уже знаем, очень полезны, например при некоторых брожениях. Началось развитие грибов в первой половине палеозоя.

Древнейший мир наземных растений, еще не порвав связи с водой, жался к морскому берегу и не проникал в глубь суши. Лишь к концу первой половины палеозоя этот мир стал сильно изменяться: псилофиты начали вымирать, а их место заняли более крупные растения. Они были частью похожи на современные хвощи и плауны, частью напоминали мелкие породы папоротников. С приближением каменно-угольного периода, которым начинается вторая половина палеозоя, среди них появились и такие, которые уже выглядели, как настоящие деревья.

В тесной связи с изменениями в климате и с развитием растительного мира изменялся и мир животных.

Первая половина палеозоя замечательна тем, что, в это время еще не было населяющих сушу так называемых сухопутных, или наземных, животных. Хотя жизнь существовала уже многие миллионы лет, она все еще держалась только в океанах, морях и пресных водах. Не было еще, конечно, не только людей, но и ни одного из тех животных, которых мы привыкли видеть вокруг себя. Не было ни одного из тех животных, которых называют позвоночными (у них вдоль спины идет хребет, состоящий из отдельных косточек — позвонков, а внутри этого хребта заключен спинной мозг). Не было также и насекомых, порхающих с цветка на цветок, да и никаких цветков еще не росло.

Это было царство водных беспозвоночных животных.

Рассматривая их остатки, дошедшие до нас, мы с изумлением наблюдаем, какое множество странных животных произошло от тех простейших существ, которые первыми возникли на Земле. В водах палеозойского океана появились многочисленные породы губок и кораллов. Из морской воды они извлекали известь и строили из нее свои скелеты. Лепясь друг к другу, кораллы создали колонии (рис. 16). Эти колонии разрастались в ширину и высоту, превращаясь в огромные коралловые мели. Недремлющие подземные силы могли приподнять в таком месте морское дно, и тогда коралловое сооружение выступало над морской поверхностью, образуя новую сушу — коралловый остров. Но почва такого острова была бесплодной, и пустынным стоял он многие тысячелетия.

Рис. 16. Красный, или благородный, коралл

Кроме неподвижных губок и кораллов, водились в тогдашних морях медленно передвигавшиеся морские ежи и морские звезды. Они пробирались среди водорослей, отыскивая себе пропитание. Немало их жило в палеозойском море, и в каждом собрании ископаемых животных можно найти в изобилии их окаменевшие раковины.

Жили тогда в большом числе разные раки огромной величины и удивительной формы. Особенно многочисленна была группа морских ракообразных животных, известных под названием трилобитов (их тело состояло из трех отделов); питались они преимущественно илом, но некоторые из них были, повидимому, хищными (рис. 17).

Рис. 17. Трилобит. Видно членистое строение его тела и разделение на три отдела

К концу первой половины палеозойской эры развитие жизни сделало большой шаг вперед: в морях из беспозвоночных животных развились первые рыбы. Снаружи они были закованы в твердый панцырь, как раки. Эти древнейшие панцырные рыбы медленно двигались своим неуклюжим телом и, как думают ученые, больше ползали по морскому дну, чем плавали. Эти рыбы вымерли в палеозое. Нелегко заметить в них родство с нынешними рыбами, проворными и верткими обитательницами наших рек и морей.

Рис. 18. Панцырные рыбы и другие животные палеозоя

Рядом с ними возникли и настоящие морские рыбы. У них твердый скелет был не снаружи, а внутри тела и состоял из хряща, а в коже сверху сидели чешуи. Хотя сами они не дожили до нашего времени, но отдаленные их потомки — акулы — носятся и теперь по волнам океана. В теле акул также нет костей. Весь их скелет — хрящевой. Акулы стоят особняком среди теперешних рыб и своим видом резко отличаются от них.

С появлением рыб началась история той ветви животного мира, которая постепенно превзошла все его остальные ветви и вышла победительницей из жестокой борьбы за жизнь. Эта ветвь — позвоночные животные. Медленным путем развитие жизни привело к появлению первых позвоночных. Много миллионов лет потребовалось, чтобы из первых живых существ образовалась акулоподобная рыба.

Эта долгая история наукой освещена еще недостаточно. Нам гораздо лучше известен дальнейший путь: от первых позвоночных к человеку. В земных пластах нашлись документы в виде множества окаменелых остатков и отпечатков, намечающих этот путь. Мы остановимся на его главнейших этапах.

Каменноугольный период

Особенно пышно расцвела жизнь во второй половине палеозойской эры, начиная с так называемого каменноугольного периода. За этот долгий период в Земле накопились несметные богатства каменного угля, теперь открытые и разрабатываемые человеком. Накоплению этих ценных запасов прежде всего содействовал тогдашний климат: теплый и влажный воздух окутывал весь земной шар, и, как в гигантском парнике, на нагретой почве дружно всходили и быстро разрастались высокие деревья.

Нередко в каменном угле видны отпечатки листьев, кусков древесной коры, шишек, веток и т. д. Для изучения растений, из которых образовался каменный уголь, делают тонкие срезы (шлифы), просветляют их особым образом и рассматривают в микроскоп. Изучение это показало, что в каменноугольный период сильно возросло разнообразие растительного мира. Новых пород древесных растений появилось так много, и среди них были такие великаны, что каменноугольную флору (растительность) считают самой мощной и богатой из всех, когда-либо существовавших на Земле. Благодаря ей на Земле впервые возникла плодородная почва. До этого времени растениям приходилось укрепляться на голых скалах, на камнях или песке. Теперь образовался перегной, который смешался с песком и камнями и создал настоящую почву.

Рис. 19. Отпечатки растений на каменном угле

Первое место среди тогдашних растений занимали древовидные папоротники, огромные хвощи и плауны. Папоротники высоко над землей возносили свои раскидистые листья, затеняя малорослые формы, ютившиеся внизу. Огромного развития достигало бесполое поколение папоротников, приносившее миллиарды спор, которые усыпали Землю толстым слоем. Местами каменный уголь целиком состоит из бесчисленных уплотненных, спрессованных спор. Хвощи поднимали свои толстые стебли, украшенные вверху плодовыми шишками. Листья их сидели кольцами вокруг стволов, а нижние части стеблей были погружены в болото. Плауны были одеты небольшими узкими листьями, придававшими стволам их вид чешуйчатых колонн. С их вершин свешивались плодоносные шишки, выбрасывавшие целые тучи спор. Были еще особые семенные папоротники с рассеченными листьями, по краям которых сидели семена. Местами попадались невысокие деревья с широкими веерообразными листьями — гинковые деревья, которым предстояло роскошное развитие в следующую — мезозойскую — эру.

Рис. 20. Деревья каменноугольного периода

Земля на обширных пространствах была покрыта болотами, и на них вздымались огромные леса. Отмиравшие деревья постепенно погружались в топкую почву и глубоко засасывались ею. Уцелевшие стволы, листья и ветки деревьев, тесно сплетенные друг с другом, постепенно затягивались илом, нагромождались одни на другие. Вновь отмиравшие деревья налегали на нижние, сдавливали их, а потом и сами подвергались той же участи.

В течение многих и многих тысячелетий накоплялись эти деревья, этаж за этажом, хороня вместе с собой животных, приютившихся у них под корой или в дуплах. Не раз исследователям попадались среди стволов, образующих каменный уголь, остатки улиток, тысяченожек, а то и целые окаменевшие скелеты похожих на лягушек животных, сидевших в дуплах.

Многие миллионы лет скрывались эти растительные и животные остатки под землей. Над ними накоплялись все новые и новые пласты, уплотняя нижележащие. Не раз заливало их море, и они оказывались глубоко под морским дном. Вещество растений все более уплотнялось, подвергалось разным химическим изменениям, обугливалось и постепенно превращалось в твердую горючую горную породу, в каменный и другие угли.

Много тысячелетий прошло, пока человек научился добывать уголь, и его упорный труд проложил дорогу к погребенному в Земле драгоценному топливу, движущему теперь наши пароходы, паровозы и фабричные станки. Человек извлек из недр Земли те богатства, что окрылись там в каменноугольном периоде.

Почти все животные, о которых мы говорили, были жителями морей или пресных вод. Сухопутных животных в этой глубокой древности почти не было.

Жизнь возникла в воде. Долгое время она и развивалась только там. Она постепенно принимала новые формы, стала бесконечно сложнее и разнообразнее. Мы, видели, что растения стали приспособляться к наземному образу жизни, мало-помалу овладевая сушей. Наконец и животные смогли сделать новый крупнейший шаг в своей эволюции. Вслед за растениями они тоже начали завоевание суши. Ведь суша, уже заселенная растениями, могла служить им удобным местом обитания.

Нам, существам сухопутным, давно привыкшим к наземному существованию, кажется, что жить на земле куда легче и привольнее, чем в воде, что для жизни в воде нужны особые приспособления. Но это не так. Для множества низших животных нет более удобной среды жизни, чем морская вода. На сотни и тысячи километров в ширину, на километры в глубину — все та же вода, с более или менее одинаковым составом, со сходной температурой в более глубоких слоях. Морская поверхность по временам еще волнуется от бурь и непогоды, но на большую глубину никакое волнение почти не проникает, тишина и спокойствие царят здесь… Казалось бы, ничто не может потревожить безмятежного существования глубоководных обитателей. Недаром в воде произошло и самое возникновение жизни, в воде протекли и очень долгие первые века ее развития.

Даже высшие животные — и люди, и звери, и птицы — до сих пор носят в своем теле как бы запас морской воды в виде крови. Кровь по содержанию солей довольно близка к морской воде. В ней, как в морском аквариуме, купаются внутренние органы всех животных: сердце, желудок, печень, кишки, мозг — все это омывается кровью.

Теперь спрашивается: если животные так привольно жили миллионы лет в морской воде, если они к ней великолепно приспособились, то почему же они покинули свою древнюю родину? «От добра добра не ищут», — говорит пословица про людей, но она справедлива также относительно животных и растений.

В самом деле: где, когда и по каким причинам были вынуждены животные (и растения) оставить водную стихию и выбраться на негостеприимную сушу?

Выход животных на сушу

Немало пришлось потрудиться в поисках ископаемых следов вымерших существ, чтобы выяснить этот вопрос. Прежде объясняли переход животных на сушу так: в воде, мол, много врагов, и вот рыбы, спасаясь от них, стали по временам выползать на сушу, постепенно вырабатывая нужные приспособления и переделываясь в другие, более совершенные формы организмов.

С этим объяснением нельзя согласиться. Ведь и теперь есть такие удивительные рыбы, которые по временам выползают на берег, а потом возвращаются в море (рис. 21). Но они докидают воду вовсе не ради спасения от врагов. Вспомним и о лягушках — земноводных, которые, живя на суше, для произведения потомства возвращаются в воду, где они мечут икру, и где развиваются молодые лягушата — головастики. Прибавьте к этому, что древнейшие земноводные вовсе не были беззащитными, страдающими от врагов существами. Они были закованы в толстый твердый панцырь и охотились на других животных, как жестокие хищники; невероятно, чтобы их или им подобных выгнала из воды опасность со стороны врагов.

Высказывали также мнение, что водные животные, переполнявшие море, будто бы задыхались в морской воде, ощущали потребность в свежем воздухе, и их привлекали неисчерпаемые запасы кислорода, находящиеся в атмосфере. Так ли это было в действительности? Вспомним о летающих морских рыбах. Они то плавают у поверхности моря, то сильным всплеском поднимаются из воды и несутся в воздухе. Казалось бы, им всего легче начать пользоваться воздухом атмосферы. Но они как-раз им не пользуются. Они дышат жабрами, т. е. органами дыхания, приспособленными для жизни в воде, и вполне довольствуются этим.

Зато среди пресноводных имеются такие, которые обладают особыми приспособлениями для воздушного дыхания. Они вынуждены пускать их в ход тогда, когда вода в реке или озере становится мутной, засоренной и беднеет кислородом. Если засоряется морская вода какими-нибудь потоками грязи, стекающими в море, то морские рыбы уплывают в другое место. Морские рыбы и не нуждаются в особых приспособлениях для воздушного дыхания. В другом положении оказываются пресноводные рыбы, когда окружающая их вода замутняется и загнивает. Стоит понаблюдать за некоторыми тропическими реками, чтобы понять, что при этом происходит.

Рис. 21. Морская рыба илистый прыгун, выползшая из воды по корням мангрового дерева

Вместо четырех наших времен года в тропиках жаркая и сухая половина года сменяется дождливой и сырой. Во время бурных дождей и частых гроз реки широко разливаются, высоко вздымаются воды и насыщаются кислородом из воздуха. Но вот картина резко меняется. Дождь перестает лить. Воды спадают. Палящее солнце высушивает реки. Наконец, вместо текучей воды остаются цепи озер и болот, в которых стоячая вода переполнена животными. Они массами гибнут, трупы быстро разлагаются, а при гниении потребляется кислород, так что его становится, таким образом, все меньше и меньше в этих набитых организмами водоемах. Кто же может уцелеть при таких резких переменах условий жизни? Конечно, лишь тот, кто имеет соответствующие приспособления: он может либо впадать в спячку, зарывшись в ил на все сухое время, либо перейти к дыханию атмосферным кислородом, либо, наконец, может делать и то, и другое. Все же остальные обрекаются на истребление.

У рыб есть два рода приспособлений к воздушному дыханию: или жабры их имеют губчатые выросты, которые задерживают влагу, и вследствие этого кислород воздуха легко проникает в омывающие их кровеносные сосуды; либо у них есть измененный плавательный пузырь, который служит для удержания рыбы на определенной глубине, но вместе с тем может выполнять и роль органа дыхания.

Рис. 22. Строение жабер у лосося. А — удалены черепные кости и видны жаберные дуги и жаберные лепестки. Б — снята жаберная крышка, видны жабры

Первое приспособление встречается у некоторых костистых рыб, т. е. имеющих уже не хрящевой, а вполне окостеневший скелет. У них плавательный пузырь не участвует в дыхании. Одна из таких рыб — «ползающий окунь» — живет в тропических странах и теперь. Подобно некоторым другим костистым рыбам, он обладает способностью покидать воду и с помощью плавников ползать (или прыгать) по берегу; иногда он забирается даже на деревья в поисках слизняков или червей, которыми питается. Как ни удивительны привычки этих рыб, они не могут разъяснить нам происхождения тех изменений, которые позволили водным животным стать обитателями суши. Дышат они при помощи особых приспособлений в жаберном аппарате.

Обратимся к двум очень древним группам рыб, к тем, которые жили на Земле уже в первой половине древней эры истории Земли. Речь идет о кистеперых и двоякодышащих рыбах. Одна из замечательных кистеперых рыб, называемая полиптер, живет и в настоящее время в реках тропической Африки. Днем эта рыба любит прятаться в глубоких ямах на илистом дне Нила, а ночью оживляется в поисках пищи. Она нападает и на рыб и на раков, не брезгует и лягушками. Подстерегая добычу, полиптер стоит на дне, опираясь на свои широкие грудные плавники. Иной раз он ползет по дну на них, как на костылях. Вытащенная из воды, эта рыба может прожить часа три-четыре, если ее держать в мокрой траве. При этом ее дыхание происходит с помощью плавательного пузыря, в который рыба то-и-дело набирает воздух. Этот пузырь у кистеперых рыб двойной и развивается как вырост пищевода с брюшной стороны.

Рис. 23. Африканская легочная рыба полиптер

Мы не знаем полиптера в ископаемом состоянии. Другая кистеперая рыба, близкий родственник полиптера, жила в очень далекие времена и дышала хорошо развитым плавательным пузырем.

Двоякодышащие, или, легочные, рыбы замечательны тем, что их плавательный пузырь превратился в орган дыхания и работает, как легкие. Из них до нашего времени дожило только три рода. Один из них — рогозуб — живет в медленно текущих реках Австралии. В тишине летних ночей далеко разносятся хрюкающие звуки, которые издает эта рыба, выплывая на поверхность воды и выпуская воздух из плавательного пузыря (рис. 24). Но обычно эта большая рыба лежит неподвижно на дне или медленно плавает среди водяных зарослей, общипывая их и отыскивая там ракообразных, червей, моллюсков и другую снедь. Дышит она двойным способом: и жабрами, и плавательным пузырем. И тот, и другой орган работает одновременно. Когда летом река пересыхает и от нее остаются небольшие водоемы, рогозуб чувствуем себя в них великолепно, тогда как остальные рыбы гибнут массами, их трупы сгнивают и портят воду, лишая ее кислорода. Путешественники по Австралии много раз наблюдали эти картины. Особенно интересно, что подобные картины чрезвычайно часто развертывались на заре каменноугольного века по лицу Земли; они дают представление о том, как в результате вымирания одних и победы других стало возможно великое событие в истории жизни — выход водных позвоночных на сушу.

