«Летающие жирафы, мамонты-блондины, карликовые коровы... От палеонтологических реконструкций к предсказаниям будущего Земли»

Летающие жирафы, мамонты-блондины, карликовые коровы... От палеонтологических реконструкций к предсказаниям будущего Земли (fb2) - Летающие жирафы, мамонты-блондины, карликовые коровы... От палеонтологических реконструкций к предсказаниям будущего Земли 5698K скачать: (fb2) - (epub) - (mobi) - Андрей Юрьевич Журавлёв

Андрей Журавлев

Один год из жизни палеонтолога

В какую сторону ни посмотришь с обрыва, везде таежная осень. На сотни километров вокруг лишь тайга и осень. И еще реки: изумрудно-зеленая Юдома и темно-синяя Мая. Превратившись в единое целое, они долго движутся, не смешивая своих красок: две реки в одном русле. А под нами триста метров белого докембрия, по которому с криками, в клубах известковой пыли, катится китайский профессор. Внизу он отряхивается, заклеивает пластырем разбитые пальцы и вновь карабкается вверх. Там самое интересное…

Что такое докембрий? Это семь восьмых истории Земли, запечатленной в камне, — три с половиной миллиарда лет из четырех. «На вопрос, почему мы не находим богатые ископаемыми остатками отложения, относящиеся к этим ранним периодам… я не могу дать удовлетворительный ответ, — с горечью писал в середине XIX века Чарлз Дарвин. — Данный факт должно оставить необъяснимым; и он может служить убедительным доводом против взглядов, здесь принятых». «Здесь» — это «Происхождение видов», «взгляды» — эволюционная теория. «Эволюционисты — всего лишь мечтатели, не имеющие научной основы для своих догм», — язвил известный палеоботаник и геолог Джон Доусон в книге «К истокам жизни» по поводу таких ученых, как Дарвин, надеявшихся увидеть хоть что-то живое (бывшее когда-то живым) в бесконечных немых докембрийских толщах.

Сто лет спустя ничего не изменилось. «Если Спригг продолжит в том же духе, то кончит в сумасшедшем доме», — говорил учитель Реджиналда Спригга, профессор Аделаидского университета и крупный исследователь Антарктиды сэр Дуглас Моусон. Реплика была адресована первооткрывателю знаменитых ныне докембрийских мягкотелых ископаемых в Южной Австралии. Моусон ничуть не сомневался, что столь сложные и огромные (до метра длиной и более) существа не могли оказаться в докембрийских отложениях, а значит, его молодой коллега по неопытности ошибся, но упорствует в своих заблуждениях. После работ советского палеонтолога Бориса Соколова стало ясно, что эти организмы жили в морях вендского периода, то есть в докембрийское время. Последовал вал открытий, и немые толщи заговорили — сочным языком эволюции мириад разнообразных существ, которых во второй половине прошлого столетия палеонтологи научились извлекать из древних отложений и из небытия.

Скептики все равно оставались. «[Докембрийские ископаемые] что-то слишком часто описываются и определяются двусмысленными латинскими именами», — отмечал опытный исследователь докембрия Престон Клауд в 1968 году. А четыре года спустя в его честь было названо первое открытое в этих слоях животное с минеральным скелетом — клаудина (Cloudina). Впрочем, трубчатая раковинка клаудины — существа, длиной в несколько миллиметров, — напоминающая стопку неаккуратно вложенных друг в друга мятых пластиковых стаканов без дна, это, скорее, не скелет, а так — почти незримая минеральная оторочка, утолстившаяся до видимых размеров после ее смерти.

Клаудину нашли в Намибии. И за полгода до того дня, как я и профессор Эдинбургского университета Рейчел Вуд оказались на верхней точке юдомского обрыва (а профессор Нанкинского института палеонтологии и геологии Маоянь Жу — под ним), мы сидели в кабинете Рейчел и рассматривали на мониторе, подключенном к микроскопу, срезы горной породы с клаудинами. Кроме них в этих образцах, бывших 550 миллионов лет назад частями бактериального рифа, встречались скелетики намакалатусов (Namacalathus) — чашечек[1] из Намы. Намакалатуса считали примитивным — одноклеточным — организмом. К тому же внешне он совсем не напоминал никого из ныне живущих существ, будь то животные, водоросли или какие-нибудь простейшие. На тонкой изогнутой ножке сидел шестигранник с круглой дыркой в центре каждой грани. Все это не более трех сантиметров высотой.

Стенка скелета была, правда, потолще (целых 100 микронов), чем у клаудины, и мы решили заглянуть внутрь…

«Что ты об этом думаешь?» — спросила Рейчел. «Думаю, что этот парень был не прост, — отвечал я. — И уж точно не простейшим: скелет у него пластинчатый, да еще с закономерными изгибами пластин. Так только раковины брахиопод и мшанок устроены». Брахиоподы — это двустворчатые морские животные, а мшанки — обладатели сложных ажурных скелетных колоний. И те, и другие питаются с помощью щупалец, вдоль которых реснички гонят съедобные частички, выцеженные из водной толщи, в рот. Поэтому эти столь непохожие друг на друга, но родственные организмы называются щупальцевыми. Почему бы им не иметь еще и некоего кузена из Намы, который жил за 20 миллионов лет до первых брахиопод и за 50 миллионов лет до первых мшанок?

Почкующийся Namacalathus. 550 миллионов лет. Намибия (предоставлено Рейчел Вуд)

Обитали намакалатусы в теплых мелководных тропических морях, причем в одной только Наме произвели на свет несколько жизненных форм. Там, где проходили сильные морские течения, скелет был потолще и покрыт шипами (способ укрепить защитную оболочку). Там, где места было мало — в рифовых полостях, — они были мелкие, гладкие и свисали гирляндами со сводов полости. А там, где расти требовалось быстро, пока не занес тонкий полужидкий ил, селились вплотную друг к другу и даже друг на друге. Все это напоминало мир из головы Джона Малковича в фильме «Быть Джоном Малковичем», когда в собственную голову угодил сам замечательный актер: высокие Малковичи и низенькие, толстые и худые, черные и белые… Малкович? Малкович!

Впрочем, удивляться тут нечему. Свободного пространства в докембрийской Наме хватало, скелетных конкурентов у намакалатуса, наоборот, не было, вот он и попытался заполнить мир исключительно собой, любимым. Как это делают, например, рыбки гольцы в послеледниковых озерах — лохах — Шотландии, где никого нет, кроме невсамделишных лохнесских чудовищ, то есть совсем никого нет. И из одной рыбы быстро получаются две, три, а то и четыре, настолько разных внешне и по образу жизни (одни — темные глубоководные крупные хищники, другие — серебристые мелкие вегетарианцы, обитающие у самой поверхности), что их близкое родство не всякий специалист заметит…

Однако тесные поселения намакалатусов оказались интересны и другим: на каждом кубочке сидело ровно два поменьше, причем на равных расстояниях от центра. «Так в случайных поселениях не бывает, — сказал я Рейчел. — Это они, наверное, почковались. Давай проверять»…

Чтобы проверить, Рейчел и наш общий подопытный кролик-аспирант Эмилия Пенни отправились в Намибию, а я сидел у монитора в Москве и управлял ими по скайпу, словно марсоходами или своими аватарами: «Левее, еще левее, вот этот камень подберите, переверните, выбросьте…»

В конце концов выбранные камни были распилены, чтобы просмотреть, кто и на ком там когда-то рос, а я набросал скетч, который был отправлен художнику Джону Сиббику, умевшему воплощать фантазии палеонтологов в жизнь. Джона увиденное явно вдохновило: уже на следующий день мы получили нечто косматое от щупалец, но вполне себе живое. Еще через пару дней статья про самое сложное докембрийское животное была поглощена бездонной всемирной паутиной и, недолго повисев в потаенных липких тенетах одного из ведущих научных журналов (того самого, которому 70 лет назад не приглянулись взгляды Спригга), быстро изжевана и выплюнута обратно с разгромной рецензий. Суть проклятий сводилась к тому, что «этого не может быть, потому что этого не может быть!».

«Нужен еще материал», — единогласно решили мы и посмотрели на Пенни…

А что, если кроме Намибии обследовать дно других докембрийских морей, где отлагались известковые илы и где, как следствие, могли сохраниться минеральные скелеты, тоже известковые? «Можем мы организовать экспедицию в Сибирь?» — спросила Рейчел. «Можем, но нужен третий». — «Почему?» — «Твоих университетских денег не хватит, а моих университетских денег вообще не бывает». И я вспомнил о геохимике Маояне Жу, с которым мы за год до этого стояли на горе Муфу, возвышающейся над Нанкином, и рассматривали странные точки в скале. «Да, скелетные докембрийские ископаемые у нас есть, та же клаудина, но у вас же в Сибири их, наверное, больше», — сокрушался он…

И сейчас на предложение рвануть этим летом в Сибирь Маоянь ответил улыбкой, растянувшейся во весь скайп.

23 августа мы стартовали из Якутска. Ночная тряска в кузове «ГАЗ-66» по дороге в Хандыгу (420 километров), стремительное плаванье-полет на полусамодельном судне на подводных крыльях, развивавшем порой скорость 70 километров в час против весьма неслабого течения Алдана до Усть-Маи (еще 400), трехдневный переход на моторках на 400 километров вверх по Мае и Юдоме, и мы у цели: на косе напротив того самого докембрийского обрыва…

И все это время глаза у моих коллег, даже китайских, делались круглее и круглее: четыре дня — более тысячи километров пути, — а кругом лишь тайга и тайга, не считая редких поселений, последним из которых была Усть-Мая. Бесконечный и совершенно нетронутый лесной массив. Ну где такое в Европе или в Китае увидишь? Вердикт был вынесен следующий: если даже ничего не найдем, все равно хорошо, что приехали. Конечно, приятным впечатлениям поспособствовал и стол (несколько составленных вместе пеньков), ломившийся от таежных яств — темно-синяя охта, красная брусника, бронзовые кедровые шишки (пусть и небольшие — со стланика), золотистая корочка на рыбе горячего копчения и коралловых грибах, даже ароматный хлеб свежей выпечки. Член нашей экспедиции, шеф-повар одного из якутских ресторанов Николай Атласов, знал свое дело и, хотя, будучи от рождения городским жителем, впервые оказался на земле предков-эвенков, быстро приспособился творить кулинарные изыски при помощи костра, железной печки, котелков и китайских термосов.

Погода тоже расщедрилась: ночная прохлада поспособствовала почти полному исчезновению комарья, а дневное тепло — не только работе, но даже купаниям в речке (пусть не всегда по своей воле и в одежде)…

На самом деле «рояль», как и положено, был уже припрятан в «кустах». Правда, где те «кусты», никто уже не знал, а «рояль» просто потеряли. Увы, такое порой случается. Так, например, случилось с докембрийским скелетным ископаемым суворовеллой (Suvorovella), найденной еще в год моего рождения (очень давно) на Юдоме: коллекция пропала, и никого из тех, кто знал о нужном разрезе-обрыве, уже не было. Осталась лишь публикация на серой газетной бумаге с невнятными фотоизображениями — нечто круглое и плоское. Разрезов же на Юдоме много. И каждый метров триста мощностью и километр-два протяженностью. Поди поищи здесь кругляш в пять рублей величиной и точно такого же цвета, как вмещающая порода. Но профессиональные палеонтологи потому и профессионалы, что могут все. Наш коллега, Андрей Иванцов из Палеонтологического института РАН, выбрал правильный обрыв, из которого к его ногам, буквально вывалился нужный камень, блок весом тонн в пять — откололся по весне, когда все тает и трескается, от 40-метрового утеса. На свежей отбитой поверхности и сидели рядками суворовеллы…

Найти нужный слой в обрыве — дело нехитрое. Нам не требуется даже летать с обрывов и вываливаться в одежде из лодки. Но дело в том, что сама по себе окаменелость, какой бы интересной она ни казалась, теряет всякую ценность, если вырвать ее из контекста — из вмещающих отложений. В этих слоистых и зернистых напластованиях скрыта подробнейшая летопись событий, которые привели к появлению именно в этом месте и именно в это время данного существа. А чтобы выяснить, что здесь случилось, нужно подробно задокументировать весь разрез, по сан-ти-мет-ру, ничего не пропуская. Вот и приходится лезть куда ни попадя, чтобы заполнить тот или иной пробел в виде осыпи-курума, задернованной и поросшей кустами шиповника части скалы или руслового прижима. Впрочем, мы не единственные посетители здешних мест: почти на самой вершине горы, в выемке, откуда вывалился и скатился, рассыпавшись курумом, огромный камень, аккуратно лежат несколько лиственничных жердочек — это эвенкийское святилище с идолами-шэнкэнами…

Реконструкции древнейших скелетных организмов (555–540 миллионов лет): Cloudina — возможное кишечнополостное, Namacalathus — родственник мшанок и брахиопод и Suvorovella — совсем неизвестно что. Художник Алина Коноваленко

Конгломерат, с которого начинается разрез, — это галечник, образовавшийся, когда океан начал очередное наступление на Сибирский континент. Его сменяют песчаники — тоже результат размыва суши, но более мелкий: фронт океана ушел вперед, и на дно ложатся песчинки. Они сменяются еще более мелкими зернами — глинистой размерности. Затем — иссиня-черными известняками, каждый тончайший слоек которых покрыт корявой, навсегда застывшей бактериальной пленкой. Мы на максимальной для данного места океанической глубине. Черная поверхность срезается огромными — в десятки метров протяженностью и несколько метров мощностью — белыми линзами доломитов (это тоже карбонат, только в отличие от известняка соль магния, а не кальция). Линзы под наклоном напластовываются одна на другую, слагая 200-метровую толщу: пошел обратный отсчет — уровень моря не меняется, но океан мелеет, поскольку пространство ниже этого уровня шаг за шагом заполняется карбонатами. Их образованию тоже способствовали бактерии, выдающие свое присутствие изящными тонкослоистыми столбиками и конусами в несколько метров высотой. Да росли такие столбики не быстро — сотни лет, тысячи. Но ведь никто им не мешал. Пока не мешал…

А затем произошло событие — неприятное для мира бактерий и очень удачное для нас: на свет появились скелетные существа, сначала совсем непонятные, вроде клаудин, намакалатусов и суворовелл, затем более постижимые, такие, как хиолиты (почти моллюски), треугольные сколы раковин которых торчали из промытых рекой известняков в завершающей части разреза. А ведь кто-то из них был предком многоклеточных животных — хордовых — позвоночных и так далее вплоть до человека. Теперь мы знаем, когда это произошло — примерно 555 миллионов лет назад, и предполагаем где — в Сибири, все в этой же 200-метровой толще. Остается понять почему…

«Океан мог насытиться кислородом, — говорит Рейчел, когда мы сидим на обрыве в конце нашего экспедиционного пути. — Образование минерального скелета — процесс энергозатратный, без повышения темпов обмена веществ его не создашь, и без такого „энергетика“, как кислород, не обойтись».

Ракушечная «мостовая» из раковин хиолитов. 535 миллионов лет. Река Юдома, Якутия

«Изменилась кислотность океана, — не соглашается Маоянь, который в конце концов долез до нас и достает очередной рулон пластыря. — Вместо доломитов стали отлагаться известняки, вот и появился известковый скелет. Из доломита скелет никто не строит: он плохо растворяется, а значит, его кристаллы не поддаются „форматированию“. А скелет — это и есть совершенная форма».

Со скального выступа, на котором сижу я, открывается вид не только на Юдому, но и на обратную замшелую поверхность этого уступа. Под ним растет сильно объеденный куст моховки — одного из многочисленных местных видов дикой смородины и навалена свежая медвежья кучка… Но о своих наблюдениях я коллегам не говорю, а думаю, что скелет — удивительный орган: для одних надежное средство защиты — панцирь или раковина, для других — нападения — зубы или клешни. Достаточно было первому хищнику обзавестись минеральными зубами, и его потенциальные жертвы должны были попрятаться в минеральные убежища. Пресловутая гонка вооружений, начавшаяся 555 миллионов лет назад и не прекратившаяся по сию пору…

На обратном пути, на последнем таежном привале Рейчел говорит, что более всего она опасалась увидеть медведя, но все обошлось. «Зато он нас видел», — ошарашивает ее усть-майский егерь Иван Атласов. По возвращении в Усть-Маю нас ждал еще один приятный сюрприз: весь Интернет пестрел изображениями «косматого» намакалатуса из теперь уже опубликованной солидным журналом нашей статьи и комментариями к ней. Так, «Washington Post» сообщала: «Первые сложные животные существовали на миллионы лет раньше, чем прежде считалось». «То, чего не может быть», все-таки было признано существовавшим. А сибирские разрезы могут поведать еще много интересного…

1. Шестое, седьмое и другие чувства

Пре-Красный взгляд

Северная, а по положению относительно экватора — очень «южная» Австралия зимой напоминает южную, а по сути, весьма северную Якутию летом: +35 °C в тени, ясный небосвод и бесконечный частокол из тонких стволиков. Правда, в Якутии это лиственницы, а в Австралии — эвкалипты. Заблудиться легко и там, и там, но в Якутии хотя бы быстро к речке выйдешь, и жажда не мучит. А на австралийской Северной Территории — сплошь сухие русла. С опытным представителем местной геологической службы Пьером Крузом мы проплутали в общей сложности часов пять. Половину этого времени провели в поисках бледно-зеленых скал, на которых как золотистые шишки торчали позднекембрийские губки-гетерактиниды, еще столько же в попытке найти «лендровер», припаркованный на одной из бесчисленных грунтовок чьего-то обширного фермерского хозяйства. (В «лендровере» остался целый походный холодильник, доверху набитый банками с водой и восстанавливающими солевыми растворами.) А ведь место то было, можно сказать, цивилизованное: в этих скалах снимали некоторые сценки из второй части знаменитой австралийской кинотрилогии «Данди по прозвищу „Крокодил“».

Высушенные до кондиций вяленого бекона, мы решили заночевать на берегу реки Дейли. Правда, когда я, сорвав с себя майку, рванул к вожделенной воде, Пьер резко схватил меня за плечо, так, что едва не опрокинул навзничь. Дальше между нами развернулся краткий диалог на тему: «But why?» — «But how?». Короче: «Крокодилы, сэр». Накануне в Музее и художественной галерее Северной Территории в городе Дарвин мне были явлены 6,5-метровые скелет и шкура гребнистого крокодила: мало того что этот вид является самым крупным современным крокодилом на планете, так ведь именно эти скелет и шкура, будучи когда-то единым целым, слопали то ли семь, то ли восемь человек, причем целенаправленно по звуку выслеживали моторные лодки…

Ни одного крокодила при свете дня я так и не увидел. Однако стоило солнцу упасть за горизонт (вблизи экватора светило не закатывается, а именно падает — стремительно и отвесно), как у противоположного берега загорелась пара красных точек, затем еще одна, и вскоре вся кромка реки стала похожа на новогоднюю гирлянду из попарно соединенных лампочек. Я растолкал Пьера, с которым мы устроились на крыше «лендровера», и засыпал его вопросами о природе таинственных огней. «Крокодилы, сэр», — ответил он и повернулся на другой бок. А я не мог уснуть уже до самого утра. И не только из любопытства. С тех пор красные крокодильи глаза не раз мерещились мне даже на сибирских реках…

Трудно быть лошадью

Принято считать, что 90 процентов информации человек получает благодаря зрению. Если это так, то глаза других животных воспринимают и 150, и все 200 процентов информации. По сравнению с нашими, конечно. Ведь человеческий глаз во время развития как бы выворачивается наизнанку. Получается, что первичная лицевая сторона сетчатки обращена от зрачка в обратную сторону и свет, прежде чем попасть в фоторецепторы, преодолевает толщу других клеток. А прямо сквозь сетчатку проходит нерв, образуя слепое пятно. Из-за него предметы, находящиеся перед глазами, вдруг исчезают из поля зрения.

Мы видим мир в цвете, и наше цветовое восприятие называется трихроматическим: от греческого τρεϊς (три) и χρώμα (цвет). Если же сравнить его с красочными ощущениями многих животных, то такой хроматизм, скорее, происходит от слова «хромать». Так уж случилось, что наши дальние предки — первые плацентарные млекопитающие, которые жили буквально в тени динозавров, или даже зверозубые ящеры, — наверное, предпочитали вообще не выходить на свет, пока дежурил дневной дозор ужасных хищников. Мелким ночным зверькам все краски мира были ни к чему. Вот и утеряли они половину цветовых рецепторов — колбочек, которыми обладали их рептилиеподобные прародители. Киты и тюлени, освоившие водную стихию, а также ночные приматы полностью лишились цветового восприятия — их мир стал монохроматическим, черно-белым.

Цветное зрение — это нечто иное, как способность различать волновые спектры света. Большинство плацентарных млекопитающих остались дихроматиками: у них отсутствуют колбочки, восприимчивые к длинноволновой части спектра, то есть к красному цвету. Им все кажется либо ультрафиолетово-зеленым (грызуны), либо сине-зеленым (лошади, коровы, кошки, собаки). Как дальтоникам. Так называют людей, для которых красный и зеленый выглядят одинаково, а оттенков совсем не существует. Вместо, скажем, желто-зеленого они видят белый, серый или просто желтый. Многим этот дефект не мешает, и, пока в детских садах и школах не ввели обязательную проверку цветового восприятия, человек мог прожить всю жизнь, даже не догадываясь о том, что он не такой, как все. Первым природу этого явления попытался понять в конце XVIII века химик Джон Дальтон, преподававший в Нью-Колледже в Манчестере. Он заметил у себя и своего брата необычные ощущения красок: цветок пеларгонии, который при дневном свете казался небесно-голубым, при свечах становился почти желтым. (На самом деле пеларгония была розовой.) Дальтон решил, что от природы обладает синим фильтром, и завещал свои глаза для исследований. После смерти ученого в 1844 году лечащий врач Джозеф Рэнсам провел вскрытие и не обнаружил ни в стекловидном теле, ни в роговице или хрусталике решительно ничего необычного. Лишь 150 лет спустя остатки глаз Дальтона были изучены молекулярными биологами. Они и выявили отсутствие гена, кодирующего опсин, который воспринимает зеленую часть спектра. Опсин — это белковая часть пигмента; другой частью является хромофор — производное витамина А. Хромофор изменяет свою структуру под действием света, а опсин улавливает этот химический сигнал и передает его дальше — в зрительный нерв мозга.

Дальтонизмом в среднем страдают 2 процента людей. Болезнь эта — наследственная и связана с неполадками в Х-хромосоме, где гены, кодирующие два разных опсина, расположены вплотную друг к другу. Поэтому среди мужчин, имеющих всего одну такую хромосому, дихроматиков больше — до 8 процентов. Те же самые генетические закономерности наблюдаются у наших ближайших родственников — других приматов Старого Света. А вот у некоторых видов южноамериканских обезьян вообще все самцы дальтоники.

Из млекопитающих только приматы 35–40 миллионов лет назад вернули себе трихроматическое зрение. Стимулом к новообретению цветного зрения стал образ жизни, связанный с поисками плодов в кронах деревьев. Ведь незрелые зеленые фрукты не только не очень вкусные, но нередко и ядовитые, в отличие от созревших, сочных и сладких, красных и ярко-желтых. К тому же точность прыжков с ветки на ветку невозможна без правильного восприятия цвета и, значит, развитого мозга, который играет важную роль в обработке зрительных сигналов. Правда, нейробиолог Марк Чангизи из Политехнического института имени Ренсселера в Трое (штат Нью-Йорк) считает, что более важной причиной развития у приматов цветного зрения стало появление голых участков кожи. Покраснение лица (или противоположного ему участка тела) подскажет, что интересующая вас персона пребывает в гневе или, наоборот, смущается; позеленение — укажет на нездоровье. Вполне достаточный повод, чтобы научиться разбираться в цветовых, а следовательно, и в эмоциональных оттенках поведения себе подобных. И действительно, среди приматов цветовое восприятие лучше развито у видов с обнаженными лицами (и не только).

Как бы то ни было, на химико-генетическом уровне все решилось достаточно просто — благодаря возникновению двух разных генов на основе одного, отвечающего за синтез опсина, который воспринимает средние (зеленые) волны. Достаточно заместить одни аминокислоты на другие всего на трех из 348 участков молекулы опсина, и цветовое восприятие сдвинется на 30 нанометров. Этого вполне достаточно, чтобы увидеть дополнительный спектр: разница между красным и зеленым спектральными пиками как раз составляет 30 нанометров.

Насколько быстро может распространяться подобное генетическое изменение? Очень быстро. Как уже было сказано, на 100 человек в среднем приходятся два дальтоника, а на атолле Пингелап в Микронезии красный цвет не различают 75 человек из 700 его обитателей. Там после тайфуна 1775 года выжило всего 20 человек. Один из них оказался дальтоником, но очень плодовитым…

Все краски мира

Вернемся ко времени появления млекопитающих. Если в начале эволюции они лишились половины своих цветовых рецепторов и остались с двумя типами колбочек, то, значит, их предки обладали тетрахроматическим зрением? Это на самом деле так. Практически у всех других позвоночных — рыб, земноводных, пресмыкающихся (например, крокодилов), птиц, а также вымерших динозавров — цветовое восприятие богаче нашего. Мы привыкли считать основными цветами — красный, зеленый и синий; остальные примерно 100 оттенков — их производные. Эту цветовую шкалу создали наши светочувствительные пигменты. Они наиболее восприимчивы к световым волнам с пиками около 560 (красный), 530 (зеленый) и 420 (синий) нанометров. А скажем, птицы видят еще и ультрафиолетовый (370–390 нанометров). В многоцветье и ультрафиолетовом сиянии перед ними предстают партнеры, плоды и цветы, которые нам кажутся одноцветными. (Скажем, воробей — не бледнее павлина.) Они видят красно-зеленый и ультрафиолетово-зеленовато-красный оттенки, которые мы и вообразить не в состоянии. Сами перья тоже добавляют яркости: благодаря закономерному, в виде пластин, расположению наноразмерных органелл — меланосом, отвечающих за окраску, перья иридисцируют — переливаются всеми цветами радуги, испуская опять же невидимый для нас отраженный свет. Во всем блеске представали перед своими партнерами и пернатые динозавры.

Кроме того, в глазах у пернатых, а также пресмыкающихся есть цветовые фильтры — окрашенные масляные капли. Эти фильтры сужают области спектра, воспринимаемые каждым пигментом, и тем самым приумножают количество видимых цветов. Птица никогда не перепутает оранжевато-желтую гусеницу с желтовато-оранжевой.

Не только птицы могут «похвастаться» восприятием ультрафиолетового цвета. У пчел эту способность обнаружили еще в XIX веке, а знаменитый этолог Карл фон Фриш, работавший в Венском университете, в 1914 году придумал, как с помощью цветных и серых (разного оттенка) бумажных квадратиков узнать, сколько цветов видят эти перепончатокрылые. Правда, Фриш не сумел определить, как пчелы на самом деле воспринимают красный или желтый. Сегодня же исследователь может взять пчелу, вживить в ее 5-микронный фоторецептор микроэлектрод, затем направить в глаз луч света того или иного спектра и измерить разность потенциалов, которая при этом возникает в клетке.

Впрочем, и квадратики фон Фриша могут еще пригодиться. Например, зоопсихолог Ларс Читтка из Лондонского университета королевы Марии и его коллеги нанесли на такие квадратики вместо красок фотопортреты нескольких человек. И оказалось, что пчелы способны запоминать и распознавать лица людей! Уже с третьей попытки большинство насекомых безошибочно выбирали ту физиономию, которая в предыдущих опытах была намазана медом, вместо той, которую покрывали горьким хинином. Затруднение вызывали лишь перевернутые портреты[2]. Но и у людей с этим не лучше. Значит, для такого непростого задания необязательно иметь особые отделы мозга, как предполагают нейропсихологи? Даже крошечные мозги на многое способны. Ведь пчелы, которые думали дольше, точнее осуществляли выбор.

Когда перед пчелами, выведенными в искусственных условиях и никогда не видевшими настоящих цветов, Ларс Читтка и художник-инсталлятор Джулиан Уолкер выложили репродукции картин Винсента Ван Гога, Поля Гогена, Фернана Леже и Патрика Колфилда, насекомые в большинстве выбрали «Подсолнухи» Ван Гога. Искусствоведы уже было заговорили о том, что даже пчелы различают подлинных художников, но экспериментаторы остудили их пыл: перепончатокрылых прежде всего заинтересовали контрастные сочетания красок и наиболее привлекательные для них цвета.

Цветовая шкала пчел складывается из ультрафиолетового, синего и зеленого спектров (340, 440 и 530 нанометров соответственно). Мир эти насекомые видят примерно таким: пурпурный мак, в лепестках которого присутствует почти невидимый для нас синий оттенок, для них предстает в ультрафиолетовом цвете; сиреневый колокольчик — ультрафиолетово-синим; темно-розовый иван-чай — синим; бледно-розовый шиповник и белый клевер — синевато-зелеными; светло-желтая чина луговая — зеленой; а темно-желтый рапс — зеленовато-ультрафиолетовым. Конечно, все это — наши представления о пчелином восприятии. Увидеть мир в подлинных пчелиных красках нам мешает хрусталик, не пропускающий ультрафиолетовые лучи. Впрочем… В 1923 году французскому художнику Клоду Моне удалили вместе с катарактой хрусталик правого глаза, и он мог видеть этим глазом ультрафиолет. Среди его картин последующих лет есть парные пейзажи, удивительно различные по сочетанию красок. Искусствоведы считают, что он писал их при разном освещении. А может, прикрывая по очереди один глаз?..

С земляными шмелями на острове Сардиния случилась примерно такая же история, как с микронезийцами атолла Пингелап. Правда, дальтониками они не стали, а, наоборот, обрели способность видеть красный цвет. И стали воспринимать мир в четырех спектрах, как многие бабочки, жуки, стрекозы и мухи. И если у нас всего три гена, кодирующих опсины, то у стрекоз таких генов может быть и 33: небольшая их часть включается на стадии водной личинки, а большинство — у взрослого насекомого, поскольку одни опсины нацелены на улавливание коротковолнового света, льющегося с неба, а другие — длинноволнового, отраженного от земли. У бабочек встречается и очень сложное цветовое восприятие — до пяти спектров, а в глазах присутствуют дополнительные пигменты-светофильтры. Точность в выборе нужного оттенка чешуекрылым необходима, чтобы обнаружить наиболее свежие и молодые листья для откладки яиц, из которых вылупятся прожорливые гусеницы. По цвету крыльев бабочки иногда можно определить, какие цвета она видит, поскольку их раскраска определяется теми же самыми пигментами, которые воспринимают цвета в ее глазах. Бывает, что дополнительные глазки возникают на пенисе, и они — видят! У бабочек-голубянок крылышки самцов и самок заметно отличаются. А все потому, что мужские и женские особи действительно смотрят на мир разными глазами[3]. А некоторые птицы неодинаково воспринимают цвета даже левым и правым глазом.

Теперь, когда стало ясно, что чем ярче выглядят животные, тем красочнее их восприятие мира, достаточно посмотреть вокруг, чтобы заметить яркую раскраску оперенья птиц, крылышек насекомых, шкурок ящериц и лягушек (яркое оперенье было и у некоторых динозавров, пусть оно и сохранились только в виде пигментных зерен). Им можно только позавидовать. Цветковые растения, подстраиваясь под видение своих опылителей и разносчиков семян, тоже уподобились радуге, причем не семицветной, а невидимой для нас гораздо более красочной. Хотя тем же птицам цветы в разнообразии оттенков уступают…

Красное море

Рыбы, особенно обитатели мелководья, разнообразием расцветок могут поспорить с птицами и бабочками. И они видят много цветов. Для цихлид, живущих в больших африканских озерах, разница в цветовом восприятии даже стала основой для дальнейшей эволюции: в озере Виктория бурно стали плодиться виды с красной чешуей, а в Ньяса — с синей и фиолетовой. У цихлид зрение, кстати, гексахроматическое: их глаза различают ультрафиолетовый, фиолетовый, синий, сине-зеленый, зеленый и красный спектры. Последний, длинноволновой, лучше других распространяется в мутных водах озера Виктория, поэтому там и преобладают красные рыбы. В основе изменения окраски, конечно, лежат генетические перестройки, в первую очередь касающиеся генов, кодирующих опсины, что и показали работы генетика Ёхи Тераи и его коллег из Токийского технологического института.

Шесть спектральных типов светочувствительных клеток — далеко не предел: у раков-богомолов их 16, и 10 или 12 из них используются для цветового восприятия! Можно только позавидовать, но, увы, даже приблизительно не узнать, что видит это членистоногое. И зачем ему все это видеть?

