НЕКОГДА ГОРДЫЕ КРЫЛЬЯ

Тела китов и морских коров изобилуют историческими реликтами, которые мы замечаем, потому что они живут в другой среде, чем их сухопутные предки. Подобный принцип относится к птицам, которые потеряли обыкновение и оборудование для полета. Не все птицы летают, но все птицы несут, по крайней мере, реликты аппарата для полета. Страусы и эму - быстрые бегуны, которые никогда не летают, но у них есть остатки крыльев как наследство их отдаленных летающих предков. Более того, страусиные остатки крыльев не полностью потеряли свою полезность. Хотя они слишком малы, чтобы с их помощью летать, они, похоже, выполняют некоторую роль в поддержании баланса и рулении при беге, и участвуют в социальных и сексуальных демонстрация. Крылья киви слишком малы, чтобы быть заметными за тонким слоем птичьих перьев, но остатки костей крыла имеются. Моа потеряли крылья полностью. В их родной Новой Зеландии, между прочим, есть более чем обычное количество нелетающих птиц, вероятно потому, что отсутствие млекопитающих оставило широко открытые ниши для заполнения любыми существами, которые бы смогли попасть туда полетом. Но эти летающие пионеры, прибыв на крыльях, позже потеряли их, когда заполняли приземные вакантные роли млекопитающих. Это, вероятно, не относится к моа, предки которого, по-видимому, были уже нелетающими прежде, чем большой южный континент Гондвана распался на фрагменты, среди которых была и Новая Зеландия, каждый несущий свой собственный груз животных Гондваны. Это наверняка относится к какапо, новозеландским нелетающим попугаям, чьи летучие предки, по-видимому, жили так недавно, что какапо до сих пор пытаются летать, хотя и не имеют оборудования, чтобы достичь успеха в этом. Словами бессмертного Дугласа Адамса из книги "Last Chance to See" ["Последний шанс увидеть"],

Это чрезвычайно толстая птица. Взрослый какапо весит около шести или семи фунтов, а его крылья годны лишь для того, чтобы немного помахать ими, когда ему кажется, что он может обо что-то споткнуться, но о полете не может быть и речи. К сожалению, он, похоже, не только забыл, как летать, но и забыл, что он забыл, как летать. Сильно взволнованный какапо иногда вскарабкивается на дерево и прыгает оттуда, после чего он летит как кирпич и обрушивается на землю неуклюжей грудой.

В то время как страусы, эму и нанду - великие бегуны, пингвины и галапагосские нелетающие бакланы - великие пловцы. Мне довелось поплавать с бескрылым бакланом в большом горном пруду на острове Изабела, и я был очарован, став очевидцем скорости и проворства, с которым он отыскивал одну подводную расщелину за другой, оставаясь под водой столь долгое время, что захватывало дыхание (у меня было преимущество трубки). В отличие от пингвинов, которые используют свои короткие крылья, чтобы "летать под водой", Галапагосские бакланы движутся благодаря своим сильным ногам и огромным перепончатым ступням, используя свои крылья только как стабилизаторы. Но все нелетающие птицы, включая страусов и их родственников, которые потеряли свои крылья очень давно, явно происходят от предков, которые использовали их для полета. Никакой здравомыслящий наблюдатель не мог бы серьезно сомневаться в истинности этого, что означает, что любой, кто подумает об этом, должен признать очень трудным (почему не невозможным?) сомневаться в факте эволюции.

Многочисленные различные группы насекомых также потеряли крылья или очень их уменьшили. В отличие от просто бескрылых насекомых, таких как чешуйница, блохи и вши потеряли крылья, которые когда-то имели их предки. Самки непарного шелкопряда имеют слаборазвитые мускулы крыльев и не летают. Они не нуждаются в них, поскольку самцы летят к ним, привлекаемые химической приманкой, которую они могут обнаружить в поразительно низкой концентрации. Если бы самки перемещались так же как и самцы, система, вероятно, не работала бы, поскольку к тому времени, когда самец долетал бы вдоль медленно дрейфующего химического градиента, его источник уже переместился бы дальше!