Рис. 24. Рогозубы (австралийские легочные рыбы), поднявшиеся на поверхность воды, чтобы подышать

Современный рогозуб не склонен перебираться для житья на берег. Он круглый год проводит в воде. Исследователям пока-что не удалось наблюдать, чтобы он впадал в спячку на жаркое время.

Его дальний родственник — цератод, или ископаемый рогозуб, — жил на Земле в весьма отдаленные времена и был широко распространен. Его остатки нашли в Австралии, Западной Европе, Индии, Африке, Северной Америке.

Две другие легочные рыбы нашего времени — протоптер и лепидосирен — отличаются от рогозуба устройством своего плавательного пузыря, превратившегося в легкие. Именно, он у них двойной, тогда как у рогозуба — непарный. Протоптер довольно широко распространен в реках тропической Африки. Вернее сказать, он живет не в самых реках, а в болотах, которые тянутся рядом с руслом рек. Питается он лягушками, червями, насекомыми, раками. При случае протоптеры нападают и друг на друга. Их плавники не годятся для плавания, а служат для опоры о дно при ползании. У них имеется даже нечто вроде локтевого (и коленного) сустава приблизительно на середине длины плавника. Эта замечательная особенность показывает, что у легочных рыб еще до оставления ими водной стихии могли выработаться приспособлений, которые очень пригодились им для жизни на суше.

От времени до времени протоптер поднимается на поверхность воды и набирает воздух в легкие. Но рыбе этой приходится туго в сухое время года. Воды в болотах почти не остается, и протоптер закапывается в ил на глубину около половины метра в особого рода нору; здесь он лежит, окруженный затвердевшей слизью, выделенной его кожными железами. Эта слизь образует вокруг протоптера как бы скорлупу и не дает ему вполне высохнуть, поддерживая кожу во влажном состоянии. Сквозь всю корку идет ход, который оканчивается у рта рыбы и через который она дышит атмосферным воздухом. Во время этой спячки плавательный пузырь служит единственным органом дыхания, так как жабры тогда не работают. За счет чего идет в это время жизнь в теле рыбы? Она сильно худеет, теряя не только свой жир, но и часть мяса, подобно тому, как за счет накопленного жира и мяса живут во время зимней спячки и наши звери — медведь, сурок. Сухое время в Африке длится добрые полгода: на родине протоптера — с августа по декабрь. Когда же пойдут дожди, жизнь в болотах воскреснет, скорлупа вокруг протоптера растворяется, и он возобновляет свою оживленную деятельность, готовясь теперь к размножению.

Вылупившиеся из икринок молодые протоптеры больше похожи на саламандр, чем на рыб. У них длинные наружные жабры, как у головастиков, и кожа покрыта разноцветными пятнами. В это время плавательного пузыря еще нет. Он развивается тогда, когда наружные жабры отпадают, совершенно так же, как это бывает у молодых лягушат.

Третья легочная рыба — лепидосирен — живет в Южной Америке. Свою жизнь она проводит почти так же, как африканский ее родственник. И потомство у них развивается очень сходно.

Рис. 25. Южноамериканская легочная рыба лепидосирен во время летней спячки

Больше двоякодышащих рыб не сохранилось. Да и те, которые еще остались, — рогозуб, протоптер и лепидосирен — приблизились к закату своего века. Их время давно миновало. Но они дают нам понятие о далеком прошлом и тем особенно для нас интересны.

Когда и как возникли сухопутные позвоночные

Земля сохранила немного остатков ископаемых двоякодышащих рыб и еще меньше следов тех животных, которые первыми вышли из воды и стали наземными. Самые древние из таких следов относятся к первой половине палеозоя — к девонскому периоду, предшествовавшему каменноугольному. Значит, переход от водной жизни к наземной совершился самое позднее — в начале девона. Но настоящее завоевание суши началось только с середины девона.

К каменноугольному периоду жизнь уже роскошно расцвела на огромных пространствах суши.

В первую половину девонского периода было очень жарко и очень влажно. Но с середины девона климат стал изменяться. Полосы проливных дождей стали сменяться долгими засухами, наподобие того, как происходит сейчас в тропической Африке. Это и было время величайшего расцвета на земле кистеперых и двоякодышащих рыб. Они кишели в тогдашних реках, озерах и болотах, как теперь костистые, которые тогда еще не существовали. Многие из этих рыб, конечно, приспособились к сухому времени не хуже, чем их теперешние потомки. Но засухи стали еще более продолжительными, время дождей так сократилось, что уже нельзя было успеть ни откормиться, ни вырастить потомство. Тогда и произошло завоевание водными животными суши. Животным этим пришлось бы погибнуть, если бы у них не выработались приспособления к жизни на суше. Место спячки заняла активная жизнь. Наиболее приспособившиеся из легочных рыб покинули древнюю колыбель жизни — воду, в которой так хорошо жилось бесчисленным поколениям их предков. Стесненные на родине, потомки вышли на сушу, на новое и дотоле неизведанное место обитания. Из многих пород, пытавшихся это сделать, лишь одна оказалась действительно способной справиться с огромными трудностями, бывшими на этом пути. Безжалостная борьба за существование истребила всех остальных. Зато уцелевшая при естественном отборе порода дала начало новой жизни, из нее развился новый класс позвоночных животных — класс земноводных, или амфибий.

Было бы ошибкой думать, что земноводные произошли от какой-либо двоякодышащей рыбы. Дело в том, что конечности двоякодышащих так устроены, что из них не могла развиться ходильная нога сухопутного земноводного. Предками земноводных считаются кистеперые рыбы, которым, как мы уже видели, тоже не чуждо дыхание с помощью плавательного пузыря, у некоторых из них раздвоенного, как легкие. Поэтому современные ученые полагают, что именно от каких-то кистеперых рыб и произошли земноводные животные.

Этот переход не прошел даром для всего устройства их тела. Оно подверглось коренной перестройке. Самые важные перемены произошли в коже, плавниках, жабрах и сердце.

Кистеперые рыбы, как это можно видеть и по их родственникам — теперешним осетровым, несут на своем теле ряды блестящих чешуй, называемых у осетровых рыб «жучками». Это тяжелое вооружение не сохранилось у земноводных. Древнейшие из них еще имели костные щиты на голове и отчасти на груди, но большая часть их тела стала свободна от щитков.

Непарные плавники играют важную роль при плавании и поэтому очень нужны при жизни в воде; на суше они только мешали бы. Эти плавники исчезли уже у первых земноводных. Однако в тех случаях, когда земноводные почему-либо возвращаются к водному существованию, у них, например у саламандры, имеющей хорошо развитую оторочку вокруг хвоста, такие плавники снова появляются; у некоторых самцов саламандр оторочка в виде высокого гребня продолжается вперед вдоль спины. То же у лягушек: пока молодые лягушки, называемые головастиками, живут в воде, они тоже несут непарные плавники на своем теле. Но эти плавники нельзя считать остатками старинных рыбьих плавников. Они образовались заново: в них нет поддерживающих лучей, которыми отличаются плавники рыб.

Самые замечательные изменения произошли в устройстве парных плавников, давших начало ходильным конечностям. У самых различных наземных позвоночных кости конечностей устроены сходно и очень сходно расположены. Для их прикрепления к туловищу служат особые «пояса» (рис. 26): плечевой пояс (ключица и лопатка) для передних и тазовый — для задних. К поясам прикрепляется по одной кости, которой начинается свободная конечность. На передних конечностях эта кость называется плечевой, а на задних — бедренной. Дальше в каждой конечности идут по две кости; потом число их еще больше увеличивается, так что каждая конечность заканчивается пятью костными лучами (фалангами), принадлежащими пальцам.

Описанное устройство конечностей имеется у всех наземных позвоночных. Правда, некоторые из них теряют ту или другую кость или даже несколько костей; в других случаях отдельные кости могут между собой срастаться, и тогда число их становится меньше. Но стоит обратиться к изучению зародышей таких животных с неполным скелетом конечностей, как сразу станет ясно, что у них закладывается полное число этих костей, и лишь в дальнейшем та или другая кость недоразвивается.

Вот теперь нам и надо проследить, как из плавника кистеперой рыбы могли возникнуть конечности с их многочисленными и очень постоянными костями.

Рис. 26. Скелет верхней (слева) и нижней (справа) конечности человека: 1 — ключица, 2 — лопатка, 3 — плечевая кость, 4 — локтевая, 5 — лучевая, 6 — запястье, 7 — пясть, 8 — фаланги пальцев, 9 — таз, 10 — бедренная кость, 11 — малая берцовая кость, 12 — большая берцовая, 13 — одна из костей предплюсны, 14 — кости плюсны, 15 — фаланги пальцев

На рис. 27 изображен замечательный документ, дошедший до нас от девонского времени. Это — отпечаток переднего плавника рыбы «ящеропер» (завриптер). Всматриваясь в рисунок, вы видите, что в нем намечаются все главные части скелета сухопутной конечности. Скелет плечевого пояса представлен здесь несколькими частями, в которых можно найти зачатки будущих лопатки (7) и ключицы (2); к этому поясу причленяется одна небольшая хрящевая пластинка — зачаток плечевой кости; к ней прикрепляются две пластинки, соответствующие лучевой и локтевой костям, а дальше идут многочисленные лучи, в которых можно узнать предшественников запястных косточек и костей пальцев. Если бы рыба с такими плавниками очутилась на суше, она смогла бы не только опереться на плавники, как рогозуб или протоптер, но и кое-как ползать по земле. Такой плавник без больших трудностей мог бы дать начало настоящей ноге.

Рис. 27. Скелет грудного плавника ископаемой девонской рыбы завриптера: 4 — плечевая кость, 5 — лучевая, 8 — локтевая; к ним причленяются хрящи, соответствующие костям запястья и кисти

Но было ли так на самом деле? Нельзя ли привести какие-нибудь точные факты в защиту этого мнения? Один такой факт есть. Недавно выбравшиеся из воды существа, полурыбы-полуземноводные — ученые называют их тинопами — ползали когда-то по мягким песчаным берегам в Северной Америке. На песке они оставляли следы своих неуклюжих, еще не вполне сложившихся ног. Следы были занесены песком и пылью и погребены навеки в толщах земли. Но вот через сотни миллионов лет молоток геолога, разбивая каменную породу, в которую превратился древний песок, открыл в ней эти замечательные следы. Один из них показан на рис. 28. Остановите на минуту на нем свое внимание — он заслуживает этого: это — след далекого прародителя всех сухопутных позвоночных животных, а стало-быть, отдаленнейшего предка человека. Вы застаете здесь природу как бы за работой, которая еще далека от окончания. Только первый — большой палец успел развиться. Глубокая выемка отделяет его от остальной ноги. Второй палец, как видно, тоже скоро оформится. Но третий только начинает возникать, возвышаясь как бы почкой сбоку от второго; четвертый едва намечается. На пятый палец нет и намека.

Рис. 28. След ноги тинопа

Если это объяснение кажется вам неправильным, взгляните на рис. 29, сделанный одним ученым за много лет до находки следов тинопа. На этом рисунке показано развитие задней ноги саламандры, земноводного животного, которое и теперь существует на Земле. Сперва нога имеет вид выроста, похожего на плавник. Потом на ней начинают слабо намечаться будущие пальцы в виде невысоких почечек. Потом обособляются первый и второй пальцы, и нога саламандры как-раз подходит к тому состоянию, в котором на всю жизнь остались ноги у тинопа. Но у саламандры развитие продвигается дальше. Вырисовывается третий палец, и начинает возникать четвертый. Весь ход развития заканчивается удлинением второго и третьего пальцев, отрастанием четвертого и появлением маленького зачатка пятого.

Рис. 29. Развитие задней ноги саламандры

Немного лет назад блестящая находка, сделанная на дальнем севере, на берегу Гренландии, целиком подтвердила то, на что указывали следы тинопа. Были найдены остатки ползавшего по земле родственника тинопа, голова которого имела еще совершенно рыбье устройство, тогда как конечности уже приспособились к ползанию по земле и были очень похожи на лапы тинопа.

Немалым изменением была утрата жабер. Однако некоторые следы этого когда-то важного органа остались и у тех животных, которые уже давно его утратили. Следы эти выражаются в том, что у птиц и всех млекопитающих (в том числе и у человека) в ранние периоды развития их зародышей образуются в глоточной области жаберные щели, очень схожие с жаберными щелями рыб (рис. 30). Во время дальнейшего развития названных зародышей эти щели зарастают.

Рис. 30. Зародыши высших позвоночных животных: А — свиньи, Б — коровы, В — кролика, Г — человека. У ранних зародышей (верхние ряды) по бокам шеи заметны жаберные щели

Изучая остатки разных земноводных, геологи пришли к выводу, что эти существа развивались в очень изменчивом климате, когда сухое время года сменяли сильные дожди. Земноводные проникли в пределы суши далеко от морского берега. Однако дальнейшее высыхание местности могло привести к тому, что им уже негде было метать икру. Теперь многие земноводные сами попали в такое же стесненное положение, в каком когда-то очутились их предки — кистеперые рыбы. Из этого положения был один выход: дальнейшее приспособление к изменившимся обстоятельствам. И действительно, земноводные, оказавшиеся в затруднительном положении, начали изменяться: от них произошли путем долгой эволюции пресмыкающиеся, жизнь которых стала еще меньше связана с водой.

Однако и для земноводных в разных местах оставалось еще немало приволья. В конце каменноугольного периода на сотни километров простирались топкие болота, где росли необычные для нашего времени леса. В них не было ни цветов, ни лиственных деревьев. Изредка виднелись деревья, напоминающие наши хвойные и отдаленно похожие на сосны и ели. Всего больше, однако, было еще таких деревьев, каких теперь нет совершенно. Одни из них напоминали собой наши хвощи и были снабжены такими же зонтиками тонких ветвей, но достигали ростом 8 метров; были также огромные, высокие плауны. Встречались саговые деревья, похожие на теперешнюю саговую пальму (растет в теплых странах). Были, наконец, странные высокоствольные деревья с корой, покрытой большими чешуями.

В теплой воде тогдашних болот нежились различные земноводные. Тогдашние земноводные были крупными и сильными и могли постоять за себя. Привольно и удобно жилось им в течение каменноугольного времени. Ведь болота занимали огромные пространства. А вылезши из воды на сушу, земноводные встречали тоже очень благоприятную обстановку. В теплом и сыром воздухе не высыхала их влажная, покрытая слизью кожа, горячие лучи солнца не проникали сквозь зелень огромных зарослей и не вредили этим животным. Число их пород было очень велико. Одни из них больше плавали в воде, хотя могли свободно ползать по земле, волоча свой длинный хвост и оставляя глубокие следы на топкой почве. Многие из таких следов сохранились и до нашего времени вместе с костями, зубами и чешуями.

Население каменноугольного леса не ограничивалось земноводными. Вслед за сухопутными растениями появились и насекомые[9]По мнению многих исследователей, насекомые произошли от ракообразных, приспособившихся к жизни на суше. Мы не можем здесь входить в подробное описание этого превращения.
. Но тогдашние насекомые напугали бы нас своей величиной. Каково увидеть таракана длиной в треть метра или клопа величиной с воробья? Таковы были древнейшие насекомые.

Каменноугольный период длился чрезвычайно долго. Геологи считают, что его продолжительность была около 150–200 миллионов лет. Но и он подошел к концу. Этот конец ознаменовался замечательным событием в жизни Земли: повсеместным охлаждением климата.