В море длинноволновая (красная) часть спектра поглощается в пределах десятка метров, затем наступает черед средних (зеленых) волн, а глубже всех проникают короткие (синие). Именно поэтому мелководье нам кажется бирюзовым, а открытое море — синим. Спектральное различие между верхними и нижними слоями воды могло стимулировать появление по крайней мере двух разных фотопигментов. Но зачем рыбам и другим морским обитателям красный цвет? Многие жители океана предпочитают именно его, поскольку сами флюоресцируют — испускают красное свечение. В излюбленном ныряльщиками Красном море среди рыб это — морские иглы, собачки, губаны, бычки, а также некоторые водоросли, губки, кораллы и офиуры. Синее море, если взглянуть на него глазами рыб, действительно оказывается красным.

Даже в многокилометровых глубинах, куда не проникает ни единый солнечный фотон, рыбы не спешат расставаться с цветным зрением. По красным и оранжевым сигнальным вспышкам рыбы-драконы (стомии) находят своих партнеров на расстоянии в несколько метров. Дальше, увы, не получится. Одна из подобных рыб — малакост — для восприятия красного света приспособила зеленый пигмент растений хлорофилл; его малакост получает вместе с пищей — веслоногими рачками, которые в свою очередь питаются одноклеточными водорослями. Чтобы при этом не попасть в зубы хищнику, рыбы испускают контрвспышки, искажающие контур тела. А самое дно океана порой напоминает ночной город, который внезапно разбудили. Проплывающий ромбовый скат частыми взмахами плавников колышет заросли бамбуковых кораллов, и те полыхают рекламным неоном, среди которого мигают габаритные огни офиур, морских пауков и морских лилий.

Как понять, что видно, скажем, на глубине 400 метров? Всего лишь прогуляться лунной ночью по лесу. Освещенность в таком лесу в 100 миллионов раз ниже, чем в поле в безоблачный солнечный день. В безлунную, но звездную ночь — еще в 100 раз ниже, как на глубине 600–700 метров. Мы при этом в лучшем случае различаем размазанные контуры ближайших предметов и никаких цветов. А быстрокрылые бабочки бражники, которые вылетают пить нектар в сумерках, и ящерицы гекконы, которые охотятся по ночам, ориентируются на цвет, что установили биофизики Лина Рот и Альмут Кельбер из Университета Лунда.

У столь разных приборов цветного ночного видения, какими являются фасеточные глаза бражника и камерные глаза геккона, есть одно сходство. И те, и другие имеют особую клеточную выстилку зеркального типа позади сетчатки. Это зеркальце отражает свет, упущенный фоторецепторами, и направляет его обратно прямо в эти клетки. Поэтому глаза бражников сверкают в темноте, если на бабочку направить луч фонарика. Глаза кошки и крокодила тоже светятся: во тьме они горят зелеными или красными огоньками. И в них есть такая же выстилка. Кроме того, улавливать незримый ночной свет им помогают щелевидный зрачок и близкое расположение сетчатки к хрусталику. Но цвета в темноте ни кошка, ни крокодил не различают.

У страха глаза велики

Упомянутые фасеточные и камерные глаза — две основные конструкции органов зрения. Леонардо да Винчи и другие художники Возрождения развлекали своих меценатов камерой-обскурой: в небольшой зале с беленой задней стеной завешивали окна плотной черной тканью и прорезали малюсенькую дырочку. В ясный день на стене отображалось все, что находилось по ту сторону окна, только вверх ногами. Привычный вид отражению возвращали с помощью зеркал. Именно так устроен и наш глаз, а также глаза других позвоночных, осьминогов, кальмаров и некоторых других существ. Такой глаз и называется камерным. У осьминогов и кальмаров он, кстати, устроен лучше человеческого: нет слепого пятна, а кровеносные сосуды не мешают фоторецепторам.

Эволюция камерного глаза началась с нескольких светочувствительных клеток на поверхности тела, которые изначально могли служить для ориентации на свет и наоборот. (Примерно так устроен глаз у плоских червей.) В трехмерном пространстве океана эта задача была не только достаточной, но и необходимой: темнота опасности не сулила, убийствен был именно свет — ультрафиолетовое облучение на поверхности. Для усиления восприятия достаточно было проложить под фоторецепторами слой пигментных клеток — вместе они образуют сетчатку. Иначе свет просто рассеется[4].

Чтобы увидеть не просто свет, а картинку, хотя бы размытую, требуется усилить разрешающую способность глаза — сфокусировать его, либо поместив клетки в ямку, либо сократив площадь пигментного слоя. Так уменьшится угол падения луча на поверхность отдельной клетки, а это и есть основное условие остроты зрения. Углубление ямки более простой путь к достижению цели, но лишь до того момента, пока глубина ямки не сравняется с диаметром. Дальше требуется уменьшать ее отверстие. Вот и получилась та самая камера-обскура — камерный глаз с дыркой-зрачком. Роль зрачка видна на таком примере: европейцы, и не только они, плохо видят под водой, из-за того что зрачок не сужается менее 2,5 миллиметра. А у детей из племени мокен, которых называют морскими цыганами, зрачок может уменьшаться до 1,96 миллиметра: они без маски ныряют в Андаманское море, где собирают мелких моллюсков и трепангов. Впрочем, эта разница — результат тренированности, а не природный дар.

Однако и у размера зрачка есть свой предел, обусловленный двойственной природой света: это и волны, и частицы — фотоны. Фотоны, попадая в зрачок, создают статистический шум, который усиливается по мере сужения отверстия. И тогда нужно добавить хрусталик — линзу, которая без искажений сфокусирует луч на наиболее чувствительном участке клеток, где колбочки сидят особенно плотно, — например, в центральной ямке. Изображение обретает четкость, не теряя в яркости. Такая ямка есть у человека, но у дневных хищных птиц клеток в ней намного больше, благодаря чему, скажем, орел, видит муравья с высоты 10-этажного дома.

Для всех этих преобразований требуется всего несколько сотен тысяч лет эволюции. Не удивительно, что глаза, и камерные (у позвоночных), и фасеточные (у членистоногих), появились не позднее 530 миллионов лет назад, всего через 15–20 миллионов лет после возникновения этих организмов. В первую очередь — у подвижных хищников. Хищники и создали современный мир, что подтвердилось в последние два десятилетия. За эти годы в древних слоях, накопившихся в течение «кембрийского взрыва» — временного интервала стремительной эволюции живых существ (540–515 миллионов лет назад), палеонтологи нашли многочисленные остатки разнообразных морских хищных животных. Хищники вынудили прочих своих современников совершенствовать средства защиты, то есть эволюционировать. Но что предопределило быструю эволюцию самих хищников?

В жизни успешных хищников, будь то тигр, орел, стрекоза или человек, важную роль играют глаза. Может быть, разгадка кроется именно в развитии органов зрения? Достаточно «включить свет», и начнется бурное преобразование форм, размеров, цветов и поведения, то есть взрывная эволюция видов. Зоолог Эндрю Паркер из Музея естественной истории в Лондоне так и назвал свою идею, объясняющую причины «кембрийского взрыва», — «гипотезой включенного света». Ведь всего за несколько генных перестроек пропускающая свет дырка в покровах тела со светочувствительными клетками на дне превращается в совершенный орган.

Глаз кембрийского аномалокаридида состоял из 3000 крупных фасеток; это морское животное хорошо видело даже в мутной воде. 515 миллионов лет Остров Кенгуру, Австралия. 5 мм в поперечник! (предоставлено Майклом Ли)

В раннекембрийском морском сообществе китайского Ченцзяна (520 миллионов лет) среди нехищных животных менее 5 процентов обладали глазами, а среди хищников — более половины. А в отложениях, которым 505 миллионов лет, палеонтолог Майкл Ли из Южно-Австралийского музея и его коллеги обнаружили отпечатки больших фасеточных глаз, прекрасно сохранившихся, благодаря минеральному замещению органического вещества (хитина). Их обладатель был зорким сумеречным хищником, высматривавшим жертвы из толщи воды. Подобные глаза характерны для большинства членистоногих. Каждый из пары фасеточных, или сложных, глаз состоит из множества — у стрекоз до 28,5 тысячи — структурных единиц омматидиев. А чем больше омматидиев, тем острее зрение, подобно тому как чем больше пикселей, тем четче картинка на мониторе. Наружная часть омматидия несет роговицу в форме правильного шестигранника и дополнительную линзу — хрустальный конус. Под ними располагаются удлиненные светочувствительные клетки с нервными окончаниями, образующими зрительный нерв. Омматидий окружен экранирующим пигментным слоем: сплошным у дневных насекомых или смещенным к линзе — у ночных. В последнем случае лучи света, попадающие на соседние омматидии, сходятся в определенной точке, что повышает чувствительность глаза. Из-за малого размера и обособленности омматидиев каждый из них проводит очень узкий пучок лучей, и изображение получается мозаичным.

Глаз кембрийского животного включал примерно 3 тысячи крупных омматидиев, в каждом из которых прекрасно выражена линза. Расположение и размер шестигранных линз указывают на то, что эти глаза принадлежали активному хищнику, способному видеть даже при тусклом освещении. По своему устройству они ни в чем не уступают фасеточным глазам наиболее совершенных насекомых — мух. Прежде глаза сравнимой сложности были известны у членистоногих, живших на 85 миллионов лет позже (у силурийских трилобитов). Животные с такими глазами, подобно современным стрекозам или хищным мухам ктырям, могли издалека разглядеть потенциальную добычу и просчитать скорость и направление ее движения. Что, собственно, и нужно для успешной охоты. Вполне возможно, что эти животные уже видели цветную картинку. Во всяком случае, раковинки и панцири многих существ имели радужную окраску благодаря тонкой штриховке на поверхности, которая по-разному преломляет лучи, расщепляя белый свет на цветные составляющие.

Взгляд трилобита на действительность

Благодаря рентгено-томографическому сканированию высокого разрешения Бригитте Шёнеманн из Боннского университета минералогии и палеонтологии удалось заглянуть под каменные (из прозрачного кальцита) линзы трилобита и увидеть остатки пигментных клеток. Со стороны глаза трилобита, наверное, выглядели синими. Они хорошо отражали ультрафиолетовые лучи и, поскольку были кальцитовыми, даже светились под действием этих лучей — флюоресцировали. Использовать минеральные хрусталики для глаз научились также офиуры и многостворчатые моллюски хитоны — у них линзы рассеяны по всему панцирю (ученые догадались заглянуть в эти глаза лишь в последние годы).

Благодаря каменной природе трилобитового глаза, его можно рассмотреть в деталях, и деталей таких немало. Самые сложноустроенные глаза у ордовикских факопин: каждая линза (до двух миллиметров в диаметре) состояла из трех частей: внешней, которая представляла собой совершенную апланатную линзу Рене Декарта (у некоторых — Христиана Гюйгенса), срединного ядра и чаши. Внешняя линза состояла из отдельных оптических цилиндров, изогнутых так, чтобы к поверхности линзы подходить под прямым углом в любой ее части. А ядро отличалось повышенным содержанием магния в кристаллической решетке. Такая конструкция четко фокусировала луч на пигментных клетках; помогала избежать сферических искажений — самой большой проблемы оптических приборов, сработанных руками, даже такими умелыми, как у Декарта и Гюйгенса (и это за 470 миллионов лет до рождения гениальных физиков XVII века); хорошо видеть в водной среде благодаря близкому коэффициенту преломления; была бифокальной (или даже трифокальной). То есть как в бифокальных очках, не меняя их, можно было рассматривать либо удаленные объекты, либо те, что под «носом» — прямо под антеннами и другими передними конечностями. Причем если у человеческих очков центры фокусировки находятся в верхней и нижней частях, то в трилобитовых «очках» эти центры располагались в середине (ближнее зрение) и на периферии линзы (дальнее).

В фасеточном глазу девонского трилобита сохранился светочувствительный пигмент, который указывает, что он видел не хуже, чем крупный современный рак. 390 миллионов лет. Германия. Масштабная риска = 500 мкм (предоставлено Бригиттой Шёнеманн)

Реконструкция глаза трилобита: в фасетке находился хрусталик (2 миллиметра в диаметре), состоявший из нескольких линз, каждая из которых образована множеством столбчатых кристаллов кальцита высокой чистоты. Художник Алина Коноваленко

Эволюция глаз трилобитов тесно связана с изменениями, происходившими в среде их обитания. У первых представителей этой группы, равно как и у других морских раннекембрийских членистоногих, фасеточные глаза не отличались совершенством: фасеток насчитывалось немного и они не имели четкой шестигранной формы. Такие глаза годились в мутных тусклых придонных водах. Держаться ближе к поверхности животным не позволяла высокая ультрафиолетовая радиация. К концу ордовикского периода (450 миллионов лет назад) появились пелагические трилобиты с огромными почти шаровидными глазами и сферическим обзором — это значит, что атмосфера насытилась кислородом и образовавшийся озоновый щит отражал большую часть ультрафиолетового излучения. Можно было плавать у самой поверхности, не опасаясь, что флюоресценция собственных глаз ухудшит зрение. А в конце девонского периода (360 миллионов лет назад) многие трилобиты почти ослепли — либо лишились органов зрения, либо остались с маленькими, в несколько фасеток, глазками. Это было время, когда уровень кислорода вновь сильно упал, а в прибрежные моря стали выноситься большие объемы нитратов и фосфатов, вызывавшие цветение фитопланктона, из-за чего водная толща утратила прозрачность. А зачем в темноте столь дорогостоящий прибор, как глаза?

Впрочем, острота зрения у всех животных со сложными глазами сравнительно небольшая, не лучше, чем у мыши, и зависит от числа и размера фасеток. Если бы человек имел такие глаза, то при нормальной остроте зрения каждый из них был бы не менее метра в поперечнике! Авторы фантастических триллеров до этого не додумались: они приставляют человеческому телу мушиную голову и вместо монстра получается слепой неудачник.

Так, по мнению авторов кинотриллера «Муха», должен был выглядеть человек с мушиными генами (справа). Но чтобы обладать остротой зрения человека, он, по расчетам нейробиолога Куно Киршфельда, должен иметь глаза метрового поперечника. Художник Алина Коноваленко

Камерные глаза — прекрасный прибор для разглядывания мелких деталей. И только в этом отношении человеческие глаза одни из лучших. Если принять остроту нашего зрения за единицу, то лошади придется надеть очки с 5 диоптриями, собаке — с 7, кошке — с 8, а мыши — с 10. В данной шкале и единица далеко не высший балл: у некоторых кальмаров зрение лучше, а у орла и сокола зрение раз в десять острее нашего. В очках бы ползали и змеи, причем не только очковые. В общем, чем меньше камерный глаз, тем хуже он видит.

Самые большие камерные глаза среди наземных животных — у страуса и лошади (5 и 3,4 сантиметра в диаметре соответственно). У нас — 2,4 сантиметра. Лошадь в естественных условиях — животное сумеречное, а в темноте нужно ловить каждый фотон. Для человека темнота наступает тогда, когда на один фоторецептор приходится меньше одного фотона в минуту. Притом в сумерках вместо фоторецепторов колбочек, различающих цвета, в дело вступают палочки, воспринимающие все в черно-белых тонах, зато с лучшей разрешающей способностью. У глубоководных рыб сетчатка превращается в многослойную (до 28 слоев) батарею для охоты за фотонами. И глаза у них по сравнению с размером тела становятся неимоверно большими и в 120 раз более чувствительными, чем у человека. По абсолютным размерам глазного яблока морские организмы тоже обошли наземных: синий кит — 11 сантиметров, меч-рыба — 9 сантиметров в диаметре. Чтобы лучше видеть, этот хищник направляет тепло, вырабатываемое мускулатурой при быстром движении, к мозгу и глазам, поднимая их температуру на 10–15 °C выше окружающей среды. Среди палеозойских организмов самые большеглазые — некоторые виды трилобитов, вероятно, тоже были обитателями глубин: многоканальное устройство и высокая степень прозрачности их минеральных фасеточных глаз указывают на способность улавливать даже небольшое число фотонов.

Проверка остроты зрения: что бы видели животные на месте человека с неиспорченным зрением, равным 1; у гигантских кальмаров (внизу) зрение острее, а для орлов и соколов в стандартной таблице даже строчки не видно. Художник Алина Коноваленко

Рекордсменами среди глазастых животных являются гигантские кальмары: глазное яблоко — 27 сантиметров в диаметре, зрачок — 9. А нужны им такие большие глаза… конечно, чтобы лучше видеть, но не Красную Шапочку, то есть добычу, а своих недругов — кашалотов. На 600-метровой глубине кашалот, двигаясь сквозь облака планктона, вызывает свечение микроорганизмов, которое и улавливает чуткий взгляд кальмара. Кальмар различает темный силуэт кашалота на светящемся фоне за 120 метров. Скрыться он не успеет, но сможет приготовиться к встрече с врагом во всеоружии. Крупнее, чем у кальмаров, глаза были только у вымерших морских ящеров ихтиозавров — до 35 сантиметров в диаметре. Наверное, для тех же целей: избегать своих соперников — плиозавров. Вполне возможно, что глубоководная охота и, следовательно, необходимость подогрева глаз вызвали развитие теплокровности у юрских и меловых гигантских морских ящеров — плезиозавров, ихтиозавров и мозазавров. Во всяком случае, геохимик Орельен Бернар из Лионского университета и его группа обнаружили, что кости этих животных по изотопному составу кислорода очень отличаются от рыбьих, и оценили температуру тела ящеров в 35–39 °C в 12-градусной воде.

Убивающая взглядом

Как только органы зрения появились, их можно было приспосабливать к различным условиям, уменьшая или увеличивая размеры глаза, разнообразя строение сетчатки или смещая глаза в разные части головы, если она есть, для создания панорамного, стерео- или телескопического зрения. У кубомедуз, например, нет ни головы, ни мозгов, а камерные глаза с хрусталиком и сетчаткой имеются. Личинки этих медуз с помощью глаз и передвигаются. Это совсем не сложно: светочувствительные клетки происходят от жгутиковых предшественников, основной задачей которых было именно движение.

Древние греки придумали множество мифических существ, казалось бы обладавших совершенно неправдоподобными способностями. Медуза Горгона убивала взглядом, а у девятиголовой змееподобной Лернейской гидры заново отрастали отрубленные головы. В эпоху Просвещения ученые ввели традицию присваивать имена мифических созданий реальным организмам, в чем-то напоминающим своих фантастических тезок. У маленькой пресноводной гидры действительно заново отрастают многочисленные щупальца, а некоторые ее морские родственники — медузы — способны убивать людей. Яды воздействуют на нервную и кровеносную системы, а одно из самых опасных животных — тихоокеанская кубомедуза Chironex fleckeri — насмерть поразила более 200 человек. Люди, пережившие ее нападение, утверждают, что в момент укуса чувствовали будто тысячи раскаленных гвоздей вонзаются в тело.

Эти «тысячи гвоздей» являются стрекательными клетками, которые есть в щупальцах и гидры, и медузы, и коралла, потому всех этих животных называют стрекающими (книдарии). Каждая такая клетка содержит пузырек с ядом и спирально свернутую трубочку с похожим на гарпун наконечником. Если чувствительные клетки гидры ощущают приближение возможной добычи, трубочка мгновенно — всего за 700 наносекунд — раскручивается и выстреливает с такой силой, что пробивает даже панцирь рака. И яд поступает в ткани обреченной жертвы.

Лишь недавно зоолог Дэвид Плачецки из Калифорнийского университета (Дэвис) смог раскрыть некоторые секреты стрекательных клеток. Оказалось, что их эластичная оболочка состоит из белка, близкого по составу к тому белку, который образует паутину. А каждая чувствительная клетка иннервирует батарею из примерно 30 стрекательных. Хотя глаз, в нашем понимании, у гидры нет, она, когда тень жертвы падает на нее, разряжает свои ядовитые клетки, причем лучше попадает в цель в условиях плохой освещенности.

В таких клетках гидры и медузы содержатся светочувствительные рецепторы и белки, контролирующие восприимчивость к свету. Еще в них есть регуляторные гены, которые являются предковыми для генного комплекса, отвечающего у позвоночных за формирование не только органов зрения, но и слуха. Выходит, что наши способности видеть и слышать имеют сходство на генном уровне. А медузы, получается, убивают взглядом, поскольку стрекательные клетки одновременно служат у них глазами.

Магический кристалл

Всем этим возможности глаз не исчерпываются. Так, вблизи глубоководных черных курильщиков, извергающих 350-градусные гейзеры, обитают многочисленные креветки и крабы, которые, чтобы не заблудиться в холодной безжизненной мгле, со всех сторон окружающей теплые оазисы, приспособились видеть инфракрасное излучение (700–1000 нанометров), исходящее от горячих растворов. Но не только: нейробиолог Стивен Чемберлен из Сиракузского университета в штате Нью-Йорк обнаружил в глазах этих ракообразных пигменты, восприимчивые к зеленому свету. На такую глубину световые волны средней длины не проникают. Значит, источник зеленого свечения нужно искать в курильщиках. Геофизики его открыли: мириады пузырьков газа, выделяющиеся при извержении курильщиков, взрываются и излучают зеленый свет. Это явление называется сонолюминесценция.

Пресноводная гидра… убивает взглядом: на кончиках ее щупалец стрекательные клетки сопряжены со светочувствительными (темные пятна на периферии диска). Они мгновенно реагируют на любые изменения освещенности, впрыскивая яд жертве. Диаметр диска 200 мкм (предоставлено Дэвидом Плачецки)

На суше инфракрасный свет видят гремучие, или ямкоголовые, змеи. На голове у такой змеи есть пара ямок, которые устроены почти так же, как камерные глаза: не хватает лишь хрусталика. Тепло, исходящее от тела мыши, попадает в ямку и возбуждает чувствительные клетки, способные различать разницу температур в тысячную долю градуса (Кельвина). Мозг обрабатывает полученную информацию, сопоставляет ее с той, что поступила через обычные органы зрения, и складывает в достаточно понятное изображение мыши. Не исключено, что дополнительный прибор видения понадобился змеям для улучшения зрения. Ведь их «прозрачная роговица» является сросшимися и не вполне прозрачными веками. Они пронизаны густой кровеносной сетью. Герпетолог Кевин ванн Дорн из канадского Университета Ватерлоо выяснил, что относительно четкую картинку змея видит в моменты единовременного сокращения сосудов, длящегося около 100 секунд.

Лучи света различаются не только по спектру: проходя сквозь атмосферу, отражаясь от гладкой водной поверхности или глянцевой листвы, они поляризуются. Если в обычном пучке света электромагнитные волны колеблются в любых плоскостях поля, перпендикулярных его распространению, то в поляризованном — большинство волн колеблется в одной плоскости. И многие насекомые, и птицы приспособились видеть поляризованный свет, чтобы находить его источник: днем — солнце, ночью — луну. Конечно, в ясную погоду такой необходимости нет, но, когда небо тучами покрыто, определить, где находится светило, непросто. В море главная плоскость поляризации лежит параллельно поверхности, и хищники — рыбы и головоногие моллюски — научились извлекать из этого выгоду: если зрачок и расположение наиболее чувствительных участков сетчатки — вертикальные (как у рыб) или, наоборот, горизонтальные (как у осьминогов и каракатиц), то разрешающая способность глаза увеличивается почти в два раза. Используя разницу в поляризации различных световых потоков, в воде можно разглядеть прозрачные объекты, а ведь многие морские организмы (медузы, гребневики, кальмары), чтобы слиться с окружающим фоном, используют прозрачный камуфляж. А кальмары и каракатицы имеют окраску, различимую только для тех, кто видит поляризованный свет.

Меловой глубоководный ихтиозавр Leninia, открытый палеонтологом Максимом Архангельским в Ульяновской области, был одним из рекордсменов по размеру глаз (диаметр зрачка 7,7 сантиметра). 120 миллионов лет (предоставлено Паскалем Годфруа)

Пользовались поляризованным светом и люди. В скандинавских сагах рассказывается о магическом солнечном камне, который помогал викингам находить дорогу при любой погоде. До недавнего времени все это представлялось не более чем легендой, но неожиданно на юге Гренландии археологи обнаружили фрагменты деревянного диска и камня, испещренные прямыми и гиперболическими кривыми линиями. Как выяснили биофизик Габор Хорват из Университета имени Этвёша в Будапеште и его коллеги, на широте 61°, где плавали викинги, в мае — августе тень от каменного столбика, установленного в центре такого диска, точно следовала бы начертанной на диске гиперболической линии с полудня до заката. Для выбора направления на север достаточно было повернуть диск так, чтобы кончик тени совпал с определенной календарной насечкой. Но это в солнечный день. В непогоду можно было откалибровать компас с помощью кристалла, определив по яркому свечению, где прячется солнце. Опыты показали, что при плотном облачном покрове, установить положение солнца, полагаясь на невооруженный взгляд, не удается. А с помощью поляризационного фильтра — вполне. Солнечным камнем мог быть, например, исландский шпат — двоякопреломляющая прозрачная разновидность кальцита. И это не единственный магический кристалл…

Шестое чувство

Другим магическим кристаллом является магнитный железняк, или магнетит. Более 2000 лет назад китайцы использовали его свойства, чтобы создать компас. Вооруженный китайским изобретением Христофор Колумб и отплыл на поиски Индии…

Этот путь — из Старого Света в Новый — буквально вымощен панцирями морских черепах. Если бы Колумбу и его матросам вовремя не подвернулись неисчислимые стада рептилий, не миновать бы мореплавателю голодного бунта. К тому историческому моменту небольшая флотилия уже готова была повернуть назад. «Великий мореплаватель» так и не стал бы таковым, кончив жизнь на рее или в пучине, а Испания не превратилась бы в державу, где «никогда не заходит солнце». Хотя для страны, возможно, это было бы и к лучшему: сто лет благоденствия на дармовых природных ископаемых (во времена конкистадоров то были золото и серебро, сейчас — нефть и газ) в конце концов привели к полному экономическому и политическому краху.

Впрочем, не имеет история сослагательного наклонения. И судьба морских черепах тоже. Зеленая черепаха, а повстречалась Колумбовой братве именно она, достигала величины хорошей телки, плодилась в изобилии, ловилась легко и долгое время после поимки оставалась вполне съедобной. Перед отплытием на родину испанцы набивали свои камбузы, складируя рептилий живьем, лишь перевернув на спину, чтобы лишнего места не занимали. А флибустьеры избрали своим пристанищем остров Тортуга[5], воспетый в блокбастерах «Пираты Карибского моря». В итоге и черепах там не осталось, и остров переименовали в Большой Кайман.

Английский флот, вышедший на просторы Атлантики после гибели Великой Армады, перенял нехитрые секреты заготовки неспешных морских обитателей у испанцев: ароматная черепаховая похлебка наполняла и медные котлы простых матросов, и голубые супницы адмиралов. От адмиралов вкусную и питательную традицию перенял высший свет: «Правь, Британия, морями», — заводили лондонские олдермены, повязывая грудь салфеткой, глотнув рюмку черри и придвинув поближе тарелку с прозрачно-зеленой «олдерменской черепахой». Когда свежего мяса не хватало, домашние повара клали в воду телячью голову, копыта, хвост, изрядно сдабривали варево специями, и получалась «фальшивая черепаха». Последняя стала одним из персонажей «Алисы в Стране чудес» Льюиса Кэрролла, а его не менее знаменитый иллюстратор Джон Тенниел даже изобразил корову в панцире с ластами вместо передних копыт. «Однажды я была настоящей черепахой», — с грустью вспоминает Фальшивая Черепаха, проливая обильные слезы. К слезам этих рептилий, которые имеют немаловажное значение в их жизни, мы еще вернемся…

Зеленая, она же суповая, черепаха сыграла и другую важную роль в истории освоения американских континентов. Дело даже не в ее яйцах, которые черепахи-мамы откладывают сотнями на песчаных пляжах: чуть мельче, чем куриные, но не менее готовые к употреблению в пищу. Испанские конкистадоры подметили, что дальние странники — черепахи — неплохо умеют использовать морские течения для перемещения из одной части света в другую, экономя силы и энергию. Возможно наблюдая за морскими рептилиями, конкистадор Хуан Понсе де Леон и обнаружил Гольфстрим. Это открытие испанцы долгое время хранили в секрете, ставя свои парусники на естественную транспортную ленту для быстрых трансатлантических переходов.

Первый исследователь поведения морских черепах герпетолог Арчи Карр, основавший национальный парк Тортугеро в Коста-Рике, отмечал, что у черепахи нет ни хронометра, ни секстанта, ни лоций, ни «Морского астрономического ежегодника», ни «Практического руководства по навигации», ни даже компаса. А она спустя два-три года, проведенных в открытом океане, и накрутив за это время несколько тысяч морских миль, возвращается точно на тот самый пляж, который покинула, едва вылупившись из яйца! «Морские черепахи несомненно обладают компасным чувством», — подытожил свои многолетние наблюдения за мечеными зелеными и другими черепахами Карр. А затем перебрал все доступные плавающим рептилиям возможности для поиска правильного направления на бескрайних океанских просторах. Рельеф? Его не видно уже через несколько миль. «Запах моря»?[6] Вряд ли особый аромат маленького пляжа можно учуять за тысячи километров. Звезды? Из-под воды невозможно засечь их видимое перемещение над самым горизонтом, как делают корабелы с помощью секстанта. Силы и ускорение Кориолиса, создающие четкие ориентиры благодаря различным скоростям перемещения объекта на разных широтах? Не исключено, но есть ли у животных органы, способные воспринимать эту разность скоростей? Наконец, координаты магнитные? А почему бы нет?

Предположение о наличии у черепах магнитного чутья, позволяющего распознавать свойства магнитного поля Земли, пятьдесят лет назад звучало довольно смело. Как и с помощью чего могут животные определять то, что под силу лишь сверхчувствительным и высокоточным приборам? Но в 80-х годах прошлого века впервые были обнаружены магниточувствительные бактерии.

Кристаллы магнетита, выращенного бактериями, не превышают в поперечнике 0,04–0,12 микрона, но не только для того, чтобы разместиться в ее клетке размером от одного до трех микронов. В кристаллах такой размерности намагниченность однородна и направлена везде одинаково и благодаря удлиненной форме они приобретают свойства ориентированных магнитных стрелок. Цепочки из кристалликов, окруженные собственной оболочкой, — магнитосомы — обладают достаточно большим магнитным моментом и образуют орган магнитной чувствительности, с помощью которого бактерия ориентируется в магнитном поле. Проживая на дне лагуны, она очень не любит, когда кто-нибудь большой и настырный ворошит ил, всплывающий облаком мути. Вращаясь в этом облаке, бактерия не знает, где спасительное дно с пониженным содержанием кислорода, а где — жутко опасное для нее открытое пространство, наполненное этим ядовитым газом. Но поскольку силовые линии магнитного поля проходят по касательной к поверхности Земли (и соответственно водоема), перемещаясь вдоль них с помощью магниточувствительного органа, бактерия живо уходит на дно. Не случайно такие бактерии, обитающие в Северном полушарии, всегда плывут на Север, и наоборот.

После обнаружения магниточувствительных бактерий пошел вал открытий: пчелы, голуби, киты, — оказывается, многие умеют ориентироваться в магнитном поле планеты… И действительно, почему бы не воспользоваться изначально заданными нашей планетой координатами? Организовано магнитное поле Земли довольно просто — действует по принципу диполя, то есть стержневидного магнита, помещенного в центре Земли и ориентированного вдоль оси ее вращения. Он положительно заряжен с одного (северного) конца и отрицательно — с другого. В любой точке земной поверхности магнитное поле можно представить как вектор в трехмерном пространстве, то есть как очень точный указатель. Задается этот вектор следующей системой координат: магнитным склонением (углом между меридианом и проекцией вектора на плоскость, касательную к поверхности Земли), наклонением (углом между вектором и плоскостью, касательной к поверхности Земли) и величиной (напряженностью поля). То есть склонение можно выразить как угол между направлением стрелки компаса на истинный Северный полюс и полюс магнитный, а наклонение — как угол, на который стрелка наклоняется к земле, следуя направлению вектора поля. Достаточно определить всего две переменные компоненты — напряженность и магнитное наклонение, и вы получите точную привязку своего местоположения к поверхности Земли. Без всякого GPS.

Конфигурация поля, вероятно, объясняется тем, что возникает оно в результате перемещения потоков в жидком железном ядре Земли. Какие именно слои ядра «отвечают» за магнитный момент, точно не известно, но ряд моделей довольно неплохо предсказывает результаты работы всей этой системы. Например, вращение в проводящей среде объемной фигуры из двух проводящих цилиндров, продольные оси которых взаимно перпендикулярны, создает двухполюсное магнитное поле, поскольку электрический ток в одном цилиндре индуцируется магнитным полем другого. Одним из результатов работы такой «динамо-машины» будет нерегулярная смена полюсов, когда южный оказывается в Северном полушарии и наоборот. Подобное явление названо магнитной инверсией[7].