В отличие от большинства насекомых, у которых четыре крыла, мухи, как предполагает их латинское имя Diptera [Двукрылые], имеют только два. Вторая пара крыльев уменьшилась до пары "жужжальцев". Они раскачиваются подобно очень высокоскоростным индийским булавам, которых они напоминают, функционирующих как крошечные гироскопы. Откуда мы знаем, что жужжальца произошли от крыльев предков? Есть несколько причин. Они занимают в точности то же место в третьем сегменте грудного отдела, что занимает летательное крыло во втором грудном сегменте (а у других насекомых и в третьем тоже). Они движутся по той же "восьмерке", как и крылья мух. У них та же эмбриология, что и у крыльев, и, хотя они крошечные, если на них тщательно посмотреть, особенно в период развития, можно увидеть, что они - недоразвитые крылья и явно модифицированы - если Вы не являетесь отрицателем эволюции - из их предковых крыльев. Как свидетельство той же истории, существуют мутантные плодовые мушки, так называемые гомеотические мутанты, чья эмбриология аномальна, которые выращивают не жужжальца, а вторую пару крыльев, как у пчел или любого другого вида насекомых.

Жужжальца у долгоножки

На что могли быть похожи промежуточные стадии между крыльями и жужжальцами, и почему естественный отбор благоприятствовал промежуточным формам? Какова польза от половины жужжальца? Дж.У.С.Прингл, мой старый Оксфордский профессор, чье непривлекательное выражение лица и неуклюжее поведение принесло ему прозвище "Смеющийся Джон", главным образом отвественен за раскрытие того, как работают жужжальца. Он указал, что в основании всех крыльев насекомых есть крошечные органы восприятия, распознающие скручивание и другие силы. Органы восприятия у основания жужжалец очень похожи - другая часть свидетельства, что жужжальца являются модифицированными крыльями. Задолго до того, как эволюционировали жужжальца, информация, текущая в нервную систему от органов восприятия в их основании, приспособила быстро снующие крылья действовать в качестве рудиментарных гироскопов. То, насколько любой летательный аппарат по природе неустойчив, должно компенсироваться сложными приборами, например гироскопами.

Весь вопрос эволюции устойчивых и неустойчивых летунов очень интересен. Посмотрите на этих двух птерозавров, вымерших летающих рептилий, современников динозавров. Любой аэроинженер мог бы сказать Вам, что рамфоринх, древний птерозавр на рисунке сверху, должно быть, был устойчивым летуном, из-за своего длинного хвоста с ракеткой для пинг-понга на конце. Рамфоринх не нуждался в сложном гироскопическом контроле, таком как у мух с их жужжальцами, потому что его хвост делал его устойчивым по своей сути. С другой стороны, как мог бы сказать тот же инженер, он не был очень маневренным. В любом летательном аппарате существует оптимальное соотношение между стабильностью и маневренностью. Великий Джон Мейнард Смит, работавший проектировщиком самолетов, прежде чем возвратиться в университет давать лекции по зоологии (на том основании, что самолеты были шумными и старомодными), указывал, что летающие животные могут перемещаться в течение эволюционного времени назад и вперед вдоль спектра своих оптимальных соотношений, иногда теряя врожденную стабильность в интересах увеличения маневренности, но платя за это увеличением вычислительных и измерительных мощностей - мощностью мозга. На нижнем рисунке на предыдущей странице представлена анхангера, поздний птеродактиль из Меловой эры, приблизительно на 60 миллионами лет более поздний, чем юрской рамфоринх. У анхангеры вообще почти не было хвоста, как у современной летучей мыши. Подобно летучей мыши, это, конечно, был неустойчивый летательный аппарат, зависящий от измерительного и вычислительного оборудования, чтобы осуществлять утонченный, постоянный контроль над его несущими поверхностями.