Как известно, от времени до времени Земля переживала полосы значительного холода. Таких охлаждений было не меньше восьми за всю историю Земли. Самое сильное из них началось в конце каменноугольного века и захватило весь следующий период — так называемый пермский период. Он тянулся не меньше 30 миллионов лет, и в это время на Земле царил холод, какого ни раньше, ни после она не знала. Огромные ледяные шапки покрыли Северный, а еще больше Южный полюс. С полюсов ледяные поля стали надвигаться на окрестные страны. Гигантские ледяные глыбы обламывались по краям ледника и сваливались в море, где плавали в виде целых гор.

Откуда мы это знаем?

Льды сами написали свою историю; надо только научиться ее читать. Мы знаем, что и теперь на полюсах и на высоких горах находятся никогда не тающие лады. С гор они сползают (очень медленно) в виде ледяных рек, называемых ледниками. Ползущий с горы ледник оставляет после себя глубокие следы. Он сглаживает мелкие неровности земной поверхности, отрывает от скал целые куски. Эти обломки вмерзают в лед, уносятся им дальше, постепенно погружаются в толщу льда, потом попадают под лед и, придавленные его тяжестью, трутся о русло и царапают его, а сами перетираются в мелкий порошок. Там, где ледник кончается и лед тает, из-под него несутся потоки мутной воды, переполненной илом и песком. Часть разрушенных ледником горных пород скопляется тут же у конца ледника. Это скопление растет с каждым годом и, наконец, образует целую гору или холм, называемые конечной мореной ледника.

Если ледник совсем стает, от него останется много следов, по которым нетрудно догадаться, что в этом месте раньше был ледник. Почва окажется сглаженной и выравненной по всему ходу ледника, скалы окажутся отесанными и местами отполированными, дно долины (русла) будет покрыто шрамами и царапинами, сделанными острыми камнями, которые тащил ледник с собой. В разных местах русла ледника останутся камни, которые он не успел донести до конечной морены; сама конечная морена и другие нагромождения глины и камней, отложенные ледником, — все это будет свидетельствовать о его прежнем существовании.

По таким следам и удалось узнать историю того огромного оледенения, которое было на Земле в конце каменноугольного и в пермском периоде. Тогда под ледяной корой скрылась значительная часть Австралии, Южной Америки, Африки, Индии и многих других стран, в которых теперь господствует жаркий климат. Вода в морях и океанах сильно охладилась от огромных таявших льдов. Этот холод не мог не вызвать целого переворота среди живых существ. Многие и многие из них не перенесли его. Другим он пошел на пользу. Незаметные и малочисленные раньше, теперь они размножились и выдвинулись на первые места. Пермский период отмечен вымиранием множества прежних пород, полным их исчезновением и возникновением многих новых форм животных и растений.

Большие перемены произошли в населении морей, еще бóльшие в жизни наземных растений и животных. В пермский период была подготовлена и отчасти завершена значительная смена живого населения Земли, как животного, так и растительного.

В растительном мире на второй план отошли странные, покрытые как бы чешуей деревья (огромные плауны) и гигантские хвощи, зато еще шире распространились древовидные папоротники. Среди папоротников особенно выделяются две группы, получившие начало еще в каменноугольном периоде. Одна из них — семенные папоротники. Они отличались тем, что вместо спор размножались семенами. Спора — одна клетка; семя — многоклеточное образование, в котором зародыш нового растения окружен обильными запасами питательных веществ. Понятно, что семенные растения имели преимущество перед споровыми, так как их развитие было лучше обеспечено. Раз возникнув в виде семенных папоротников, семенные растения начинают быстро завоевывать видное положение на Земле и производят все новые и новые формы: из них развиваются хвойные деревья, саговники, гинковые, а затем и высшие цветковые.

Другая интересная группа папоротников — глоссоптериевые. Они имели слабо расчлененные кожистые листья и были приспособлены к жизни в сухих местах. Насколько изменился в пермское время характер растительности, видно хотя бы из того, что местами возникли огромные леса, состоявшие почти сплошь из хвойных деревьев. Конечно, это не были наши сосны и ели. Пермские хвойные не дожили до нашего времени. Но местами они образовали богатые залежи каменного угля, как, например, у нас в Кузнецком бассейне. Там можно обнаружить массу листьев и веток хвойных деревьев, из которых этот уголь образовался.

 

XII. Мезозойская («средняя») эра

Палеозойская эра закончилась целым переворотом в истории Земли: огромным оледенением и гибелью множества животных и растительных форм. В средней эре мы уже не встречаем очень многих из тех организмов, которые существовали сотни миллионов лет до тех пор. Огромные раки — трилобиты, которые свирепствовали в морях палеозоя, исчезают, точно сметенные с лица Земли. Множество иглокожих, целые семейства морских ежей, морских звезд, морских лилий и пр. разделяют их судьбу. Другие иглокожие, правда, остаются и в последующее время, но они сильно изменяются и развиваются в совершенно новом направлении. Исчезает множество пород кораллов. Большие перемены происходят также с моллюсками и рыбами. Еще больше изменений испытывает население суши.

Кончилось время расцвета древовидных папоротников и хвощей. Большая часть их не пережила палеозоя. Те виды, которые еще существовали в начале мезозойской эры, сохранили слабые следы былого великолепия. Они встречаются много реже, не достигают большого роста, а часто оказываются и вовсе малорослыми. Зато процветают хвойные и саговые деревья, а через некоторое время к ним присоединяются многочисленные новые породы цветковых растений: широкое распространение получают пальмы. По своему характеру мезозойский лес резко отличается от леса древней эры. Там была однообразная растительность из мрачных высокоствольных деревьев. Здесь же хвойные и саговые деревья, пальмы, а за ними и цветковые растения придают растительному покрову Земли яркие краски и веселые тона. На полях запестрели цветы.

Мезозойская эра делится на три части: начальное время — триасовый период, среднее — юрский период и позднее — меловой период.

В начале мезозойского времени устанавливается сухой, но теплый климат, потом он стал более влажным, но продолжал оставаться теплым. Тянулась мезозойская эра, по мнению многих геологов, около 120 миллионов лет, причем больше половины этого времени приходится на долю последнего, мелового периода.

Уже в первый из этих периодов было резко заметно изменение животного мира. На место исчезнувших жителей морей в большом числе возникли длиннохвостые раки, похожие на тех, которые и теперь обитают в морях и реках. На суше рядом с земноводными появилось немало новых животных, развившихся из земноводных и называемых пресмыкающимися, или рептилиями. Мы знаем, что их происхождение из земноводных связано с необходимостью завоевывать новые пространства суши, удаленные от воды.

В наше время из пресмыкающихся, или чешуйчатых гадов, как их еще иногда называют, живут очень немногие. Мы можем встретить сравнительно небольших ящериц, черепах, змей и крокодилов. В мезозойское время тоже можно было бы всюду увидеть больших и маленьких ящериц, похожих на обитателей наших лесов и скал. Жили в те времена и черепахи; большей частью они водились в морях. Но кроме довольно безобидных черепах и ящериц, встречалось страшное, похожее на крокодила пресмыкающееся, дальним потомком которого и является теперешний крокодил. Змей почти до самого конца мезозоя совсем еще не было.

Были в мезозойские времена еще многие другие породы пресмыкающихся, которые теперь совершенно исчезли.

Из их остатков особенно интересны для нас странные скелеты, в которых признаки пресмыкающихся перемешаны с особенностями млекопитающих животных, т. е. тех покрытых шерстью зверей, самки которых кормят детенышей молоком (таковы, например, коровы, свиньи, кошки, собаки и вообще все хищные, копытные, грызуны, обезьяны и др.). До нас дошли удивительные кости звероподобных пресмыкающихся, у которых устройство ног и зубов очень напоминало млекопитающих животных, в те времена еще не существовавших на Земле. За сходство со зверями эта порода и получила название «звероподобных».

Рис. 31. Парейазавр (пресмыкающееся, близкое к земноводным) — внизу и иностранцевия (пресмыкающееся, близкое к млекопитающим) — вверху

К их числу принадлежит знаменитая иностранцевия, которая была вооружена острыми когтями и могучими клыками, похожими на клыки таких хищников, как лев и тигр[10]Иностранцевия была найдена в 1901 г. во время раскопок пермских отложений на берегах Северной Двины.
.

Можно себе представить, какие опустошения производили такие хищники среди населения мезозойских лесов и степей. Они содействовали гибели древних земноводных животных, расчищая тем самым путь для небывалого развития пресмыкающихся, какое мы видим в юрское и меловое время.

Юрский период. Перемены в растительном мире.

Костистые рыбы. Пресмыкающиеся

Юрское время принесло немало нового как миру растений, так и в развитии животных. Юрские леса уже сильно отличаются от каменноугольных: поредели папоротниковые заросли, очень размножились голосеменные растения и саговники. Саговники по виду похожи и на папоротники и на пальмы. Это — небольшие деревья с прямыми стволами, украшенные на верхушке длинными перистыми листьями. Они — потомки семенных папоротников и в свою очередь размножались семенами. До нашего времени выжили очень немногие из них.

В юрское время появилась еще одна группа — близкие родственники саговников, так называемые беннетиты. Но расцвет их относится к меловому периоду. Беннетиты тоже размножались семенами, которые были собраны в шишках.

Одни из самых замечательных юрских растений — гинковые. Один вид — гинко двулопастная — и теперь живет на Земле (в Китае и Японии). Листья этих растений похожи на веер и собраны красивыми широкими куполами у верхушки. Их семена вкусом напоминают миндаль; древесина отличается большой прочностью. Разнообразные гинковые деревья были очень распространены на Земле в юрское время.

Все эти многочисленные растения энергично усваивали углерод (из воздуха) и накопляли в себе запасы сложных органических веществ, продолжая то дело, которое начали растения в предшествующие периоды. Роскошное развитие растительности подготовило неслыханный дотоле расцвет животной жизни.

С наступлением юрского времени животная жизнь на Земле обогатилась новыми формами. В морях эволюция рыб привела к появлению новых пород рыб — костистых. Они были сильными соперниками древних хрящевых рыб, всех этих акул, осетров, кистеперых и двоякодышащих. Стоит понаблюдать за движениями быстрых, вертких костистых рыб, чтобы понять, в чем их главное преимущество перед малоподвижными и неуклюжими хрящевыми породами. С середины мезозоя костистые рыбы начинают быстро развиваться. Они образуют множество семейств, родов и видов, которые заполняют и океаны, и моря, и озера, и реки. Даже величайшие морские глубины, в которых, казалось бы, никакая жизнь невозможна, дают приют некоторым породам костистых рыб. На эту огромную глубину не проникает даже свет.

Постоянное спокойствие прохладной воды изредка нарушается появлением странных, невиданных форм глубоководных существ. Некоторые из глубоководных рыб почти лишены глаз — от этих органов у них сохранились лишь маленькие зачатки, как у крота; у некоторых глаза вовсе исчезли, зато на переднем конце морды находятся огромные светящиеся пятна. У других имеются выросты со световыми органами на концах (рис. 32). Испускаемый рыбой свет привлекает к ней добычу, которая и в морских глубинах неудержимо стремится к свету, как ночные бабочки к горящей свече. На этих недоступных глубинах царит жестокая война и взаимное пожирание. Там есть рыбы с огромными пастями, с растяжимым, как резиновый пузырь, желудком, с длинными острыми зубами. Глубоководной сетью случалось вытаскивать оттуда прожорливого хищника с прозрачным телом, в огромном желудке которого еще мерцала недавно проглоченная им светящаяся рыба.

Рис. 32. Недавно найденная на глубине 750 метров морская рыба

Борьба за жизнь загнала некоторых костистых рыб в эти чудовищные глубины; там эти рыбы приспособились к условиям, в которых, казалось бы, жить никому невозможно. Но огромное большинство рыб новой формы — костистых — расселилось по морям и рекам, вытеснив почти совсем прежних обитателей — акул и других хрящевых рыб.

Жизнь на суше в этот период тоже продвинулась вперед. Леса, степи и болота обогатились многими породами пресмыкающихся. Эти животные были еще больше земноводных приспособлены к жизни на суше. Пресмыкающиеся могли уже окончательно порвать с водой. Они — настоящие обитатели лесов, полей, гор и долин.

Мы знаем, что они произошли от земноводных. Как это совершилось?

Мы видели, что у некоторых рыб в борьбе за существование развились легкие, и эти рыбы, начиная еще с каменноугольного периода, стали постепенно превращаться в земноводных, широко расселившихся затем по Земле. Будучи связаны с водой, земноводные не могли поселиться где-нибудь в глубине страны, в какой-либо пустынной местности, где днем печет яркое солнце. Их кожа должна быть постоянно влажной, они хорошо себя чувствуют только в сырых местах. Вспомните лягушку.

Вернемся на минутку к концу палеозоя, когда резко стал меняться климат. Наступило оледенение. В то же время происходило поднятие огромных пространств суши. Океаны и моря отступали. Болот стало несравненно меньше. Появились обширные сухие равнины, а местами и пустыни. Земноводным пришлось туго в новой обстановке: мало стало воды для развития икры, для поддержания влажности кожи. Приспособления, которыми обладали земноводные, теперь оказались недостаточными для жизни на суше. У некоторых из них, как например у наших жаб, кожа покрыта бородавками. Существовали и покрытые чешуей. Этим легче всего было перебраться в сухие места и дать начало новым породам. Но и с ними должны были при этом произойти большие перемены. Прежде всего — в способе размножения. Откладывание икры стало невозможным. Оно заменилось иным способом развития. Прежде всего икринки начали дольше задерживаться в теле, где вырастали и покрывались плотной оболочкой. Но одного этого было мало.

Надо принять в расчет еще то, что икринки земноводных очень многочисленны и вылупившиеся из них личинки дышат жабрами. Они долго плавают в воде и питаются там той пищей, которую находят в иле и на водяных растениях. С переходом к наземной жизни такое развитие стало уже невозможным. На суше эти беспомощные рыбообразные личинки обречены на гибель. Но они выживают, если икринки превращаются в яйца, а жаберное дыхание заменяется легочным. Ни у пресмыкающихся, ни у их потомков — птиц и млекопитающих — никогда жаберного дыхания не бывает ни во взрослом состоянии, ни в зародышевой жизни. Даже если эти животные снова возвращаются к жизни в воде, как например киты, они для дыхания поднимаются на поверхность воды и набирают в легкие воздух. Это — важная перемена, за которой неизбежно последовали и другие. Так, огромным преимуществом в борьбе за существование было образование у пресмыкающихся двух особых зародышевых оболочек, которые остались у всех птиц и млекопитающих. Одна из них называется водной оболочкой (амнион), другая — дыхательной (аллантоис, мочевой мешок). Обе эти оболочки служат для того, чтобы развивающийся зародыш мог пользоваться атмосферным воздухом.

Яйцо пресмыкающегося или птицы сильно отличается от икринки рыбы или земноводного. В яйце собран питательный желток — запас продовольствия для зародыша, который сам себе не может добывать пропитания, как головастик лягушки. Этого продовольствия хватает зародышу на все время его развития, пока он не станет способным питаться самостоятельно (у пресмыкающихся).

Сложное яйцо пресмыкающегося покрыто защитной оболочкой — скорлупой, — далеко не такой твердой, как у птиц. Яйца откладываются на землю, где и происходит их развитие. Как только образуется зародыш, из его брюшной стенки вырастает двойная складка, которая разрастаясь окружает зародыш целиком. Между обеими складками скопляется жидкость, за что эти складки получили название «водной оболочки». Эта оболочка отделяет зародыш от окружающего мира с его опасностями и неожиданностями. Если кто-нибудь толкнет или покатит яйцо, водная оболочка, как хорошие рессоры, предохранит его от сотрясения. Если воздух сильно нагреется, водная оболочка не даст яйцу перегреться или высохнуть; если внезапно станет холодно, как бывает по ночам в местах с сухим климатом, оболочка и тут придет зародышу на помощь: холод не так скоро доберется до него через слой воды.

Другая зародышевая оболочка — дыхательная, или мочевой мешок, — возникает сходным путем, как и водная оболочка, и тоже состоит из двух слоев. Она служит главным образом для дыхания воздухом. В связи с этим мочевой мешок лежит снаружи от водного мешка, т. е. между этим последним и скорлупой яйца. Такое его положение вполне понятно: ведь он должен находиться как можно ближе к наружному воздуху, чтобы поглощать из него необходимый для дыхания кислород и отдавать скопляющийся в зародыше углекислый газ. На поверхности мочевого мешка ветвится густая сеть кровеносных сосудов, связанных с сосудами зародыша. По кровеносным сосудам кислород из мочевого мешка переносится к зародышу.