Обо всем этом мне рассказывал Джо Киршвинк, профессор геобиологии из Калифорнийского технологического института, пока мы с ним коротали время у скалистого обрыва реки Алдан в Якутии. Туда Джо в 1981 году в поисках древних инверсий магнитного поля в кембрийских отложениях прилетел прямо из Японии с молодой женой Ацукой, тоже специалистом по магнитным явлениям. С ней ему незамедлительно пришлось расстаться, поскольку мы на пару отправились на интересующий только нас и малопривлекательный для всей экспедиции разрез.

На моторке я был за капитана, а Киршвинк — за механика, поскольку лодочный мотор отличался от его ручного бура только насадкой — винтом вместо бурильной колонки. Два дня я стоически варганил ранний завтрак, на третий — разжигать костер и варить что-нибудь горячее — был отправлен профессор. Через два с половиной часа он разбудил меня и сказал, что решил-таки трилемму: из трех сортов «риса» — мелкого желтого (пшено), крупного красного (гречка) и толстого белого (это действительно был рис, но наш, отечественный, а не привычный американцам длинненький) он решился приготовить последний. Правда, довел его до консистенции манной каши. Какао я предпочел сделать сам…

Таежными вечерами я постигал историю магнитных исследований, а также историю знакомства Джо с будущей женой на симпозиуме по биомагнетизму в Киото. По сути, тогда было открыто новое — магнитное, или компасное, чувство, которым обладают самые разные организмы от бактерий до китов. Природа этого чувства несколько схожа со зрением. В слове «биомагнетизм» нет ничего связанного с ясновиденьем и прочим шарлатанством. Эта наука изучает рост магнитных минералов в живых организмах и способности животных ориентироваться в магнитном поле. При том что обнаружение кристалликов размером от 0,04 до 0,12 микрона даже в тельце пчелы, не говоря уж о туше кита, задача — посложнее пресловутых поисков иголки в стоге сена, причем сам стог, учитывая соотношение масштабов, возносится выше Джомолунгмы. Расчленение тканей должно производиться без применения каких-либо привычных хирургу и препаратору металлических инструментов, иначе засорения избежать не удастся, и вся длительная и сложная операция пойдет насмарку.

Лишь в последние два десятилетия XX века с появлением приборов нового поколения, высокочувствительных к источникам магнитного поля, удалось обнаружить мельчайшие частицы магнетита, запрятанные в передней части брюшка у пчелы, в голове и груди у бабочки данаиды, вблизи решетчатой кости черепа у тунца и в передней части твердой оболочки мозга у зеленой черепахи, голубя и дельфина. С загрязнением извне биогенные минеральные формы перепутать невозможно. Например, магнетит отлагается в клетках в виде шестигранных таблитчатых кристалликов, тогда как в неживой природе он кристаллизуется исключительно в виде восьмигранников — октаэдров или двенадцатигранников — ромбододекаэдров. Кристаллы биогенного магнетита очень однородны по форме и размерам и не содержат примесей, свойственных геологическим материалам, так как растут в условиях жесткого биохимического контроля. Благодаря отчетливым различиям по находкам магнетитовых таблеток удалось установить, что отлагавшие их бактерии существовали уже 2,1 миллиарда лет назад.

В магнитном поле Земли с биогенным компасом не заблудишься, если, конечно, исключить магнитные аномалии (подобные искажения создают, например, огромные залежи металлических руд под Курском). Хотя сам механизм восприятия магнитного поля различными организмами, кроме бактерий и радужной форели, остается расшифрованным не до конца, понятно, что именно скопления доменов магнетита служат органом, воспринимающим магнитные сигналы, и что пчелы, голуби, черепахи и киты пользуются такой информацией для ориентации в пространстве.

Способность медоносных пчел возвращаться в улей всерьез заинтересовала ученых более двух столетий назад. Еще в первой половине XX века многие маститые биологи совершенно не верили в танцевальный пчелиный язык, хотя Карл фон Фриш достаточно подробно изложил суть этого явления. Он выяснил, что эти насекомые запоминают расположение предметов вблизи своего дома и с помощью знаменитого танца передают соплеменницам сведения о положении по отношению к улью и солнцу самых привлекательных для сбора нектара участков. Пчела-сборщица отмечает расстояние и направление каждого отрезка своего маршрута, внося поправки на ветер (при встречном ветре маршрут как бы удлиняется) и суточное «движение» солнца. Вернувшись после удачного взятка, она исполняет пантомиму полета к источнику пищи. Соплеменницы внимательно наблюдают и повторяют рисунок танца. Танцовщица виляет брюшком из стороны в сторону, двигаясь по прямой, совпадающей с направлением ее пути. Показывает основные ориентиры пчела обычно на вертикальной плоскости (стенка сотов). Ориентиром служит вектор силы тяжести: «верх» указывает на положение солнца. Так, виляющая дорожка под углом 90° вправо от вертикали означает, что корм находится под углом 90° вправо от прямой, направленной от улья к солнцу. Продолжительность виляния соразмерна расстоянию до источника взятка. Казалось, эти насекомые обладают органом восприятия гравитации.

Однако замысловатые круги и восьмерки выписывали и молодые особи, никогда не покидавшие родной улей, а в ритуальном танце сборщиц постоянно наблюдались странные ошибки в указании верного направления, которые совершали все без исключения пчелы. Подобные ошибки направления исчезают, если танцевальные проходы ориентированы вдоль силовых линий магнитного поля. Чтобы избежать лишних проблем, эти перепончатокрылые и соты возводят, располагая ячейки с учетом характеристик магнитного поля. Так на них потом легче будет выплясывать. Кстати, пчел на самом деле можно разделить на «правильных» и «неправильных»: одни предпочитают ориентироваться по северному магнитному полюсу, другие — по южному.

Организовать голубиную почту или соревнования среди голубятников на скорость возвращения их питомцев в голубятню тоже было бы невозможно, если бы не удивительные способности этих птиц, и, кстати, многих других, к ориентации на местности. Голуби могут летать по солнцу; с использованием поляризованного света, когда небо затягивают тучи; по звездам в ночное время; по низкочастотным звукам, вроде шума прибоя. Они запоминают наиболее заметные вехи на своем пути, если их увозят от места жилья и кормления по шоссе, и возвращаются, будто следуя дорожному атласу. Компасное чувство голубей поистине удивительно, ведь за неимением других указателей они способны взять верное направление, ощущая особенности магнитного поля. Голуби, даже самые молодые из них, никогда ранее не вылетавшие из голубятни, лишенные на время возможности видеть с помощью особых линз и перемещенные под глубоким наркозом, довольно споро находят кратчайший путь домой, хотя в последний момент и не могут в голубятню залететь — для этого нужны видимые ориентиры. Наоборот, при экранировании магнитного поля (индукционной катушкой или постоянным магнитом) в пасмурную погоду их способности к возвращению заметно ухудшаются, а птицы, увезенные в контейнерах, где создается переменное магнитное поле, просто разлетаются в разные стороны. То же происходит с пернатыми, выращенными в искусственном магнитном поле. В естественных условиях на ориентацию голубей отрицательно влияют сильные магнитные бури, грозовой фронт с частыми разрядами молний, магнитные аномалии.

Когда на пути птиц встречаются такие помехи, биокомпас выключается, и они переходят на ориентацию по звездам (ночью) или солнцу. Биолог Свене Энгельс из Ольденбургского университета и ее коллеги, изучавшие компасное чувство зарянки, установили, что магнитному восприятию препятствуют также радиоволны частотой от 20 килогерц до 5 мегагерц. В таком диапазоне работают амплитудные радиостанции, которые становятся все более популярными благодаря высокому качеству вещания. Пролетая на расстоянии до 5 километров от станции, птицы могут сбиться с пути, пока не переключатся с магнитного ориентира на другие. Способность выключать компасное чувство при появление подобных помех возникла у птиц и, видимо, других организмов не случайно: на тех же частотах ощущается влияние выбросов коронального вещества на Солнце, буквально заставляющих «вибрировать» магнитосферу Земли. Кроме того, организмы время от времени переживали эпохи смены магнитных полюсов, что также влияло на особенности магнитного поля планеты. Так что это одно из давних приспособлений организмов к природным каверзам.

Если пчелы и голуби оказались довольно удобными по своим размерам и количеству объектами для исследований магнитной чувствительности, с китами пришлось гораздо сложнее. Однако Джо придумал остроумный способ проверки чувствительности морских гигантов к магнитным явлениям. Статистический анализ странностей в поведении усатых китов, известных как массовые выбросы целых групп на берег, выявил, что подобные печальные события случаются в областях с минимальным значением магнитного поля. Как раз такие характеристики магнитного поля должны использовать эти млекопитающие, чтобы за тысячи километров переместиться со своих летних пастбищ на зимние, из одного полушария в другое и попасть точно в квадрат размером всего в несколько десятков квадратных километров. Никакие другие параметры земной среды, кроме относительно непрерывных зон со слабым магнитным полем, не могут вывести их прямо на место. Но при малейших ошибках эти же ориентиры губят левиафанов.

В 1992 году я сам оказался в гостях у Киршвинка, точнее, у родителей его жены, проживающих в Осаке, недалеко от Киото, где проходила очередная сессия Международного геологического конгресса. В тонком деревянном домике, с символической сосной во дворе полуметровой ширины, миниатюрным прудиком, где плавали золотые караси, бамбуковыми ширмами и циновками, чтобы спать на полу, мы обсуждали новейшее открытие. Тогда супругам Киршвинк удалось извлечь из человеческого мозга таблитчатые шестигранники биогенного магнетита и маггемита — в огромных количествах: 5 миллионов однодоменных кристаллов из одного грамма мозга в среднем и более 100 миллионов таких частиц из одного грамма мозговой оболочки. Правда, размер большинства магнитиков не превышает 0,07 микрона, реже достигает 0,2 микрона, но и кристаллики в 0,01 микрона — не редкость. Если бы они не образовывали скопления, их бы не удалось распознать ни на какой аппаратуре.

Видимо, из-за незначительного объема магнетита человек не способен воспринимать особенности земного магнитного поля и, как следствие, лишен возможности самоопределяться в пространстве по положению магнитных полюсов или аномалий. Лишь опыты биофизика Робина Бэкера из Манчестерского университета дали положительный результат. Правда, местность, где они проводились, имела заметный уклон к ближайшему озеру, и привлеченные к исследованиям местные жители довольно легко ориентировались по положению знакомого водоема, если, конечно, понимали, что юг находится в противоположном направлении от севера. Множество дальнейших опытов на добровольцах показало, что, если человеку дать хорошенько поплутать, повозив его на автобусе или покрутив на вращающемся кресле, он скорее покажет пальцем в небо, чем в какую-либо определенную сторону света, независимо от того, было экранировано магнитное поле или нет. Ничуть не лучше находили правильную дорогу и слепые с рождения люди, хотя им магнитная чувствительность очень пригодилась бы.

Попутно в этих опытах «пострадали» лозоходцы, поскольку именно у них подозревали наличие особого чутья, если и не к магнитным параметрам, то хоть к чему-нибудь. Сами они считают, что способны улавливать подъем грунтовых вод или прорыв водопровода по резкому опусканию расщепленного на конце прутика или проволочки в руке. Тщательно проведенные исследования показали, что они не только не обладают каким-либо шестым чувством, но и ошибаются в своих прогнозах не реже нормальных людей. Лозоходцам явно не стоит идти в саперы… «Секрет» же их заключается в том, что вода — это горная порода и, как всякая горная порода, залегает пластами, поэтому в каком месте пальцем ни ткни, рано или поздно до водяного пласта докопаешься.

Миллиарды магнитных кристаллов, обнаруженные в человеческом мозге, оказались не более чем свалкой металлолома, то ли доставшейся людям в наследство от предков, подобно другим атавистическим признакам, то ли необходимой для разгрузки излишков железа…

Орган восприятия магнитного поля у животных долго продолжал оставаться неопознанным. Все органы чувств состоят из принимающих сигнал клеток (обычно нейронов), связанных с центральной нервной системой, и всегда внешний сигнал вызывает изменение проницаемости клеточной мембраны, что приводит к электрическому ответу. Например, в зрительной системе пигмент, реагирующий на свет, воспринимает кванты света, и этот процесс меняет проницаемость клеточной мембраны для ионов (как правило, натрия), что, в свою очередь, меняет электрический потенциал на мембране светочувствительной клетки. Так энергия света превращается в электрический ответ клетки, который передается в нервную систему, где и подвергается обработке.

Понятно, что нечто подобное должно происходить в магниточувствительном органе. Но где он сам? Лишь в XXI веке подобный орган был открыт группой Киршвинка у радужной форели. Ее, как и других лососевых, пристально изучали не только из-за отменного вкуса икры и мяса, но и из-за способности распознавать среди тысяч ручьев место нереста своих родителей и выдерживать компасный курс в течение нескольких суток. Специализированные клетки, воспринимающие магнитное поле, расположены в глазной ветви тройчатого нерва. С клетками связаны цепочки магнитных кристаллов — точно таких же, как у бактерий, магнитосом. Каждая цепочка закреплена в нескольких порах клеточной мембраны. Изменения в направлении движения рыбы вызывают переориентацию магнитных цепочек в зависимости от направления вектора поля и его напряженности, поры открываются, позволяя ионам проскакивать сквозь них, и через десятые доли миллисекунды возникает электрический сигнал, передающийся по тройчатому нерву в мозг.

Чувство № 7

Магнитные явления сопряжены с явлениями электрическими: их связывает единое электромагнитное поле. Практически любое многоклеточное животное с мускульной системой использует электрические сигналы для передачи информации по нервной системе и к мускулам. Но способностью накапливать и высвобождать электрические заряды обладают немногие. Электрические рыбы были известны уже в конце XVIII века. Им посвятили свои труды величайшие физики — Генри Кавендиш, Майкл Фарадей, Ганс Эрстед, Алессандро Вольта и Луиджи Гальвани. Гальвани экспериментально показал, что любая мышца и любой нерв способны генерировать электрические импульсы, а вольтов столб, построенный из собранных в столбик контактных пар металлов, разделенных влажными матерчатыми дисками, стал моделью электрического органа рыбы. Один из самых знаменитых опытов того времени провел племянник Гальвани, Джованни Альдини: он присоединил источник электричества к голове только что казненного в Лондоне преступника и мертвое лицо исказила страшная гримаса… Этот эпизод натолкнул Мери Шелли на идею готического романа «Франкенштейн», герой которого пытается воскресить мертвеца с помощью мощных электрических разрядов.

Как именно устроен электрический орган рыб, очень похожий на гальванические батареи и представляющий собой преобразованную мускульную ткань с особыми клетками — электроцитами, ученые открыли много позже. Чтобы батарея сработала, нужно правильно расположить ее элементы, не путая полярность (как, скажем, в зарядном блоке любой фотокамеры): в момент разряда все электрощиты должны быть обращены в одну сторону. Эти мускулы утратили способность сокращаться, и волокна в них расположены так, чтобы электрическое напряжение накапливалось. Накопиться может немало: 2,5-метровые электрические угри (Electrophorus electricus), обитающие в бассейне Амазонки и Ориноко, поражают врага сильным разрядом — до 500 вольт (в воде), — отражая его атаку. Для этого угрю требуется последовательно включить более 3 тысяч электроцитов, ведь напряжение в каждом из них не превышает 0,15 вольта.

А например, клюворылы и родственные им гимнархи довольствуются слабыми — около 30 милливольт — электрическими импульсами. Эти рыбы, как установил в 1950-е годы биофизик Ганс Лиссманн, работавший в Кембриджском университете, не только генерируют, но и ощущают слабые электрические поля. В аквариумных опытах он обнаружил, что подобные рыбы воспринимают проволочный прямоугольник как непреодолимую преграду, а среди нескольких дипольных антенн распознают единственную, на которую подаются электрические сигналы, и атакуют ее. То есть у них существует электрическое чувство восприятия, с помощью которого они обнаруживают препятствия, источники пищи и угрозы. Многослойный эпидермис, обладающий высоким электрическим сопротивлением, пронизанный густой сетью каналов, наполненных проводящим веществом, уподобляет поверхность рыбы сетчатке глаза, «видящей» картину электрических полей. Именно с особенностями органов чувств этих рыб связаны их необычная форма тела (выросты на голове), своеобразный стиль плавания (волнообразные движения, способствующие зарядке электрических органов), довольно развитый мозжечок (именно эта часть мозга содержит нервные центры, связанные с мускулатурой) и способность выживать в мутных водоемах. Глаза же у них развиты плохо.

В 1993 году биофизик Владимир Барон и его коллеги из Института проблем экологии и эволюции РАН зарегистрировали очень слабые электрические разряды у обитающих в озерах и реках Африки сомов из семейства клариевых: разряды возникали при «выяснении отношений» между рыбами. А недавно группа ученых под руководством биофизика Владимира Ольшанского установила с помощью аквариумных опытов во Вьетнаме, что самки местного вида клариевых сомов генерируют особые электрические разряды во время спаривания. Нерест сомов — сложный ритуал. Сначала рыбы собираются вместе и выбирают партнеров. Затем самец, изгибаясь дугой, обвивает самку, и они совершают ряд замысловатых движений. Наконец он выбрасывает сперму, а она немного погодя — мечет икру. В момент, предшествующий этому событию, самка и дает разряд — до 30 милливольт, весьма чувствительный для самца. «Икра — очень ценный ресурс, — объясняет Ольшанский, — и разбросать ее нужно как можно шире. Вот самка и должна убедиться, что сперматозоиды уже в воде, а самец готов ей помочь. Своим разрядом она будто указывает ему, что пора надавить на ее брюшко. Возможно также, что испытанный шок доставляет самцу удовольствие и побуждает к новым спариваниям».

Казалось бы, обнаружить электрические органы в палеонтологических коллекциях — задача неразрешимая. Однако уже в 1920-е годы палеонтолог Эрик Стеншё, работавший в Шведском музее естественной истории, обратил внимание на обширные поля, расположенные на причудливых головных панцирях раннепалеозойских бесчелюстных позвоночных. В этих полях вполне мог находиться многослойный эпидермис, пригодный для восприятия и передачи электрических импульсов. Обитали эти похожие на панцирных рыб бесчелюстные в основном в мелководных лагунах и других прибрежных водоемах, где видимость оставляла желать лучшего. (Необычное рыло у обитателей вод — хороший признак электрочувствительности: например, клюв млекопитающего утконоса — это тоже электросенсорный орган.)

Так что седьмое (электрическое) чувство вполне могло быть одним из первых, не говоря уж о шестом (магнитном). Анализ информации, прежде остававшейся глубоко запрятанной в геноме, проведенный группой генетика Мартина Шестака из Института имени Рудера Бошковича в Загребе, показывает, что основные молекулярные элементы всех чувств имеют довольно древние корни и что органы чувств, связанные с восприятием различных физических сигналов (например, зрение), вероятно, возникли раньше способности улавливать химические сигналы, то есть обоняния.

Теперь же можно разнообразить восприятие, как делают морские черепахи.

Соленые слезы черепах

Едва вылупившись из яйца, что происходит в ночную пору, черепашки ориентируются на свет: море отражает звезды. Добравшись до кромки воды, они переключают внимание на движение волн и движутся поперек волнового фронта. А уже в открытом море у них включается компасное чувство: опыты, проведенные герпетологом Кеннетом Ломанном и его группой из Университета Северной Каролины, показали, что, пребывая в мощных теплых струях северо-атлантической воронки Гольфстрима, зеленые черепахи и логгерхеды делают три засечки магнитных координат. Вылупившись, скажем, на восточных пляжах Флориды, черепашки стремятся попасть именно в это течение, вращающееся вокруг Саргассова моря. Там, в богатых пищей водах, они проводят несколько лет. Однако их поджидают три опасности: у берегов Португалии течение разветвляется, и один его рукав отходит на север; на приближении к Западной Африке появляются ответвления, уносящие в холодные воды Южной Атлантики; наконец, на подходе к Карибам нужно разобраться, в какой из многочисленных морских рукавов следует плыть, чтобы оказаться в месте откладки яиц. Те, кто сумел правильно распорядиться своими знания по ориентации с помощью магнитной сетки координат, всегда попадают в нужную струю и сполна проживают свой черепаший век.

«Двоечникам» грозит холодная и голодная смерть где-нибудь в заливе Кардиган, и на обширных песчаных отмелях Уэльса у скал Харлеха их трупики будут расклеваны чайками. Правда, случается такое крайне редко. Гораздо чаще на пляжах Уэльса можно встретить вполне себе живехоньких кожистых черепах — самых холодоустойчивых рептилий, заплывающих без вреда для себя даже в Баренцево море. И пусть не вводят зевак в заблуждение их горючие и горькие, в буквальном смысле в три ручья, слезы.

Просто слезные железы морских черепах за 200 миллионов лет эволюции превратились в железы солевые. Ведь все они пьют исключительно морскую воду, а кожистые черепахи к тому же едят медуз и прочую студенистую пищу, которая содержит соли столько же, сколько окружающая среда. Избыток ионов и выводится в виде слезных ручьев. Причем эти выделения, содержащие натрий, калий, хлор и даже магний, солонее воды в два раза. И никаких почек не надо. Впрочем, у кожистых черепах их практически и нет. Нет у них, как следует из названия, и рогового панциря, зато есть толстый-претолстый слой ворвани. Настолько толстый, что музейные препараты сочатся жиром по нескольку лет. Даже голова такой черепахи состоит из солевых желез и жира, в глубине которого прячется маленький мозг.

Мощная жировая прослойка, а также своеобразный кровоток в длинных (до 2,7 метра в размахе) передних ластах делают эту черепаху самой теплокровной среди холоднокровных животных. Она может поддерживать постоянную температуру тела на 18 °C выше температуры воды. Способствуют этому и скорость передвижения (45–65 километров в сутки), и большая собственная масса (до 916 килограммов): при таких габаритах избавиться от излишек тепла сложнее, чем согреться. По весовой категории эти рептилии сравнимы с моржами и малыми китами, но, чтобы достичь гигантских размеров, в отличие от млекопитающих, вырастают в 10–20 тысяч раз. Ведь из яйца проклевывается черепашка массой всего в 40–50 граммов. И это не последний ее рекорд.

Это дышащее атмосферным воздухом животное ныряет на глубину 1820 метров и проводит в пучине до 85 минут! Притом заглоченного на поверхности воздуха должно хватать от силы минут на сорок. Значит, черепаха в какой-то момент переходит на анаэробное (бескислородное) дыхание. Для этого и нужен гибкий, неороговевший панцирь, а также неокостеневшая трахея: сжимаясь они выдавливают остатки газов из легких, и животное избегает кессонной болезни, которой подвержены все глубоководные ныряльщики — и современные кашалоты, и давно вымершие мозазавры, которые 70 миллионов лет назад охотились на четырехметровых морских черепах, тоже нередко страдавших некрозом костной ткани (хорошо видимый на ископаемых остатках признак кессонной болезни).

Черепахи пережили не только мозазавров, но и динозавров, с которыми появились почти одновременно. Правда, откуда они появились, пока точно не установлено. Дело в том, что у черепах нет лишних дырок в черепе (височных окон) — только глазницы и ноздри, а все эволюционное древо пресмыкающихся строится по наличию и положению дополнительных отверстий. Потому палеонтологи считали их предками пермских парарептилий — грузных черепахоподобных ящеров. А молекулярные биологи предпочитают сближать черепах с крокодилами и птицами. Лишь недавно палеонтологи Райнер Шох из Государственного музея естественной истории в Штутгарте и Ганс Дитер Зюс из Национального музея естественной истории в Вашингтоне нашли в среднетриасовых отложения Германии «папу черепах» — Pappochelys[8]. 240-миллионолетний «папа» имел зубы и длинный хвост, место пластрона (брюшного щита) у него занимали брюшные ребра — гастралии, а место карапакса (спинного щита) — уплощенные грудные и крестцовые ребра; он еще сохранял височные окна, указывавшие на родство с динозаврами, ящерицами и всякими морскими ящерами. У потомков паппохелиса — юрских черепах, которым 220–215 миллионов лет, — карапакс продолжал развиваться как сложное образование из ребер, невральных дуг, костных пластинок и роговых щитков, височные окна закрылись, хвост укоротился, чтобы укладываться внутрь панциря, а зубастая пасть превратилась в подобие рогового клюва с острыми краями. Так разрешилась одна из самых загадочных историй — история происхождения черепах.

Интересно, что у морских черепах верхняя часть панциря полностью редуцировалась, как у кожистой, а стоило их потомкам вернуться на берег, панцирь «отрос» заново. По панцирным наслоениям можно представить, что и предки современной кожистой черепахи сначала жили на суше, потом освоили морскую стихию, где им, наверное, не понравилось, и они вернулись на берег, но там оказалось еще хуже. И они окончательно выбрали жизнь в море.

Черепахи живут на земле и в воде. Вот только взлететь они не смогли…

2. Сто попыток взлететь до братьев Райт и Можайского

Чайка благородных кровей

23 июня 2014 года. Битый час мы шагаем в направлении Северного полюса. Преодолено огромное расстояние… километр или чуть больше. До полюса осталось 2150 километров. По счастью, нам туда не надо. То, ради чего мы забрались в тундру на северо-востоке Якутии, находится гораздо ближе: метрах в сорока. Но под ударами снежных зарядов, перемежающихся обжигающими вспышками незаходящего солнца, по пояс в талой воде, на бугристой ледяной поверхности разница между десятками метров и тысячами километров перестает ощущаться. И, сжалившись, наша цель сама взлетает навстречу: в небольшом опрокинутом ярко-голубом колодце, в глубине облаков на миг возникает бело-розовое видение, вспыхивающее особенно ярко в луче наведенной на него световой пушки — солнце в очередной раз пробило темень туч…

23 июня 1823 года такое же видение над островком Иглулик, расположенным на той же широте 70°, что и мы ровно 191 год спустя, но по другую сторону от Северного полюса, наблюдал Джеймс Кларк Росс, гардемарин флота Его Величества. Будущий контр-адмирал, первооткрыватель северного магнитного полюса и обширных площадей Антарктиды забрался в поисках Северо-Западного прохода — кратчайшего пути из Атлантического океана в Тихий — в узкий, загроможденный льдами пролив, называемый ныне именем бомбардирских кораблей «Фьюри» и «Хекла», один из которых шел под командованием Росса. Новый вид птицы получил имя чайки Росса, или розовой чайки…

Она действительно розовая и, облетая нас, позволяет рассмотреть себя со всех сторон: белая с розовым отливом головка, нежно-розовая грудка и яркое брюшко. Все это дополняется сизым оперением спинки и крыльев, блестящими карминовыми лапками, красно-желтыми бусинками глаз, изящным черным клювиком и тонким ожерельем на шее, тоже черным. По-якутски эту птицу называют «чэке», что значит «красивая» или «хорошенькая», если речь идет о девушке, но это и игра слов — звукоподражание чаячьему крику. Цвет оперения указывает на некоторое отношение розовой чайки к другой прекрасной птице — фламинго. Они не родственники, но едят сходную пищу — мелких рачков. С пищей и приобретают красящие пигменты. Рачков чайка добывает, конечно, не в тундре, а в северных морях, где ее чаще всего и встречали. Без такой подпитки птица к концу гнездового периода выцветает. Теряют розовый оттенок и музейные шкурки. Неудивительно, что через несколько лет к типовым образцам, доставленным в Эдинбург Россом, стали относиться с подозрением: «А была ли чайка розовой?..» Согласно легенде, корабль Росса вмерз в лед, капитан вынужден был провести две зимовки в Арктике, и лишь когда над мачтами пролетела розовая чайка, льды расступились.

Розовая чайка атакует, защищая свое гнездо. Ресурсный резерват «Кыталык», Якутия

В 1881 году шедшая к Северному полюсу яхта «Жаннетта» под командованием Джорджа Де-Лонга была раздавлена льдами, одним из спасшихся членов экипажа оказался натуралист Реймонд Ньюкомб. С собой он взял три шкурки розовой чайки и дневник экспедиции со словами: «Вид этот самый прекрасный из всех, что я когда-либо видел». А в 1893 году парусно-моторная шхуна «Фрам» путешественника и биолога Фритьофа Нансена, стремившегося покорить полюс, застыла во льдах, но экипаж под его руководством дошел до Шпицбергена. Среди вынесенных на руках коллекций были восемь тушек розовой чайки и журнал полярного исследователя с записью от 3 августа: «…Редкий таинственный обитатель неизведанного Севера, которого видели лишь случайно и о котором никто не знает, откуда он появляется или куда исчезает, который всецело принадлежит миру, доступному лишь воображению…»

Мы потихоньку продвигаемся в ту сторону, откуда взлетела наша сопровождающая и куда она уже вернулась, присев и сложив крылья: на небольшой сфагновой кочке расположено ее гнездо — гнездо розовой чайки…

Впервые гнездовья легендарной птицы открыл мировой судья Сергей Бутурлин, в 1905 году направленный Министерством внутренних дел (в наши дни его функцию выполняет Министерство природных ресурсов и экологии) в качестве уполномоченного по снабжению продовольствием Колымского и Охотского краев. В тот год японский флот блокировал подходы к дальневосточным портам России, и правительство искало новые пути снабжения отдаленных земель. Бутурлин установил, что перебои со снабжением в большей степени являются результатом деятельности, точнее, бездеятельности местных чиновников, жадных и непрофессиональных, притесняющих коренное население — якутов, юкагиров, ламутов. Уполномоченный наблюдал не только за состоянием дел, но и за малоизученной природой тундры. Он нашел колонии розовых чаек, описал их брачные игры, птенцов, разнообразие голосовых сигналов. «Самец всячески выражает самке свою нежность, то как-то поклевывая или почесывая ей шею открытым клювом, то время от времени начинает похаживать перед ней взад и вперед, несколько выпячивая зоб, и затем с какой-то трелью или трещанием „трррр“ наклоняет совершенно переднюю половину туловища к земле (точнее, ко льду или снегу), поднимая высоко вверх заднюю половину с хвостом и сложенными крыльями, и продолжает эту пантомиму несколько секунд…» — сообщал будущий всемирно признанный ученый. В декабре того же 1905 года, пока Бутурлин пребывал в Якутии, его сенсационное открытие бурно обсуждалось на заседании Британского орнитологического клуба, а вскоре известный журнал «The Ibis», и сейчас являющийся ведущим периодическим изданием орнитологов, опубликовал его статью. В ней Бутурлин сообщал, что птица, вероятно, гнездится по всей восточносибирской тундре…

В одном из таких уголков тундры — на левобережье Нижней Индигирки, принадлежащем якутскому ресурсному резервату «Кыталык», мы сейчас и находимся. И если бы не Сергей Слепцов, орнитолог из Института биологических проблем криолитозоны СО РАН (Якутск), не видать бы нам необычной чайки. Он забрался сюда еще по снегу и льду — в конце мая — и выискал несколько гнезд. «Розовая чайка, в отличие от многих других птиц, редко гнездится на одном месте, — рассказывает Слепцов, пока мы проветриваем носки и болотники на относительно сухом бугорке, среди еще голых стволиков карликовой березки. — Потому ее так редко и находили. Сегодня она облюбовала кочку здесь, на следующий год — в трех сотнях километров западнее или восточнее или вообще не прилетела».

Наша чайка (или это уже не она? — самка и самец сидят на гнезде попеременно, а опереньем они похожи) спокойно согревает пару будущих птенцов буквально на соседней кочке, метрах в пятнадцати от нас. Она выбрала удачное место — среди болота, на нейтральной полосе между владениями двух пар стерхов, больших грозных птиц, которых боятся даже очень крупные серебристые чайки, поморники и песцы — главная угроза яйцам и птенцам в тундре. А ближайшие семьи сапсанов и мохноногих канюков устроились далеко отсюда, по другую сторону большого мерзлотного бугра — булгунняха. Еще один добровольный страж — соседка, полярная крачка. Если что, она первая взмывает в воздух, мельтешит крыльями, поднимает крик и отвлекает внимание. (Издалека этих похожих по размеру и характеру полета птиц легко можно перепутать и свернуть совсем не там; лишь приблизившись к гнезду вплотную, понимаешь, что это совсем не та кочка и зря бродил по болоту лишних два часа.) Где бы ни гнездились розовые чайки — в якутской тундре, на Аляске или в Гренландии, по соседству всегда устраиваются полярные крачки, а ведь прибывают они с зимовий из Антарктики.

Да и сама розовая птица, случись что, за себя постоит. Вот и сейчас, стоит показаться на границе ее территории серебристой чайке, самец и самка решительно бросаются на нарушительницу. Маневренная розовая пара гонит недруга, чувствительно долбя его в затылок и заставляя снижаться до самой воды. Серебристая вынуждена ретироваться, при том что масса ее — полтора килограмма против всего 140–190 граммов у розовой. Сама розовая чайка ведет себя очень благородно: в отличие от сородичей чужих яиц и птенцов не таскает. Кормится в тундре мелкой рыбешкой вроде девятииглой колюшки, застрявшей в мелеющих лужах, улитками, водными жуками и другими насекомыми, включая личинок двукрылых. Ими же выкармливает птенцов, за что ее нужно благодарить особо: когда потеплеет, эти смешно изгибающиеся в каждой луже «червячки» превратятся в совсем не смешные тучи кусачих существ, куда более грозные, чем июньские снежные тучи.

Натягивая сапог, долго прыгаю на одной ноге в попытке сохранить равновесие: болото — не бездонное, но очень уж мокрое. Чайка розовым вихрем вспархивает и, сделав разведочный круг, резко атакует, просвистев на скорости 50 километров в час у правого виска с криком, похожим на каратистское «кья». Затем начинает новый заход. И снова, и снова… В вышине появляется самец, спешащий на помощь боевой подруге. Держу у лица камеру — не столько для того, чтобы запечатлеть их пируэты, сколько затем, чтобы прикрыть лицо, и инстинктивно приседаю. Что снимает камера, не вижу, лишь жму на кнопку спуска. Только в палатке, «проявив пленку», обнаруживаю розовое существо, распластанное во весь кадр с широко разинутым клювом…

Американские бердвотчеры и таким кадрам позавидуют. Хотя и российские, и канадские орнитологи отмечают, что розовые чайки совсем нередки: только на северо-востоке Якутии их гнездится 45–50 тысяч пар. Начиная с 1970-х годов эти птицы расширяют ареал — сооружают гнезда на Таймыре, в Чаунской низменности на Чукотке, на Шпицбергене и северо-востоке и западе Гренландии, на севере Аляски и даже в континентальной Канаде (провинция Манитоба), но все это происходит там, куда добираться и накладно, и просто очень тяжело. Поэтому каждое появление заветной чайки в доступных местах, вроде Массачусетса или Небраски, вызывает перемещение сотен людей по всей Северной Америке, а фотографии расплывчатого розового пятна на горизонте с обширными комментариями размещают ведущие газеты США и Канады…

И при таком пристальном внимании к ее особе до сих пор доподлинно не известно, где розовая чайка проводит зиму. Да, более тысячи особей этого вида видели за раз на паковых льдах между Шпицбергеном и Землей Франца-Иосифа, но то были молодые, неполовозрелые чайки, и далеко не зимой. Наблюдали их в Беринговом и Охотском морях. И все равно таинственная птица отчаянных полярных путешественников продолжает хранить тайны… подобно многим другим летающим существам на Земле.

Летучие отряды

Несомненно, что все, кто вышел на сушу, рано или поздно начинал тянуться вверх, вплоть до полного отрыва от этой самой суши. К этому располагал второй океан Земли — воздушный. Сравнение атмосферы с Мировым океаном напрашивается не случайно — это довольно плотная и влажная среда, обладающая вязкостью, вполне достаточной, чтобы «поплыть» в ней, то есть взлететь. Потому и некоторые рыбы летают в воздухе, используя привычные для плавания движения, а птицы плавают под водой, будто продолжают полет.

В воздушном океане есть свой планктон — те, кто парит, используя лишь свойства самой атмосферы и естественные, циркулирующие в ней потоки (например, пыльца растений и яйца тихоходок, которые размером и шипастой поверхностью схожи с пыльцой). Есть свой нектон — активно летающие животные. И даже свой бентос — обитатели суши. Теоретически можно было бы представить, что со временем в атмосфере заведется и свой супернектопланктон, вроде китов. Таких воздушных левиафанов вполне по силам создать колониальным бактериям: представьте себе «шкуру» из цианобактерий, поглощающих энергию солнечных лучей, и «внутренности» из бактериального сообщества, выделяющего азот или водород. Поскольку любой из этих газов легче воздуха, являющегося в основном смесью кислорода и того же азота, такой «кит» парил бы в облаках и поглощал воздушный планктон, подпитывая этой пищей свои «внутренности». Появлению суперорганизмов мешает лишь главное отличие воздушного океана от водного — незначительная концентрация живого вещества, даже если брать в расчет явления, подобные массовым перелетам саранчи в поисках пищи или сезонным миграциям птиц и некоторых бабочек.

Наземный мир триасового периода (248–205 миллионов лет): одно из первых летающих позвоночных — шаровиптерикс — садится на араукарию, где расположилось примитивное трехбугорчатое мл екопитающее; внизу растут древовидный плаун циломея и саговник, среди которых затаились представители архозавров (огромный фитозавр), парарептилий (ящерицеподобный проколофон) и зверообразных рептилий (дицинодонт), а также крупные насекомые — перепончатокрылое, палочник и мезотитанида. Художник Анастасия Беседина

Среди организмов, соприкасающихся с атмосферой, взлететь попробовали практически все: растения (в виде семян и пыльцы), пауки, насекомые, головоногие моллюски, рыбы, лягушки, змеи и ящерицы, птицы и млекопитающие (летучие мыши, шерстокрылы, а также отдельные освоившие планирование грызуны, сумчатые, вымершие харамииды и триконодонты), а также несколько полностью вымерших, довольно значительных в свое время, групп заправских летунов, относящихся к рептилиям. Из всех, кто вышел и выполз на сушу, взлететь не рискнули лишь кольчатые черви да улитки. Наверное, слишком малая стартовая скорость.

Конечно, не все организмы освоили воздушную среду в равной степени. Среди современных лягушек, ящериц и змей это единичные виды, вынужденные приспособиться к жизни в кронах высоко вознесшихся тропических лесов Юго-Восточной Азии. Спускаться оттуда на землю — себе дороже. Вот и парашютируют веслоногие лягушки (Rhacophorus), растопырив пальцы с сильно развитыми плавательными перепонками и раздув тело; ящерицы летучие драконы (Draco) — с помощью широких боковых кожных складок, поддерживаемых расправленными в стороны удлиненными и свободно сочлененными ребрами; а украшенные древесные змеи (Chrysopelea), — сплющивая длиннющее тело и сильно втягивая живот между жесткими килями, образованными чешуями. Перед прыжком змея сжимается в спираль, словно пружина, а затем, распрямившись, выбрасывает себя в воздух, подобно бамбуковой стреле, пущенной из лука. Спрыгнув с высоты всего полтора метра, безногое пресмыкающееся улетает на 6,5 метра. Летучие драконы проплывают по воздуху до 30 метров, способны менять направление полета и даже охотиться на ходу.

Летучие рыбы представляются экзотикой только жителям Северной Европы и Азии. Более 60 их видов летают над поверхностью Атлантического, Индийского и Тихого океанов по всему экваториальному поясу. Самая большая — полуметровая гигантская летучая рыба (Cheilopogon pinnatibarbatus), мелочь дорастает лишь до 15 сантиметров. Наиболее примечательная черта таких летунов — развитые грудные плавники, сопоставимые по размерам с телом. Учитывая, что эти рыбы живут исключительно в самых теплых областях Мирового океана (при температуре не ниже 20 °C), можно предполагать, что без хорошего разогрева летать они не смогли бы. Влияет на полетные качества и высокая скорость движения. Ну и конечно, конструкция — значительный объем тела занимает полый плавательный пузырь; нижняя хвостовая лопасть представляет собой усиленную конструкцию (нечто вроде дополнительного винта), обтекаемое тело — «фюзеляж», а плавники — «несущие поверхности». Среди таких рыб есть не только двукрылые, но и бипланы. У них, кроме грудных «летательных» плавников, развиты брюшные. Набрав скорость 30 километров в час, рыба выскакивает на поверхность и ударами хвостовой лопасти продолжает разгон до 75 километров в час, отрывается от воды и, расправив «крылья», пребывает в воздухе до 30 секунд, преодолевая до 400 метров. Интересно, что и ловят их нередко, растягивая сети над, а не под водой. Вопреки распространенному мнению «очевидцев», плавниками рыбы не машут. Взлетают рыбы, спасаясь от хищников. И происхождение таких рыб (первые из них, неродственные современным, появились в триасовом периоде) связывают с усилившимся давлением хищников, возросшим в мезозойских морях. Навыки передвижения в водной стихии используют для полета и кальмары семейства оммастрефиды: выпрыгивая из моря и выталкивая воду через узкую воронку из мантийной полости, эти головоногие моллюски создают реактивную тягу, затем расправляют плавники и перепонки между щупальцами, словно крылья, выдавливают остатки жидкости и планируют над поверхностью. За три секунды они улетают на 25–35 метров и скрываются от преследователей — тунцов или дельфинов.

Пауки-волки и некоторые клещи — единственные среди животных, не считая человека, кто взмывает в небо с помощью дополнительных конструкций. Осенью молодь пауков образует многомиллионные скопления, и, чтобы не мешать друг другу добывать пищу после зимней спячки, в ветреную погоду они влезают на высокие травинки или ветви деревьев, распускают легкую шелковую паутинку, разжимают лапки и разлетаются на сотни километров. Многие мелкие организмы перелетают с места на место, используя транспортные средства — летающих животных. Например, вместе с мезозойскими птерозаврами в воздухе оказались удивительные проблохи: заврофтир (Saurophthirus[9]) и страшила (Strashila), открытые известными энтомологами Александром Пономаренко и Александром Расницыным из Палеонтологического института РАН. Проблохи приспособились не отрываться от еды во время перелетов: впивались в нежные, пронизанные многочисленными тонкими сосудами перепонки летающих ящеров и, расставив длинные лапки с цепкими коготками на кончиках, отправлялись в небо…

Планеры с грядки

Первыми воздушную среду, вероятно, освоили планктонные бактерии и одноклеточные водоросли. И сейчас они составляют довольно существенную массу летающей живности, поскольку благодаря мелким размерам поднимаются в воздух не только во время бурь и ураганов, способных вознести целые косяки рыб или стаи жаб, но и вместе с испаряющейся водой. Ведь те, кто имеет приспособления для парения в воде, готовы воспарить и в воздух…

Люди обращали внимание на подобных летунов лишь в особых случаях. Библия и средневековые летописи упоминали необычные «кровавые» дожди, льющие с неба в «знак Божьего гнева», после чего следовали расправы с еретиками и прочими неверными. Лишь в 1870 году, когда «кровавый» дождь оросил Рим, ученые воспользовались редкой возможностью рассмотреть под микроскопом, что там внутри капель. Оказалось, что каждая капля буквально нашпигована мириадами шаровидных жгутиковых водорослей, названных теперь — Haematococcus pluvialis [10], с красным пигментом астаксантином. Правда, сама водоросль относится к зеленым, поскольку наряду с этим пигментом содержит и зеленый, являющийся у нее основным фотосинтезирующим компонентом.

Цветные дожди вполне могли пойти уже 545 миллионов лет назад, когда в морях изобиловали мелкие, менее 0,1 миллиметра в диаметре, водоросли акритархи (вероятно, древние родственники зеленых водорослей) с различными шипами и оторочками на оболочке клетки. Примерно тогда же появились очень странные организмы кохлеатины (Cochleatina), имевшие вид плотно свернутых спиралей миллиметрового размера. Вероятно, они представляли собой органы размножения водорослей. Эти эластичные пружинки могли действовать подобно катапульте, выстреливая спорами, но такое действо возымело бы смысл только на воздухе. Ныне с помощью собственной «катапульты» разбрасывают споры сфагновые мхи. У мхов споры сидят в шаровидной коробочке с крышечкой. По мере созревания коробочка усыхает, а давление находящегося в ней воздуха возрастает, достигая почти четырех атмосфер (в два раза выше, чем в покрышке автомобиля). Затем крышечка отстреливается, и сжатый воздух выталкивает споры на расстояние до двух метров. Если учесть, что размеры «орудия» не превышают миллиметра, то результат можно считать превосходным. Среди современных растений немало и других бомбардиров, стреляющих даже на 12 метров, их семена разлетаются со скоростью почти 10 метров в секунду. Но это еще не освоение воздушной среды.

Растения изобрели множество приспособлений, пригодных для долгих перемещений на огромные расстояния, такие, как летающие плодики одуванчика. Эти белые парашютики не опадают сразу по мере созревания, а дожидаются хорошего ветра, чтобы дальность полета была наибольшей. Растение буквально оценивает состояние погоды — относительную влажность воздуха, температуру и силу ветра. Парашют очень удобен и для приземления: плод всегда опускается вертикально вниз, и всхожесть семян увеличивается. Не случайно одуванчики первыми завоевывают пустоши, образующиеся в городах благодаря деятельности человека. Парашют — не единственное средство полета. Лиана занония (Zanonia) использует для распространения семян летающее крыло шириной 14–16 сантиметров. Описывая в воздухе большие круги, оно плавно и неспешно опускается на землю, но, будучи подхвачено порывом ветра, улетает далеко от материнского растения. Глядя на семя занонии, богемские изобретатели Игнац и Иго Этрих построили в 1906 году весьма удачный вариант планера для человека. А плодик-крылатка клена устроен таким образом, что, падая, вращается вокруг центра тяжести (там расположено семя) подобно лопасти вертолета. Легкого дуновения достаточно, чтобы крылатка улетела на сотню метров — расстояние, превышающее ее длину в 5000 раз.

Все рекорды по дальности полета бьет пыльца хвойных и покрытосеменных деревьев, легко преодолевая расстояния в десятки и сотни километров. Благодаря исключительно малой массе при относительно большой площади поверхности пыльца поднимается на высоту двух километров, а то и на шесть и так путешествует по нескольку дней. Даже при полном безветрии пыльца березы будет опускаться с такой высоты 66 часов: настоящий воздушный планктон. Однако и она покажется гигантом рядом с пыльцевым зерном орхидеи — полмиллиона малюток весят всего грамм. И это не предел: для того чтобы собрать тот же грамм грибных спор, их понадобится 20 миллиардов, поскольку каждая не превышает 0,005 миллиметра в поперечнике. С шестикилометровой высоты крошка снижается не менее полумесяца при полном штиле. А сколько она может «прожить» в атмосфере в ветреную погоду?

Не удивительно, что в истории наземных растений важную роль сыграли именно ветроопыляемые формы. Правда, появились они далеко не сразу. Возможно, что развитие летающей пыльцы с полыми пыльцевыми мешочками происходило параллельно в нескольких группах растений, давших древесные формы к концу девонского периода. Ветром разносимая пыльца существовала в середине каменноугольного периода у древних голосеменных — некоторых цикадопсидов и кордаитов. У кордаитов, а также первых, каменноугольных, хвойных (Walchia) были и семена-крылатки. Но те пыльца и семена еще не отличались высокими полетными характеристиками. Лишь с распространением хвойных и особенно цветковых растения по-настоящему освоили воздушную среду. Произошло это в течение мезозойской и кайнозойской эр.

Разбор полетов

Однако настоящими летунами следует считать насекомых, птиц, летучих мышей и вымерших крылоящеров. Именно благодаря окрыленности эти группы достигли огромного разнообразия, приобрели множество необычных поведенческих навыков и отвоевали значительное пространство под солнцем.

Насекомые учились летать одновременно с растениями. Именно им принадлежит первенство в создании совершенных летательных аппаратов. Уже в самом начале каменноугольного периода насекомые окрылились. Ведь первые из них — в предшествовавшем девонском периоде — были первично бескрылыми формами, подобными современным щетинохвосткам — мелким, невзрачным, похожим на шестиногих многоножек существам. Как, собственно, появились первые летчики-шестиножки, остается загадкой. Поскольку жизнь множества нынешних насекомых протекает в воде (там развиваются личинки), одно время считалось, что крылья развились из жабр или дыхательных придатков ножек, которые эти насекомые использовали, чтобы парусить вдоль поверхности или даже грести ими. Однако водная жизнь этих существ во многом вторична. Так, у всех современных стрекоз личинки растут в воде, но в каменноугольном периоде они бегали по суше. Согласно другим представлениям, древние мелкие насекомые могли использовать выросты головогрудного сегмента тела, чтобы с их помощью планировать. Однако планирующий полет вряд ли мог преобразоваться в машущий, поскольку не способствует развитию каких-либо подвижных органов. Чем и зачем насекомым нужно было махать, чтобы в конце концов взлететь?

Многие насекомые являются существами, весьма зависимыми от солнца. Им необходим внешний нагрев, чтобы утром возвратиться к жизни после ночного оцепенения. Выползая на кончик тонкой веточки, чтобы подставить тело первым лучам светила, древние насекомые могли ускорить прогрев, совершая машущие движения пластинчатыми выростами на грудном отделе. Вероятно, изначально такие телодвижения понадобились для другой, даже более важной, функции: в конце девонского периода уровень кислорода в атмосфере сильно упал, соответственно понизилась и плотность воздуха, а жизнь насекомых зависит от давления в дыхательных трубочках — трахеях. Вот и приходилось им нагнетать грудными выростами дополнительные объемы воздуха в дыхальца, чтобы продышаться. Поэтому, наверное, у палеозойских стрекоз, поденок, а также вымерших паолиид и диктионеврид (крупных насекомых с колющим хоботком) даже личинки обладали подвижными выростами грудного отдела, на что обратила внимание палеоэнтомолог Ярмила Кукалова-Пек, работавшая в Карлтонском университете в Оттаве. Дальнейшая эволюция могла пойти в сторону удлинения таких лопастей и увеличения их поверхности. Так и появились машущие крылья. Вымершие каменноугольные и пермские диктионевриды еще сохраняли три пары пронизанных жилками и покрытых щетинками крыловидных выростов, но двигались только две последние из них. Настоящие крылья у всех насекомых располагаются на втором и третьем сегментах груди.

Далее стремительному взлету насекомых способствовал резкий подъем уровня кислорода — не менее 30 процентов — в каменноугольной атмосфере (сейчас 21 процент). Поскольку содержание азота оставалось неизменным, возросло атмосферное давление. Повысились плотность, вязкость и скорость перемешивания газовых молекул. Надышавшись вволю, летающие шестиножки размахнули крылья на 40–70 сантиметров[11]. Большая плотность воздуха обеспечила им достаточную подъемную силу и условия для полета. Ведь машущий полет требует постоянного и скорого обновления кислорода в организме. А подросшие деревья обеспечили надежную стартовую площадку для покорения воздушного пространства: не нужно было тратить дополнительные усилия на преодоление силы тяжести.

От древнейших летающих насекомых, появившихся около 325 миллионов лет назад, — каменноугольных паолиид — ничего, кроме крыльев (в мелкую неправильную сеточку), и не сохранилось. У всех насекомых, впервые освоивших полет, крылья не складывались, как у больших стрекоз. С такими крыльями трудно было спрятаться и можно было улететь, даже помимо своего желания, с порывом ветра. На первых порах использовались все четыре крыла. Сейчас так летают выжившие с тех пор сетчатокрылые (ныне их представляют златоглазки и муравьиные львы), скорпионницы и ручейники. Тело, скажем у муравьиного льва, висит в воздухе почти вертикально, а крылья двигаются перпендикулярно оси тела с низкой частотой биений. Передние крылья машут как бы независимо от задних, и образующиеся две пары завихрений вынуждают насекомое постоянно проваливаться в воздушные ямы, описывая синусоиду. Чтобы избавиться от паразитных вихрей, нужно было отказаться от «лишней» пары крыльев или превратить их в единую несущую плоскость с передними.

Этим путем и пошла дальнейшая эволюция насекомых. Но заняла дорога «технического прогресса» сотни миллионов лет. А пока можно внимательнее присмотреться к такому удивительному органу, как крыло насекомых: в отличие от крыльев других летающих животных в нем нет мускулов. Это двуслойный вырост грудной части внешнего скелета, пронизанный жилками, по которым течет гемолимфа (аналог крови, содержащий дыхательные пигменты), обеспечивающая их упругость, проходят нервы и трахеи. Такая конструкция сочетает возможности рычага (передает усилия грудных мышц всей маховой поверхности), несущей плоскости (создает подъемную силу, уравновешивающую вес насекомого, и толкают тело вперед) и подвесного моста (может сильно гнуться, не разрываясь на части, а также изменяет угол атаки, сохраняя его положительным). Именно благодаря сгибаниям при взмахе крыло накапливает упругие силы, возвращающие его в исходное положение без лишних затрат энергии. Подобный механизм гораздо экономичнее любого из созданных человеком летательных аппаратов, но, увы, неповторим в доступных пока людям материалах.

При перераспределении основной моторной функции на задние крылья маховый цикл начинается с их открытия. Возникающий вихрь приводит к образованию под ними области пониженного давления, которая препятствует образованию вихря за передними крыльями. Не удивительно, что среди насекомых появилось множество заднемоторных: тараканы, прямокрылые, палочники и вымершие тараканосверчки. Большинство из них существуют около 330 миллионов лет. Передние крылья этих насекомых превратились не просто в несущую плоскость, но и в плотную защитную оболочку, когда они в сложенном виде закрывают нежное брюшко и задние крылья. Эти насекомые питаются растительной пищей — низкокалорийной и ядовитой, поэтому у них довольно объемный кишечник, перенос которого по воздуху требует изрядных затрат энергии. Как следствие, среди них нет искусных летунов, хотя саранча и перемещается на значительные расстояния. Жуки, у которых передние крылья преобразованы в плотные щитки-элитры, тоже относятся к заднемоторным насекомым. Они вознеслись в небо в пермском периоде.

Весьма необычные способности выработались у стрекоз — одной из древнейших групп насекомых. У них хорошо разработана продольная мускулатура груди, благодаря чему каждое из четырех крыльев может двигаться независимо от остальных. Эти прожорливые хищники легко маневрируют и, не меняя положения тела, перемещаются и вбок, и задом наперед. Да и разворачиваются они в три-четыре раза быстрее, чем, например, жуки. Правда, пируэты требуют постоянных энергетических затрат, вот и мечутся коромысла над гладью озер, расставив свой ловчий сачок из лапок для поимки зазевавшихся дальних родственников — бабочек, мух, даже других стрекоз. Более молодые в эволюционном отношении стрекозы красотки и стрелки перешли на двукрылый полет, взмахивая лишь задними крыльями.

Наилучшие летуны появились среди самых молодых групп. Точнее говоря, совершенные формы полета породили эти новые группы — перепончатокрылых (осы, пчелы, наездники, муравьи), бабочек и их близких родственников двукрылых (мухи, комары, москиты). Появились они в мезозойскую эру, а наиболее продвинутые формы — в кайнозойскую. Все эти насекомые по своей природе — двукрылы и летают, расположив тело под острым углом к поверхности земли. У них либо существенно сократились размеры задних крыльев (у настоящих двукрылых превратившись в жужжальца — орган ориентации в пространстве), либо обе пары слились в единую несущую плоскость. Одни бабочки ведут преимущественно дневной образ жизни. Благодаря большой площади крыльев и чешуйкам, быстро нагревающимся в солнечных лучах (до 37–45 °C) они парят в теплых восходящих потоках и могут перелетать на огромные расстояния во время сезонных миграций. Другие предпочитают сумеречное время и прогреваются сами за счет высокой частоты взмахов; бражники способны даже зависать над цветком, высасывая нектар без посадки.

Так же неподвижно «застывают» в воздухе двукрылые. При высокой частоте взмахов (до 340 герц, а возможно, и больше) они летают и вбок, и задом наперед, совершают кульбиты, пролетая вверх ногами и садясь на поверхность снизу. Причем все маневры совершают за считанные миллисекунды. Среди прочих «технических» достижений двукрылых следует назвать относительную независимость левого и правого крыльев (одно может совершить полный маховый цикл, а другое замереть), автоматический контроль угла атаки и активную регулировку площади крыльев. В освоении воздушного пространства с ними могут сравниться разве что перепончатокрылые, тоже машущие с частотой более 60 герц. Самое удивительное, что согласно классическим законам аэродинамики шмели к полету совершенно не приспособлены, а они — одни из лучших летунов! Полет у этих групп — очень энергоемок, поэтому все они перешли на высококалорийную пищу — нектар, растительные соки и кровь.

Иначе освоили воздушное пространство мельчайшие из летающих насекомых — некоторые жуки, осы и трипсы. У них крылья утратили сплошность, но зато покрылись опушкой из волосков. Эти насекомые больше полагаются на плотность воздуха, чем на собственные силы, представляя собой настоящий воздушный планктон.

Являясь важнейшим органом насекомых, крылья используются не только в полете, но и для подачи звуковых сигналов, демонстрации себя партнеру (особенно яркие цветастые крылья бабочек и крупных юрских сетчатокрылых) и терморегуляции. Летая, насекомые отыскивают корм (в среднем на расстоянии от 200 до 2000 метров), партнера (нередко и копуляция происходит на лету в прямом смысле этого выражения: у бабочек голубянок и комаров самка тащит «лениво» замершего самца), патрулируют территорию (охраняя ее от других самцов, особенно у стрекоз), выбирают место для откладки яиц или спасаются от врага. Особые навыки требуются при полете роем — координация поведения множества особей достигается благодаря зрительной засечке какого-либо заметного ориентира на местности. Некоторые насекомые, подобно птицам, совершают длительные миграции. Сочетая активные перелеты и пассивные переносы восходящими потоками воздуха, они перемещаются до 100 километров в день (саранча), а то и до 3,5 тысячи километров за 10 ночей со скоростью 1,4 метра в секунду (бабочки-совки). Самый знаменитый мигрант — бабочка-монарх — преодолевает четыре тысячи километров дважды в год. Обычно в дальний путь насекомые направляются сообща. Так, на юге Франции стрекозы сбиваются в стаи, насчитывающие около 400 тысяч особей на квадратный километр.

Рожденные ползать

Отстав от насекомых более чем на 120 миллионов лет, на крыло встали и позвоночные. Видимо, крупные палеозойские насекомые были слишком опасными конкурентами. И сейчас богомолы (карлики по сравнению с хищными пермскими стрекозами) запросто справляются с ящерицами своей размерности. Однако и добыча — крупное насекомое — завидная. Так почему бы не ловить их в воздухе? И в самом конце пермского — начале триасового периода самые разные позвоночные попробовали летать. Интересно, что один из первых среди них — позднепермский архозавр целурозаврав (Coelurosauravus) из Германии, внешне немножко похожий на хамелеона, — в полете расправлял тонкие перепонки, поддерживаемые палочковидными окостеневшими кожными выростами. Такие выросты настолько необычны для позвоночного, что их даже сначала приняли за плавники кистеперой рыбы, окаменевшей рядом. Более всего они напоминают перепончатые крылья насекомых. Уж не у них ли подсмотрел конструкцию первый летающий ящер?

«Выдумкой» отличались и другие первые покорители воздушного океана среди рептилий — то есть тех, кто по определению «летать не может». Триасовый шотландский 20-сантиметровый архозаврик склеромохл (Scleromochlus) жил на деревьях; это существо с очень тонким скелетом и длинными задними ногами, возможно, продлевало прыжок с ветки на ветку благодаря боковой складке кожи, как у современного летающего дракона. Другой архозавр — шаровиптерикс (Sharovipteryx), растягивая между лапами и телом все свои перепонки, уподобился дельтаплану. Он планировал над озерами нынешней Киргизии. По соседству жил мелкий архозавр лонгисквама (Longisquama), с треском раскрывавший широкие и длинные (10–12-сантиметров) спинные выросты, чтобы подольше продлить прыжок. Когда странные выросты были изучены с помощью новейшей техники, то оказалось, что это самые настоящие перья (полый стержень с опахалом). Однако ни перья, ни само это животное не имели никакого отношения к птицам, появившимся совершенно независимо и… не раз!

Череп птеродактиля из семейства анхангериды Ludodactylus. Длина черепа 0,7 метра (предоставлено Эбертом Вруну Кампошем)

Реконструкция скелета одного из самых крупных летающих ящеров — Tropeognathus из семейства анхангериды. 8,3 метра в размахе крыльев

Череп птеродактиля из семейства аждархиды Thalassodromeus. Длина черепа 1 метр (предоставлено Эбертом Вруну Кампошем) Раннемеловая эпоха, 120–100 миллионов лет; Сантана, Бразилия

Но прежде птиц воздушное пространство завоевали настоящие летающие ящеры — птерозавры…

Шел 1828 год, когда собирательница ископаемых Мэри Эннинг обнаружила в юрских слоях на английском побережье Ла-Манша остатки первого птеродактиля. Ученые долго не могли взять в толк, с чем, собственно, имеют дело. Возобладало мнение, что с необычной летучей мышью или летающим сумчатым млекопитающим. Лишь великолепно владевший сравнительной анатомией зоолог и палеонтолог Жорж Кювье доказал, что странный скелет принадлежал представителю полностью вымершей группы летающих ящеров. С тех пор выяснилось, что это была огромная группа активных летунов, появившихся в триасовом периоде и просуществовавших до конца мелового (225–66 миллионов лет назад).

И сто лет спустя после работ Кювье птерозавров нередко представляли подобно летучим мышам — с перепонками, растянутыми между фалангами пальцев. А ведь то были совершенно иные звери. Крыло птерозавра действительно представляло собой кожистую перепонку, но крепилась она на одном из пальцев кисти — толстом летательном (четвертом), превышавшем в длину все тело (первые три коротких пальца оканчивались когтями, пятый — исчез совсем). Задний край перепонки доходил до колен у одних видов и до щиколоток у других; кроме того, дополнительные перепонки были натянуты между бедер и хвостом и между основанием шеи и окостеневшим палочковидным сухожилием на запястье — птероидом. В целом конструкция, конечно, больше напоминала крыло летучей мыши, чем птицы, но ее натяжение осуществлялось совсем по-другому: основные плоскости были прошиты, словно дощатый каркас воздушного змея, жесткими и тонкими (0,05 миллиметра) белковыми нитями, по-своему направленными в разных секторах основной перепонки. Натяжение этих волокон придавало всей конструкции необходимую упругость и дуговидный профиль, необходимый для создания подъемной силы.

Кости у крылоящеров были полые, что облегчало вес, но прочными — полость пересекали ребра жесткости; череп — ажурный, по форме — обтекаемый, заостренный и удлиненный. На костях некоторых видов есть форамены. У птиц подобные отверстия указывают на присутствие воздушных мешков: это значит, что в полости костей при вдохе мог закачиваться воздух, который, не утратив кислород, использовался на выдохе, существенно снижая энергозатраты в полете. Строение плечевого пояса птерозавров выдает развитую мускулатуру и способность к машущему полету.

Как и откуда взялись эти совершенные летуны, пока остается для науки тайной, своими корнями скрывающейся в палеозое. Однако проследить эволюционные преобразования можно благодаря находкам многочисленных костей и целых скелетов с минерализованными остатками мягких тканей в верхнеюрских местонахождениях Зольнхофен (Германия) и Каратау (Казахстан), нижнемеловых Лагарсито (Аргентина), Сантана (Бразилия) и Чжэхоль (Китай).

Костные полости птерозавры могли унаследовать от общих предков с динозаврами и птицами. Основная более древняя «модель» — рамфоринхи[12], существовавшие в триасовом-юрском периодах и самом начале мелового, — представляла собой длиннохвостое существо с короткой шеей и зубастой пастью, в полете находившейся на одной прямой с осью тела. Однако хотя длинный хвост и был хорошим стабилизатором, наличие этого отростка замедляло скорость полета. На рубеже ранне- и среднеюрской эпох появились короткохвостые, беззубые с длинной гибкой (как у лебедя) шеей птеродактили[13]. Часть спинных позвонков у них срослась, а передние ребра неподвижно слились с грудиной, образуя жесткий каркас. К нему в полете был подвешен центр тяжести. У птеродактилей череп стал еще длиннее, но и легче (убавилось число костей), а главное — мозговитей. Этот орган был заметно крупнее, чем у прочих пресмыкающихся сходных размеров, и очень напоминал птичий.

В мозге, изученном благодаря компьютерной томографии костей и отливок мозговой полости нейробиологом Лоуренсом Уитмером из Университета Огайо и его коллегами, особенно выделяются лобные и зрительные доли, мозжечок, парный вырост последнего — клочок (флоккулюс) и лабиринт; обонятельные луковицы, наоборот, не развиты. Строение мозга также указывает на то, что рыло ящера сместилось вниз относительно оси тела и голова обрела подвижность. Крупные флоккулярные лопасти, составлявшие десятую часть объема мозга (у птиц —1–2 процента), развитый лабиринт и зрительные доли свидетельствуют о том, что мозг птеродактиля обрабатывал огромный поток информации, поступавший от глаз, шейной мускулатуры и мышц, связанных с маховыми движениями и натяжением перепонки. Значит, ящеры легко маневрировали в воздушных потоках, ни на мгновение не теряли равновесия, а изображение на сетчатке всегда оставалось четким. Не нужно думать, что ящер, величиной с легкий самолет, на скорости 90 километров в час исполнял петлю Нестерова или бочку — переворот вокруг продольной оси тела (хотя — кто знает? — мозг рассчитать траекторию мог), но спикировать с высоты в сотню-другую метров точно на добычу, как зимняк на лемминга, несомненно, был способен. 3D-пространство, которое представляет собой воздушная среда, всегда требует лучшей координации всех органов, чем 20-поверхность, на которой мы обретаемся (не случайно у многих голова кружится даже в 3D-кинотеатрах и на тренажерах).