Яичная скорлупа пронизана множеством мелких отверстий, которые хорошо видны через увеличительное стекло. Через эти отверстия кислород все время просачивается в яйцо, а углекислый газ выходит из него. Пока зародыш развивается, яйцо энергично дышит. Если эти отверстия замазать, покрыв, например, яйцо лаком, то зародыш скоро погибнет от задушения, как человек, которому сдавили горло. Стало-быть, мочевой мешок служит для дыхания и работает, как легкие, а не как жабры. Положенное в воду яйцо не может развиваться, и зародыш задыхается, как всякое легочное животное, погруженное в воду. Такие яйца, снабженные водной оболочкой и мочевым мешком, пресмыкающиеся откладывают в песок или прячут в укромной норке, согреваемой солнцем. Через несколько недель из них вылупляется подвижная молодь. Если же пресмыкающимся иногда приходится жить в воде, как например крокодилам или морским черепахам, то для размножения и кладки яиц они все же выходят на берег.

Ясно, что пресмыкающиеся с такими привычками и приспособлениями легко могут уже жить в совсем сухих местностях. Действительно, многие из них постоянно живут в пустынях. Земноводные же, если иногда и могут взрослыми прожить в очень сухом месте, то уже размножаться там им затруднительно.

Юрский период можно с полным правом назвать веком пресмыкающихся. Процветанию их помогал теплый равномерный климат того времени, без резких смен жары и холода. Было всюду тепло — как в тех странах, где теперь жаркий климат, так и в тех, где мы живем, т. е. в умеренном климате, и даже в холодных областях дальнего севера. Круглый год стояла ровная летняя погода. В таких местах, которые теперь постоянно покрыты ледяной корой, — как Гренландия, тогда царил мягкий и теплый климат. Устройство земной поверхности в юрское время тоже благоприятствовало размножению и расселению пресмыкающихся. Тогда на Земле было мало гор и других возвышенностей, которые препятствовали бы передвижению животных. Все это подготовило небывалый расцвет жизни на суше.

Нам трудно даже представить себе, как велико было тогда господство пресмыкающихся. В нашем климате пресмыкающиеся мало заметны. Изредка шмыгнет в сухую траву зеленая или серая ящерица, еще реже попадется уж или гадюка, и совсем редко удается увидеть на воле черепаху. Крокодилов же мы знаем только по зоологическим садам да по книжкам. Правда, в теплых краях еще и теперь можно лицом к лицу столкнуться и с крокодилом и со страшными змеями — удавом, гремучей змеей, очковой; и сейчас можно увидеть там огромных черепах, на которых человек мог бы ездить верхом. Но современные чудовища — жалкая мелюзга по сравнению с теми, которые жили в юрском периоде. Тогда они были широко распространены по всей Земле. И больше всего было таких, которые давным-давно совершенно исчезли и уступили свое место новым победителям в жизненной борьбе.

В юрское время чудовищные рептилии кишели всюду. Одни из них медленно и шумно бродили по лесам, сваливая своим тяжелым телом огромные деревья, обгладывая их и оставляя за собой след, как от бурелома. Другие, еще более крупные, жили в болотах и опустошали целые заросли. К их числу принадлежали самые большие из когда-либо живших наземных животных. Одно из этих чудищ — бронтозавр — достигало в длину почти 20 метров и в высоту 5 метров (рис. 33). А весила эта ящерица примерно 40 тонн! И эта огромная туша мяса управлялась совсем маленьким мозгом, сидевшим в небольшой головке! Надо думать, что бронтозавр не отличался ни сообразительностью, ни быстротой движений. Да едва ли это и было ему нужно. Кто осмелился бы напасть на такого силача и великана? Таких отважных хищников в те времена еще не было. Да и трудно было на него напасть. Свое время бронтозавр проводил в воде, где целый день наслаждался пережевыванием мягких водяных растений. В воде его тело было очень устойчиво, потому что ноги были толсты, как бревна, и тяжелы, а жирная спина, укрепленная на пустых внутри, очень легких спинных позвонках, не была тяжелой. Там, где бронтозавру было по шею в воде, всякому хищнику пришлось бы пробираться вплавь. Такое положение не очень удобно для нападающих.

Рис. 33. Бронтозавр (длина около 20 метров) из юрских отложений Северной Америки

Компанию бронтозавру могли составить другие, такие же огромные растительноядные ящеры, как например диплодок, который был еще длиннее бронтозавра (рис. 34). Огромная туша диплодока держалась только на растительной диете: растительного корма можно было тогда получить вволю, а достать столько животной пищи, чтобы кормить это огромное тело, было уже затруднительно. Как теперь, так и в юрское время самые крупные наземные животные были растительноядными. Но никакой нынешний слон не может сравниться ни по росту, ни по весу с тогдашними пресмыкающимися. Они были, по крайней мере, в пять раз больше слонов. На растительный способ питания прямо указывает строение зубов диплодока: зубы его — маленькие и слабые и могли служить только для захватывания мягких растений. Ноздри открывались на верхней стороне головы; это было очень удобно животному, которое дышало воздухом, но проводило свое время в довольно глубокой воде.

Рис. 34. Диплодок (длина около 30 метров) из юрских слоев Северной Америки

Рядом с этими огромными, но миролюбивыми вегетарианцами жили и свирепые хищные пресмыкающиеся, признававшие только мясную пищу. Своими огромными острыми зубами они наводили на тогдашний живой мир не меньше ужаса, чем теперь львы и тигры.

Мы уже говорили об одном из древнейших хищных пресмыкающихся, об открытой в пределах нашего Союза иностранцевии. Потом число хищников увеличилось. Один из них — мегалозавр — обитал в Западной Европе. Огромные кости его ног были пустыми внутри, что облегчало прыжки; тому же служили и пустоты в позвонках. Это животное, вероятно, лежало в высокой заросли в ожидании добычи или подстерегало ее, спрятавшись под кустами. Добычей были, надо полагать, главным образом мелкие животные. Если какая-либо зазевавшаяся ящерица, неосторожно охотясь за насекомыми, приближалась к хищнику, он мгновенно вскакивал на ноги и одним-двумя прыжками настигал жертву. Острые когти, которыми были вооружены его лапы, вонзались в кожу жертвы, проникая в промежутки между чешуями или разрывая кожу. Хищник уносил свою жертву с поля битвы так, как кошка уносит добычу. А потом он пускал в дело свои похожие на сабли зубы.

Родственником его был небольшой ящер, известный под названием компсогната. Он достигал в высоту всего 35–40 сантиметров. Глядя на его скелет, легко представить себе, что он прыгал или бегал в полувыпрямленном положении на двух задних ногах, как птица.

Самым большим из всех хищных ящеров был тираннозавр, действительно «ужасный ящер», «динозавр»[11]От греческих слов «дейнос» — ужасный и «заврос» — ящерица.
, как называют в науке всю данную группу вымерших пресмыкающихся (рис. 35). В длину он достигал 12–14 метров, а в высоту 5–6 метров. Теперь на Земле нет такого огромного хищника. Однако он не был очень тяжел на подъем. Об этом свидетельствуют пустоты в его костях, облегчавшие вес тела. Жил он, повидимому, в самом конце юрского и в следующем, меловом, периоде.

Рис. 35. Тираннозавр (имел в длину 14 метров)

В юрское время в Северной Америке среди множества больших и маленьких «завров», т. е. ящеров, жило еще одно чудище, умолчать о котором невозможно. Когда его остатки были выкопаны из земли, самой странной особенностью, которая всем бросалась в глаза, были огромные костяные пластины, торчавшие на его спине. Пластины были неодинаковой формы и в поперечнике достигали метра. Череп оказался изумительно маленьким для такого огромного животного и имел короткие, толстые челюсти. Внимательно всмотревшись в устройство черепа, находим, что у этого животного были довольно большие глаза и, повидимому, неплохое чутье: на это указывают крупные глазницы и большая полость носа. В челюстях сидел ряд зубов. Когда они стирались, на их место вырастали новые. Они указывают, что питался он мягкой растительной пищей. Но не зубы были самым сильным местом у этого чудища.

Спинные позвонки имели огромные отростки, крепкие и раздвоенные на конце, которые поддерживали тяжелые костные шиты, как это видно на нашем рис. 36. Передние ноги были толсты и коротки, с пятью пальцами, задние — значительно длиннее и сильнее. Если к этому прибавить, что сзади тянулся сильный хвост, то нетрудно догадаться, что животное нередко держалось на задних ногах, опираясь при этом на хвост, как на треножнике, подобно теперешним кенгуру. На задних ногах было только по три пальца, одетых копытами. Передние ноги могли довольно свободно двигаться в разных направлениях, как передние конечности обезьян, и помогать схватыванию пищи, а в случае нужды и обороне животного. Но для этой цели лучше мог служить сильный хвост, вооруженный могучими острыми шипами: одним взмахом его можно было сбить с ног, а то и убить любого хищника, осмелившегося напасть на стегозавра, как назвали ученые описываемое животное. Одной из удивительных особенностей стегозавра было устройство его спинного мозга. Мы уже сказали, что его головной мозг был очень мал. Зато спинной мозг в области крестца сильно расширялся и как бы образовал дополнительный мозг, бывший значительно больше головного. Этот «мозг», очевидно, служил для регулирования движений. Такой зверь, повидимому, действительно был «задним умом крепок».

Рис. 36. Стегозавр (длиной в 6 метров)

Овладев сушей, ящеры так сильно размножились, так густо населили Землю, что стали испытывать тесноту. Некоторые из них могли найти для себя больше простора и пищи в воде. Многие пресмыкающиеся, приспособившиеся к жизни вдали от воды, снова возвращаются в родную стихию, в воду! Но нельзя повернуть назад колесо истории как человеческой, так и животного мира. Вернувшись в воду, пресмыкающиеся сохранили все свои главные приобретения и приспособления для жизни на суше и не превратились обратно в земноводных. Они остались легочными животными, дышащими атмосферным воздухом, они не начали метать икру в воде, они сохранили свой развитой, хорошо окостеневающий скелет. Вместе с тем они приобрели и некоторые новые особенности, нужные для водного существования, и по внешности сделались более или менее похожими на рыб.

Самое знаменитое водное пресмыкающееся мезозойского времени — рыбоящер, или ихтиозавр. Это был сильный пловец, снабженный прекрасным мотором для быстрого движения по воде в поисках добычи, которую он схватывал своими могучими челюстями. Его мотором был длинный мускулистый хвост; боковые ласты помогали быстроте и точности движений. Голова заострялась на конце, и все тело имело обтекаемую форму, как веретено, что уменьшало сопротивление воды при быстром движении. Ростом ихтиозавр доходил до 8 метров и был так силен, что перед ним отступали самые могучие акулы. Охотился он за рыбами, хотя его огромная пасть, усаженная острыми зубами, могла схватить любую добычу. По бокам головы сверкали огромные глаза, окаймленные кольцом защищавших их косточек. Что касается внутреннего устройства, то о нем прекрасно сказал знаменитый Кювье, основатель науки об ископаемых животных: «У ихтиозавра мы находим морду дельфина, зубы крокодила, голову и грудную кость ящерицы, ласты кита и позвонки рыбы!» Таково странное смешение признаков, объединившихся в скелете ихтиозавра (рис. 37).

Рис. 37. Ихтиозавр

Если у этого животного так перемешаны признаки разных групп, то какое право имеем мы утверждать, что оно дышало легкими, как всякое пресмыкающееся, а не жабрами, как рыбы? Ведь легкие не сохранились в ископаемом виде. Для решения этого вопроса путь таков: жабры рыб всегда поддерживаются особенными костями, которые называются жаберными дугами. Ни малейшего следа этих дуг не найдено, хотя скелетов ихтиозавров выкопано очень много. В некоторых музеях давно уже хранится по нескольку дюжин их. Кроме того, устройство носовой полости и ноздрей у ихтиозавра совершенно такое же, как и у других пресмыкающихся: ноздри оканчиваются отверстиями не на конце верхней челюсти, как у рыб, а впереди глаз, и от них в черепе идут особые проходы, по которым воздух из ноздрей проникал в дыхательное горло и легкие. Нуждаясь в воздухе для дыхания, ихтиозавры были вынуждены от времени до времени подниматься на поверхность воды. Хвостовой плавник ихтиозавров устроен сходно с рыбьим; он стоит отвесно и особенно хорошо приспособлен к быстрым и сильным движениям в воде. Интересно хвостовой плавник ихтиозавра сравнить с китовым. У кита плавник лежит поперечно — в горизонтальной плоскости и гораздо меньше помогает быстроте движения в этой плоскости. Киту такое положение плавника выгодно, так как дает возможность с его помощью быстро подняться из глубины воды на поверхность для дыхания. Кит, как теплокровное млекопитающее, несравненно больше нуждается в свежем кислороде, чем ихтиозавр, который благодаря своей холодной крови испытывает меньшую потребность в кислороде. Не будь у кита расположенного так плавника, он не имел бы средств с нужной быстротой выплыть на поверхность моря, тем более, что и боковых плавников у кита всего одна пара — передние. У рыбоящера же имеются обе пары плавников — передние и задние, и они, конечно, помогали ему выплывать из глубины в верхние слои воды.

Ихтиозавры кишели в морях начала юрского времени и пожирали несметное количество мелкой и более крупной рыбы. У нас есть прямые доказательства этого; рядом с их скелетами находят окаменелые же выделения этих животных, так называемые копролиты; это — скопления непереварившихся чешуй хрящевых рыб, которые, как мы знаем, были в те времена особенно многочисленны.

Остатки других животных, находимых вместе с костями ихтиозавров, показывают, что эти животные плавали на небольшой глубине, не очень далеко от морских берегов. И действительно, мог ли дышащий воздухом рыбоящер опускаться в настоящую морскую пучину? Ведь ему пришлось бы тратить слишком много времени и сил, чтобы подняться вверх для дыхания.

Выходили ли когда-нибудь ихтиозавры на берег? Раньше ученые думали, что ихтиозаврам приходилось это делать для кладки яиц. Однако трудно допустить, чтобы ихтиозавры со своими плавниками и голой кожей осмеливались выбираться на сушу. Как же они размножались? Внутри скелета взрослого ихтиозавра иногда находили маленькие скелеты ихтиозавров же. Эти маленькие скелеты всегда были совершенно целыми, даже неповрежденными. Если бы ихтиозавры пожирали своих детенышей, то проглоченные ими кости были бы оторваны одна от другой, раздроблены, перекушены и т. п. Но допустить, что своих детенышей ихтиозавры всегда глотали в целом виде, невозможно. Стало-быть, надо думать, что они были живородящими и что их яйца не откладывались в песок, а развивались в теле матери до того времени, когда зародыш уже сможет самостоятельно плавать в воде и ловить рыбу. Что в этом нет ничего невозможного, доказывается тем, что и среди современных ящериц тоже существуют живородящие.

В жизни природы того времени ихтиозавры занимали такое же место, какое теперь занимают в ней киты. Они даже некоторыми внешними особенностями были похожи на китов: имели голую кожу, ноздри их сидели близко к глазам, как у китов, челюсти были сильно вытянуты. Но это странное сходство никак нельзя объяснять тем, будто бы ихтиозавры родственны китам и будто киты произошли от ихтиозавров. Это сходство показывает только, что сходные условия жизни приводят к сходству в некоторых признаках. Совершенно так же киты некоторыми особенностями похожи на рыб, но, конечно, ни в каком близком родстве с рыбами не состоят.

Как ни сильны, как ни многочисленны были ихтиозавры, но настало время, когда и их дни стали близиться к концу. Пресмыкающимся пришлось уступить свое место на Земле другим животным, лучше их организованным. В свое время пресмыкающиеся достигли преобладания, но начав отставать в борьбе за жизнь, почти вымерли к концу мелового периода. Крупные события на Земле привели в это время к вымиранию и многих других древних пород животных и растений.

А ведь как широко расселились в свое время эти вымершие теперь организмы! Их остатки были найдены и в Европе, и в Индии, и в Северной Америке, и в Африке, и в Австралии, и даже в Арктике.