К началу мелового периода птеродактили достигли небывалого разнообразия. Самые мелкие весили несколько десятков граммов, по величине не превосходили воробья и, подобные 25-сантиметровому в размахе крыльев немиколептеру (Nemicolopterus), пытались освоить древесный образ жизни. Кецалькоатль (Quetzalcoatlus) и хацегоптерикс (Hazegopteryx), весом не менее 75 килограммов при размахе крыльев 10–12 метров, стали самыми крупными животными, когда-либо поднимавшимися в воздух на собственных крыльях[14]. Только отдельные шейные позвонки некоторых особей превышали в длину полметра. Эти летающие жирафы стали последними в ряду крылоящеров и относятся к семейству аждархид, открытых в Средней Азии ленинградским палеонтологом Львом Несовым. Название самых необычных среди и без того необычных существ он взял из языка фарси, на котором «аждарха» означает «дракон».

Необычные гребни на головах аждархид и некоторых других птеродактилей покрывала сеть кровеносных сосудов. Здесь кровь охлаждалась во время полета. Опыты с моделями ящеров показывают, что гребни могли служить как препятствующий рысканью аэродинамический тормоз, но не слишком надежный. Головы ящеров действительно напоминали по форме носы маневренных самолетов. Могли эти выросты использоваться и как гребешки у птиц, то есть для показа себя во всей красе во время брачных периодов, чтобы привлечь самку и отпугнуть соперника. Особенно разрослись гребни у самцов птеранодонов. Палеобиолог Эберт Бруну Кампош из Параибы не исключает, что эти гипертрофированные выросты (у некоторых крылоящеров они составляли три четверти черепа, а сам череп достигал длины 1,5 метра) могли служить органами слуха, поскольку необходимый набор слуховых косточек у этих животных не обнаружен.

По земле птеродактили ходили, опираясь на задние лапы и на два первых пальца передних (как бегуны-спринтеры на старте). До изучения следов и распределения нагрузок в скелете «спешившегося» птеродактиля считалось, что ящеры передвигались, как птицы, на задних лапах. Таким птеранодон показан в «Парке юрского периода». Лишь палеонтолог, анатом и художник Алексей Быстров, работавший в Палеонтологическом институте АН СССР, изобразил птеродактиля на четвереньках более полувека назад.

Позднеюрские пляжи Астурии испещрены их следами. Туда крылоящеры слетались во время отлива поживиться рыбой и моллюсками. Следы подсказали, что у некоторых ящеров на задних лапах были перепонки, как у лягушек, но служили они, скорее всего, дополнительной летной мембраной, а не для плавания. Хотя на перепонках и по илистой поверхности шагать было удобнее. На взлет они тоже разбегались на четвереньках, как летучие мыши-вампиры. А приземлялись на задние конечности, постепенно опускаясь на все четыре лапы.

Яйца несли в кожистой оболочке, как змеи, а вылупившись, росли очень быстро.

На каком-то этапе своей эволюции птерозавры должны были обрести теплокровность, иначе бы энергозатраты на воздухоплаванье не оправдались. Потреблять кислорода им и так приходилось много: носовые пазухи у некоторых меловых ящеров были просто огромными — занимали более половины боковой поверхности черепа. А на отпечатках перепонок одного из позднеюрских рамфоринхов обнаружились волосовидные утолщения. Из-за них он получил гордое научное название Sorder pilosus, означающее — «нечисть волосатая». Не исключено, что «нечисть» была лысой, поскольку за волоски могли принять белковые нити, укреплявшие перепонку. (Впрочем, какой-то хохолок на голове упрямо продолжал торчать.) Озерно-вулканическое местонахождение Чжэхоль одарило ученых удивительным по сохранности остовом крылоящера чжэхольоптера (Jeholopterus). Уцелели вся его летательная перепонка, натягиваемая сзади вытянутым когтем пальца стопы, и странный, широкий, как у бульдога, череп. Самым поразительным оказалось туловище, покрытое волосовидными выростами, и короткий… пушистый хвост. Неужели все-таки шерсть? Ключ к тайне волосатого монстра, будто сошедшего с афиши фильма о графе Дракуле, покоился там же, на дне озера мелового периода… То была не шерсть, а перья. Настоящие перья… как у динозавров.

В пух и перья

«Вот так бы разбежалась, подняла руки и полетела. Попробовать нешто теперь?» — наверное, подумала первоптица, глядя на снующих в небе птерозавров. Впрочем, так могли думать энанциорнисы[15], появившиеся не ранее юрского периода, а настоящие птицы, возможно, развивались параллельно с крылоящерами, от древних триасовых архозавров.

У птичьего пера от рогового стержня расходятся ответвления — бородки первого порядка, от них — бородки второго порядка, покрытые мелкими крючками, которые, сцепляясь друг с другом, образуют единую плоскость опахала. Так устроены контурные маховые и рулевые перья, формирующие несущую плоскость крыла. Первые из них также создают тягу, вторые — обеспечивают маневренность. Пуховые перья, не скрепленные бородками, служат надежным теплоизолятором, что необходимо при таком энергоемком типе передвижения, как полет. Контурные перья с опушкой, плотно прилегая друг к другу, придают телу обтекаемость.

Благодаря выпуклому профилю при планирующем полете воздух снизу обтекает крыло по хорде, а сверху по более длинному контуру. Потому над крылом воздушный поток движется быстрее, и под крылом возникает разряжение воздуха: полученная разность давлений создает подъемную силу. В этом механика полета птиц не отличается от таковой у насекомых. Однако взмахивать крылом — как вниз, так и вверх — птице, в отличие от насекомого, приходится за счет собственных мускульных усилий. Когда крыло опускается вниз, его вершина встречает еще наклонный воздушный поток — под углом спереди и снизу. Конец крыла при опускании вниз несколько перекручивается под напором воздуха, и возникает сила тяги, обеспечивающая поступательное пассивное движение вверх. Трепещущий тип полета, которым особенно хорошо овладели зависающие над цветами колибри, достигается частыми взмахами крыльев в горизонтальной плоскости при положении тела под большим углом к земле. Возникающая подъемная сила противодействует силе тяжести. Парение птицы освоили двумя способами — статичным и динамичным. Многие из них, особенно крупные грифы, кондоры, орлы и беркуты, кружат в восходящих потоках воздуха на своих длинных и широких крыльях. Наоборот, узкокрылые альбатросы используют порывы встречного ветра, расправляя крылья ему навстречу. Альбатрос взлетает даже с поверхности воды и поднимается высоко под облака.

Наземный мир мелового периода (142–66 миллионов лет): птеродактиль с кровососом — заврофтиром, пернатые хищные динозавры — синозавроптерикс и авимим, вылупляющийся рогатый динозавр — протоцератопс и сумчатое млекопитающее на ветке гинкго. Художник Анастасия Беседина

Во всех остальных эволюционных преобразованиях птицы уподобились летающим ящерам: приобрели облегченный и одновременно прочный череп и скелет, лишенные зубов челюсти, обтекаемую форму, жесткость туловища, пневматизированные кости, мощную мускулатуру, подвижность шеи (она может поворачиваться на 180 и даже 270 градусов) и мозг, увеличенный за счет определенных отделов. Роль зрения также возобладала у них над слухом, а поведение усложнилось. Лишь по характеру крепления мускулатуры крыльев — к большому гребню грудины — килю — они существенно отличаются от птерозавров. Возможно, развитие такой основательной опоры связано у птиц с тем, что их обмен веществ больше сопряжен со взмахами крыльев — так воздух нагнетается в воздушные мешки (легочные и носоглоточные). Эти полости в костях обеспечивают бесперебойное дыхание при машущем полете. При вдохе грудная клетка расширяется, а мешки растягиваются и всасывают воздух; при выдохе — сужающаяся грудная клетка выдавливает воздух из мешков, и легкие снова продуваются. Так обеспечивается высокая эффективность газообмена, благодаря этому птицы способны подниматься на высоту до 10 тысяч метров, где воздух сильно разрежен.

Птицы являются самыми совершенными из летающих созданий. Средняя скорость миграционного полета у них колеблется от 50 до 90 километров в час, наибольшая — 150 километров в час (черный стриж), дальность беспосадочного перелета достигает 3,3 тысячи километров (бурокрылая ржанка), а за год отдельные особи преодолевают свыше 80 тысяч километров (полярная крачка). Грузоподъемность птиц не менее поразительна: при собственной массе 1,6 килограмма белый сокол взмывает с добычей, более чем в три раза превышающей его вес. Люди могут только завидовать, несмотря на все свои достижения в самолетостроении.

Откуда же взялось само совершенство?

Знаменитому археоптериксу (Archaeopteryx[16]) из Зольнхофена исполнилось 145 миллионов лет. Несмотря на прекрасную сохранность остатков археоптерикса (найдено 11 полных скелетов), споры о его природе не прекращаются до сих пор. Что у археоптерикса птичьего? Перья этого позднеюрского существа, размером с сороку, напоминали птичьи, причем контурные — с асимметричным опахалом, пригодные для полета. Полые кости, но без фораменов. Вилочка — сросшиеся ключицы, но не совсем такая, как у современных птиц. А остальное? Зубастая пасть — вместо клюва. Когтистые передние и задние лапы со всеми хорошо различимыми костями — а не сросшийся в единые жесткие опорные элементы скелет конечностей птиц, подобный цевке. Таз со всеми костями и длинный хвостовой отдел позвоночника — но не синакрум[17] с пигостилем[18]. Грудина без гребня — киля, необходимого для крепления сильной летательной мускулатуры, и даже брюшные ребра наличествуют, как у многих двуногих динозавров.

Реконструкция мелового пернатого хищного динозавра Similicaudipteryx. 125 миллионов лет; Чжэхоль, Китай. Музей юрского периода Астурии, Колунга, Испания

Летать, конечно, мог, но «низехонько-низехонько»: коракоидно-лопаточное сочленение не давало крылу подниматься выше спины и делать широкий взмах. Мозг был ближе к птичьему (или птерозавровому) — с развитыми лобными и зрительными долями, мозжечком, клочком и лабиринтом. Достаточно ли этого, чтобы считаться птицей или хотя бы прапрадедушкой всех пернатых? Одни ученые считают его переходным звеном между динозаврами и настоящими птицами. Но известный палеонтолог и орнитолог Евгений Курочкин из Палеонтологического института РАН полагал, что археоптерикс дал начало лишь особым пернатым животным — энанциорнисам, вымершим к концу мелового периода. Назвали их «противоположными птицами» из-за обратного варианта сочленения костей плечевого пояса: выемка на лопатке, выступ на коракоиде (у нынешних птиц, наоборот, ну, или как считать). Типичным представителем «противоптиц» был иберомезорнис (Iberomesornis) из нижнемеловых отложений Испании: существо с зубастым клювом и когтистыми лапами-крыльями, со слитным, но не птичьим скелетом хвоста (пигостиля скорее нет, чем есть) и выпрямленными, тоже не по-птичьи, лапками без цевки. Его родственники в основном лазали по деревьям, цепляясь когтями передних и задних лап (один из них был развернут, чтобы удобнее сидеть на ветках), и, конечно, летали уже в начале мелового периода. Правда, некоторые особенности крыльев свидетельствуют о том, что летуны из них получились не самые совершенные. Огромное разнообразие «противоптиц», мелких и больших, птенцов и взрослых, даже хорошо различимых самцов и самок (последние, подобно нынешним, гордо выделялись хохолком на голове и двумя длинными перьями в хвосте) упокоилось под раннемеловым вулканическим пеплом Чжэхоля, благодаря чему известно, что скелет у энанциорнисов окостеневал еще в яйце, из которого вылуплялись не цыплята и тем более не полуголые желторотики каких-нибудь воробьиных, а полные копии взрослых родителей. И росли обратные птицы всю жизнь, подобно динозаврам. Перья неправильных птиц были очень даже правильные — со стержнем и асимметричным опахалом, укрепленным бородками и крючочками, то есть составляли единую несущую плоскость.

Кроме энанциорнисов в меловом периоде жили и другие пернатые и крылатые «не совсем птицы». Например, конфуциусорнис (Confuciusornis, или «птица Конфуция»), у которого даже настоящий роговой клюв был, но притом сохранялись брюшные ребра, или чжэхольорнис (Jeholornis — «птица с Чжэхоля») с двумя хвостами: один — длинный, как у археоптерикса, другой, на копчике, — веером, словно у настоящих птиц, но без опоры в виде пигостиля. Впрочем, к тому времени в перья оделись не только настоящие (веерохвостые) и противоположные птицы, но и многие другие, даже динозавры…

Меловые динозавры-манирапторы[19] получили свое имя, потому что их передние лапы были длинные в отличие от их коротколапых хищных родственников — тираннозаврид. Причем в роду манирапторов эти лапы все удлинялись и по мере удлинения все больше становились похожи на крылья. Приобрели эти ящеры и много других типичных птичьих признаков: вилочку (это та самая «куриная» кость, на которой загадывают желание), широкую грудину, гибкую шею, окостеневшие грудные ребра, воздушные полости в позвонках, большие выставленные глазницы (вероятно, чтобы глаз не тонул в пере). Увеличился и объем мозга — за счет развития лобных и зрительных долей, мозжечка, клочка и лабиринта (хотя обонятельные луковицы тоже значения не утратили). Где-то мы это уже проходили? Да, в эволюции птерозавров и всяческих птиц. Неужели полетели и динозавры? Полетели, но несколько иначе, чем прочие крылатые существа.

Эволюция машущего полета у пернатых позвоночных и насекомых. Художник Алина Коноваленко

На волне новых палеонтологических открытий не обошлось без курьезов: в конце 1990-х годов газеты и журналы, включая National Geographic, обошла сенсационная новость о находке настоящего переходного звена между динозаврами и птицами — археораптора (Archaeoraptor). На деле оказалось, что эту «диноптицу» умельцы склеили из костей настоящих меловых динозавров и птиц, чтобы продать через Интернет (бизнес на костях, особенно ископаемых, является весьма прибыльным, хотя науке наносит серьезный урон). Аферистам сделка удалась, а любителей жареного из околонаучной среды ославили до конца жизни, поскольку палеонтологи быстро разоблачили обман. Орнитолог Сторс Олсон из Смитсоновского института направил в National Geographic Society письмо, в котором совершенно справедливо пояснил, что в публикациях уважающих себя изданий не должны использоваться образцы, нелегально вывезенные из страны, где они были найдены (в данном случае — из Китая), а журналистам не следует употреблять названия прежде публикации в научных изданиях, поскольку так нарушаются права первооткрывателей.

По итогам выступления Олсона, поддержанного другими известными учеными, образец был возвращен в Китай, и палеонтологи разобрались, откуда и что «росло» у археораптора: его «птичья» часть после проведения рентгеноструктурной томографии и исследования дополнительных находок была описана как новый род энан-циорнисов — янорнис (Yanornis). Хвостовая же часть химеры оказалась фрагментом динозавра микрораптора (Microraptor zhaoianus). Позднее группой Сина Ксю из Института палеонтологии позвоночных и палеоантропологии Китайской академии наук в отложениях Чжэхоля были обнаружены полные скелеты нового вида микрораптора (Microraptor gui) — пернатого ящера величиной с курицу. Благодаря использованию методов рентгеноструктурной томографии высокого разрешения и съемки в ультрафиолетовом свете палеонтологам удалось выяснить, что контурные перья при жизни росли из покровных тканей на хвосте и всех четырех лапах микрораптора, а кроме того, были длиннее, чем кажется при обычном освещении.

Глядя на реконструкции этого пернатого ящера, ученые задумались, уж не летал ли он? Несколько групп биофизиков и палеонтологов создали натурные и компьютерные 3D-модели и поняли, что этот динозавр был прекрасно приспособлен к планирующему полету. При весе около 1,2 килограмма, прыгая с высоты в десяток метров, он мог разгоняться до скорости 40 километров в час и прицельно вцепляться в ствол другого дерева. То, что ящер вел именно древесный образ жизни, подтверждает и содержимое его желудка — исключительно неправильные птицы. Разошлись ученые только во мнении, как располагались его конечности в полете. Предлагалось четыре варианта: «биплан» с задними лапами, подогнутыми под передние, так чтобы их перья образовывали второе крыло; «раскоряка» — все четыре конечности горизонтально распластаны; «орел над гнездом» — ноги согнуты, но перья создают вертикальные плоскости; «летающее крыло» — лапы и перья расправлены так, что создают единую несущую плоскость[20]. В принципе все четыре модели работают, но одни лучше при малых углах захода «на посадку», а другие в пике[21].

Однако микрораптор был уже пернат, и даже очень пернат. И если перья появились у динозавров даже раньше, чем они взлетели, то для чего? Для сохранения собственного тепла? А может быть, чтобы согреть детенышей?

Отпечатки контурных перьев задних конечностей у мелового динозавра Microraptor. Длина пера 10 сантиметров. Институт палеонтологии позвоночных и палеоантропологии, Китайская академия наук, Пекин

Реконструкция четырехрылого летающего хищного динозавра Microraptor. 125 миллионов лет; Чжэхоль, Китай. Длина 0,8 метра (предоставлено Майклом Хабибом и Джастином Холлом)

Относительные размеры яиц манирапторов, трехслойная известковая скорлупа, на которой иногда даже видны ямки — следы растворения, поскольку по мере созревания зародышу требовался кальций для роста костей, и типы гнезд этих ящеров уж очень похожи на птичьи. Скелет одного из монгольских меловых динозавров Oviraptorosaurus citipati был обнаружен прямо на гнезде в позе насиживания. А чем динозавр мог согреть яйца, если не перьями? Спасибо Чжэхолю — это не просто догадка! Пернатые динозавры, правда, сильно отличались друг от друга: одни были покрыты полыми нитевидными филаментами, другие — настоящими перьями, но с симметричным опахалом, то есть непригодными для полета.

Но не только Китай может похвастаться пернатыми динозаврами. Недавно известный читинский геолог Софья Синица открыла похожих существ в верхнеюрских озерных отложениях Забайкальского края, в Кулиндинской пади. Кулиндадром (Kulindadromeus) был покрыт самыми разными кожными образованиями: крупные черепитчато налегающие друг на друга пластины украшали сверху хвост; мелкие чешуйки, больше похожие на птичьи, чем на рептильные, усыпали голени; филаменты торчали из туловища и на загривке; наконец, необычные бляшки с несколькими плоскими ответвлениями сидели на плечах и бедрах. Сам же динозавр принадлежал к птицетазовой ветви ящеров, несмотря на название никакого отношения к птицам, даже обратным, не имевшей. А в Китае нашли пситтакозавра (Psittacosaurus), который считается предком всех четвероногих рогатых динозавров, с длинными волосовидными жесткими нитями и ирокезом, торчавшими вдоль крестца и хвоста.

И у современных птиц перья встречаются не только контурные — есть еще пуховые, нитевидные, просто пух и щетинки. Селекционеры, например, вывели несколько пород шелковых кур, которые, взрослея, не меняют цыплячий пух на перья. Куры декоративные, хотя, наверное, по вкусу от других ничем не отличаются. Но разве поднимется рука на существо, на ощупь больше похожее на котенка, чем на птицу?

Побежали? Полетели!

Был ли у всех пернатых на Земле общий предок? Несомненно: какой-то примитивный архозавр, живший в самом начале триасового или даже в конце пермского периода. Но был ли он сам с перьями? Некоторые палеонтологи и биологи считают, что был. От архозавров произошли и крокодилы, но они со временем утратили полые кости и перья, сохранив лишь остатки предковой кровеносной системы и легочных мешков, а также гены, управляющие развитием перьевого покрова. Впрочем, не обязательно вызывать в воображении пушистых крокодилов с крыльями. Если у предковых архозавров появился определенный и небольшой комплекс генов, отвечавших за пернатость, то он мог независимо и неоднократно включаться в самых разных линиях потомков по мере надобности. Палеонтологические открытия вызвали целый вал работ по эмбриологии и генетике: биохимик Алан Браш из Университета Коннектикута и орнитолог Ричард Прам из Йельского университета показали, что зачатки чешуи могут развиваться как в настоящую чешую, разрастаясь в ширину, так и в филамент, прорастая сквозь кожу вертикально. В свою очередь, эмбриологи Ребекка Янг и Гюнтер Вагнер из Йельского университета открыли, что у зародышей птиц закладываются пятипалые конечности и редукция пальцев у них могла происходить разными путями и даже так, как у динозавров.

То, что у динозавров могли быть перья, и то, что необычные типы перьев — явно не принадлежащие птицам — существуют, стало известно прежде чжэхольских находок. Сергей Курзанов из Палеонтологического института АН СССР в 1987 году открыл в меловых отложениях Монголии динозавра, передние конечности которого были устроены подобно крыльям, а структура костей этих конечностей указывала на наличие перьев при жизни ящера. Он и название получил подобающее — авимим (Avimimus[22]). Разгоняясь, этот ящер мог использовать широко расставленные оперенные лапы как балансир, а вероятно, и вспархивать во время охоты или при опасности, как плохо летающие птицы.

Строение авимима подсказало, что техника птичьего полета, скорее всего, развивалась у таких машущих на бегу существ, а не у планирующих с деревьев. Напомню, что манирапторы приобрели птичьи по организации мозги, не отрываясь от земли: при быстром беге, чтобы легко и точно маневрировать, они тоже нужны. Биофизик Кеннет Дайэл из Университета Монтаны на опыте с птенцами показал, что, перебирая ногами, птица способна взбежать на 15-градусный склон, а с машущими крыльями даже на 75-градусный — почти вертикаль. И вернуться в гнездо или просто влезть на дерево. Так что машущее оперенное крыло птицы вполне могло появиться задолго до полета и для иных целей, так же как у насекомых. Освоившие планирующий стиль полета микрорапторы перейти на машущую технику уже были не способны.

Птичьи черты (строение перьев, скелета, дыхательного аппарата и теплокровность), на что обратил внимание Евгений Курочкин, накапливали как предки современных веерохвостых птиц, так и другие группы пернатых существ (конфуциусорнисы, энанциорнисы), а также динозавры, причем независимо. Получились различные в тонких деталях (например, разные типы коракоидно-лопаточного сустава), но вполне способные к машущему полету конструкции. А эволюция пернатых существ была столь же мозаичной, как и эволюция первых членистоногих или млекопитающих.

Живые эхолоты

Считается, что самыми последними освоили воздушное пространство млекопитающие, однако уже среди древнейших — триасовых — представителей этой группы нашлись формы, приспособленные к планирующему полету. Среди современных млекопитающих летными качествами выделяются машущие рукокрылые и планирующие шерстокрылы. Единственный ныне род шерстокрылов (Cynocephalus) обитает в тропической Юго-Восточной Азии, Индонезии и на Филиппинах. Черепом шерстокрыл напоминает лемура (но молекулярные биологи сближают его с грызунами), а скелет отличается длинными тонкими конечностями. Между конечностями натянута перепонка, с помощью которой эти живые планеры перелетают на расстояние до 130 метров. По земле они передвигаются совсем плохо и в случае неудачного приземления поскорее, скачками, карабкаются по стволу дерева наверх. Живущие по соседству грызуны — гигантские летяги не только хорошо передвигаются по земле, но и способны парить до 450 метров. Шерстокрылы и летучие мыши появились не позднее 55 миллионов лет назад.

В отличие от редких шерстокрылов рукокрылые — крыланы (летучие собаки) и летучие мыши составляют пятую часть видов современных млекопитающих. Самые древние из известных летучих мышей уже летали благодаря кожистой перепонке, растянутой между пальцами передних конечностей и задними лапами, и охотились с помощью эхолота-улитки — небольшого спирального органа в задней части черепа. Они испускали ультразвуковой сигнал, который, отражаясь от насекомых, воспринимался чувствительными волосками слуховой улитки и создавал звуковой портрет объекта[23]. Натяжение перепонки регулируется пронизывающими ее мышечными волокнами, а растяжимость ей обеспечивают эластино-коллагеновые волокна (в этом рукокрылые повторяют птерозавров). Интересно, что становление машущего полета привело к развитию у летучих мышей в скелете киля, где крепится мощная грудная мускулатура, как у птиц, и многочисленных дополнительных сочленений в скелете передних конечностей. Двигая пальцами и задними лапами, мыши могут менять натяжение летательной перепонки, любые изменения профиля которой чувствуют густой сетью нервных волокон и легко маневрируют: пикируют, описывают петли, делают бочку и входят в штопор без всяких последствий. И все это на скорости 20–30 километров в час! Даже в тесной пещере, где обитает несколько тысяч особей, летучие мыши никогда не сталкиваются с летящими сразу во всех направлениях соседями.

Если на соискание роли птичьих предков претенденты выстраиваются в длинную очередь, то у летучих мышей таковых что-то не видно. Проблема, конечно, в том, что мелкие редкие животные с тонкими костями в палеонтологической летописи оставить свой след шансов практически не имеют. На ее страницы пробивается в основном тот, кто покрупнее и пообильнее. Статистические расчеты показывают, что почти 90 процентов летучих мышей, когда-либо существовавших в природе, следов своего пребывания на Земле, увы, не оставили…

Наземный мир эоценовой эпохи (55 миллионов лет): летучая мышь, дятел, примитивная пятипалая лошадь — пропалеотерий, прыгающее млекопитающее лептиктид, а также жук-златка; деревья: пальма, цитрусовое и лиана. Художник Анастасия Беседина

Быстрый же рост разнообразия летучих мышей в эоценовую эпоху отмечается не только находками скелетиков этих млекопитающих, но и, например, резкой сменой среди златоглазок: именно тогда современные представители этой группы ночных сетчатокрылых, способные улавливать мышиные ультразвуки, быстро начали замещать своих предшественниц, «не выучивших иностранный язык». Позднее, в олигоценовую эпоху, контроружие «изобрели» ночные бабочки-совки, разные группы которых научились создавать ультразвуковые помехи или, услышав мышиный ультраписк, быстро реагировать на него акробатическими воздушными кульбитами.

Если же верить молекулярным биологам (а верить им можно), то предков этой группы нужно искать среди общих предков хищников и копытных. И действительно, поместив череп ископаемого копытного хищника гиопсода (Hyopsodus) из группы кондиляртр, жившего прежде первых несомненных летучих мышей, в компьютерный микротомограф, палеонтологи Антони Равель и Мева Орлиак из Университета Монпелье обнаружили нечто похожее на улитку. Конечно, эта улитка была далека от совершенства, но сканировать с ее помощью окружающее пространство на частоте 77–208 герц было можно. Если из кондиляртр, условно говоря, получились и лев, и лошадь, и кит (тоже, кстати, более всего полагающийся на эхолокацию), то почему не летучая мышь? Тем более что древнейшие представители этой группы, такие, как раннеэоценовый онихониктер (Onychonycteris), тоже не были искусными специалистами по ультразвуковым колебаниям.

Приматам, чтобы подняться в воздух, пришлось изобретать аппараты, мало похожие на те, что появились в ходе эволюции — без машущих крыльев, перьев и перепонок. Все это человек последние 250 лет (срок по меркам существования жизни ничтожный) тоже пытался воссоздать, но оказалось, что повторить механизмы, оттачивавшиеся природой сотни миллионов лет, практически невозможно. Лишь безмоторные дельтапланы несколько напоминают некоторые летающие семена и животных, но это лишь исключение, подтверждающее правило. И летать, опираясь не на крылья, а лишь на силу разума, оказывается непросто…

3. Кто делает погоду?

Тропики в снегах

Толстый слой февральского снега превратил сопки Центральной Чукотки в совершенно правильные конусы. Между ними вольно разгуливает ветер, понижая уже привычные -30 °C до каких-то немыслимых отрицательных значений. Но тундра жива: по ложбинке вальяжно катится целая лавина зайцев-беляков, движение стаи не столько видно, сколько ощущается по перемещению многочисленных черных точек — кончиков ушей; в ту же сторону пробегает лисица, почти круглая в своей зимней шубке, причем не рыжей, а ярко-красной; из-за курума — россыпи камней — показывается чья-то любопытная голова почти без ушей. То ли небольшой медведь, то ли крупная собака. Когда зверь вылезает целиком и поворачивается немного боком, по горбатой спине и огромному пушистому хвосту узнаю росомаху — самого большого представителя семейства куньих на планете. Вижу ее живьем впервые и, удивляясь, что это красивое создание почему-то у многих вызывает чувство омерзения, пытаюсь подойти поближе. Зверь не уходит, а так же осторожно косолапит мне навстречу. Длинные когти не видно, но слышно, как они постукивают друг о друга в ритме шагов. Справа возникает еще одна такая же голова, слева — тоже, их число приближается к десяти. И тут мне вспоминается берцовая кость шерстистого носорога, виденная в Музее «Ледниковый период», — перегрызенная пополам и вся покрытая бороздками от твердых острых зубов… Вряд ли рогатый гигант был повержен росомахами, и ели те, наверное, только туши погибших носорогов… Но лучше все-таки ретироваться к буровым установкам, укутанным от зимней стужи до такой степени, что они стали похожи на боевые орудия повстанцев из киносаги «Звездные войны».

Лист хвойного дерева метасеквойи из меловых озерных отложений Центральной Чукотки. 100–66 миллионов лет; рудник Купол компании «Кинросс Голд»

Геологи Валентин Бухов и Питер Фишл с рудника Купол канадской компании «Кинросс Голд», добывающей золото на Чукотке, уже грузят ящики с керном в пикап. Присоединяюсь к ним, и ранним полярным вечером под изумрудные сполохи северного сияния мы прибываем в лабораторный корпус. Геологи высматривают и находят сероватые кварцевые жилки с золотистыми блестками (впрочем, видными только в сильную лупу), а я высматриваю что-нибудь живое. Точнее, когда-то бывшее живым. Нахожу, правда, не я, а Бухов. Он протягивает мне розоватый кусочек керна с темным, словно обугленным, листиком на сколе, немного похожим на мимозу. Но это не мимоза, а метасеквойя — ныне реликтовое хвойное дерево, встречающееся только в Центральном Китае. Это древнее растение было описано сначала в 1941 году как ископаемое из третичных отложений Японии, а спустя несколько лет его обнаружили живьем, но только на небольшом участке леса на западе провинции Хубэй, что стало одним из крупнейших ботанических открытий XX века. Благодаря удачному стечению обстоятельств — в Китае я был накануне осенью — и удается распознать лист. В конце мелового периода раскаленный пепел (ныне розоватый алеврит в виде керна), выброшенный из жерла вулкана (ныне сопка), накрыл рощу метасеквой, окружавшую озеро, и сбил в воду их листья-иголки (ныне обугленный отпечаток). Вряд ли в то время — 70 миллионов лет назад — здесь лежали снега, даже зимой, подсказывает этот листик. Климат Центральной Чукотки был намного теплее…

Наскальные рисунки на скалах Средней Лены (4–5,5 тысяч лет) указывают, что уже тогда Якутия была суровым краем: 7 полос на лосе — 7-месячная зима, 5 на лосихе — 5 теплых месяцев, пронзенный стрелой лосенок — умирающий и нарождающийся мир

В двух тысячах километрах на юго-восток от этого места — в Центральной Якутии — из-за сурово-континентальных условий зима длится семь месяцев, и уже в ноябре температура падает до -40 °C, а то и невообразимо ниже. Мы сидим в скособоченном УАЗике, который скачет по наклонному бечевнику реки Лены в сторону какого-то атомного по цвету заката. На противоположном, правом, берегу скоро покажутся Ленские столбы, куда еще предстоит дойти, три часа петляя среди наледей и торосов. А сейчас над нами нависают желтоватые утесы и преграждают дорогу когда-то сорвавшиеся с них глыбы. Одна из них привлекает внимание ровным узором на поверхности. Покидаю жаркое нутро неистребимого советского внедорожника и подбираюсь к глыбе поближе. Это, конечно, не писаница трехтысячелетней давности, одна из которых красной охрой нанесена на скале недалеко отсюда: семья из трех полосатых лосей, олицетворяющих круговорот природы (семиполосный лось — семимесячная якутская зима, пятиполосная лосиха — лето и пронзенный копьем лосенок — постоянно нарождающийся и умирающий мир). Узор создан природой: слои из небольших тонких известковых плиток, сложенных домиком и вновь затвердевших, — это следы мощных торнадо, бушевавших около полумиллиарда лет назад, когда здесь раскинулось обширное тропическое море. Сейчас подобные осадочные породы — темпеститы[24] — образуются, например, у Багамских островов, где шторма, вызванные торнадо, взламывают известковое дно и выкладывают свою мозаику.

Температурные контрасты между нынешними Чукоткой и Якутией и их геологическим прошлым определяются разными причинами. Полмиллиарда лет назад Якутия действительно находилась почти у экватора, а 70 миллионов лет назад было теплее на всей планете. Но как отличить одну причину от другой и какие силы предопределяют климатические колебания?