Климат в те времена во всех этих местах был почти одинаковый и притом мягкий и теплый, полутропический. И можно думать, что именно перемена климата была первым сильным ударом, приведшим к их вымиранию. Появление других морских животных, оспаривавших у них добычу, было другой причиной гибели. Исчезновению ихтиозавров способствовало, конечно, и вымирание самой добычи — некоторых беспозвоночных животных и хрящевых рыб.

В это время происходило усиленное вымирание еще двух больших групп животных: вымирали аммониты и белемниты — беспозвоночные животные, принадлежащие к мягкотелым, или моллюскам. Обе эти группы были очень многочисленны начиная с первой половины палеозоя и водились в морях во множестве пород. Бесчисленные раковины их, сохранившиеся в разных пластах Земли, прежде всего привлекают внимание геолога, изучающего ископаемый мир.

Обыкновенно эти раковины служат лучшими руководителями при определении древности того или другого пласта земной коры. Каждому пласту, каждому его подразделению — слою, или ярусу, — свойственны свои породы аммонитов со своими особенностями в устройстве раковины, особенностями, которые легко заметить и удобно описать. И аммониты и белемниты принадлежат к тому классу мягкотелых животных, который называется «головоногими». Это — исключительно морские животные. В современных морях и океанах живет не много головоногих моллюсков: осьминоги, каракатицы да кораблики с красиво закрученной раковиной. Кораблик (рис. 38) — очень древнее животное, сохранившееся почти без изменений с палеозойской эры. Его и считают близким родственником аммонитов и белемнитов. У большей части аммонитов, как и у кораблика, раковина была закручена спирально в одной плоскости и делилась внутри многими перегородками на ряд следующих одна за другой камер. Сам моллюск сидит в ближайшем от входа в раковину помещении, в так называемой жилой камере, тогда как все остальные камеры, лежащие позади жилой, наполнены газом и называются поэтому «воздушными камерами». Проходя через середину перегородок тянется вдоль всей раковины особый орган — сифон, в котором находятся кровеносные сосуды. Моллюск имеет сложную организацию, обладая хорошо развитыми органами чувств, нервной системой, жабрами и мускулистой ногой. Предполагают, что аммониты (рис. 39) были хищными животными, одни — хорошо плававшими, другие — ползавшими по морскому дну. Белемниты имели внутреннюю раковину с длинным пальцевидным клювом, который обычно лишь и сохраняется. Это — так называемый «чортов палец» (рис. 40).

Рис. 38. Кораблик, раковина которого изображена вскрытой

Рис. 39. Окаменелые раковины двух аммонитов

Рис. 40. Сохранившаяся часть раковины белемнита

Завоевание воды и воздуха пресмыкающимися

Рыбоящер, описанный нами, не был единственным пресмыкающимся, приспособившимся к жизни в морях. Мы должны сказать несколько слов и относительно других морских хищников, оспаривавших у рыбоящеров добычу. Первое место среди них принадлежит змееобразным плезиозаврам.

Взглянув на изображение плезиозавра (рис. 41), мы поймем, почему прежние ученые сравнивали его с черепахой, через которую продета змея. Длинная, подвижная шея и сравнительно небольшая голова первыми бросаются в глаза. Плавники плезиозавра сильно отличаются от плавников ихтиозавра. Плезиозавр имеет конечности в виде ластов, в которых сохраняются пять пальцев, тогда как у ихтиозавра число пальцев значительно увеличилось. Стало-быть, плезиозавр успел меньше измениться, приспособляясь к водной жизни.

Особенно велика разница между ним и рыбоящером в устройстве черепа. Голова ихтиозавра сидела на туловище без всякой шеи, у плезиозавра же шея — самая длинная часть тела, а голова маленькая, с длинными челюстями. В челюстях были многочисленные ячейки, в которых сидели зубы, как у крокодилов (у других пресмыкающихся зубы сидят просто приросшими к челюстям, без всяких ячеек). Те плезиозавры, которые жили в юрском периоде, были невелики, доходя в длину до двух с небольшим метров; потомки их в меловом периоде стали гораздо крупнее — иногда в пять метров длиной и больше.

Рис. 41. Плезиозавры из юрских отложений. На заднем плане справа — ихтиозавры

Каким образом плавали эти животные? Ихтиозавру больше всего помогал при плавании хвост, снабженный большим вертикальным плавником. Но у плезиозавра хвост не был ни особенно большим, ни особенно сильным. Значит, на него не мог рассчитывать этот пловец. Ему приходилось больше всего действовать ластами. Они-то и были главными органами движения и при своей величине и силе могли с успехом играть эту роль. Они были похожи на широкие весла, по два с каждой стороны тела. На них не было и следа когтей, даже и таких слабых, как на лапах черепах; поэтому можно думать, что плезиозавры были у себя дома именно в море, а не на суше. Ползать по земле для них было почти невозможно. Плезиозавры, как и все пресмыкающиеся, дышали легкими и должны были поэтому выплывать на поверхность, чтобы запастись воздухом. У плезиозавров было не мало близких и дальних родственников, наполнявших моря и озера. Мы о них говорить не будем. Скажем только об одном существе, чтобы покончить с водными пресмыкающимися, о самом большом и самом свирепом хищнике мезозойских морей — о мозазавре.

Мозазавры появились и расцвели к концу мезозоя. Особенно много жило их в Америке в меловом периоде. До сих пор в некоторых местах исследователи находят тысячи погребенных в пластах земли скелетов этих животных. Среди такого множества костей попадаются и совсем целые неповрежденные скелеты. Они достигали в длину 14 метров, имели вытянутое, как у змей, тело и очень длинный хвост; голова у них была большая, уплощенная и заостренная к концу, а глаза направлены вверх. Тело было снабжено двумя парами плавников, напоминавших ласты кита и всегда содержавших кости пятипалых конечностей. С их помощью, при содействии хвоста и благодаря изгибам своего тела они могли очень быстро плавать. Рот был усажен несколькими рядами зубов, а челюсти устроены особым образом, чтобы глотать целиком даже очень крупную добычу. Если бы в то время жили люди, то мозазавру ничего бы не стоило проглотить целиком человека. Кости челюстей не срастались между собой, а соединялись растяжимыми, как резина, связками, и рот мог расширяться насколько нужно, смотря по величине добычи. Такое же устройство челюстей имеется у нынешних змей. Приспособляясь к жизни в воде, пресмыкающиеся приобрели такие особенности, которые сильно отличали их от сухопутных собратьев. Водная жизнь кладет на животных резкую печать, как это видно по китам, тюленям и другим водным млекопитающим.

Рис. 42. Мозазавр

Но пресмыкающиеся не остановились на завоевании земной поверхности и вод. Они стали овладевать и воздухом. В мезозойскую эру великий воздушный океан был уже населен не одними лишь насекомыми, вроде стрекоз, кузнечиков, бабочек и молей. Многочисленные находки ископаемых костей показывают, что в течение мезозоя и некоторые пресмыкающиеся приобрели способность к полету и в свою очередь заселили воздух. Пока не было птиц, эти летающие ящеры были в воздухе господами положения; их стаи с шумом бороздили небо по всем направлениям, гоняясь друг за другом или выискивая добычу. Как же удалось пресмыкающимся стать летунами?

Есть два способа полета в воздухе. Настоящий полет можно назвать активным: такой полет мы видим у птиц и технически осуществляем его на самолетах. Другой полет — пассивный — состоит в скольжении по воздуху, как на парашюте. При пассивном полете животное только задерживает, замедляет свое падение при помощи летательной перепонки. При активном же полете оно может подняться на воздух и управлять там своим движением. У теперешних позвоночных животных можно наблюдать и активный и пассивный полет.

Некоторые рыбы жаркого пояса Земли могут с помощью сильных ударов хвоста выскакивать из воды и нестись над ее поверхностью на сотню-полторы метров, действуя передними плавниками, которые у этих рыб сильно увеличены. Иногда они так высоко поднимаются над водой, что им случается залетать на палубу судна и опускаться на нее от усталости. Такого рода летучие рыбы жили и в прежние времена, что нам известно по их ископаемым костям и отпечаткам.

Рис. 43. Летающая лягушка

На других примерах можно видеть, что пассивный полет чаще всего развивается у прыгающих животных. Вот перед вами на рис. 43 летающая лягушка. При больших прыжках эта древесная лягушка растопыривает пальцы, между которыми натянута особенно широкая перепонка. С ее помощью лягушка задерживает свое падение на землю и скользит по воздуху. Конечно, взлететь с земли она не в состоянии. В тех же странах, где живут летающие лягушки, водится и так называемый «дракон», т. е. летающая ящерица. У нее летательная перепонка укреплена на сильно выступающих в стороны ребрах. Этот дракон, достигает 25 сантиметров в длину.

Наконец, существует и летающая змея; она живет на острове Борнео (к югу от материка Азии). Раскручивая свое упругое, как спираль, тело, она бросается с дерева наискось вниз, причем вогнутая брюшная поверхность, представляя значительное сопротивление воздуху, предохраняет ее от падения на землю; змея плавным движением опускается.

Летающие ящеры мезозоя были совсем другими существами. Появились они с триасового периода, т. е. с начала мезозойской эры, и просуществовали до конца мелового периода. За этот огромный промежуток времени они сравнительно слабо изменились; лишь строение их все больше приспособлялось к полету. По величине летающие ящеры были весьма различны. Одни ростом с воробья, другие в размахе крыльев доходили до 8 метров. У одних, более ранних, были длинные хвосты и острые зубы, у более поздних хвост стал короче, а зубы уже не развивались. В этом нельзя не видеть сходства с птицами, но это сходство не доказывает близкого родства между птицами и летающими ящерами. Сходство вызвано приспособлениями к полету, которые развивались совершенно независимо у птиц и у летающих ящеров.

Когда впервые были открыты ископаемые кости летающих ящеров, мнения ученых разделились: одни говорили, что это кости особых птиц, другие считали их млекопитающими, похожими на летучих мышей. Действительно, и с теми и с другими летающие ящеры имеют некоторое сходство. Наконец, около 130 лет назад этими замечательными костями занялся знаменитый французский ученый Кювье. Он убедился в том, что кости принадлежат пресмыкающимся, которые были способны летать. Кювье исследовал, как были устроены крылья этих животных. Они состояли из кожистой перепонки, как у летучих мышей, но не были натянуты, как у тех, между удлиненными пальцами, а шли от задних ног, к передним и прикреплялись спереди к очень удлиненному мизинцу. За такое устройство крыльев Кювье назвал этих животных пальцекрылыми, или птеродактилями. Под этим названием они известны и теперь (рис. 44).

Рис. 44. Птеродактиль из юрских отложений

Кювье обратил внимание на огромные глазницы этих животных и решил, что у них были очень большие глаза, как у совы, и что они, вероятно, вели ночную жизнь. Позднее были открыты другие птеродактили, с небольшими глазницами. Значит, среди них одни больше летали днем, другие — ночью. Некоторые из них могли, сложив крылья, ползать по земле, цепляясь за нее острыми когтями; другие подвешивались на деревьях или на скалах, как летучие мыши; многие носились над морями и охотились на рыб, как делают теперь морские чайки, альбатросы и другие птицы. Мелкие породы питались насекомыми, которых ловили своим широким клювом. А те, которые имели в размахе крыльев по нескольку метров, обладали огромной силой и, вероятно, могли утащить в когтях тяжелую добычу. Были среди них и такие, которые питались плодами, как это делают некоторые из нынешних летучих мышей. Конечно, всем птеродактилям приходилось часто садиться на землю для отдыха, и среди них не было таких неутомимых летунов, какие имеются среди птиц.

Мы не назвали и десятой доли тех чудовищ, которых носила на себе Земля в юрский и меловой периоды. Мы не упоминали даже о некоторых крупнейших. Самые большие из них были величиной с двухэтажный или трехэтажный дом. Окаменелые скелеты таких ящеров хранятся в музеях, где один такой костяк занимает иной раз два огромных этажа.

Казалось бы, что пресмыкающиеся животные, такие большие и сильные, давшие такое множество пород и не знавшие себе соперников в течение многих миллионов лет, должны были навеки остаться господами на Земле. Но именно тогда, когда пресмыкающиеся занимали господствующее положение среди других животных, неустанно продолжавшаяся борьба за жизнь привела к появлению на Земле первых мелких и ничтожных млекопитающих, которых огромные ящеры сначала, вероятно, даже и не замечали. И все же млекопитающие оказались могильщиками великанов-ящеров.

Приблизительно в то же время совершалось и другое великое событие в истории Земли. Возникали первые птицы. До нас дошли их остатки. По ним можно до некоторой степени восстановить историю происхождения этих замечательных существ.

Происхождение птиц

В старинных сказках и легендах люди бывают наделены сверхъестественными силами и часто изображаются летающими по воздуху. Но лишь около 150 лет назад наука впервые подошла вплотную к этому вопросу, и фантазия начала воплощаться в действительность. Начались первые полеты на воздушных шарах. На этой ступени воздухоплавание держалось до конца XIX века, когда был сделан новый и крупный шаг вперед в развитии воздухоплавательной техники — создан летательный аппарат, поднимающий и летчика, и двигатель, и запас топлива. Но и теперь, несмотря на огромные достижения авиации, современные аэропланы в некоторых отношениях еще далеки от того совершенства, каким отличается удивительная «летательная машина» — птица. Достижение птичьего совершенства в полете — задача будущей техники.

Остатки древней представительницы пернатых — первоптицы — удивительным образом сохранилась до наших дней.

Это было в юрском периоде. Если бы человек мог перенестись в то время, он на месте большей части современной Европы увидел бы огромное мелководное море, покрытое бесчисленными островами и островками. В теплых водах этого моря процветала богатая жизнь. Пестрые кораллы громоздили свои постройки, и в них находили приют бесчисленные рыбы, рачки и черви. Особенно много было мягкотелых, обладающих разнообразными раковинами (аммониты, белемниты). От времени до времени из воды высовывалась крокодилообразная голова ихтиозавра и поднималась длинная лебединая шея плезиозавра, этих прожорливых хищников тогдашних морей.

Дно моря было сплошь усеяно множеством скорлупок, раковин и скелетов умерших животных и представляло собой нежнейший и мельчайший известковый ил. Порывы ветра нередко заносили с соседних островов семена растений, зеленой рамкой окаймлявших известковые берега, а иной раз и насекомых — крупных стрекоз, носившихся в воздухе за добычей. Упав на мягкий ил, эти животные нередко оставляли на нем нежные отпечатки своего строения. Волны приливов и отливов несли с собой тела других животных. Остатки морских пород они выбрасывали на сушу, а сухопутных увлекали в море. Эти последние находили здесь для себя могилу в мягком известковом иле, в котором из года в год, из столетия в столетие накоплялось все больше остатков и отпечатков живых существ.

Ил морского дна постепенно превращался как бы в подводный музей, сохранявший бесчисленные остатки тогдашних растений и животных. Даже те из них, которые не имели твердых скелетных частей, а целиком состояли из мягкого студенистого вещества, иногда оставляли на нем свои следы. Их нежные тельца окутывала мягкая масса, которая постепенно затвердевала; когда от животного уже не оставалось ничего, на месте его погребения сохранялась как бы посмертная маска из затвердевшего, нередко окаменевшего ила.

Медленно тянулись миллионы лет. Если бы мы могли ускорить их течение и наблюдать, как в кинематографе, за переменами, которые совершались там, где теперь простирается среднеевропейская равнина, мы заметили бы, как поднималось морское дно и отступали волны, как двигалась земная кора, как возникали и росли горы, как одни растения и животные сменялись другими, пока, наконец, не сложилась картина современной Европы.

Какая судьба постигла тот мягкий ил, в котором были захоронены коллекции животных и растений юрского времени? Этот ил превратился в тот замечательный литографский камень, на котором так удобно вытравлять рисунки, предназначенные для печатания. Камень этот стали добывать, а вместе с ним обнаружились и погребенные в нем сокровища, — следы жизни, процветавшей в юрском море и на его островах. Среди этих сокровищ оказалось и то, которое открывает нам глаза на происхождение птиц: это два отпечатка животного, названного учеными археоптерикс (т. е. первоптица).

Всмотритесь в него повнимательнее (рис. 45).