А в крокодилах — теплее

Как вообще измерить температуру на Земле в былые эпохи? С помощью змеи. Берем змею и меряем. И это не шутка: чем теплее, тем длиннее может вытянуться такое пресмыкающееся. Поэтому, зная, что палеоценовая змея из Колумбии была 13 метров длиной (нынешний рекордсмен — сетчатый питон — уступает ей три метра) и весила более тонны, можем рассчитать, как это сделал палеоклиматолог Джейсон Хед из Торонтского университета и его коллеги, что 60 миллионов лет назад среднегодовые температуры умеренных широт достигали 32–33 °C. Заметно теплее, чем сейчас. Оказалось, что в змеях или крокодилах температуру можно измерить гораздо точнее, чем с помощью главного индикатора палеоклимата — формы листьев, занижающих этот показатель на 6–8°.

Крокодилы очень теплолюбивы: разные виды развивают активность при температурах от 30 до 40 °C, а если столбик термометра опускается ниже 5 °C (для некоторых видов — всего 25 °C), обычно гибнут. Бывают, правда, случаи, как в американской Пенсильвании, когда сбежавший крокодил протянул на воле семь лет при зимних температурах до -6 °C, но размножаться он все равно не мог, даже если бы ударился в бега с партнером противоположного пола. Поэтому ископаемые крокодильи кости, обнаруженные в приполярных широтах, доказывают: прежде климат здесь бывал и жарче, например в эоценовую эпоху (50 миллионов лет назад), когда эти пресмыкающиеся поселились на острове Элсмир в Арктической Канаде. А морские крокодилы процветали лишь в самые жаркие времена. В отличие от ихтиозавров и плезиозавров, как считает биогеохимик Кристоф Лекюе из Лионского университета, крокодилы никогда не обладали способностью регулировать температуру тела, о чем свидетельствует изотопный состав их костей — такой же, как у холоднокровных рыб. В течение 200 миллионов лет своего существования бороздившие моря и океаны крокодилы неоднократно вымирали, а затем «нарождались» — происходили заново от пресноводных видов. Ныне подобных рептилий всего две: гребнистый крокодил и острорылый, но в открытом море они не встречаются (один населяет побережье Юго-Восточной Азии и Северной Австралии, другой — Центральной Америки).

Итак, змеи и крокодилы показывают, что в палеоценовую и эоценовую эпохи на Земле действительно было жарче, причем не только в умеренных и полярных широтах, как принято считать, исходя из модели термостата. Эта модель предполагает, что если где-то прибавилось (в Заполярье), то где-то должно убавиться (в тропиках), и получается, что перепад температур от полюса к экватору был не таким резким, как в наши дни. Однако в теплые времена, подобные юрскому — палеогеновому периодам, и разница температур была заметной, и их среднегодовые значения повсеместно выше — на 10 °C.

Скелеты триасовых морских рептилий ихтиозавров раскрывают их секреты: эти ящеры были не только живородящими, но, вероятно, и теплокровными. Южный Китай; 225–205 миллионов лет. Длина 1 метр. Нанкинский музей палеонтологии

Если говорить серьезно, то, конечно, палеоклиматологи для подобных реконструкций одной змеей не довольствуются. Палеотемпературы измеряются с помощью океанического растительного планктона; обитавших на дне морей одноклеточных — фораминифер и многоклеточных — брахиопод и двустворок; плававших в толще вод головоногих моллюсков, зубастых акул и ящеров. Главное, чтобы у этих организмов была раковина или зубы, в которых за время жизни их хозяев накапливаются сведения обо всех изменениях среды, в том числе температуры. Самый простой и достаточно надежный способ измерить температуру у организма, которому и градусник вставить некуда, и в живых давно (несколько десятков — сотен миллионов лет) нет, придумал Гарольд Юри, нобелевский лауреат, который советовал геологам собирать тектиты, а астронавтам — лунный грунт. Это соотношение стабильных изотопов кислорода: 18О к 16О. Оба изотопа входят в состав молекул воды. Но облегченные молекулы испаряются быстрее, и потому большая их часть в виде пара находится в атмосфере и выпадающих оттуда осадках (в этом случае в метеорологическом смысле, а не в геологическом), а также в ручьях и реках, льдами и снегами питаемых. В холодные времена, когда значительные массы атмосферных осадков ледяными шапками застывают в полярных областях и ледниками расползаются оттуда до умеренных широт, океан обогащается тяжелым изотопом. А значит, в избытке получат его и все живущие в равновесии со средой организмы. Есть, правда, и такие, которые сами влияют на кислородный баланс в своем скелете, но методом проб (из этого самого скелета) и ошибок (в расчетах) палеоклиматологи смогли выбрать лучших из лучших. Ими и оказались выше перечисленные организмы. Правда, работая с палеозойскими слоями, приходится резко ограничивать круг избранных, поскольку скелеты, построенные из нестойких карбонатных минералов, закономерно преобразуясь в стойкие, увы, теряют первичный изотопный сигнал. Так что самые точные палеозойские термометры — это раковины брахиопод (низкомагнезиальный кальцит и фосфат) и зубы позвоночных (фосфат).

Исходя из примерного соответствия температур уровню углекислого газа в атмосфере, можно измерить этот показатель и другими методами. Например, по плотности устьиц на листовой пластинке, которая тем меньше, чем выше парциальное давление двуокиси углерода. Эти органы растений осуществляют пассивный газообмен со средой: при обильном углекислом газе много устьиц не требуется, а вот при низком уровне, когда на счету каждая молекула, их нужно как можно больше. Значит, сгущение устьиц указывает на падение температуры, и наоборот. Можно прикинуть палеотемпературы по соотношению стабильных изотопов углерода в почвенных минералах или по соотношению стабильных изотопов бора в раковинках планктонных фораминифер, отражающему кислотность среды. Все эти показатели тоже напрямую зависят от парциального давления углекислого газа.

А самый «простой» способ определить если и не абсолютные температуры в градусах, то время наиболее масштабных климатических сдвигов — по карбонатным минералам, в первую очередь скелетным. Еще 20 лет назад из учебников, в том числе университетских, можно было узнать, что химический состав вод Мирового океана отличается завидным постоянством вот уже 2 миллиарда лет. Однако седиментолог (специалист, изучающий закономерности формирования осадочных пород) Филип Сэндберг из Иллинойского университета показал, что по крайней мере в отношении двух таких важных ионов, как Са2+ и Mg2+, это утверждение неверно. Изучая распределение в ископаемой летописи нескольких разностей карбоната кальция, а именно, устойчивого низкомагнезиального кальцита (≤4 мол.% Mg) и легкорастворимых высокомагнезиального кальцита (>4 мол.% Mg) и арагонита, он заметил, что за последние 500 миллионов лет временные интервалы, когда преобладал более стабильный кальцит, чередовались с теми, когда образовывались две другие его разности. Первые он назвал «арагонит-подавляющими», а вторые — «арагонит-благоприятствующими» эпохами. Ныне эти два состояния Мирового океана именуют «кальцитовыми» и «арагонитовыми» эпохами. В «арагонитовые» — преобладали морские животные и водоросли с арагонитовыми или высокомагнезиально-кальцитовыми скелетами, в «кальцитовые» — доля таких организмов снижалась. Так же ведут себя две примечательные разности морских карбонатов: оолитовые пески, состоящие из мелких известковых шариков, и первичные морские цементы (известковые оторочки, заполняющие полости в рифах или в уже затвердевшем осадке).

Палеогеновый коралловый риф. 60–30 миллионов лет. Арагон, Испания. Музей Сантьяго Лафарга, Барбастро

Конечно, обнаружить настоящий арагонит в отложениях возрастом свыше 300 миллионов лет почти невозможно: по причине химической неустойчивости он со временем замещается обычным кальцитом. Та же участь ждет высокомагнезиальный кальцит: он превращается в магнезиальный карбонат — доломит. Потому среди палеозойских и более ранних отложений мы встречаем почти исключительно кальцит и доломит. Однако понять, первичны они или вторичны по происхождению, можно: формой кристаллов арагонит отличается от кальцита и последний, замещая первичный минерал, образует псевдоморфозы — принимает форму шестоватых арагонитовых кристаллов. Иногда в них сохраняется избыток стронция, характерный для арагонита, но не для кальцита. Подобные минералогические и геохимические признаки Сэндберг использовал, чтобы узнать, какие именно минералы преобладали в те или иные эпохи.

Секрет же чередования «арагонитовых» и «кальцитовых» морей связан с уровнем содержания двуокиси углерода в атмосфере: чем выше этот уровень, тем больше растворяется двуокиси углерода в Мировом океане, и далее, по цепочке химических преобразований, в океаническом резервуаре повышается содержание угольной кислоты — иона бикарбоната — иона водорода. В результате среда подкисляется, а растворимость карбонатных минералов, особенно менее устойчивых, возрастает. Если же мы сопоставим графики «кальций-магниевого» состава Мирового океана и изменений климата Земли, то «кальцитовые» эпизоды совпадут с теплыми эрами — продолжительными (в несколько десятков миллионов лет) интервалами, в течение которых ледяные «шапки» практически отсутствовали. А время «арагонитовых» морей придется на холодные эры, характеризующиеся длительными и обширными континентальными оледенениями. Свидетельствует ли эта взаимосвязь о влиянии уровня содержания углекислого газа в атмосфере Земли на климат?

Похоже, что так. В течение последних 550 миллионов лет доля организмов со скелетами из арагонита и высокомагнезиального кальцита в ископаемой летописи планеты не только периодически изменялась, но и неуклонно росла, в то время как тех, кто использовал скелет из низкомагнезиального кальцита, становилось меньше и меньше. Графики, отражающие это понижение, повторяют кривую содержания двуокиси углерода в атмосфере, рассчитанную по модели геохимического баланса группой палеоклиматолога Роберта Бернера из Йельского университета. Модель учитывает данные об изменениях площади суши, расчлененности рельефа, палеоширотного положения континентов, темпах роста срединно-океанических хребтов и скорости субдукции (погружения океанических плит под континентальные), интенсивности солнечного излучения, распространения разных групп сосудистых растений и распределения центров накопления карбонатов в океане. Эти расчеты подтверждаются различными методами измерения уровня двуокиси углерода в атмосфере, о которых говорилось выше (по плотности устьиц на листовых пластинках, соотношению изотопов углерода в почвах и раковинах и так далее). Палеотемпературная кривая, построенная группой геохимика Яна Вайцера из Университета Рура по данным изотопии кислорода, ведет себя сходным образом. Значит, между колебанием содержания углекислого газа в атмосфере и изменением климата Земли есть прямая связь. Она указывает не только на цикличность этого процесса, но и на то, что эта цикличность накладывается на прогрессивное снижение температуры в приповерхностных слоях атмосферы в прошедшие полмиллиарда лет.

Внимание — газы!

Отчего вообще теплеет или холодает? В глобальном смысле? Физики заявляют, что с позиций высокой теоретической науки все уже давно ясно, а потому, скажем, — нынешнее глобальное потепление — это неизбежность, данная нам в ощущение. Хотелось бы, конечно, увидеть хоть одну достоверную физическую модель, которая объясняла бы раннеэдиакарский ледниковый период (640 миллионов лет назад), когда материковые льды сползали почти до самого экватора, или хотя бы позднеордовикский (444 миллиона лет назад), когда глобальное оледенение случилось по геологическим меркам в одночасье. Ряд исследователей полагают, что на ранних этапах истории Земли — в архейском эоне (3–4 миллиарда лет назад), когда нарождающаяся жизнь особенно нуждалась в тепле, но Солнце светило на 20 процентов тусклее и еще не могло ее обогреть, на Земле все равно прохладнее не было: исследование осадочных горных пород и минералов того времени показывает, что они кристаллизовались в достаточно теплых условиях. Чтобы поддерживать подобные условия, земная атмосфера должна была быть или плотнее, чем ныне, или содержать больше парниковых газов, таких, как двуокись углерода или метан.

Но из каких газов состояла древняя атмосфера? Чтобы определить плотность древней атмосферы, а следовательно, и ее состав, в середине XIX века Чарлз Лайель, один из основоположников геологической науки, предложил… измерить ископаемые отпечатки капель дождя. Такие отпечатки хорошо сохраняются в вязких и быстро твердеющих вулканических туфах. Астробиолог Санджой Сом и его коллеги из Вашингтонского университета в Сиэтле взяли за образец отпечатки дождевых капель на исландских туфах, образовавшиеся в 2010 году после извержения вулкана Эйяфьядлайёкюдль, и сравнили их с туфами из Южной Африки, возраст которых 2,7 миллиарда лет. Выяснилось, что древние капли в момент удара о землю были в среднем мельче современных. А поскольку размер капель зависит от плотности атмосферы, значит, атмосфера была в 1,5–2 раза менее плотной, чем ныне. Вряд ли она состояла из углекислого газа или азота, но могла быть насыщена сохраняющим тепло метаном. Именно под метановой атмосферой процветали метанокисляющие бактерии, оставившие многочисленные следы в изотопной и молекулярной летописи планеты. В существовании метановой атмосферы нет ничего удивительного: например, как выявила миссия «Кассини», на спутнике Сатурна Титане всего при 100°К плавают метановые облака, проливающиеся метановыми дождями, которые наполняют метановые реки и озера.

Большинство геохимиков и геологов соглашаются, что по меньшей мере с протерозойского эона (то есть 2,5 миллиарда лет назад и позднее) основным атмосферным газом, определяющим температуру на поверхности нашей планеты, был углекислый. Правда, что именно и как влияло на содержание двуокиси углерода в атмосфере (а также в гидросфере и литосфере), остается загадкой. Часто приходится читать, что хорошим поглотителем углекислого газа являются рифовые экосистемы. Действительно, в них сосредоточены огромные запасы карбоната кальция, и ежегодно добавляется по 900 миллионов тонн. Соблазнительно допустить, как многие и делают, что на образование этого минерала уходит атмосферная двуокись углерода. Однако обызвествление кораллов, губок, водорослей, простейших, что обеспечивает рост и расширение рифов, записывается формулой:

Са2+ + 2НСO3 → СаСO3 + Н2O + CO2↑.

К тому же процесс этот отнюдь не равновесный, а протекает с явным сдвигом в правую строну, в результате чего рифы подгазовывают атмосферу на 245 миллионов тонн углекислоты в год. По этому показателю среди текущих «нечеловеческих» процессов они уступают только наземным вулканам (в среднем около 300 миллионов тонн в год, что, кстати, составляет всего один процент от того, что производит в год человечество).

Идея связать содержание углекислого газа в атмосфере Земли с температурой и явлениями на поверхности родилась в 1899 году: геолог Томас Чемберлин, работавший в Чикагском университете, один из создателей теории оледенений, предположил, что этот газ расходуется на выветривание горных пород, реагируя с содержащимися в них силикатными минералами. Значит, в горообразовательные эпохи, когда в контакт с атмосферой вступают значительные объемы «свежих» силикатных минералов, нужно ожидать резкое падение уровня двуокиси углерода в атмосфере и столь же быстрое похолодание. К этой идее возвращались неоднократно: ведь действительно многим периодам похолодания и оледенения в истории Земли предшествовали вздымания обширных хребтов и плато. Но добыть более-менее обоснованные доказательства ее смогли лишь в 1990-е. К тому времени по изотопной летописи стронция (87Sr к 86Sr) научились привязывать к определенному интервалу такие события, как рост гор и интенсивность этого явления. (Чем быстрее вздымаются горы, тем большие площади свежих, еще не измененных и обогащенных 87Sr горных пород оказываются доступными для атмосферных газов и текучих вод, разрушаются под их действием, а продукты разрушения выносятся в океан.) Одновременное возвышение мощных горных систем, таких, как Альпийско-Гималайский пояс и Анды в кайнозойскую эру, особенно начиная с миоценовой эпохи (20 миллионов лет назад), совпало по времени с наступлением последней ледниковой эпохи. Причем по мере усиления горообразования возрастала и степень химического выветривания силикатных минералов. Казалось бы, загадка великих оледенений наконец решена…

Но тут же последовало «разоблачение» со стороны геохимиков Деррилла Керрика из Университета штата Пенсильвания и Кена Калдейры из Научного института имени Карнеги в Вашингтоне: ведь горообразование связано с существенным нагревом пород, ведущим к выделению в атмосферу углекислого газа. И в таких объемах, что вздымание Гималаев должно было бы привести к повышению наземной температуры на 0,5 °C, в то время как его поглощение к понижению на 0,2 °C. В итоге получаем дополнительный прирост в +0,3 °C, что никак не вяжется с глобальным похолоданием. Тем не менее Янцзы, Ганг с Брахмапутрой и Амазонка — реки, берущие свое начало именно в Тибете, Гималаях и Андах, — выносят в океан свыше 20 процентов карбонатных растворов, образовавшихся при химическом выветривании. Значит, поглощение «излишков» углекислого газа в этих регионах происходит. Но как? Как можно ускорить химическое выветривание, если площадь обнажившихся горных пород даже во время столь стремительных (в геологическом смысле) процессов, как горообразование, прирастает незначительно? Оказалось, что можно, — если на планете существует жизнь.

Изменения содержания углекислого газа в атмосфере (серое поле) и соотношения морских животных с кальцитовым (К) и арагонитовым (А) скелетом (кривая) за последние 600 миллионов лет. Нынешний уровень углекислого газа — 400 ppmv (400 частиц на миллион в объеме) является одним из самых низких. ГОР и ХОЛ — теплые и холодные эры (Berner, Kothavala, 2001; Zhuravlev, Wood, 2008)

С динозаврами — теплее…

Пока же отметим, что климат планеты зависит от множества явлений, включая потоки галактической космической радиации; определенные стадии орбитальных циклов (задающих время потеплений и оледенений, но отнюдь не их интенсивность); положение континентов и их площадь, доступная выветриванию; характер океанических течений; особенности горообразовательных процессов и вулканизма; типы наземного растительного и облачного покрова; наличие тех или иных групп планктона, активность организмов-деструкторов; таяние метангидратов… Список можно продолжать и продолжать.

Почему бы ни включить в перечень климатических факторов растительноядных динозавров или мамонтов? Ведь их пищеварение вряд ли протекало без выделения метана, который влияет на парниковый эффект. Если принять парниковый эффект двуокиси углерода за единицу, то метан, по данным Рабочей группы I при Межправительственной группе экспертов по изменению климата за 2007 год, окажется в 21–25 раза эффективнее, то есть поступление в атмосферу миллиона тонн метана равнозначно 21–25 миллионам тонн углекислого газа. Ныне метан попадает в атмосферу как из природных источников (вулканы, таяние многолетнемерзлых пород, болота), так и благодаря деятельности человека (потери при добыче природного газа, рисовые чеки, разведение скота, мусорные свалки). Биолог Фелиса Смит из Университета Нью-Мексико и ее коллеги не исключают, что вина человечества в изменении климата имеет давнюю историю и восходит к уничтожению мамонтовой фауны, которая существенно влияла на уровень метана в атмосфере. Расчетные данные вроде бы совпадают с колебанием уровня метана в атмосфере по данным бурения на ледяном щите Гренландии (во льду в виде пузырьков газа заморожены атмосферные пробы за 110 тысяч лет истории Земли). Правда, тогда бы исчезновение мамонтов и прочих мохнатых гигантов должно было усилить похолодание, но никак не потепление. Может, наоборот, узнав о грядущем потеплении, мамонты с испугу усилили метановую эмиссию — вот и потеплело? Пусть физики посчитают…

Однако задолго до появления мамонтов Землю населяли гораздо более крупные растительноядные позвоночные — завроподы. Ныне разведение домашнего скота, основу которого составляют жвачные млекопитающие, является источником примерно 20 процентов метана, ежегодно поступающего в атмосферу. Учитывая огромную разницу в размерах между растительноядными ящерами и млекопитающими, эколог Дэвид Уилкинсон из Ливерпульского университета имени Джона Мура, климатолог Эуан Нисбет из Лондонского университета и эколог Грэм Ракстон из Университета Глазго предположили, что завроподы влияли на климат юрского и мелового периодов. В своих расчетах они исходили из данных по встречаемости костей завропод в верхнеюрской формации Моррисон, распространенной на западе США на площади 15 миллионов квадратных километров. И если скорость обмена веществ у завропод приближалась к таковой у современных пресмыкающихся, а не млекопитающих, то биомасса этих динозавров могла достигать 200 тонн на квадратный километр, или, скажем, 100 апатозавров по 20 тонн каждый. По другим оценкам, общая биомасса ящеров могла составлять от 80 до 670 тысяч килограммов на квадратный километр, то есть в 4–24 раза превышать таковую растительноядных млекопитающих на такой же площади. Кроме того, при более высокой температуре и уровне содержания углекислого газа в юрской и меловой атмосфере продуктивность растительности была оценена как повышенная, несмотря на несколько укороченный световой день (планета вращалась быстрее). И если современные нежвачные млекопитающие производят метана примерно 0,18 литра на килограмм собственной массы, получается, что один апатозавр мог бы испускать 2675 литров этого газа в день, а общий объем динозавровых «выхлопов» приближался к 520 миллионам тонн в год. Это больше, чем образуется метана благодаря деятельности человека, и почти столько же, сколько его выделяют все современные источники, вместе взятые. Впрочем, геолог Том ван Лун из Университета имени Адама Мицкевича в Познани сомневается в правильности подсчетов биомассы завропод. Действительно, эти динозавры могли весить по 20 тонн и более, а продуктивность растительности в теплом мезозойском климате превосходила современную, но скорость обмена веществ у динозавров, особенности их стадного поведения и реальные площади распространения растительности вряд ли позволяли поддерживать очень большую численность ящеров.

Вообще вся эта история с динозаврами — явно с душком, пусть даже и метановым. А хочется вздохнуть полной грудью. Сохранись до наших дней тот высокий уровень углекислого газа, что был в начале палеозойской эры, нам бы пришлось непросто. Но на помощь пришли другие существа…

…А с планктоном прохладнее…

Внушительные меловые утесы и кремнистые скалы, облака, парящие в небесной выси, и тропические циклоны, смывающие приморские города и деревни, — все эти поражающие воображение разнородные явления обязаны существованием одной мелочи, которую не в каждый микроскоп разглядишь. Ведь даже организм размером в миллиметр выглядит среди них как секвойя на травяной лужайке. Группа климатологов во главе с Анандом Гнанадесиканом из Национального управления США по океану и атмосфере установила с помощью компьютерного стимулирования: одно из самых грандиозных на Земле явлений — тропические циклоны — зависит от одного из самых микроскопических — а именно от планктонных водорослей. Эти свободно парящие в океане одноклеточные организмы, подобно деревьям и травам, развиваются благодаря преобразованию солнечной энергии в пигментах — таких, как хлорофилл. Пигменты[25] названы так не случайно: многомиллиардные скопления планктонных водорослей придают поверхности океана более темную окраску. Если планктон отсутствует, солнечный свет коротковолнового диапазона рассеивается в глубинах, не влияя на температуру вод, а в местах таких скоплений поверхность океана нагревается. Этот и есть одно из важных условий для зарождения циклона. Поскольку планктон отнюдь не однороден, а состоит из весьма «пестрых» групп водорослей, приспособленных к разным глубинам обитания и другим особенностям среды, то изменение состава планктонных сообществ может влиять на место зарождения циклона и на его силу.

Ураганы — далеко не единственное явление на планете, за которое отвечают планктонные водоросли. Облака, казалось бы зависящие лишь от воли ветра, более всего нуждаются в пылинках или капельной взвеси (аэрозоли). Без такой затравки облако само по себе никогда не появится. Четверть века назад метеоролог Роберт Чарлсон из Университета штата Вашингтон и химик Джеймс Лавлок, разрабатывавший инструментальные программы для НАСА, предположили, что затравкой могут служить капельки органических кислот на основе серы и метана. Эти кислоты образуются в нижних слоях атмосферы при распаде диметилсульфида. Название подсказывает, что основу молекулы этого вещества составляет ион серы, к которому присоединены две метильные группы (СН3). И хотя органические вещества не обязательно создаются организмами, диметилсульфид накапливается именно в ходе роста одноклеточных водорослей. После отмирания живых клеток диметилсульфид попадает в воду и, испаряясь вместе с ней, оказывается в атмосфере. Потому скопления планктонных водорослей в океане оказываются одновременно районами образования облаков. Затем вместе с потоками воздуха облака перетекают (именно перетекают, поскольку состоят из воды) в сторону суши и проливаются дождями. Более трети облаков, проплывающих над континентами и приходящих со стороны океана, появляется благодаря морским водорослям. Так необходимую влагу получают наземные растения. Чтобы понять масштабы этого явления, достаточно обратиться к цифрам: в пересчете на объемы серы, водоросли в 1,7 раза более значимы для появления облаков, чем вулканы. И хотя одноклеточные организмы уступают по этому показателю человеческой деятельности (в 8,3 раза), благодаря своему океаническому положению именно они в первую очередь отвечают за возникновение и рост облаков. В любом случае до появления человека планктонные водоросли были самой влиятельной силой в формировании облачного покрова.

Но и это еще не все. Есть такое понятие «альбедо», смысл которого скрывается в его латинском корне albus — белый; альбедо характеризует способность поверхности отражать падающий поток излучения. Именно благодаря белому цвету облачный покров прекрасно отражает солнечные лучи, а водоросли, таким образом, влияют на земное альбедо. Ведь, если бы не они, облачный покров был бы тоньше, и солнечное излучение сильнее бы нагревало земную поверхность, а не рассеивалось бы в космосе. А так мы живем при довольно комфортной температуре, в среднем на 1,3 °C ниже, чем было бы без водорослей. По мере утолщения облаков все меньше солнечной энергии достигает поверхности океана, а значит, условия роста водорослей ухудшаются, они меньше образуют различных органических веществ, и цикл замыкается.

Состав планктонных водорослей не однороден. Сейчас среди них преобладают кокколитофориды, динофлагелляты и диатомовые, причем только первые две из этих групп отвечают за образование серосодержащих соединений. Конечно, самим водорослям подобные вещества необходимы совсем не для влияния на погоду: они нужны для регулирования давления в клетке (чтобы держаться на плаву), для окисления продуктов обмена веществ и многого другого. Различаются водоросли по набору фотосинтезирующих пигментов, архитектуре раковинки, набору органелл, количеству и строению жгутиков.

Так «кокко-лито-фориды», что в переводе с греческого означает «зерна из камня несущие» (соответственно κόκκος, λίθος и φορέω), по цвету дополнительного (к хлорофиллам) пигмента относятся к золотистым водорослям и имеют два-три жгутика. Это одно из самых мелких живых существ: в литре морской воды может поместиться до 200 миллионов особей этих одноклеточных. Диатомовые[26]водоросли, наоборот, являются довольно крупными по меркам микромира существами — до миллиметра в поперечнике. Эти организмы лишены жгутиков на зрелой стадии развития, окрашены в коричневатые тона и строят округлые или удлиненные двустворчатые раковинки, своего рода коробочки с крышечками, из опала (легко растворимой разности кремнезема). Когда клетка размножается бесполым путем, она делится — рассекается надвое, и одному потомку достается половинка побольше (крышечка), а другому — поменьше (коробочка). Потомок, получивший большее наследство, пристраивает к своей половинке вторую поменьше, а маленький — еще меньшую. Так из поколения в поколения отпрыски последнего продолжают мельчать, но до определенного предела. В конце концов, чтобы разомкнуть странную цепочку, наследники находят себе партнеров, и у «папы» с «мамой» появляется потомство нормального размера. Диатомовые удивительно живучи и могут размножаться и в горячих источниках, и в Заполярье, придавая снегу красноватый оттенок, они прижились в почве и даже на деревьях. При обильном развитии — цветении — некоторых видов этих водорослей выделяется сильно ядовитая домоевая кислота. Яд поглощается моллюсками, которые, попав на обеденный стол, вызывают потерю памяти у гурманов (страдают ли потерей памяти сами моллюски, пока никто не изучал).

Динофлагелляты, что означает «вертящие жгутиком»[27], используют два разных по длине жгутика для движения — один, расположенный продольно, в качестве руля, другой, поперечный, — как мотор. Поперечный жгутик волнообразно изгибается вокруг клетки, создавая волну, на «гребне» которой клетка и плывет, вращаясь. Панцирь у динофлагеллят — гибкий, органический; состоит он из отдельных пластинок, образующих нечто вроде рыцарского шлема странной формы. Именно эти микроскопические (0,005–2 миллиметра) существа устраивают восхитительные зеленоватые световые представления в морской воде среди ночи. Но они же вызывают губительные «красные приливы» (по цвету пигментов), поскольку во время цветения динофлагеллят, что теперь нередко происходит в дельтах рек и полузамкнутых морских заливах, загаженных отходами человеческой деятельности, гибнут рыбы, раки, моллюски. Некоторые динофлагелляты еще помнят о своем хищном прошлом — ведь предки всех одноклеточных водорослей были хищниками — и, убивая рыбу своим ядом, потом питаются ее мясом.

Не всегда эти три группы были на первых ролях среди водорослей. Появились они, по геологическим меркам, сравнительно недавно — в мезозойскую эру и впервые отметились в ископаемой летописи примерно 250 (динофлагелляты), 227 (кокколитофориды) и 205 (диатомовые) миллионов лет назад. Эти водоросли, по словам океанографа Пола Фалковски из Университета имени Ратджерса в Нью-Джерси, совершили в океане «красную революцию», поскольку их предшественники использовали для фотосинтеза зеленые пигменты — хлорофиллы а и b, а не хлорофилл с и каротиноиды, придающие клеткам золотисто-оранжевый или красноватый оттенок. Сама по себе цветная красная революция не удивительна — ведь пигменты, обеспечившие ее, более выгодны для фотосинтеза в тусклых водах океана. Удивительно то, что произошла она довольно поздно. Может быть, океан стал другим? Например, потерял значительную долю растворенного кислорода, что действительно могло случиться в странном пермо-триасовом мире (250–205 миллионов лет назад), когда жизнь была сосредоточена в полузамкнутом океане Тетис, сильно обогащенном биогенными веществами и, видимо, нередко «цветущем»? Потому преимущество и получили те, кто мог выжить в почти бескислородных условиях.

Появившись на свет, новый водорослевый планктон буквально горы своротил. Из раковинок диатомовых образовались кремнистые горные породы, а из чешуек кокколитофорид — гигантские залежи писчего мела. Ныне и те, и другие предстают перед нами в виде гор и морских утесов. Но чтобы горы выросли, раковинки простейших уходили на дно океана, а вместе с ними — и часть атмосферного углекислого газа. Дело в том, что этот газ растворяется в океане и включается водорослевым планктоном в обмен веществ, причем 15 процентов органического вещества, которое образуется при фотосинтезе из этого газа, погружается вместе с отмершими клетками в холодные глубины океана и возвращается обратно лишь через сотни лет, а небольшая доля органики попадает на дно. За десятки миллионов лет эта «незначительная доля» преобразуется в горные породы, которые становятся значительными источниками нефти и газа. Так водорослевый планктон изъял существенную часть двуокиси углерода из атмосферы и способствовал наступлению позднекайнозойского похолодания и последнего ледникового периода. Органическое вещество погребалось на дне океана без доступа кислорода, и повышение содержания этого газа в атмосфере оказалось побочным, но очень важным для нас эффектом, связанным с этим процессом. По мере накопления в атмосфере кислорода на Земле появлялись все более совершенные млекопитающие с обменом веществ, требующим больших объемов кислорода, и все более крупным мозгом…

Стоматы

На глобальные климатические изменения и на геологические процессы влияют и наземные растения. Тропический дождевой лес недаром носит свое имя: здесь не просто всегда сыро, здесь очень мокро. Кажется, что вода льется не только с неба, но с самих деревьев, многочисленных лиан и эпифитов — грибов и растений, которые живут на других растениях, и нередко за их счет. Это впечатление не столь обманчиво, как может показаться.

Известно, что мельчайшие (до 0,15 микрона в диаметре) органические частицы, плавающие в плотном, окутывающем амазонскую сельву тумане, служат затравкой для образования дождевых капель. Неясным оставалось происхождение этих частиц. Полевые исследования специалиста по химии атмосферы Кристофера Пёлькера из Института химии имени Макса Планка в Майнце и его многонациональной команды, проведенные в лесах Бразилии, и последующий микроскопический анализ помогли разгадать эту загадку. Оказалось, что основу таких частиц составляет калиевая соль. Конечно, калий может попасть в атмосферу с испарениями океана или во время лесных пожаров вместе с сажей. Но химики выяснили, что изученные соли наряду с ионами хлорида и калия содержат углеводороды, источником которых могут быть лишь грибы. Наличие в составе частиц обильных грибных спор подтверждает эту идею. Такие летучие углеводороды, как изопрен, выделяемые растениями при фотосинтезе, благодаря окислению в атмосфере превращаются в аэрозоли уксусной и муравьиной кислот, которые ускоряют конденсацию дождевых капель. Попутно изопрен нейтрализует приземный озон — газ, разрушающий листовую мякоть.

Так дождевой тропический лес сам поддерживает влажные условия, необходимые для существования. Одновременно эта самая богатая видами растений и животных экосистема служит одним из источников дождевых облаков над сушей наряду с водорослевым планктоном. И такой лес — только один из растительных биомов суши. Есть еще тундра, тайга, степь, другие растительные сообщества. Каждая травинка, дерево, кустик по-своему делают погоду. Скажем, поверхность листьев европейских деревьев и кустарников в четыре раза больше площади самой Европы, а поверхность корней превышает последнюю в 400 раз. И это не просто площадь, а весьма активный интерфейс, где при разложении листового опада и прочей отмершей органики выделяются сильные органические кислоты, способствующие химическому выветриванию, и куда напрямую подводится углекислый газ, изъятый из атмосферы. Замерить количественные характеристики этой взаимосвязи оказалось непросто, но в итоге удалось. Выяснилось, что наземные растения, несомненно, способствуют химическому выветриванию: на облесенных пространствах выветривание происходит в 3–10 раз быстрее (в зависимости от типа растительности), чем на голых площадях. Но все это только наши современники, появившиеся на Земле совсем недавно — несколько миллионов лет назад, но уже успевшие поспособствовать наступлению последнего ледникового периода.

500 миллионов лет назад на суше вообще не было никаких сосудистых растений, и лишайники, наверное, не росли; 400 миллионов лет назад не появились деревья; 200 миллионов лет назад еще не возникли цветковые, составляющие основу современного биоразнообразия наземных растений. И с приходом каждой новой группы растений, началом их господства мир навсегда менялся, порой катастрофически…

Не случайно три интервала наиболее резкого падения уровня углекислого газа в атмосфере — позднеордовикский (444 миллиона лет назад), позднедевонский-раннепермский (364–256 миллионов лет назад) и позднекайнозойский (35 миллионов лет назад — ныне) — приходятся на время наиболее существенных изменений в наземной растительности. Позднеордовикское оледенение вообще было парадоксальным событием: уровень углекислого газа в атмосфере превышал нынешний в 14–22 раза (по разным расчетам) и обрушился в 2–4 раза менее чем за 500 тысяч лет. Это привело к падению среднегодовой температуры на 3,5–7,2 °C в разных климатических поясах. Причина? Появление и распространение наземных растений, которые от двух до десяти раз повысили скорость выветривания для разных биогенных элементов: фосфора, калия, кальция, магния и железа. Эксперименты, проведенные группой биогеохимика Тимоти Лентона из Университета Экстера на мхах (их предшественники и появились в ордовикском периоде), показали, что эти невыдающейся биомассы растения значительно — в 1,5 и 5,5 раза — ускоряют разрушение гранита и андезита, извлекая из прочных горных пород кальций и магний. В свою очередь, биогены ускоренными темпами поступают в океан, где этого только и дожидаются планктонные цианобактерии и водоросли, отметившиеся в ископаемой летописи положительными углеродными изотопными аномалиями. Это значит, что на дно морей уходили значительные объемы органического вещества, увлекая с собой углерод, захваченный из углекислого газа.

Водорослевый планктон нуждается не только в биогенах, но и в двуокиси углерода, без которой не может идти фотосинтез. Но чтобы оказать заметное воздействие на уровень углекислого газа, водоросли должны получать «подкормку». Опыты по рассеиванию железа, проведенные в конце 1980-х — начале 1990-х годов под руководством океанографа Джона Мартина из морских лабораторий Мосс-Лендинга (Калифорния) в акваториях Тихого океана, где обычно наблюдается дефицит этого элемента, привели к быстрому росту биомассы водорослей и одновременному падению содержания углекислого газа в атмосфере. На волне успеха Мартин даже заявил: «Дайте мне полтанкера железа, и я устрою вам ледниковый период». Необходимость подобных опытов, названных геоинженерией, была обоснована грядущим ростом содержания углекислого газа в атмосфере (в два раза к концу нынешнего столетия) и потеплением. Предполагалось, что отмирающие водоросли будут уносить излишки углерода на дно океана. В 2009 году в рамках международного проекта LOHAFEX[28] за сорок дней в южной части Атлантики вывалили десять тонн сульфата железа, рассчитывая в дальнейшем удобрить все воды Антарктики и предотвратить потепление…

Получилось не все: водорослевый планктон благоденствовал, но хоронить органическое вещество не спешил. Востребованный водорослями и бактериями углекислый газ вскоре возвращается обратно. Ведь растут и размножаются не только они: активизируется зоопланктон (рачки копеподы и амфиподы), питающийся этими организмами, и далее все звенья пищевой цепочки вплоть до деструкторов (грибов и бактерий), которые разлагают многократно употребленную органику на исходные составляющие. Добиться направленного изъятия двуокиси углерода из оборота можно, только удаляя органическое вещество — превращая его в осадочные отложения, причем в неокисленном виде, что и происходило в конце позднеордовикской эпохи, а также позднее — в позднедевонскую эпоху и во второй половине кайнозойской эры.

Для этого необходимы подлинные инновации: создать в глобальном масштабе нечто такое, чего планета еще не изведала, как это было в конце девонского — середине каменноугольного периодов, когда леса смогли вырваться из влажных низин на сухие возвышенности и захватили три четверти площади континентов. По всему теплому югу Лаврентии (континент, объединявший Северную Америку и Европу), Сибири и северу Гондваны (в состав которой входили Южная Америка, Африка, Индия и Австралия с Антарктидой) распространились восьмиметровые папоротники, а в умеренных и высоких широтах — прогимноспермовые (Archaeopteris) — растения с перистыми вайями, как у папоротников, но с древесиной, корнями и семенами, как у голосеменных. Корни, гораздо глубже запущенные в землю, и связанные с ними микоризальные грибы начали закачивать углекислый газ из атмосферы в почву. Почва же образуется благодаря разрушению — выветриванию горных пород, для чего и нужен углекислый газ, и с грибами почвообразование идет куда как быстрее, чем без них, — в 4–30 раз.

До недавнего времени считалось, что минеральные кристаллы разрушаются в основном органическими кислотами, которые накапливаются при разложении грибами опавших листьев и другой отмершей органики. Но оказалось, что гриб дробит кристаллы и механически: биогеохимик Стив Боннвиль из Брюссельского свободного университета выяснил, что гифы грибницы свинушки тонкой, которая сосуществует с сосной обыкновенной, расслаивают кристаллы слюды, нагнетая давление до одного миллипаскаля. То есть на один-два порядка выше, чем любой другой микроорганизм. На особых участках гифов — аппрессориях — давление может достигать и восьми миллипаскалей. И пока грибы дробили горные породы, усеянные устьицами листья стали распылять влагу, остававшуюся в почве, в атмосферу[29]. Над сухими прежде континентами поплыли облака, а временные пересыхающие потоки превратились в полноводные реки, которые, совершая плавные повороты, несли в моря свои воды, насыщенные биогенами. Облака изменили альбедо планеты: больше солнечного тепла стало рассеиваться, не достигая поверхности Земли. А уровень углекислого газа упал в три раза.

В отличие от позднеордовикского эпизода новое похолодание длилось более 100 миллионов лет: на суше появлялись все новые растения: древовидные хвощи и плауны, позднее разнообразные голосеменные. Многие из них отличались устойчивой к разрушению древесиной и корой, а максимальная ширина листовой пластины возросла на порядок. Этот показатель влияет сразу на два важных события: увеличивается число устьиц, вдыхающих углекислый газ, и рост продуктивности. К тому же эти деревья гораздо экономнее расходовали биогены. В итоге огромная биомасса легла мощными пластами каменного угля, что дало название целому периоду в истории Земли. Скорость захоронения неокисленного углерода с конца девонского к середине каменноугольного периода возросла в два раза, атмосфера как никогда — на 30 процентов — насытилась кислородом, а значительная часть суперконтинента Пангеи, собравшего воедино и Лаврентию, и Сибирь, и Гондвану, покрылась с юга ледяным щитом.

Последняя — позднекайнозойская — холодная волна накатила во время становления лесных биомов, состоящих из покрытосеменных деревьев, обладающих мощнейшей корневой системой и микоризой, и трав, накапливающих опаловые фитолиты и тем самым ускоряющих выветривание кремнеземсодержащих горных пород. Растительноядные млекопитающие быстро переводили всю эту гигантскую биомассу в то, что в конечном счете становилось гумусом. Биогенные вещества выносились в океан, где царили новые группы водорослевого планктона, которым была посвящена предыдущая подглавка, но особенно нуждавшиеся в кремнеземе диатомовые.

Глобальные модели изменений уровня содержания углекислого газа в атмосфере Земли неплохо согласуются с характером ее растительного покрова в течение последних 450 миллионов лет — с того рубежа, когда растения начали осваивать сушу. Очень возможно, что и самые древние и суровые оледенения — в середине палеопротерозойской эры (2,1 миллиарда лет назад), криогенном[30]периоде и начале эдиакарского периода (850–640 миллионов лет назад) — тоже связаны с эволюцией водорослей.

В совокупности наземные растения с микоризальными грибами и водорослевый планктон снизили содержание углекислого газа в пять раз. Потому и вся биосфера планеты стала иной: в океане преобладают организмы с арагонитовым скелетом, сушу заселили животные с постоянной температурой тела и развитым мозгом, а также растения, приспособленные к жизни при пониженном содержании двуокиси углерода в атмосфере (с иными циклами фотосинтеза). К ним относятся, например, важные для человечества культуры: амарант, сорго, кукуруза. Подобные растения составляют всего три процента видового разнообразия, но пятую часть растительного покрова. У большинства наземных растений реакция фотосинтеза проходит по так называемому С3-пути, в котором важную роль играет фермент рибулозобифосфаткарбоксилаза (или сокращенно рубиско), ответственный за присоединение молекул углекислого газа к органическим молекулам. Однако при низком уровне этого газа в жарком климате данный фермент перестает распознавать, что за молекула перед ним — углекислый газ или кислород. И растения, не добирая до 40 процентов необходимого углерода, начинают дышать в дневное время — поглощать кислород вместо двуокиси углерода. Поэтому травы саванн и прерий пошли другим — С4-путем: у них углекислый газ запасается в особых органах листа, что препятствует его потерям. Саванные травы — не единственные растения, сумевшие приспособиться к нынешней атмосфере. Обширную группу составляют кактусы и некоторые другие суккуленты (алоэ, агавы, «живые камни» Южной Африки), сумевшие наладить свой тип фотосинтеза (CAM-путь) в очень засушливых условиях. Газообмен у них происходит по ночам, благодаря чему сберегаются и влага, и углекислый газ. Именно потому эти растения, как выяснили Моника Аракаки и ее коллеги из Университета имени Брауна в Провиденсе, изучив геном их хлоропластов, и породили огромное разнообразие форм, которые так любят коллекционеры.

Общие изменения в наземной флоре, произошедшие за последние 8 миллионов лет, сопоставимы с мезозойской революцией, когда цветковые сильно потеснили голосеменные растения. Современный же «ледниковый период» представляет собой лишь часть последней холодной эры, начавшейся примерно 35 миллионов лет назад. Не обязательно заключительную…

Расплата № 6

Серьезные ученые давно подозревали, что экономика не подвластна не только отдельно взятым президентам и премьер-министрам, но и самим экономическим законам. Дэйвид Чан из Гонконгского университета и его коллеги, представляющие другие китайские институты, обнаружили, что войны и народные возмущения — крайние проявления экономического краха — напрямую зависят от погоды. Так, похолодание, охватившее Европу в 1560–1652 годах, привело к многолетним неурожаям, значительному росту цен на зерно и, как следствие, — голоду, недовольству населения действиями местных и верховных властей, стихийным миграциям. Эти процессы вызвали эпидемии, войны и снижение средних показателей здоровья, что в итоге привело к общему резкому сокращению популяции европейцев. На Руси на середину этого периода пришлись голодные бунты, закончившиеся падением династий Рюриковичей и Годуновых и Смутным временем.

На первый взгляд эти выкладки напоминают «историометрию» биофизика Александра Чижевского, изложенную им 90 лет назад в книге «Физические факторы исторического процесса». Он связал ряд повторяющихся земных событий — от землетрясений до революций — с 11-летним циклом образования пятен на Солнце. Однако высокоточные наблюдения за поверхностью светила стали возможны лишь в последние десятилетия: Чижевский такими сведениями не обладал. Не смог он собрать и объективные данные по другим явлениям. А эпидемии, голод и прочее — повторяемы, но отнюдь не периодичны. И прямой зависимости психофизического состояния людей от вспышек на Солнце не наблюдается. В отличие от своего предшественника, Чан и коллеги привязывают статистические данные по ценам на зерно, антропометрии, эпидемическому фону к надежной температурной шкале, установленной по изотопным, дендрохронологическим и другим высокоточным измерениям. Впрочем, и некоторые параметры этой климатико-экономической модели, например «индекс фатальности военных конфликтов», плохо поддаются верификации.

Изменения климата влияют и на пути миграций животных, иногда довольно неожиданные. «Вот, черный медведь набедокурил», — говорит Александр Лабуков, мой провожатый в глубь Усть-Майского улуса Якутии, и указывает на проломленную дверь своей островной охотничьей избушки. «Черный, в смысле бурый темного цвета?» — уточняю я. «Да нет, черный — в смысле другой вид — гималайский, небольшой, белогрудый. Ничем его не напугаешь». А ведь до Приморья, где лет сорок назад проходила северная граница области распространения этого медведя, отсюда почти тысяча километров. На север уходят и другие виды млекопитающих. Например, ареал благородного оленя в Якутии, по данным Института биологических проблем криолитозоны СО РАН, увеличился на 60 тысяч квадратных километров — вдвое, в основном в северо-восточном направлении. Особенно сказываются процессы, которые связывают с нынешним потеплением, на тундровой экосистеме: меняется растительность, растет поголовье зайцев и грызунов, с юга приходят прежде сугубо таежные виды, например красная полевка. За ними устремляются таежные хищники — соболь, росомаха. Рысь на Чукотке теперь встречается за тысячу километров от своих обычных лесных угодий. Конечно, с расширением ареала растет и численность зверей. Однако приход в тундру росомахи угрожает кладкам, выводкам и линяющим особям многих редких видов птиц, гнездящихся на водно-болотных угодьях. По мнению геофизика Джоэла Кингзолвера из Университета Северной Каролины, если действительно потеплеет, пострадают не обитатели умеренных широт, живущие при температурах ниже оптимума, а тропические виды, существующие на пределе этого оптимума.

А вот и другой знак, которые многие с удовольствием привяжут к потеплению: в устье реки Юдомы, недалеко от заброшенного десять лет назад гидропоста, в скальном обрыве торчит железный костыль, вбитый здесь в 1938 году. Костыль отмечает уровень реки в межень, то есть самый низкий. Сегодня же от ржавой шляпки до речной глади — добрых четыре метра. А ведь уровень реки находится даже выше привычного для последних лет. Когда-то по Юдоме поднимались пароходы, пусть и колесные, теперь же не каждый перекат преодолеет лодка с мотором. Уровень Лены, куда через Маю и Алдан несет воды Юдома, в июле — августе 2015 года, по данным Научно-исследовательского центра гидрометеорологии «Планета», падал на 5–40 сантиметров в сутки, из-за чего практически прекратилось судоходство на многих участках выше Якутска. Похожая ситуация сложилась на многих реках Южной Сибири, на Байкале, где начались ужасающие лесные пожары. Винят во всем, конечно, засуху и потепление.

Однако и эти катаклизмы ни с того ни с сего не случаются. Седиментологи Мартин Гиблинг и Нил Дэйвис из канадского Университета Далхаузи, изучая древние ландшафты, установили, что реки современного типа — полноводные, протяженные, с плавными излучинами-меандрами, глубокими руслами и обширными островами — появились лишь в середине каменноугольного периода (320 миллионов лет назад), когда на суше окончательно сложились лесные экосистемы.

Вырубка же лесов, которая в больших масштабах происходит именно на юге Сибири, поскольку ценные хвойные породы вывозятся в Китай (за 2014 год — 26,8 миллиона кубометров, только по официальным данным), закономерно ведет к обмелению сибирских рек, поскольку там расположены их бассейны водосбора. И к весенним наводнениям, когда талые воды, не сдерживаемые лесами, за считанные дни и часы скатываются с гор. То же происходит на Кавказе: вспомним наводнение июля 2012 года, унесшее многие человеческие жизни.

Сегодня глобальным фактором, наряду с геологическими и биотическими процессами, стало человечество — тоже вполне закономерный результат эволюции биосферы. К сожалению, темпы технического развития человечества намного (видимо, на сотни и тысячи лет) опережают умственное развитие людей. Название вида «человек разумный» — это всего лишь биномен, присвоенный человеком себе самому в соответствие с правилами зоологической номенклатуры, но отнюдь не научный факт. Масштабы наступления на природу, особенно на наиболее уязвимые и в то же время наиболее важные для поддержания существующего климата биомы, к которым, например, относится дождевой тропический лес (центр биоразнообразия, где сосредоточены тысячи еще не описанных видов), видимо, приняли необратимый характер. Леса вырубаются не столько ради древесины, сколько под посевы зерновых и масличных культур для производства биотоплива и пресловутого пальмового масла. Эти программы поощряются международными институтами, которые таким образом пытаются уменьшить зависимость развивающихся стран от экспорта пищи и топлива. Результат, несомненно, окажется обратным: уменьшение речного водосбора, обмеление рек и озер, засухи, гибель посевов, эскалация голода, миграционные ручейки, превращающиеся в бурные, все сметающие на своем пути потоки…

Почему же с таким упорством все беды списываются исключительно на потепление? Удобно: в потепление виноваты «все», то есть «никто», а не конкретные клептократы. Кто такие клептократы? Узнаем несколько позже. Пока же выглянем в окно и убедимся, что там продолжается ледниковый период…

4. Ледниковый период — мир, в котором мы живем

Одинокий бизон на исторической родине

Космическая таежная тишина застыла ледяной радугой, лишь чуть более бледной, чем ее влажная летняя сестра, и среди елового бурелома внезапно возникла ярко-рыжая гора. На мгновение показалось, что из леса, мягко ступая, вышел мамонт. Впрочем, чувства подвели совсем немного: на опушке стоял бизон — современник шерстистого слона, исчезнувший в Якутии много тысячелетий назад. Его темно-каштановый чуб, будто уложенный первоклассным кутюрье, поседел от изморози. Маленькие глазки, поблескивавшие из-под крутых рогов, внимательно разглядывали незнакомца, посмевшего встать на его тропе. Бык медленно повернулся и беззвучно пошагал по тонкому покрову мягкого снега, плавно огибая неожиданное препятствие. Попытка приблизиться к исполину успеха не имела — он, точно вымеряя дистанцию в семь-восемь шагов, но не прибавляя ходу, двигался к своей цели, в сторону реки Буотамы, где-то под толстым слоем льда впадающей в величественную как бизон реку Лену.

Принять Гурама (так звали бизона-одиночку) за мамонта — ошибка простительная: ведь он принадлежит к подвиду канадских лесных бизонов (Bison bison athabascae), являющихся самыми большими наземными млекопитающими умеренных широт. Они крупнее своего ближайшего сородича — степного бизона (Bison bison bison): масса лесных быков может достигать одной тонны против «всего» 750 килограммов у обитателя прерий.

Более 15 тысяч лет назад предки Гурама, все до единого, ушли из Якутии в Новый Свет. Пешком. Через Берингов мост. Так называют перешеек между Чукоткой и Аляской, на месте которого в нынешнее межледниковье бушует Берингово море. Палеонтологи считают, что последние бизоны доживали свой век в Якутии еще 5–6 тысяч лет назад, археологи указывают на кости этих парнокопытных, обнаруженные на стоянках средневековых охотников с побережья Байкала. На юге Сибири вроде бы встречаются даже наскальные изображения рогатых исполинов. Вывод напрашивается сам собой: люди их по всей Азии и истребили. Однако почему же в Северной Америке бизоны дожили до времен повального применения огнестрельного оружия, а в малонаселенной и ныне Восточной Сибири были выбиты охотниками, еще не знавшими пороха?

Как-то одно с другим не вяжется, а вот массовый исход горбатых быков в поисках лучшей жизни, глядя на Гурама, в одиночку разгуливающего в лютую стужу по тайге, представляется как наяву. И никакой хищник ему не страшен. На детский вопрос: «А справится ли стая волков или медведь-шатун с бизоном?» — хранитель питомника «Усть-Буотама» Семен Егоров с усмешкой отвечает: «Наш местный мишка ходит мимо, но в загон даже не заглядывает. А якутские волки — ни чета американским: если бы знали, как подступиться, давно бы уже с бизонами разобрались».

В Северной Америке первобытный бизон (Bison priscus) 5–6 тысяч лет назад породил несколько подвидов. Есть предположение, что степной и лесной бизоны являются потомками разных волн эмиграции, причем предки «канадцев» прибыли туда последними. Поэтому этот подвид и сохранил черты первобытного бизона лучше. Однако генетики полагают, что все американские подвиды появились уже на месте. Для разрешения этих споров нужно привлекать ископаемый материал, такой, как генетические пробы шерсти, роговых чехлов и зубов с бизоньих мумий ледникового периода. Когда-то подвидов существовало больше: в Аппалачах жил пенсильванский бизон, на западе Скалистых гор — горный. Их истребили в XIX веке. Та же участь была уготовлена лесному и степному подвидам. Герой Америки Баффало Билл кичился тем, что за год расстрелял 4864 бизона. Степных гигантов спас индеец Бродячий Койот: именно у него правительство США выкупило стадо, расселенное в Йеллоустонском национальном парке.

Лесных бизонов уцелело не более 300. В 1922 году для них возле озера Атабаска был создан национальный парк Вуд-Баффало. Однако подселение в парк степных родственников чуть не сгубило канадских рогачей: начались эпизоотии туберкулеза и бруцеллеза, унесшие почти все поголовье. Выживших лесных бизонов поместили в парки Маккензи и Элк-Айленд. На том злоключения не закончились: ученые засомневались, а можно ли этих быков называть именно лесными бизонами, а не гибридами? Вопрос был отнюдь не праздный. Перестреляй какой-нибудь новоявленный Баффало Билл все стадо, суд по закону его бы оправдал. Разобраться, кого можно считать настоящим канадским бизоном, помогли книги известного писателя-натуралиста Эрнеста Сетон-Томпсона, где он создал подробный портрет последних диких лесных быков. Так что если вам в лесу случайно встретится бизон, то по крутому и внушительному горбу, темной шкуре и чубатой голове (густой чуб спасает в мороз) с бородкой, напоминающей козлиную или академическую (с такой растительностью на лице изображали академиков в фильмах советской эпохи), в нем можно распознать именно лесного бизона. У степных — борода, как у дворников (все той же советской поры) — лопатой.

В 2006 году Элк-Айленд решился на беспрецедентный опыт: впервые несколько десятков бизонов были переданы в другую страну. Доверия заслужила не соседняя Аляска (туда лесные бизоны попали позже), а далекая азиатская Якутия, где зоологи и руководители республики совместными усилиями смогли подготовить для заморских гостей все необходимое: просторные вольеры, зимнюю подкормку и хотоны — утепленные загоны для скота на время морозов. 15 восьмимесячных бычков и столько же коровок после длительного перелета резво выскочили из транспортировочных ящиков на апрельский снег. Весили они тогда всего-то по 200 килограммов.

А дальше началось нечто удивительное: канадские «возвращенцы» пережили не только 40-градусный летний зной (спасаясь от гнуса в бочажках и на продуваемых ветром буграх), чего в Америке им выдерживать не приходилось, но и почти что 60-градусную зимнюю стужу, тогда как в Канаде столбик термометра ниже отметки 40 градусов никогда не опускается. Даже в хотон не пошли. Остались на природе. «Первый приплод — пять телят — пришельцы дали уже весной 2008 года, — рассказывает Валерий Сафронов из Института биологических проблем криолитозоны Сибирского отделения РАН в Якутске, — то есть самцы освоились в роли отцов на год раньше, чем в Канаде, и прекрасно с этой ролью справились. Уже через два-три часа телята встали на ноги, а на второй день от рождения самый маленький из них вслед за матерью переплыл небольшую протоку». С тех пор отел происходит ежегодно, бизонят рождается все больше, и поголовье якутских бизонов растет с каждым годом. Часть молодняка отселили на новую территорию — на реку Синюю, впадающую в Лену с левой стороны (и с 2016 года там намечен их вольный выпас — загородки снимут). Новые особенности проявились и в поведении. Бизон по кличке Барон, например, оказался однолюбом, за все годы не изменив ни разу своей якутской избраннице. А ведь в канадских научных статьях утверждалось, что все бизоны ходоки еще те.

Канадский лесной бизон, потомок первобытного бизона, реинтродуцирован на исторической родине — в Якутии

Скелет первобытного бизона. 50–15 тысяч лет. Северо-восток России. Музей «Ледниковый период», Москва

Единственная неприятность — зимой животных приходится ежедневно подкармливать. «Может быть, к ним якутскую лошадь в наставники определить?» — предлагаю я Егорову. Местные коняшки лихо тебенюют — копытят — снег всю зиму, пока можно добраться до стеблей осоки, и обходятся без посторонней помощи. «Вот подвезут нам канадцы новичков, тогда и посмотрим, — отвечает он. — Пока же лучше покормим».

Мы сдвигаем тяжелые лиственичные перекладины, и серая лошадка с небольшим возком резво устремляется в вольер. На возке — сотрудник бизонария Гоша, мы с фотографом Андреем Каменевым и пара мешков с комбикормом. В лирической балладе Алексея Кортнева «Гоняясь за бизоном» утверждается, что «бизон попадется на дохлую шпроту». Насчет шпроты никто не проверял, но комбикорм на этих быков действует как валерьянка на кошку: впервые мы видим чубатых красавцев, несущихся во весь опор. Почему-то вспоминается культовая сцена из «Парка юрского периода»: тираннозавр, преследующий джип. Укусить, конечно, не укусят. Но 34 бизона до 800 килограммов массой, резво мчащихся за санями, выглядят весьма внушительно. Вам не предлагали Хомячка? Лучше не соглашайтесь: так зовут самого быстрого из них. А Барон, вырабатывающий характер вожака, не просто преследует сани, но просчитывает маневры противника и норовит остановить повозку, перерезав лошади дорогу. Комбикорм сметается со снега за несколько минут. Разложенное у смотровой вышки сено такого ажиотажа не вызывает. Его жуют неспешно, лежа, до самой ночи, слизывая с носа сухие травинки длинным бизоньим языком.

Последним к самому крайнему стожку подходит Гурам, как всегда неожиданно появившись из чащобы. Одинокий бизон посреди бескрайней якутской зимы…

Русская коза

«А в это время», — хотелось бы сказать мне, но время было другое — весеннее, и дело происходило на юго-западе Астраханской области…

Шестилучевое, словно Вифлеемская звезда, солнце, низко зависшее над степью, превратило ее и без того желтую от апрельских цветов в золотое поле. Золотом переливалась и шкура матерого волка, вышедшего осмотреть свои угодья. Он окинул степь желтым взором, скорее любопытным, чем хищным, и остановил его на бугристом северном горизонте. Словно под властью его взгляда, бугристая линия ожила, заволновалась и охристым валом покатила на юго-запад.

Вал подкатил ближе, и можно стало различать поджарых рогалей с изящными лировидными рожками и самок, как на подбор с округлыми покрытыми белой шерсткой животиками: мы с известным фотохудожником Евгением Полонским находились в единственной точке Европы, где еще можно было любоваться вольными сайгаками, — в заказнике «Степном». Но нужно было спешить: за буграми, не потревожив животных, обойти их, пристроиться на артезиане — скважине с искусственным водоемом, куда антилопы направлялись на водопой, замереть и ждать, разглядывая забавных ходулочников и шилоклювок…

Трудно вообразить, что десять с небольшим тысячелетий назад на юго-западе европейской России бродили бесчисленные стада мохнатых слонов и носорогов, диких быков и оленей с гигантскими рогами и антилоп, напоминающих коз с хоботками. Совсем сложно представить, что кто-то из них живет здесь до сих пор.

Путешественники, естествоиспытатели, охотники, наблюдавшие северную антилопу (Saiga tatarica) на протяжении XVI–XIX веков, обращали внимание на «великое множество сих зверей» на всем пространстве степной России от Нижнего Дона до реки Урала и дальше до Киргизо-Кайсацких кочевий. Русские именовали это животное, размером с крупную овцу, с большой головой на длинной шее и тонкими ногами с острыми копытцами, «сайгой»[31] или «моргачом». Так в старину прозывали зевак, а любопытные сайгаки часто замирают на месте, уставившись на приближающихся людей. Еще раньше, в последнее оледенение, сайгаки перемещались по всей Северной Евразии от берегов Темзы и датского полуострова Ютландия до Полярного Урала, Новосибирских островов и низовий Колымы; а через Берингию проникли в Северную Америку до рек Юкон и Маккензи. Несметные стада будто начали таять вместе с северными материковыми ледниками около 12 тысяч лет назад. И если в конце XVIII века сайгаки были обычным явлением под Киевом, Курском, Тамбовом, Уфой и Оренбургом, то столетие спустя в мире насчитывалось не более тысячи этих антилоп. И сейчас весной, перед родами, последние сайгаки собираются все вместе…

Не прошло и четверти часа, как сайгачья волна докатилась до артезиана. Сначала казалось, что антилопы проследуют мимо, не подходя к кромке воды. Крайние животные, по большей части рогали, останавливались и, повернув голову, настороженно всматривались в противоположный берег, где в кустах стояла машина. Затем продолжали ритмичный бег из-за горизонта за горизонт. И хотя нам казалось, что антилопы движутся прямо, минуя артезиан, с каждым мгновением сайгачьи бока оказывались все ближе и ближе к водоему. Секрет явления заключался в том, что стадо двигалось по кругу и живая центробежная воронка постепенно смещалась в сторону водопоя. Стоило животным замочить копыта, как круговерть замедлилась, хотя и не замерла совсем. Первые сайгаки пили, стоя на глинистом берегу, и быстро покидали артезиан. Но вновь прибывшие все смелее заходили в озерцо и бродили по нему, буквально макая в воду свои странные носы…

Нос — это самая примечательная часть сайгака. Если бы не это хоботоподобное сооружение, сайгак выглядел бы как заурядная антилопа. А с носом заставил изрядно поломать головы ученых. Те даже долго спорили, кем сайгака считать — козой, бараном, отдельной группой жвачных животных? Точку в споре поставили лишь современные методы молекулярной биологии: необычная, но антилопа.

Да и сам нос оказался загадкой. Автор античной «Географии» Страбон из Александрии, в I веке до новой эры увидевший сайгаков в Крыму, описал их как четвероногих, которые пили воду, «втягивая ее в голову через ноздри». Два тысячелетия спустя естествоиспытатели не исключали, что своим носом, слегка нависшим над верхней губой, сайгак пользуется как хоботом, ощупывая траву и кустарники. Один наблюдатель даже отметил, что нос мешает сайгаку есть и тот пасется, двигаясь задом наперед.

Последнее убежище сайгака в Европе — заказник «Степной» в Астраханской области

Череп ископаемого сайгака. 50–15 тысяч лет. Якутия. Музей мамонта, Якутск

Более всего носохобот, который сайгак забавно морщит, когда жует пищу, и поводит им из стороны в сторону, когда принюхивается, напоминает респиратор или трубку противогаза — вздутый, ребристый, с двумя большими круглыми ноздрями. И оказалось, что это действительно респиратор: изнутри обширная полость носа покрыта обильными слизистыми железами, а широкая носовая перегородка — кавернозной тканью. Многочисленные полости-каверны замедляют движение воздуха, и пыль улавливается постоянно выделяющейся слизью. Пыли животному приходится «глотать» очень много: бегают сайгаки по сухой степи или пустыне плотными стадами, низко пригнув к земле голову и поднимая копытами густые клубы. Благодаря такой посадке затрачивается меньше энергии, причем шейная мускулатура, не задействованная в поддержке головы, усиливает передние конечности. А экономный бег иноходью, когда попеременно переставляются обе правые и обе левые ноги и тело движется горизонтально, не поднимаясь и не опускаясь, позволяет сайгаку развивать до 75 километров в час на дистанции в сотни метров и даже несколько километров пробегать на скорости 50–60 километров час. И в зной — до 55 °C, и в мороз — до -45 °C. Попробуй — угонись! А все — благодаря носу. Под него, можно сказать, и внутренние органы подстроены: объемные легкие с обширной дыхательной поверхностью; большое сердце, бесперебойно гоняющее насыщенную кислородом кровь; почки и печень, быстро перерабатывающие и выводящие отходы жизнедеятельности.