Рис. 45. Археоптерикс (отпечаток)

По отпечаткам перьев вы сразу видите, что перед вами — остатки птицы, а не какого-либо другого животного. Однако не все ученые сразу с этим согласились. Некоторые настаивали, что это отпечаток ящерицы, только «покрытой перьями».

Почему же они так думали? Да потому, что отпечатки костей действительно очень похожи на кости ящериц. Всмотритесь хотя бы в отпечаток головы. Вместо рогового птичьего клюва перед вами челюсти, усаженные зубами. У современных птиц, как всякому известно, зубов нет. А те кости, которые поддерживали крылья? Они заканчивались пальцами, вооруженными когтями. У теперешних же птиц на концах крыльев когтей почти никогда не бывает.

Не менее замечателен хвост археоптерикса. Он очень длинный и состоит из множества косточек — позвонков, придем по бокам каждого позвонка сидит пара перьев. Получался длинный хвост с двумя длинными рядами перьев, похожих на листочки папоротника; такого хвоста у птиц никогда не бывает. У них перья на хвосте сидят веером и прикрепляются не к хвостовым позвонкам, которых нет, а к особой копчиковой косточке (которая происходит путем слияния нескольких хвостовых позвонков).

Чем больше изучали остатки этого животного, тем больше открывали у него сходства то с птицами, то с пресмыкающимися. После внимательного изучения пришли, наконец, к тому выводу, что археоптерикс был существом промежуточным между пресмыкающимися и птицами и что он указывает нам путь, по которому шло изменение пресмыкающихся, когда они превращались в птиц. Таким образом, первоптица говорит нам, что предками птиц были пресмыкающиеся животные.

Но как могло совершиться такое изумительное превращение пресмыкающейся ящерицы, в свободно порхающую в воздухе птицу? На первый взгляд кажется невероятным, чтобы пресмыкающееся, «ползающее на брюхе», могло стать птицей. В самом деле: существует ли бóльшая противоположность, чем между быстро несущейся ласточкой и медленной, неуклюжей черепахой, чем между холодным, полусонным ужом и носящимся в облаках соколом? Пресмыкающееся покрыто чешуей, птица одета перьями; пресмыкающееся имеет «холодную» кровь, т. е. не может поддерживать в своем теле постоянную температуру и потому только в теплом месте нагревается и оживляется (на холоде же погружается в спячку), а у птицы кровь всегда горячая, нагретая до 40 градусов.

Однако более глубокое изучение показывает нам, что это превращение не так невероятно, как кажется с первого взгляда, и что птицы на самом деле представляют собой высшую ступень развития пресмыкающихся.

Пресмыкающиеся должны были, конечно, пережить целую биологическую революцию, чтобы стало возможно такое превращение. Толчком к ней был воздушный образ жизни, который начали вести некоторые мелкие древесные пресмыкающиеся юрского времени.

При древесной жизни у животных нередко вырабатывается острые когти, которыми они цепляются за кору деревьев, и способность к большим прыжкам, чтобы перескакивать с ветки на ветку. Это поймет всякий, кому случалось наблюдать в лесу белку. Пресмыкающиеся предки птиц ловко взбирались на деревья главным образом с помощью задних ног, не служивших у них для прикрепления кожистых крыльев, как у пальцекрылов и летучих мышей. Пальцы на передних ногах были удлинены, хвост тоже был длинным и тонким. Судя по сохранившимся отпечаткам, у некоторых мелких древесных пресмыкающихся чешуи уже были удлиненными и покрыты полосками, точно они готовы распуститься в небольшие перышки. Такое удлинение чешуй, вероятно, было полезно этим животным тем, что согревало их в холодные ночи. У прыгавших по веткам животных тело больше согревалось, сердце билось быстрее, дышали они чаще и глубже и потому легче могли стать теплокровными, чем другие пресмыкающиеся. А удержание в теле теплоты в свою очередь помогало дальнейшему разрастанию чешуй. Они разрослись, разветвились и дали начало теплому мягкому покрову из перьев, сохраняющему температуру тела.

Ведь и у современных птиц чешуи еще сохранились на теле. Каждый может их видеть на птичьих ногах; по их цвету хозяйки узнают, молода курица или стара. А если следить за тем, как развиваются перья у птичьего зародыша, то видно, что первоначально они бывают удивительно похожи на чешуи пресмыкающихся. В коже зародыша закладываются маленькие чешуйки, потом они разрастаются, разветвляются очень тонко и превращаются в пух, а потом и в перья. Таким образом были приобретены теплокровность и оперение — главные черты, отличающие птиц от пресмыкающихся.

Древесная жизнь повела также к возникновению крыльев. Необходимость скакать с ветки на ветку вызвала разные приспособления к полету. Такие приспособления можно видеть и у некоторых млекопитающих, например у водящейся в Сибири белки-летяги. Конечно, вначале этот полет скорее был похож на порхание и был очень непродолжительным и неуклюжим: предки птиц при своих парящих прыжках с дерева на дерево или с дерева на землю пускали в ход не только передние конечности, но и хвост. Конечно, умея хорошо взбираться на деревья, они могли бегать и по земле и не чувствовали себя на ней такими беспомощными, как летучие мыши. В отличие от пресмыкающихся первоптицы и на землей и в воздухе были очень активными, быстрыми существами, гонявшимися за добычей; это помогало им стать теплокровными и, в конце-концов, сделало их господами положения в воздухе.

Но все это пришло не сразу, а путем долгой эволюции и было куплено ценой гибели множества мало приспособленных к полету огород. Давно вымерли и сами первоптицы и их изменившиеся потомки, о которых мы дальше скажем несколько слов. Почему они вымерли? Да потому, что не стали еще хорошими летунами. Форма их крыльев очень похожа на крылья некоторых теперешних куриных птиц (на фазанов). А кто не знает, как летает курица?[12]Читатель в праве спросить: почему же не вымирают куриные птицы и многие другие, плохо летающие? Дело в том, что у всех этих птиц выработались разные новые приспособления, которые помогают им держаться в борьбе за существование: у них большая плодовитость, они выводят очень развитых птенцов, способных вскоре по вылуплении из яйца добывать себе пищу, у них много приспособлений, позволяющих им скрываться от врагов, и т. д. И тем не менее очень многие из предков куриных птиц вымерли, а некоторые куриные и теперь приближаются к вымиранию.
По всей вероятности, и первоптица сначала могла делать лишь несколько быстрых взмахов крыльями и пролетать небольшое расстояние, а потом опускалась на землю или цеплялась за ветку дерева. Да и крылья у нее были небольшие. Сама она была величиной с ворону, а крылья были по крайней мере вдвое меньше вороньих. На них трудно было далеко улететь. Крылья были малы потому, что перьев (маховых), которые растут у птиц по краю крыла, у первоптицы было гораздо меньше, чем у теперешних даже нелетающих птиц (например у страуса).

Рис. 46. Археоптерикс (А) сравнительно с голубем (Б)

Затем особенно замечательно, что ноги первоптицы обрастали перьями в два ряда, чего у наших птиц не бывает, а это указывает на то, что перья на ногах служили как бы перепонкой, которая предохраняла первоптицу от быстрого падения на землю. Ту же роль, вероятно, играл и длинный хвост, тоже усаженный двумя рядами перьев. Все это заставляет думать, что первоптица была порхающим животным, которое, взмахнув слабыми крыльями, поднималось невысоко над землей, но быстро уставало и медленно падало вниз, растопырив крылья, хвост и ноги наподобие парашюта. Некоторые ученые даже думают, что у нее была и кожистая перепонка между пальцами.

Меловой период. Закат царства пресмыкающихся

Конец мезозойской эры, так называемый «меловой период», был прямым продолжением юрского периода. Однако к концу его климат стал понемногу меняться, началось медленное охлаждение. Летняя погода не стояла теперь круглый год. В зимние месяцы стало холодно. Об этом свидетельствуют остатки тогдашних деревьев. Распилив их, мы можем видеть годичные кольца, как на наших древесных породах. Кольца эти указывают на сильный рост в одну часть года и на замедление роста в другую. Это вызывается сменой времен года с различными температурами. Конечно, и растительный покров Земли сам по себе изменился. Число пород сильно увеличилось. Среди хвойных лесов нередки наши настоящие ели. Лиственные леса разрастались на смену лесам из саговых пальм. Всюду можно было заметить тополя, ивы и другие хорошо знакомые нам растения. Появились сложно устроенные и ярко окрашенные цветы, и запестрел блестящими бабочками и жучками мир насекомых. Очень многие из растений мелового периода и теперь радуют наш взор в полях и лесах.

Цветки у растений стали появляться еще значительно раньше наступления мелового времени. Цветоносные растения стали возникать уже в конце «древней» эры, в пермском периоде, и в дальнейшем, в течение всей мезозойской эры, они играли выдающуюся роль. Это были известные уже нам саговые, гинковые и хвойные. Их цветки устроены сравнительно просто и имеют невзрачный вид; образующиеся из них семена лежат в растении ничем не прикрытые, голые, а потому такие растения называются голосеменными. Мы видели, как семенные растения стали вытеснять споровые (хвощи, плауны, папоротники) благодаря тем преимуществам в борьбе за существование, которые давали семена сравнительно со спорами.

В течение мелового периода произошел крупный перелом в общем характере растительности. Цветки стали более разнообразными по своей форме, приобрели богатые, яркие краски, сильные запахи, стали сложнее по своему устройству, а семена растений оказались скрытыми в особой полости, в разрастающейся завязи цветка; такие растения поэтому называются покрытосеменными. Раз возникнув, эти растения быстро распространялись и уже к концу мелового периода завоевали всю Землю, вытеснив споровые и голосеменные растения. Что же дало им победу в жизненной борьбе?

Прежде всего огромную роль сыграло то, что семена у высших цветковых растений лучше защищены и, развиваясь внутри плода, лучше снабжены питательным материалом и вместе с тем лучше сохраняются и распространяются. Затем весьма важное значение имеют яркая, иногда очень пестрая окраска цветков покрытосеменных, распространяемые ими разнообразные запахи и чрезвычайное богатство их форм. Все это вместе со сладким соком, вырабатываемым цветками, привлекает насекомых, производящих перекрестное опыление. Пыльцу с одного цветка насекомые переносят на другой, благодаря чему разные растения скрещиваются, повышается изменчивость отдельных видов, раздвигаются границы естественного отбора, возникают новые формы. Мир цветковых растений обогащается.

Возможно, что насекомые конца юрского и начала мелового времени посещали хвойные растения, обсасывали их семяпочки и содействовали возникновению настоящего сложного цветка. Ботаники предполагают, что покрытосеменные растения возникли из голосеменных, но из каких именно, — об этом много спорят. Первоначально возникли зеленые цветки, потом из них развились ярко окрашенные и пахучие, которые в свою очередь содействовали развитию насекомых. Мир насекомых, достигший большого разнообразия в меловое время, оказался теснейшим образом связанным с миром растений. Между ними установились те отношения, какие мы наблюдаем и в настоящее время.

Жизнь в морях мелового периода стала напоминать теперешнюю. Хрящевые рыбы, вроде акул, немилосердно истреблялись морскими пресмыкающимися. Зато размножались и расселялись костистые рыбы, которые были меньше ростом, но отличались легкостью, быстротой движений и увертливостью. На суше попрежнему господами положения были пресмыкающиеся. Их число, пожалуй, даже увеличилось с возникновением змей. Но некоторые породы уже стали вымирать. А к концу мелового века дни господства пресмыкающихся совсем приблизились к закату.

С наступлением новой эры — кайнозойской — вымерли все чудовищные представители этих пород, и сохранились лишь те из пресмыкающихся, которые живут и в наше время: ящерицы, черепахи, змеи и крокодилы. Отчего же вымерли эти великаны, несмотря на свой рост и силу? Одной из причин их гибели были те существа, которые возникли на смену им еще в юрском периоде. Это были лучше приспособленные к изменившимся условиям птицы и млекопитающие. Одновременно действовала и та перемена климата, о которой мы уже говорили. Мы видели, что юрская первоптица (археоптерикс) была еще очень похожа на пресмыкающееся. Она не могла хорошо летать. Птицы мелового периода ушли гораздо дальше в развитии. Кости некоторых птиц мелового периода дошли до нас. Они тоже сохранились в морских отложениях вместе с огромным количеством остатков беспозвоночных животных, акул, мозазавров, морских черепах, плезиозавров и питавшихся рыбой птеродактилей. Охотившиеся в тогдашних морях птицы принадлежали к двум главным породам.

Одна из них получила название рыбоптицы (ихтиорнис). Она была величиной с голубя или немного крупнее, имела хорошо развитые крылья, а стало-быть, хорошо летала и мало чем отличалась от современных птиц. Только две замечательных особенности в ее устройстве бросаются в глаза при рассмотрении сохранившихся скелетов: челюсти усажены острыми зубами, а позвонки имеют двояковогнутую форму, как у рыб.

Другие птицы мелового периода тоже имели зубы в челюстях, но не летали, даже были лишены крыльев, зато великолепно плавали (рис. 47). Они принадлежат к породе, названной «птицей запада» (гесперорнис). Нельзя сомневаться, что и этот пловец был великолепным охотником за рыбами. Длинный и сильный хвост помогал ему при плавании и нырянии. Череп у этой птицы был очень невелик, и в нем сидел совсем маленький мозг, похожий на мозг пресмыкающихся. Тонкая и длинная шея великолепно гнулась, а вытянутые легкие челюсти, усаженные острыми зубами, были прекрасным инструментом и для схватывания и задержания самой проворной рыбы.

Рис. 47. Скелет ископаемой птицы мелового периода — гесперорниса

Из птиц мелового периода, кроме названных, открыто еще несколько пород, среди которых были и довольно крупные — ростом около 2 метров.

Постепенно число пород птиц увеличивалось, и они начали отвоевывать воздух у летающих ящеров, перед которыми имели большие преимущества. Тело птиц одето перьями, прекрасно их согревающими и гораздо более легкими, чем кожистые перепонки пальцекрылов. Для движения крыльев служат сильные мышцы. Кости тонки и очень легки, так как внутри наполнены воздухом. Внутри птицы находятся особые полости — «воздушные мешки», также сильно облегчающие ее вес. Птицы несравненно лучше могут управлять своим полетом, чем пальцекрылы. Но самое их главное преимущество заключается в теплокровности и в способности поддерживать в своем теле постоянную высокую температуру, какой бы холод ни был кругом. Пресмыкающиеся на холоде становятся вялыми, и если не замерзают, то впадают в спячку, птица же и на холоде может вести деятельную жизнь.

Усовершенствовав полет, птицы смогли предпринимать далекие странствия, переселяться из одного места в другое, летая большими стаями и таким образом защищаясь от врагов. Благодаря таким ценным свойствам они смогли распространиться по всему миру. Для их владычества нет тех естественных границ, которых не могут преодолеть другие существа. Только морские глубины недоступны птицам. В заоблачных высотах, на страшных обрывах неприступных скал — всюду мы встретим птиц. Некоторые из них носятся по бурным волнам открытого моря, другие бегают по знойном пескам пустыни, третьи гнездятся на необитаемых, покрытых вечным снегом островах Полярного моря, четвертые устраивают свою семейную жизнь на верхушках высочайших деревьев. В случае надобности они пролетают тысячи километров, покидают на несколько месяцев родное гнездо и, возвращаясь на то же место, своим зорким глазом с небесной высоты узнают то деревцо, которое когда-то покинули. Как далеко ушли они от своих предков — пресмыкающихся!

Происхождение млекопитающих

Другая группа теплокровных животных — млекопитающие — тоже боролась за господство с пресмыкающимися. Млекопитающие возникли очень давно. В юрскую и меловую пору мы уже находим их в виде маленьких ничтожных существ, ростом с теперешних мышей и кротов и еще меньше. Но их потомкам принадлежало великое будущее. Млекопитающие, как и птицы, имеют свои преимущества перед пресмыкающимися в борьбе за жизнь. Подобно птицам, они могут сохранять теплоту в своем теле. У них есть свое теплое одеяние, греющее не хуже птичьих перьев. Это — шерсть.

Есть у млекопитающих и такие преимущества, которых лишены птицы. Чтобы понять это, вспомним, в каком возрасте всего больше грозит гибель животным: конечно, в детстве. Рыбы мечут тысячи икринок. Большую часть икринок пожирают разные животные еще до появления молоди; вылупившиеся мальки тоже большей частью достаются разным хищникам, так что из многих тысяч рыбешек выживает одна-две. То же самое видим у лягушек и пресмыкающихся, яйца которых массами истребляются. Птицы очень заботятся о своих детях: вьют для них гнезда, кормят, обучают летать, петь, находить пищу. Но и птичьи яйца и птенцы истребляются в большом числе. Совсем другое — млекопитающие. У них яйца не откладываются, а вынашиваются в теле матери до тех пор, пока зародыш не созреет совсем, и лишь тогда он рождается на свет. Но этого мало: пока мать носит зародыш в своем теле, часть ее пищи, химически измененная, питает зародыш, а когда он родится на свет, то для него заготовлена уже другая пища — молоко матери, которое тоже создается из ее пищи. Таковы важные преимущества млекопитающих.

У млекопитающих имеются и некоторые другие важные отличия. Внимательный читатель это сразу поймет. По каким признакам можно узнать млекопитающее животное, от которого ничего, кроме костяка, не осталось? Ведь по костям не видно, была ли на животном шерсть или нет, рождало ли оно живых детенышей или откладывало яйца, откармливало ли их молоком или нет… Зато в самом скелете млекопитающих имеются резкие отличия от птиц и пресмыкающихся.

Так как у млекопитающих гораздо больше развита жевательная способность, чем у других позвоночных, то в связи с этим у них иначе устроены челюсти и иначе они прикрепляются к черепу. Нижняя челюсть млекопитающих сочленяется прямо с черепом таким образом, что суставный отросток челюсти входит в суставную ямку на черепе (на височной кости). У пресмыкающихся и птиц такого сочленения нет. У них нижняя челюсть причленяется к особой квадратной кости, а уже эта кость прикрепляется к черепу. Кроме того, в челюстях млекопитающих обычно находятся зубы разного вида: впереди сидят резцы, а за ними, по обе стороны, следуют клыки, потом малые коренные и, наконец, большие коренные. Такого разнообразия зубов у пресмыкающихся, вообще говоря, нет. Только немногие, давно вымершие пресмыкающиеся имели зубы, подобные зубам млекопитающих. Таким образом, по зубам, по черепу, да и по другим костям ученым нетрудно отличить остатки млекопитающего животного от пресмыкающегося.

Рис. 48. Череп звероподобного пресмыкающегося. Следует отметить разнородность зубов (как у млекопитающих), но сложное сочленение нижней челюсти посредством нескольких костей

В какое же время истории Земли возникли первые млекопитающие животные? Остатки их найдены в меловых и юрских слоях. Следует предположить, что появились они раньше, т. е. в триасовом периоде, либо еще раньше — в пермском. Это стоит в связи с причинами, которые вызвали превращение первобытных пресмыкающихся в млекопитающих. Главных причин было две: первая — сухость климата, которая все увеличивалась начиная с пермского и вплоть до юрского периода. За эти огромные промежутки времени особенно сухим климатом отличались обширные пространства Южной Африки, в которых процветали многие пресмыкающиеся. Степи, полупустыни и пустыни тянулись на тысячи километров вдоль и поперек Африки; это вынудило животное население приспособиться к новым условиям. Кому случалось бывать в пустынной местности, тот не мог не заметить, что все животные там отличаются быстротой движений. Будь то ящерицы или птицы или копытные (например газели) — все они умеют скрыться с глаз в несколько минут. Только скорость движений и спасает их от врагов, только она и дает им возможность отыскать скудную пищу и еще более редкую в пустыне воду.

Посмотрите теперь, чем отличаются млекопитающие от пресмыкающихся. Да все такими особенностями, которые связаны с быстротой движений: у млекопитающих мягкая гибкая кожа, одетая не неподатливой чешуей, а тонкими волосами; у них прочная подвижная нижняя челюсть, которая обеспечивает быстроту пережевывания пищи; у них теплая кровь, доставляющая во все части тела достаточно пищи и кислорода, которые так сильно потребляются при быстрых движениях; у них сердце разделено (как и у птиц) на четыре части, и поэтому кровь, насыщенная кислородом, не смешивается с кровью, отдавшей свой кислород и уносящей из организма углекислый газ. И птицы, как мы видели, отчасти обязаны своим происхождением быстроте движений. Это не менее справедливо для млекопитающих: быстрота их движений достигалась усиленной работой всех четырех конечностей.

Но была еще и другая, могущественная причина, которая помогала их развитию. Мы уже говорили, что в конце палеозоя, именно в пермском периоде, произошло очень сильное похолодание. Особенно резкий холод охватил южное полушарие Земли и, в частности, Африку. Здесь сухость соединилась с холодом. Их совместное действие поставило пресмыкающихся в тяжелое положение, тогда как теплокровные млекопитающие были приспособлены к новым условиям гораздо лучше и поэтому оказались победителями в жизненной борьбе. В связи с этим происхождение млекопитающих надо отнести к очень раннему времени, гораздо более раннему, чем происхождение птиц. Многие современные ученые считают, что млекопитающие возникли в промежуточное время — между серединой пермского и серединой триасового периода.

Во второй половине триаса уже жили на Земле мелкие животные, от которых сохранились челюсти и зубы и которые были очень похожи на млекопитающих. Самые крупные из них не превосходили размерами крысу. Удивительнее всего то, что на всем протяжении мезозойской эры, в течение всех ее огромных периодов — триасового, юрского и мелового — первичные млекопитающие, судя по их остаткам, почти не изменяются. Они попрежнему остаются мелкими, мало приметными существами, добывающими себе жалкое пропитание, роясь в земле и поедая червей, насекомых, личинок, подобно теперешним кротам. На такую пищу указывает устройство их зубов. Что мешало им развиваться? Вероятно, над ними вечно висела угроза гибели в лице огромных ящеров, которые мимоходом, даже, быть может, не замечая этого, пожирали попадавшееся им млекопитающее. Революция на земной поверхности, которая произошла в конце палеозоя, была достаточна, чтобы вызвать к жизни новую группу животных — млекопитающих, но она была еще недостаточна для того, чтобы уничтожить их врагов и доставить им возможность развиваться. До самого конца мезозоя млекопитающие остаются в тени. Время их расцвета наступило лишь с концом мезозоя.

 

XIII. Кайнозойская («новая») эра

Третичный период

По окончании мелового периода наступила «новая», или кайнозойская, эра истории Земли, а вместе с ней весь живой мир поднялся на следующую ступень своего эволюционного развития.

Совсем исчезли леса из саговых пальм, растительность стала еще больше похожей на современную. Благодаря теплому климату в наших местах тогда разрослись такие деревья, которые теперь встретишь только на юге; роскошные пальмы распространились по всей средней и южной Европе. Вообще же эта эра характеризуется преобладанием цветковых покрытосеменных растений, расцветом злаков.

Гораздо больше, чем растительность, изменился животный мир. Пресмыкающиеся пришли в полный упадок. В морях третичного периода (так называют первую половину кайнозойской эры) уже не встречалось больше ни ихтиозавров, ни других морских чудовищ. Вместо них появились огромные киты, т. е. дышащие легкими млекопитающие. У них — теплая кровь, самки их рождают живых детенышей и выкармливают их молоком.

Рис. 49. Скелет беззубого кита

Самые крупные из китов питаются мелкой добычей — разными небольшими животными, которые кишат в морской воде. К такому питанию приспособлено все строение китов. Они заглатывают воду широким ртом, а когда его закрывают, вода стекает, и мелкие животные массой застревают в густой щетине китового уса (рис. 50). Эту живую кашу мелких рачков, моллюсков, рыбок и т. п. и проглатывает кит. Лишь тот, кто совершенно не знал образа жизни и строения тела кита, мог вообразить, обманутый огромными размерами этого животного, что оно способно проглотить человека, не повредив его, и что человек может прожить трое суток, как в гостинице, в китовом желудке, чтобы потом в целости и сохранности быть выброшенным из его «чрева». Такую легенду рассказывает о «пророке» Ионе библия. Легенда эта долго пользовалась большой популярностью.

Рис. 50. Череп беззубого кита с роговыми пластинками («китовый ус»)

Суша третичного времени совсем освободилась от огромных ящеров. Их место постепенно заняли разные млекопитающие. Наконец, воздух совершенно очистился от пальцекрылов и заселился окончательно птицами.

Из всех великанов мелового периода до нового времени сохранился только крокодил — слабое воспоминание о былом величии. Из всех пресмыкающихся одни змеи продолжают развиваться в новое время, и число их пород даже увеличивается. Жизнь змей связана с жизнью птиц и млекопитающих, которые главным образом и служат их добычей. Многие змеи едят и холоднокровных животных. Но зоология не знает ни одной такой змеи и вообще ни одного животного, которое могло бы питаться «пылью земной». На такую пищу библейский бог будто бы посадил змею в наказание за то, что она соблазнила Еву съесть запрещенное яблочко.

Черепахи и ящерицы отступают на второй план, вымирают и мельчают.

Нельзя, однако, думать, что с самого начала третичного периода млекопитающие достигли большого развития. В это время они были еще и малорослы и слабосильны, а их ноги и зубы все еще оставались такими, какими были в конце мелового периода. Мозг их был мал и недоразвит, если сравнивать его с мозгом теперешних млекопитающих того же размера.

Некоторое представление об этих древних млекопитающих мы можем иметь по одному замечательному зверю, который живет в Австралии и называется утконосом.

Он покрыт шерстью, но не рождает живых детенышей, а кладет яйца, как делали его предки — пресмыкающиеся. Кровь его еще не так тепла, как у других млекопитающих, и ее температура довольно сильно колеблется. По внутреннему строению он тоже во многом похож на пресмыкающихся.

Самыми многочисленными млекопитающими начала третичного времени были так называемые сумчатые животные. Название это дано им потому, что самки этих животных имеют на своем брюхе сумку из складки кожи и в этой сумке носят своих детенышей. Таковы современные кенгуру. Сумка поддерживается особыми костями, которые так и называются сумочными, или сумчатыми.

В наше время сумчатые животные населяют только Австралию, примыкающие к ней острова, да немногие живут в Южной Америке. Но в начале третичного времени они были очень широко распространены по Земле. Их остатки находили и в Северной Америке, и в Европе.

О том, что сумчатые животные когда-то жили в Европе, в первый раз узнали немного больше ста лет назад во Франции. В это время знаменитый французский ученый Кювье первый начал по-настоящему изучать ископаемые кости и по ним узнавать, какие животные раньше населяли Землю. Кювье часто бывал в каменоломнях под Парижем и исследовал выкапываемые там кости. Он так хорошо изучил устройство и теперешних и вымерших животных, что нередко мог по немногим костям или по нескольким зубам сказать, какого вида было животное, как у него были устроены остальные кости, к какой породе оно принадлежало, чем питалось и т. д. Другие ученые не всегда соглашались с ним, некоторые вступали с ним в спор, завидуя его славе и знаниям, и ему приходилось разными способами доказывать правильность своих мнений.

Однажды ему представился замечательный случай. Принесли Кювье выломанный в каменоломнях камень, из которого торчали кости головы какого-то животного. Весь остальной скелет еще оставался на месте не выломанным. Рассмотрев устройство зубов, Кювье решил, что эти кости принадлежат сумчатой крысе, которая до тех пор никогда еще не была найдена в Европе. Он доложил в ученом обществе о своей находке, прося других ученых пойти для проверки в каменоломню и у всех на глазах выкопать остальные кости. Кювье предсказал, что непременно будут найдены и сумочные кости, которые при жизни животного поддерживали его сумку. Когда в назначенный день ученые сошлись в каменоломне, Кювье у всех на глазах молотком и резцом освободил остальные кости от скрывавшего их камня и показал всем собравшимся. Все увидели сумочные кости. Этот случай вызвал большое волнение среди ученых, и многие из них убедились, что по скелету или его части можно восстановить весь вид животного.

Кроме сумчатых и других похожих на них животных, в третичном периоде мы встречаем много странных млекопитающих, у которых перемешаны признаки разных теперешних зверей, иногда очень отдаленных друг от друга. Были, например, такие, которые походили сразу на медведей и на гиен; другие были похожи на собак и на лошадей. Были животные, в которых нельзя не признать предков современных ежей, кротов, белок, летучих мышей, обезьян и т. д. Видно, что группы млекопитающих животных, с которыми мы теперь встречаемся, тогда еще не успели обособиться одна от другой. Были и такие животные, которые стояли особняком и как-будто ни на кого из теперешних не были похожи. По вечно зеленым пальмовым лесам бродили звери, ростом с большого быка, ногами напоминавшие слонов, зубами — медведей. Эти звери могли питаться растительной пищей, но охотились также и за небольшими животными, чтобы полакомиться их мясом. Другие звери, поменьше ростом, покрытые толстой кожей, имели красивое, стройное дело, но по некоторым признакам внутреннего устройства походили на свиней. Изо рта у них торчали два огромных острых клыка. Они тоже питались преимущественно растительной пищей, но при случае не отказывались и от другой. Кювье, который долго изучал остатки этих животных (он назвал их ксифодонами, т. е. мечезубами), думал, что они имели очень острый слух, отличались большим проворством и сообразительностью.

На открытых полянах можно было встретить веселое стадо мирно пасущихся зверьков ростом с лисицу, у которых на передних ногах было пять пальцев, а на задних — три. Кто бы узнал в них предков наших лошадей? А это были их далекие предки — пралошади.

Непрерывная цепь промежуточных животных, сменявших друг друга на протяжении всего третичного периода, связывает их с современной лошадью. Пралошадь жила в начале третичного времени; позднее она превратилась в более крупную форму, у которой из трех пальцев на задних ногах средний сделался толстым и покрылся копытом, а два боковых стали меньше и едва доставали до земли. Еще позднее этого зверя сменило животное, у которого от боковых пальцев сохранились только жалкие остатки и которое при беге опиралось лишь на один средний палец (рис. 51). От него до нашей лошади остается только один шаг: у лошади от маленьких боковых пальцев сохраняются тоненькие косточки, которые называются грифельными. Они не имеют значения в жизни лошади.

Рис. 51. Эволюция конечности лошади

Одновременно с третичной пралошадью совершал свою подземную работу третичный крот, по деревьям прыгали третичные белки и так называемые полуобезьяны — животные, отчасти похожие на обезьян и в наше время сохранившиеся лишь в немногих местах Земли.

Конечно, всем этим мирным животным постоянно грозила опасность. Охотился за ними медведь-гиена, который производил большие опустошения. Другими врагами мирных травоядных зверьков были странное существо, похожее по устройству зубов на собаку, а также большой, опиравшийся при ходьбе на всю стопу полумедведь-полусобака — странная смесь собаки, медведя и кошки; он отличался маленьким мозгом и большим числом зубов во рту. Это был древний предок многих наших хищных зверей. Если мы сравним его с теми, которые теперь живут на Земле, то придется сказать, что потомки далеко ушли в хищности от предков.

Ни один из третичных хищников не имел таких страшных зубов, какими владеет наш тигр, и всякий из них позавидовал бы силе и ловкости нашего льва. Но им и не приходилось так напрягать силы в погоне за добычей. Среди травоядных тогда не было таких быстрых бегунов, как лошадь, или таких умных, наделенных большим мозгом животных, как слон.

Когда потомки всех этих животных расселились по Земле и вытеснили прежних царей природы — пресмыкающихся, им самим пришлось повести ожесточенную борьбу между собой за место и пропитание. Кто из них был сильнее, одолевал силой, другие, которые не могли в одиночку отбить нападение врагов, собирались стадами и привыкли действовать все заодно и защищать друг друга. Возникли стада, стаи и другие сообщества млекопитающих животных. Далее некоторым зверям пришлось расстаться с сухой землей и снова вернуться к водной жизни, чтобы только сохранить свое существование. Таковы были предки китов, моржей, тюленей и других водных млекопитающих. Наконец, мелкие и слабые тоже иногда сохранялись в самой жестокой борьбе или благодаря своей большой плодовитости, как мыши и крысы, или благодаря тому, что держались незаметно в укромных уголках и не привлекали к себе внимания больших и сильных зверей.

Все это вело к тому, что постепенно увеличивалось разнообразие и число пород млекопитающих. Первоначально все эти животные были довольно похожи одно на другое, но когда одни стали хищными, другие — грызунами, третьи — копытными и т. д., то между ними обозначились резкие различия. Эти различия больше всего сказались в устройстве зубов и конечностей, но коснулись и других частей тела.

Древним позвоночным животным зубы служили только для схватывания пищи. Свою добычу эти животные глотали целиком. Зубы их были почти все одинаковы, имели вид толстых иголок, направленных остриями немного назад; число зубов было очень велико. И теперь у некоторых китов имеются такого рода зубы. Однако не всякую добычу можно проглотить целиком. Чаще всего приходится раздроблять ее на куски. Вспомним хотя бы нашу домашнюю кошку; это — прекрасный представитель хищных. Ей приходится сперва умертвить мышь, крысу или птичку, потом отрывать от нее куски и пожирать их. И зубы у нее приспособлены к таким действиям. Для схватывания и умерщвления добычи ей служат очень крепкие, длинные и острые клыки, для разрывания и раскусывания мяса — предкоренные зубы с острыми высокими бугорками. Когда кошка сжимает челюсти, они режут мясо, как ножницы материю.

Подобного рода устройство зубов находим мы и у других хищников. Интересны, например, зубы вымершего «саблезубого тигра», изображенные на рис. 52. Здесь вы видите, как велики были у него клыки. Они висели изо рта, как сабли; чтобы схватить ими добычу, тигру приходилось раскрывать пасть так широко, как не может ее раскрыть ни одно из теперешних животных. Это и показано на рисунке. По устройству зубов или челюстей можно узнать эту породу хищников.

Рис. 52. Череп саблезубого тигра

Одни хищники нападают на добычу из засады и настигают ее несколькими большими прыжками (львы, тигры, кошки); другие долгое время гоняются за ней, как волки и шакалы; третьи, как медведи, питаются не только животной, но и растительной пищей и не могут ни бегать подолгу, ни прыгать особенно ловко. Отсюда ясно, что в устройстве ног различных хищников должна быть большая разница. Таким образом, по ископаемым зубам и костям ног можно не только установить, что перед нами — хищное животное, но и сказать, каким способом оно добывало себе пропитание и к каким движениям было способно.

Не менее замечательное устройство зубов находим у грызунов, каковы крысы, мыши, зайцы, морские свинки, кролики, белки. У них особенно разрастаются передние зубы, называемые резцами. Ими-то они и грызут. От постоянного грызения эти зубы стачиваются, но зато они беспрерывно растут и остаются острыми. Клыков у грызунов совсем нет, а коренные, которые у хищных несут на себе высокие острые бугорки, у грызунов покрыты широкой, плоской поверхностью и могут работать, как жернова.

Еще более замечательные перемены произошли с зубами тех животных, которые превратились в слонов. У самого древнего предка слона были зубы, очень похожие на зубы других древнейших млекопитающих. Только боковые резцы у него были довольно велики, и ими он пользовался для добывания из илистой почвы болотных и водяных растений, которыми кормился. Хобота у этого животного еще не было, а был несколько удлиненный нос.

От праслона произошел тетрабелодон. У этого коренные зубы были уже расширены, а боковые резцы очень удлинены. Хобот тоже сделался длиннее. Это было довольно крупное животное с четырьмя бивнями в пасти. Потом произошло еще большее изменение. Коренные зубы срослись по нескольку вместе, а нижние бивни стали очень рано выпадать. Так возникли зубы такого устройства, какое находим у теперешних слонов и их ближайших ископаемых родственников.

Рис. 53. Эволюция (снизу вверх) строения головы и зубов у предков слона

Следует сказать, что у некоторых животных зубы вообще изменились немного. Это именно было с теми, которые питались разнообразной пищей — и растительной и, при случае, животной. Таковы были обезьяны и их предки. У них сохранились зубы всех трех родов — резцы, клыки и коренные. Такие же зубы были у предков человека.

Пока происходили все эти медленные изменения среди животных, самое лицо Земли не оставалось без перемен. В одних местах морской берег непрерывно размывался, и суша скрывалась под водой, в других происходило обратное: берега поднимались, и море далеко отступало. Из-за этого разные страны и острова то соединялись друг с другом участками суши, то, наоборот, отделялись морем. Так например, Австралия, которая теперь отделена от остальных стран и окружена морем со всех сторон подобно большому острову, в давние времена была соединена с Азией. По этому мосту и заселили ее сумчатые звери и другие древние породы. Когда же Австралия отделилась глубоким морем, борьба за жизнь в ней ослабела, и там сохранились до нашего времени те животные, которые когда-то, в начале третичного периода, проникли туда из Азии. Этим отчасти объясняется, почему мы в Австралии находим такие существа, которые в других местах земного шара давно вымерли.

Чтобы полнее представить картину жизни в третичном периоде, скажем несколько слов еще об одной породе млекопитающих, которая должна вызвать у нас особенный интерес из-за ее близкого к нам отношения. Мы говорим об обезьянах. Они возникли на Земле в первой половине третичного периода из древних полуобезьян и к середине его были уже очень многочисленны. Обезьяны этого времени были частью похожи на мартышек, имели длинные хвосты, хватательные руки и ноги с пятью пальцами. Все их тело было приспособлено к лазанию по деревьям. Таково было большинство обезьян. Кроме них были найдены остатки и других обезьян, более крупных ростом, не имевших хвоста и лазавших по деревьям совсем особым способом, именно с помощью рук, как это делают некоторые современные человекообразные обезьяны. Одна из этих последних, называемая гиббоном, держится довольно прямо, ходит по земле на двух задних ногах и при этом опирается на всю ступню. Гиббон, как и другие человекообразные обезьяны, намечает тот путь развития, который вел от обезьяны к человеку.

Ледниковый период

До самого конца третичного периода жизнь цвела на Земле и развивалась все пышнее. Но уже подготовлялась и назревала сила, надолго ее подкосившая, по крайней мере в наших местах с их умеренным климатом. Этой силой был холод. Снова, как в пермском периоде, началось сильное охлаждение. О причинах этого ученые высказывали разные предположения. Одно лишь хорошо известно, что год за годом, столетие за столетием делалось все холоднее и холоднее. Это особенно чувствовалось там, где в настоящее время расположены Англия, Германия, Франция, а также северная часть РСФСР.

Вместе с холодом увеличивалась и сырость: дожди шли все чаще и чаще. Веселые журчащие ручейки превратились в бурные потоки, а потом в большие, широко разлившиеся реки. Зимы стали очень суровыми. Глубокий снег покрыл Землю. Особенно много его скопилось на высоких горах, и от этих великанов, покрытых ослепительно белой массой, распространялся холод. Жизнь замирала, отодвигалась ближе к теплым странам.

А на горах накоплялось все больше и больше снега, который, плотно слежавшись, обращался в лед. Наконец, эти белые громады льда, не выдержав своей тяжести, двинулись с гор теперешней Швейцарии и Норвегии и поползли вниз, как и теперь двигаются ледники с гор. Массы эти медленно распространялись во все стороны. Ледники были толщиной в сотни метров. Лед сползал с гор, увлекая за собой обломки скал, снесенных им по пути. Ничто не могло сдержать его напора: он перетирал громадные утесы, обращая их в порошок, сглаживал поверхность, по которой двигался, и оставлял на ней глубокие следы — царапины и шрамы. Двигался лед очень медленно, перемещаясь в год на несколько десятков метров. Из-под него вырывались мутные потоки, унося каменные обломки, песок и глину. Все это скоплялось близ ледника, отлагалось им и образовало впоследствии гряды холмов.

Оставшиеся неразмельченными куски скал Норвегии и Финляндии перенесены были к югу и усыпали весь север европейской части нашего Союза, Германию и часть Англии. Эти камни называют валунами. Ученые теперь исследовали состав камней и каменных глыб, попадающихся на лугах и равнинах этих стран, и установили, что он тот же, что у скал Скандинавии. Это — следы победоносного, все гнавшего перед собой движения льда, сковавшего тогда значительную часть Земли. На многие тысячи лет все скрылось под его корой. Это наступил ледниковый период кайнозойской эры.

Но и тогда жизнь не стояла на месте. Прошли века, и климат стал делаться мягче, льды начали таять и отступать к северу. Казалось, власть холода кончилась. Но это было не так. Был только сравнительно короткий межледниковый промежуток. Он длился 25 или 30 тысяч лет. После него снова начались холода. Опять надвинулись льды. Так продолжалось до следующего промежутка (второго межледниковья). За ним наступило третье обледенение, тоже долгое и беспощадное, которое, наконец, сменилось победой тепла и возвращением жизни.

Что же за это время случилось с прежними обитателями Земли, с животными? Большая часть их успела уйти в другие страны, дальние и теплые. Некоторые оказались в состоянии бороться с холодом и приспособились к новым условиям. Многие, наконец, просто вымерли. Из тех зверей, которые смогли выжить на холоде, самый замечательный — мамонт. Это было громадное животное, очень похожее на слона, но еще крупнее. Высотой мамонт иногда достигал 4 метров. Вся эта громадина была покрыта густой рыжеватой шерстью, имела длинный хобот, а по сторонам его — два огромных бивня, похожих на слоновьи. Каков был мамонт с виду, мы хорошо знаем по сохранившимся в мерзлой почве Сибири его трупам, которые были найдены (рис. ); один из них был перевезен в Петербург (Ленинград).

Кроме мамонта, были и другие звери, приспособившиеся к той суровой жизни: огромный носорог, покрытый густой шерстью, пещерный медведь, который был много больше нашего, олень-великан, зубр и др.

В межледниковое время появилось в Европе новое существо, которому предстояло стать господином Земли — человек. В пещерах вместе с костями ледниковых животных находят и его следы — первые грубые каменные орудия (топоры, молотки и ножи), а иногда и остатки его костей. По этим костям можно видеть, что ледниковый человек не был еще таким, каков он сейчас, а многим напоминал человекообразных обезьян. Тех людей, которые были распространены в ледниковое время в Европе, ученые называют неандертальцами, по названию местности Неандерталь (Германия), где впервые были найдены и подробно описаны кости этих людей. Потом оказалось, что неандертальцы жили не только в Европе, но и в других местах.

Однако неандерталец не был первым человеком на Земле. Много раньше его жили существа, которые хотя имели в себе немало человеческого, но сохраняли много и обезьяньих признаков. Эти существа так и называются обезьянолюдьми, или питекантропами. Кости нескольких из них нашли очень далеко — на острове Ява, к югу от материка Азии. По найденным остаткам видно, что это существо ходило уже на двух ногах, было крепким и мускулистым, но мозг имело гораздо меньше человеческого, хотя и больше обезьяньего.

О том, как произошел обезьяночеловек и как возник на Земле человек, мы рассказали в другой книжке[13]М. Гремяцкий — Как произошел человек. ГАИЗ 1938.
.

* * *

Окидывая взглядом весь бесконечный путь развития жизни, мы видим, что это развитие, начиная с самых древних времен, шло, вообще говоря, от более простых организмов к более сложным. Не все звенья в этой цепи организмов нам известны, не все пока еще выяснено до конца, но общая картина установлена твердо. С каждым днем наука приносит все новые и новые факты, уточняющие отдельные подробности этой картины и подтверждающие ее правильность. Победы науки основаны на знании законов природы, которые действуют в настоящее время и могут быть наблюдаемы и проверяемы. Здесь нет места вере в какие-то таинственные, сверхъестественные силы, за которые беспомощно цепляется религия.

Мы видели, что на вершине развития органической жизни появился человек — общественное существо, делающее орудия. Выдвинувшись из животного мира, люди благодаря своему общественному труду познают законы природы, научаются их применять, заставляют их служить себе. Как далеко они ушли вперед от животных!

«Чем более однако люди отдаляются от животных, тем более их процесс воздействия на природу принимает характер преднамеренных, планомерных, направленных к определенным, заранее намеченным целям, действий… Животное пользуется только внешней природой и производит в ней изменения просто в силу своего присутствия; человек же своими изменениями заставляет ее служить своим целям, господствует над ней…»[14]Энгельс — Диалектика природы. Партиздат 1936. Стр. 56–67.
.

По сравнению со всей историей жизни, история человеческой борьбы и труда — один миг, но этот миг стоит всего предшествующего развития!

Внимательный читатель мог убедиться, что история жизни на Земле была не только очень долгой, но и очень сложной. Тысячи и сотни тысяч веков требовались для того, чтобы могли возникнуть и окрепнуть новые породы животных и растений, чтобы они могли распространиться по земному шару и вытеснить своих предшественников. За появлением новой породы следовала продолжительная борьба за ее существование. Как все эти добытые трудом и упорством науки факты не похожи на рассказ библии: «Бог сказал — и стало; он повелел — и создалось»! Как чувствуется в библейском сказании полная беспомощность в объяснении явлений, полное незнание того, о чем библия говорит! Как только заходит речь о природе вообще или об отдельных ее явлениях, библейские авторы попадают впросак, они путаются и противоречат сами себе. Библия понятия не имеет о вымерших животных и растениях, которых было на Земле много больше, чем современных. Ведь те ископаемые, которые уже стали известны науке, — ничтожная часть, едва ли больше чем один процент тех, какие существовали и пока еще не исследованы. Об этом огромном мире, об его неизмеримо долгой истории библейским писателям ничего не было известно. А когда им приходится упоминать о современных животных, они не могут обойтись без смехотворных заявлений: змея у них — образец мудрости, голубь — кротости и святости, кит — рыба, глотающая живьем людей. Все животные в библии делятся на «чистых» и «нечистых», а об отношениях между организмами библейские авторы понятия не имеют. Они даже не представляют себе, как велико действительное число пород современных животных.

Когда библия рассказывает о «потопе» и о построении «ноева ковчега», она допускает, что на деревянном корабле можно вместить более миллиона существующих видов животных, да еще парами, да еще с необходимым для всех их кормом! Кому случалось бывать в зоологических музеях, тот, конечно, видел огромные залы с многочисленными шкапами, где хранятся чучела немногих сравнительно животных. А чтобы вместить чучела и засушенные экземпляры только всех сухопутных пород, нужен огромный дворец! Даже самые крупные из современных океанических пароходов или линкоров недостаточны для этого!

Все бесчисленные ошибки и нелепости библии прекрасно видят и церковники. Но они цепляются за эту книгу, как за верное орудие угнетения и одурманивания масс. Науку же они стараются подделать или подменить своими выдумками.

Только в СССР наука развивается свободно, каждому трудящемуся открыт к ней широкий доступ. Но и у нас церковники пытаются еще продолжать свою вредную деятельность в расчете на неизжитое пока еще окончательно наследие прошлого — обломки эксплоататорских классов и остатки темноты и невежества. Однако знание в нашей стране победившего социализма, распространяясь в широких массах, помогает окончательно изжить это проклятое наследие прошлого — религию. За годы советской власти миллионы людей с презрением отвернулись от церкви и всех видов поповщины, от нелепых, враждебных науке религиозных предрассудков. Вместо библейских сказок массы в СССР овладевают светом истинной науки. Партия Ленина — Сталина и советское правительство вооружают свой свободный и счастливый народ знанием и культурой. В этом один из источников неиссякаемой силы и могущества нашей великой родины.

 

Оглавление

Введение … 3

I. Из истории учения о произвольном зарождении … 5

II. Новые открытия … 10

III. Как решился вопрос о произвольном зарождений … 16

IV. Положение вопроса о зарождении жизни после Пастера … 22

V. Состав и строение живых тел … 26

VI. Возникновение жизни на Земле … 37

VII. Дарвинизм — объяснение эволюции жизни … 42

VIII. Как сохраняются следы древних организмов … 52

IX. Как мы узнаем о жизни вымерших существ … 60

X. Архейская («начальная») эра в развитии жизни … 63

XI. Палеозойская («древняя») эра … 69

Расцвет жизни в воде … 69

Каменноугольный период … 71

Выход животных на сушу … 80

Когда и как возникли сухопутные позвоночные … 86

XII. Мезозойская («средняя») эра … 94

Юрский период. Перемены в растительном мире. Костистые рыбы. Пресмыкающиеся … 97

Завоевание воды и воздуха пресмыкающимися … 111

Происхождение птиц … 110

Меловой период. Закат царства пресмыкающихся … 122

Происхождение млекопитающих … 126

XIII. Кайнозойская («новая») эра … 129

Третичный период … 129

Ледниковый период … 139