Накопившуюся в носу пыль можно просто отфыркать, сжимая носопырку мощной носовой мускулатурой. Фыркают сайгаки постоянно, даже сейчас на водопое, когда пыль прибита вечерним дождем. Так они благодаря носу, оказывается, и переговариваются. Во время гона взрослые рогали не только фыркают, но тихо рокочут и издают довольно громкие пульсирующие звуки — хо́ркают. «Чтобы с помощью носа произвести пульсирующий звук, самцы принимают особую вокальную позу, сильно напрягая и вытягивая хобот, — рассказывает этолог Илья Володин с биологического факультета МГУ. — Рот в этот момент закрыт. Чем больше вытянут хобот, а он удлиняется и на четверть, и даже на треть, тем ниже становятся звуки, и кажется, что шумит крупное животное. Поскольку свои вокальные способности рогали являют темными осенними и зимними ночами, то даже небольшой самец может выдать себя за крупную доминантную особь». Пульсирующие, но слабые сигналы подают и проголодавшиеся детеныши, а самки и молодые самцы используют их для взаимодействия в стаде.

Как образовался носохобот, пока точно не известно. Палеонтологи предполагают, что сайгаки появились около 800 тысяч лет назад на северо-востоке Сибири. И там, особенно во время оледенения, подобный орган мог понадобиться для увлажнения и согревания воздуха…

Окончательно освоившись, сайгаки задерживаются подольше: неспешно пьют, плотно сжимая ноздри, пасутся, резвятся. Самцы с восковыми нежно-розовыми рогами затевают поединки. Задиристый рогаль выбирает соперника и начинает перед ним раскланиваться: кивает тяжелой головой. Если тот принимает вызов и так же — кивками — отвечает, происходит стычка: самцы с разбегу ударяют рога в рога, лоб в лоб. И так несколько раз, пока один из них не потеряет равновесие, неловко раскорячившись на берегу. Он и признает себя побежденным, понуро отбредая в сторону. В этих вроде бы потешных поединках задается иерархия: проигравшие, скорее всего, уже остерегутся вступать в схватки, когда в декабре у рогалей отрастут грива и бакенбарды, и начнется гон, а с ним и настоящая борьба не на жизнь, а на смерть. На заснеженных равнинах будут слышны только треск костей, рогов и стоны умирающих от ран животных. Победитель и свой гарем соберет, и у соперника послабее несколько самок отобьет, чтобы по прошествии пяти месяцев те закружились в предродовом хороводе.

Кружение больших стад сайгаков предшествует скорым родам. Когда мы скрывались в засаде у артезиана, до них оставалась неделя. И почти все самки выделялись не только отсутствием рогов, но и очень заметными животиками — этакие круглые бочонки на тонких ножках. Если присмотреться, то можно заметить, как на ровном брюшке у той или иной будущей мамаши появлялись угловатые выступы. То толкались сайгачата, которым не терпелось выбраться на степной простор.

Почти три четверти самок принесет по двойне. Лишь первогодки обычно рожают по одному малышу. Даже единственный сайгачонок весит под 3,5 килограмма, как новорожденный человек, при том что сайгачиха по этому показателю (менее 30 килограммов; рогаль — под 40 килограммов) — в два раза меньше, чем женщина. Масса двойни, если оба — мужского пола, достигает трети массы матери. А ведь бывают и тройни.

Окот сайгаков происходит в течение 3–8 дней, в «Степном» — обычно в первых числах мая, когда свежей зелени на небольших площадях, которые называются «родильными домами», в избытке. На одном квадратном километре на свет может появиться до 400 новорожденных. Сайга-чат мамы стараются оставить среди сусликовин — земляных холмиков, нарытых сусликами. Одни рыжие бугорки почти сливаются с другими. Разродившись, сайгачиха подскакивает в смотровом прыжке — тело под углом 45 градусов к земле, передние ноги поджаты, задние — вытянуты, чтобы определить, нет ли поблизости хищников, и отбегает в сторону метров на пятьдесят. После кормления, которое происходит три раза в сутки и длится от 30 секунд на первых порах до всего 3–15 секунд в последующие недели, самка проделывает тот же маневр. Если родной мамы рядом не оказалось, малыш, блея и размахивая коротким хвостиком, может напроситься на кормежку и к чужой. Та не оттолкнет голодное беспризорное дитятко. На то и «родильный дом». Скажем, овца так никогда не поступит, и в случае гибели матери опытные чабаны приспособились разбивать другой отелой овце нос. Только тогда, не чуя чужого запаха, та накормит не только своих ягнят.

Совершенно беззащитным сайгачонок остается лишь в первые часы. На десятой — двенадцатой минуте он уже встает, на четвертые-пятые сутки семенит за матерью, а через неделю готов трусить вслед за никогда не стоящим на месте стадом; уже и волк, и всадник его не догонят.

Двигаются сайгаки постоянно. Засветло отправляются в путь на кормежку, чтобы переждать жаркое дневное время на лежках. Лежку эта антилопа обустраивает: покрутится на одном месте, словно собака, приминая копытцами траву, и ложится — задние ноги вытянуты вдоль тела, передние подогнуты, голова на плече или на земле. Выдающийся исследователь Сибири Петр Симон Паллас, в 1760-х годах составивший по личным наблюдениям первое научное описание сайгака и назвавший его «русской козой», отмечал, что во время общего отдыха несколько животных всегда бодрствуют, оберегая покой других. Когда кто-то из сторожей ложится, на его место заступает следующий. Вечером — снова в поход за едой, который заканчивается глубоко за полночь, благо на слабое зрение большеглазые сайгаки не жалуются. Едят почти все, что попадется под копытами, но предпочитают злаки, такие, как молодой, еще не зацветший колючей метелкой, ковыль и довольно горькие (на наш, конечно, вкус) прутняк, солянку и полынь. В питье тоже неприхотливы: стадо, поселенное на когда-то существовавшем в Аральском море острове Барсакельмес, пило морскую воду, и поголовье росло.

Сейчас прямо перед глазами сайгаки жадно глотали жидкость из пропахшего метаном артезиана и разыскивали в нем какие-то ветки, похожие на прошлогоднюю полынь, которые с удовольствием жевали. После ухода первого стада появилось время, чтобы ознакомиться с синей табличкой, указывающей состав воды артезиана в миллиграммах на кубический дециметр: хлориды — 8951, сульфаты — 43, нитраты — 29, фтор — 0,1, нефтепродукты — 0,1. Опыт, поставленный на себе, показал, что надписи на заборах порой бывают весьма правдивы. А негасимое оранжево-красное пламя, колеблющееся на ветру над самой скважиной, недвусмысленно подтверждало наличие нефтепродуктов.

Предродовая круговерть — это лишь часть кочевой жизни вечных странников сайгаков. По весне они совершают длительные переходы в покрытые сочной травой степи, летом, в засуху, — к водоемам, а зимой отступают в малоснежные пустыни. Мощный снеговой покров лишает их пропитания. На самой большой своей нынешней территории — в Бетпакдалинском заказнике Центрального Казахстана — мигрирующие сайгаки покрывают расстояние 600–1200 километров, преодолевая в день до 40 километров. В прошлые века они, вероятно, откочевывали гораздо дальше, переплывая и Урал, и Волгу. На границе же калмыцкого заповедника «Черные земли» и астраханского «Степного» им пространства для маневра среди каналов, заброшенных рисовых чек и дорог почти не осталось. Именно благодаря постоянному движению сайгаков пастбища после них быстро восстанавливаются, а не превращаются в пески…

Усилиями советских ученых и охотоведов к середине XX века поголовье сайгаков с тысячи выросло примерно до миллиона. По-своему «помогла» и убийственная для сельского хозяйства коллективизация, превратившая пастбищные угодья в пустоши. В начале 1980-х годов, когда в стране по-прежнему жилось совсем не сытно, в рамках «продовольственной программы» даже предлагалось обратиться к «дармовым» природным ресурсам — сайгачатине. В одной диссертации предлагалось внедрение «нового, более прогрессивного и гуманного метода добычи сайгаков с применением переносных сетей» вместо обычной охоты на машинах с горящими фарами, когда животных в сумерках ослепляли, загоняли до отека легких и расстреливали, поскольку при этом «товарный вид туш не отвечает предъявляемым требованиям». Еще через десять лет, когда вместе с остатками еды исчезли и остатки законности, сайгаков бросились истреблять всеми способами, вспомнив даже об аранах, использовавшихся, как установили археологи, в каменном веке. Аран — это стреловидная площадка в несколько десятков гектаров, окруженная траншеями. Такие площадки расчищали рядами по нескольку штук на пути сайгачьих кочевок, располагая широкой горловиной в сторону, откуда шли стада. На кончике стрелы находился узкий «выход», утыканный кольями или просто стеблями кососрезанного тростника. Бегущие животные сами нанизывались на преграду.

И бесчисленные, казалось, стада сайгаков вновь почти растаяли. В Красном списке Международного союза охраны природы сайгак даже попал на страницу видов, находящихся в «критической опасности». Следующая за ней страница — уже не красная, а черная — «виды, вымершие в природе». В Красной книге России сайгак не числится, но не потому, что вымер, а потому, что проходит по статье «промысловые животные» (!), хотя вне пределов заповедных земель его уже не встретишь. Зато можно встретить объявления, предлагающие охотничьи туры на сайгаков с обещанием самых длинных рогов в виде трофея. А академики-географы, выслуживающиеся перед чиновным аппаратом, опять призывают расстреливать все в природе: в разряд «стратегических ресурсов промысловой фауны России» на 2014 год попали и туры, и снежный баран, и белогрудый медведь, и сайгак. Прогноз годовой добычи последнего составляет 1000 особей!

Самый большой урон, не считая академиков, которые считать не умеют, наносят браконьеры, убивающие самцов ради рогов. Взрослый рогаль присматривает за гаремами из 12–30 самок. Но в последние брачные сезоны одного самца окружает больше самок. Из-за агрессивности доминантных особей по отношению к молодым те не могу спариться, и плодовитость самок падает. Нехватка же рогалей в российской популяции связана с их целенаправленным преследованием браконьерами.

Отрезанные рога затем нелегально уходят в Китай, где из них изготовляют 500 с лишним снадобий. Как всегда — от всего. Правда, биохимики, исследовавшие состав рогов сайгака, не нашли в кератине и коллагене (двух основных белках, образующих роговой чехол) ничего принципиально отличного от рогов козла и барана. Зато в китайских снадобьях из «стопроцентного сайгачьего рога» нашли много чего другого. Хромография, проведенная биохимиком Меган Коглан из лаборатории древней ДНК при Университете имени Мёрдока в Перте, выявила в «сайгачьем» препарате следы 15 различных видов растений, включая сильные аллергены. В других традиционных китайских «лекарствах» обнаружены ртуть, свинец и мышьяк; после их применения более сотни женщин приобрели болезнь почек с осложнениями в виде рака мочеполовых путей. В Китай и другие страны Юго-Восточной Азии в 1995–2004 годах, по данным международной организации TRAFFIC, отслеживающей пути нелегальной торговли дикими животными, было ввезено около 45 тонн сайгачьих рогов — в основном из России (для чего нужно было убить от 250 до 450 тысяч самцов); написанными под копирку объявлениями о скупке якобы «старых сайгачьих рогов» заклеены все столбы и подворотни Саратова, Волгограда, Элисты и Астрахани.

В Казахстане за одно такое объявление срок грозит, не говоря уж об убийстве сайгака. И поголовье северных антилоп растет, несмотря на падеж от холодных снежных зим и сезонных эпизоотий, случившихся в последние годы. Сейчас сайгаков насчитывается до 150 тысяч. На западе Монголии, где обитает другой подвид, помельче, их тоже стало больше — около 10 тысяч. Способствуют этому и местные власти, и усилия международных организаций, таких, как «Альянс по сохранению сайгака». У нас же подобные организации, по сути, объявлены «врагами народа». Поэтому и сайгаков при официальной численности то ли 12,5 тысячи, названной заповедником «Черные земли» в 2010 году, то ли 5 тысяч, озвученной в 2012 году на совещании в Министерстве природных ресурсов и экологии России, осталось не более 3,5 тысячи голов.

Кстати, в казахской легенде говорится, что хобот у сайгака вырос в память о вымершем соратнике — мамонте…

Белые мамонты

Бизоны, сайгаки, а также овцебыки, северные и благородные олени, лоси, дикие лошади и полностью вымершие шерстистые мамонты и носороги, «единороги»-эласмотерии (огромные носороги с одним массивным рогом), большерогие олени, туры, пещерные львы, гиены и медведи еще 12–15 тысяч лет назад составляли мамонтовую фауну, населявшую в ледниковый период (позднеплейстоценовую эпоху) все пространство Голарктики — Северную Евразию, северную и центральную части Северной Америки и север Африки[32]. В англоязычной литературе эту фауну принято именовать «Big Game» — буквально «большая игра», что подразумевает большую охоту, как в Африке — на слонов, носорогов, львов, буйволов, антилоп-гну. Насколько «большая игра» практиковалась людьми ледникового периода, доподлинно не известно, но без охоты на крупную дичь люди не выжили бы. Однако многие виды мамонтовой фауны были уничтожены в природе (тур, дикая лошадь) или почти выбиты (бизон, овцебык, сайгак) в последние 350 лет.

Но если овцебыки пережили наступление нового межледниковья в Гренландии, бизоны — в прериях и лесах Северной Америки, а сайгаки — в степях России и Казахстана, может, и их современники — мамонты — где-нибудь уцелели? Ведь на арктическом острове Врангеля шерстистые мамонты почти дожили до той поры, когда в Китае начали изготовлять поделки из бивней их вымерших на континенте соплеменников. Еще чуть-чуть — и мамонт из доисторического животного превратился бы в историческое.

Или превратился? Гуляет же по криптозоологической литературе рассказ охотника, якобы встретившего мамонта в уссурийской тайге в 1918 году. Зверь описан похоже, но… не на мамонта, каким его представляет современная наука, а на картинки, распространенные в начале прошлого века. Даже кучу придуманный мамонт навалил совсем не такую, какую сделал бы всамделишный. А миф продолжает жить — так же долго будет жить нынешний миф о клонированном мамонте, возродившийся с новой силой. Хотя успешно создать клон современного животного размером с овцу и крупнее удается примерно раз на несколько сотен попыток, а вполне себе живого слона вообще никто никогда не клонировал. Понятно, что научного смысла в этой шумихе нет никакого. Это все городские легенды, вроде рассказов про зомби и мира во всем мире…

Первые реконструкции шерстистого мамонта: в виде единорога из книги Готфрида Вильгельма Лейбница «Протогея» (1749 год); народный лубок издания Ивана Голышева (1859 год); зарисовка купца Романа Болтунова (1804 год)

Слухи о мамонтах, расхаживающих по тайге, восходят к сибирским легендам. Якуты и другие сибирские народы верили, что в нижнем мире водится гигантский зверь — сэлии. Выбравшись на поверхность, он гибнет от солнечных лучей, и остаются торчать только рога, которыми он рыл землю и сокрушал лед. К сэлии коренные сибиряки относились с суеверным ужасом (увидеть его — к смерти), но, преодолевая страх, столетиями собирали «рога» для обмена. Из Сибири слух о подземных великанах распространился по всей Евразии, и, поскольку в финно-угорских языках словом, звучащим как «мамут», называли «земляные рога», сэлии обрел имя «мамонт». В средневековой Европе бивни мамонта приписывали единорогу или почитали как святые реликвии. Так, в Валенсии зубу мамонта поклонялись как мощам святого Христофора, считавшегося великаном[33].

Востоковед Александр Юрченко из Санкт-Петербурга выяснил, что впервые находки мамонтовых костей упоминаются в письменных источниках XII века. Андалусский географ Абу Хамид ал-Гарнати, посетивший в 1150 году страну Булгар на реке Волге (территория современного Татарстана), свидетельствовал: «А под землей есть бивни слонов, белые как снег, тяжелые как свинец, один — сто маннов [около 60 килограммов] и больше и меньше, не знают, из какого зверя они выломаны… Из них изготовляют гребни и шкатулки и другое, так же как изготовляют из слоновой кости, но только это — крепче слоновой кости: не ломается». В 1254 году царь Малой Армении Хетум совершил путешествие в Монголию ко двору великого хана Менгу. Находясь там, Хетум услышал множество занимательных рассказов и по возвращении в Армению поделился ими с историком Киракосом Гандзакеци. И вот что записал Киракос: «…Есть остров песчаный, на котором растет, подобно дереву, какая-то кость драгоценная, которую называют рыбьей; если ее срубить, на том же месте она опять растет, подобно рогам». Речь, несомненно, шла об ископаемых бивнях мамонта: ведь каждый год на севере Сибири из многолетнемерзлых пород вытаивают кости — словно из земли растут. Прибывший в Россию спустя 440 лет немецкий проповедник Генрих Вильгельм Лудольф отмечал: «Чрезвычайно любопытная вещь — Мамонтова кость, которую в Сибири выкапывают из земли.

В народе ходят о ней фантастические рассказы. Говорят, что это кости животного, проводящего жизнь под землей и величиной превосходящего всех наземных животных… Более сведущие люди говорили мне, что эта Мамонтова кость представляет собою зубы слонов. Надо полагать, что они были занесены туда во время всемирного потопа и в течение долгого времени все больше и больше покрывались землей».

Когда в Санкт-Петербурге была основана Кунсткамера, туда по указу Петра I с Урала и из Сибири свезли множество мамонтовых «рогов». Исследовав эту коллекцию, энциклопедист и государственный деятель Василий Никитич Татищев опубликовал в 1725 году первое научное описание мамонтовых костей, а немецкий анатом и русский академик Иоганн Георг Дювернуа в 1728 году реконструировал скелет мамонта и доказал его подобие слоновьему. Но и тогда находки костей и останков мамонтов порождали странные слухи. В народе говорили, что мамонт — это старый лось, у которого вместо рогов выросли бивни, или столетняя щука, которая подкапывает берега рек. Кто-то даже утверждал, что лично знал одного татарина, провалившегося в пещеру и спасенного мамонтом. Некоторые считали мамонтов потомками слонов Александра Македонского, забредшими на север после его индийского похода. Ученое же сообщество обсуждало «мегамота», названного так по аналогии с библейским «бегемотом». «Мегамота» нарисовал шведский майор барон Леонард Кагг, вернувшийся из Тобольска, куда он, подобно многим плененным во время Северной войны офицерам, был направлен Петром I налаживать школьное образование. А источником сведений стал другой «свейский полоненик» — капитан Филипп Иоганн Табберт фон Страленберг, автор карты Сибири. Что было на рисунке, представленном на суд широко известного Шведского литературного общества (ныне — Королевское научное общество)? Бык с гигантскими изогнутыми рогами, огромными острыми когтями и львиным хвостом. «Рога», конечно, были бивнями мамонта, а «когти»… рогами шерстистого носорога. Чтобы разоблачить это «чудище», и написал на немецком и латинском языках свою статью для шведов Татищев.

Окончательно закрепили название «мамонт» в научном обиходе палеонтологи Иоганн Блюменбах из Гёттингенского университета и Жорж Кювье из Музея естественной истории в Париже, доказавшие на сибирских материалах в 1799 году, что это особый вымерший род слона — Mammuthus primigenius.

В августе того же года в дельте реки Лены эвенками из общины Осипа Шумахова, «тунгузского князца», как он именовался в тогдашних грамотах, была обнаружена первая мумия мамонта, о которой сохранились достоверные сведения. В 1803 году, когда мамонт полностью вытаял из обрыва, Шумахов вырубил бивни и продал их за 50 рублей (весьма достойные по тому времени деньги) купцу Роману Болтунову. Купец оказался любознательным — добрался до обрыва, зарисовал тушу и описал ее: «…Был так тучен, что брюхо у него отвисало ниже коленных загибов. Этот мамонт был самец… но без хвоста и хобота». Еще через три года о мамонте прознал Михаил Фридрих Адамс, адъюнкт по зоологии российской Императорской академии наук, который возвращался через Якутск из Китая. Когда зоолог оказался на месте, от мумии еще оставался скелет с большими кусками шкуры, две ноги, даже усохшие мозг и глаз и целый пуд выпавших волос — прочее уничтожили песцы, волки и собаки. Тем не менее этот остов, выставленный впоследствии в Кунсткамере (ныне — в Зоологическом музее в Санкт-Петербурге) и известный как «мамонт Адамса», является одним из наиболее полных скелетов Mammuthus primigenius. Академия сразу объявила о солидном денежном вознаграждении за каждую новую находку. Ждать, однако, пришлось почти целый век…[34]

Вот что писал журнал «Научное обозрение» за 1901 год: «Как сообщают газеты, найден прекрасно сохранившийся труп мамонта. В желудке оказался мох, трава. По распоряжению Императорской академии наук местные власти должны позаботиться о сохранении драгоценной находки вплоть до прибытия специалистов, посланных для изучения условий нахождения туши в залежах льда и доставки ее в Петербург. Мамонт найден в местности, находящейся в 300 верстах от Средне-Колымска…» Частично вытаявшую мумию заметил в береговом откосе реки эвенк Семен Тарабикин, преследовавший лося. Он извлек единственный бивень и продал его казакам. Те, зная об объявленном вознаграждении, выкупили у охотника и право на владение всей тушей. В сентябре 1901 года на реку Берёзовку, приток Колымы, прибыла экспедиция под руководством консерватора Зоологического музея Отто Герца — под изыскания царь Николай II выделил 16 тысяч рублей. Чтобы извлечь мамонта, над ним возвели деревянный сруб, который круглосуточно отапливали печами. Обратный путь занял четыре месяца: фрагменты мамонта везли на десяти повозках, запряженных то лошадьми, то оленями, а от Иркутска — в вагоне-холодильнике. В 1903 году уникальный экспонат — березовского мамонта, и ныне представляющий собой самую целую мумию взрослого животного, — выставили в музее.

Мумия шерстистого мамонта с реки Берёзовки, притока Колымы, на месте раскопок; слева от мамонта стоит палеонтолог Евгений Пфиценмайер, впервые описавший мягкие ткани ископаемого животного. 44 тысячи лет. Якутия. Science Photolibrary /East News

Вскоре довольно полные останки мамонта один из якутских братьев-промышленников Гороховых высмотрел на дне ручья, протекавшего на острове Большом Ляховском. Весть о находке дошла до Санкт-Петербурга, но в академии решили, что отныне проблем с мамонтами не будет, и отказали в финансировании дальней экспедиции. В итоге изрядно потрепанные фрагменты ляховского мамонта оказались в Париже, а следующую мумию нашли… только через 70 лет.

В 1977 году, на ручье Диме, в верховьях Колымы, при подготовке площадки для промывки золота бульдозерист Анатолий Логачёв из старательской артели «Знамя» зацепил ножом своей машины мамонтенка, названного по месту раскопа — «Дима». Другую почти целую тушку мамонтенка обнаружили спустя одиннадцать лет на берегу речки Юрибечеяхи на полуострове Ямал моряки теплохода «Порог». А самую целую на сегодня мумию мамонтенка, которого назвали Любой, там же, на Ямале, нашел оленевод Юрий Худи в 2007 году — у нее не хватает только хвостика. На следующий год двухмесячный мамонтенок вытаял из обрыва на реке Хроме в Северо-Восточной Якутии (его так и зовут Хрома). Дальше, видимо из-за усилившегося таяния мерзлоты, мумии стали появляться почти каждый год.

Очень необычная находка поджидала, например, палеонтологов на берегу моря Лаптевых в 2010 году: ее назвали Юка, поскольку обнаружили и сберегли мумию члены родовой общины «Юкагир». Путь мамонта от берегового обрыва до лаборатории в Якутске занял полтора года. А там, чтобы уточнить возраст животного, была сделана компьютерная томография черепа, результат которой оказался неожиданным: в черепе сохранился головной мозг! Прежде выводы о строении этого органа у мамонта основывались лишь на слепках внутренней полости черепной коробки и знаниях о мозге современных слонов. Поэтому важной задачей стало сохранение редкой находки для дальнейших исследований. «Мозг Юки, хоть и сохранил внешние признаки и форму, стал очень хрупким вследствие длительной мумификации. Месяц ушел на его консервацию — пропитку формалином — в Якутске, затем черепную коробку вскрыли и извлекли его, — рассказывает Евгений Мащенко, известный специалист по мамонтовой фауне из Палеонтологического института РАН. — Важно было не повредить череп и при этом аккуратно достать мозг в твердой оболочке, трепанация продолжалась почти шесть часов. Череп мамонта имеет особые воздушные полости, облегчающие эту массивную конструкцию, вот и пришлось распилить пятисантиметровую костяную толщу».

Когда и где найдут очередную мумию, предсказать невозможно. Так, в августе 2012 года в редакции журнала «National Geographic Россия» раздался звонок. Звонивший поинтересовался: не нужен ли мамонт? Поскольку мамонта держать журналистам было решительно негде, даже мертвого, занялись им сотрудники академических институтов… Звонку предшествовала история, случившаяся на западе Таймыра, на мысу Сопочная Карга, который вдается в Енисейский залив, где жил вдовец-оленевод с шестью детьми. Один из них — десятилетний тогда Женя Салиндер — как-то отправился с луком на охоту и добыл… мамонта: заметил частично вытаявшую тушу в десятиметровом обрыве. Вскоре на мыс прибыла научная экспедиция. «Сопкаргинский мамонт очень неплохо сохранился, — рассказывает секретарь Комитета по изучению мамонтов и мамонтовой фауны РАН Алексей Тихонов. — Удалось извлечь основную часть туши с ногами, черепом, нижней челюстью, правым ухом и глазницей, даже пенис. Длина тела — 2,9 метра, высота в крупе —1,2 метра. Предварительный осмотр местонахождения показывает, что мамонт жил более 38 тысяч лет назад и умер, вероятно, в подростковом возрасте — 13–16 лет от роду. В таком возрасте слонята-мальчики начинают созревать и, будучи изгнаны матриархом из группы, переживают сильный стресс».

Итак, в многолетнемерзлых породах, известных как «вечная мерзлота», мамонт и некоторые другие представители мамонтовой фауны, как мы видим, попадаются, но речь идет не о горах замороженных трупов, а о единичных находках. И совсем не оледенелых. «Вечная мерзлота» — это не лед, а в основном илистые частицы, спаянные ледяными кристаллами в твердую горную породу, уподобившуюся по крепости бетону. Постоянная температура пластов колеблется от 0 до -15 °C. Есть и кристаллы чистого льда до 20–40 сантиметров длиной, и льдовые жилы, заполняющие вертикальные трещины, — до 10 метров в поперечнике и до 50 метров глубиной (такие жилы развиваются 8–12 тысяч лет). Застывшие низкотемпературные слои перемежаются с разжиженными. Все это вместе и есть многолетнемерзлые породы, которые занимают всю территорию Якутии, достигая огромной — до 1400 метров — мощности, и значительную часть Сибири. На Россию приходится половина всей мировой площади «вечной мерзлоты». Образовались многолетнемерзлые породы из-за длительного промерзания грунтов во время последних оледенений (180–20 тысяч лет назад), когда обширные материковые ледники покрывали почти всю Северную Америку, Северную Азию и Европу до Альпийского пояса, а навстречу им далеко вниз спускались горные льды Пиренеев, Альп и Тибета. Дольше всего «осколки» ледникового щита сохранялись на севере Азии.

Объединяет всех относительно целых мамонтов несколько обстоятельств. Во-первых, каждый из них внезапно погиб вблизи природного холодильника, который обеспечил обезвоживание трупа — мумификацию; во-вторых, оказались они в бескислородной среде, в тонком «упаковочном материале» — среди илистых частиц; в-третьих, почти все мумии — а их уже около дюжины — принадлежат молодняку: среди юных особей смертность всегда высокая. «Кладбища» же мамонтовой фауны (на самом деле скопления разрозненных костей) формировались на протяжении сотен и даже тысяч лет в тех местах, куда трупы и перемытые кости сносились реками, — в древних поймах и дельтах. И каждая находка — будь то мумия или всего лишь разрозненные кости — это кладезь сведений о мамонтах и об их эпохе, о том времени, когда человек становился разумным. А новые технические средства позволяют узнать о них подробности, которые даже пять лет назад и не мыслились…

Началась же история мамонтов 60 миллионов лет назад, когда Африка была почти изолирована от лежащих севернее материков и там возникла особая группа млекопитающих, которую молекулярные биологи назвали — «афротерии». Афротерии объединяют очень непохожих зверей — сирен, даманов, трубкозубов, златокротов, тенреков, прыгунчиков и хоботных (ныне представленных слонами). У них и в еще большей степени у предков всех этих групп и их ближайших родственников — астрапотериев и нотоунгулят, населявших Южную Америку, есть общие черты в строении скелета (например, число туловищнокрестцовых позвонков и позднее прорезывание щечных зубов) и последовательности окостенения этого органа в эмбриональном развитии (последнее, понятно, касается современных животных).

Чем шерстистый мамонт (профиль справа и внизу) отличается от индийского слона (слева)? Щечные зубы с более выраженными гребнями, кончик хобота имеет пальцеобразный отросток (справа), остевой волос более плотный и шершавый (справа). На хоботе имеется муфта, бивни массивнее, конечности короче, на холке есть горб из бурого жира, тело покрыто тройным слоем шерсти. А вот хвост-клапан и ячеистый череп унаследованы у слонов. Художник Алина Коноваленко

Древнейшие остатки собственно хоботных происходят из Алжира и Марокко (им — около 40 миллионов лет). То были «мельчайшие» — всего 10–15 килограммов массой — «слоники» с высоколобым черепом и сдвинутыми назад носовыми отверстиями. Значит, верхняя губа у них вытянулась и вместе с ноздрями преобразилась в хобот — мускульный насос, удобный для питания и различных манипуляций, словно рука у человека или другой обезьяны. У современных слонов 150 тысяч мускульных тяжей располагаются в хоботе по окружности, вдоль него и наклонно к продольной оси: при сокращении радиальных мускулов хобот растягивается, при сжатии продольных — укорачивается, а при стягивании косых — сворачивается или изгибается, что и делает его таким подвижным. Появление хобота привело к тому, что вторые верхние и нижние резцы у слоновьих предков развились в бивни. Вероятно, большую часть своей жизни первые хоботные проводили в воде: не случайно их ближайшие родственники — водные млекопитающие сирены. На водный образ жизни указывает и изотопный состав зубов. Может быть, и хобот им понадобился, чтобы дышать, находясь под водой? Так его используют современные слоны, преодолевая реки.

В ходе эволюции хоботные заметно подросли и 20 миллионов лет назад зашагали на столбовидных ногах с короткими пятипалыми стопами и кистями по Азии, а затем и по обеим Америкам. Современное семейство слонов, к которому относится и мамонт, появилось 6–7 миллионов лет назад тоже в Африке. Эти млекопитающие отличаются необычным строением и сменой зубов: на щечных — жевательных — зубах у них расположены параллельные поперечные пластины-терки: чем грубее становилась растительность, тем больше образовывалось пластин, расширявшихся за счет зубного цемента. Эти зубы у слонов настолько длинные, что, когда передняя часть коронки уже почти стерта, задняя еще только прорезывается. По мере развития новые зубы продвигаются вперед и выталкивают прежние. Такое горизонтальное, или «конвейерное», замещение всегда происходит в определенный срок: шесть генераций щечных зубов последовательно сменяют одна другую (когда стачиваются последние зубы — примерно на 60-м году жизни, — слон умирает от голода). Поэтому с помощью компьютерной томографии по числу зубов, оставшихся «в запасе», можно узнать индивидуальный возраст мамонта. Скажем, у Юки четвертая смена зубов еще не прорезалась — значит, ей было 6–9 лет.

Мощные бивни и хобот мамонта или крупного слона создают большую нагрузку на мышцы и связки, управляющие движением головы. Поэтому эти мышцы имеют довольно большую массу, а площадь затылочной части черепа, где крепятся связки, — увеличена. Две оси черепа — длинная вертикальная и короткая переднезадняя — представляют собой два плеча рычага: прикладывая небольшое усилие к его длинному плечу, можно уравновесить гораздо большую силу, направленную на его короткий конец. Этот простой механизм позволяет легко поднимать и опускать тяжелую голову с помощью длинных мышц, которые идут от шейных и спинных позвонков к верхнему краю затылка. Хотя укрупнение черепа ведет к наращиванию костной ткани, в ходе эволюции слонов в нем образовались, особенно в лобной части, многочисленные полости, разделенные тонкими и плотными костными перегородками. Система перегородок придает черепу дополнительную прочность, а полости не только облегчают вес, но и служат прокладкой, предохраняющей мозг от теплового удара у слонов и от переохлаждения — у мамонтов. Потому мозговая камера оказывается в глубине черепа. Большой череп вмещает и другие крупные органы. Так, огромная носовая полость содержит миллионы обонятельных клеток, что позволяет слонам различать запахи даже лучше, чем собакам.

Мозг у современных слонов в среднем достигает объема 4800 кубических сантиметров. Это в 3,4 раза больше, чем у человека. Устроен мозг слонов очень сложно; считается, что слоны не уступают в уме дельфинам и самым близким к человеку видам обезьян. У мамонтов мозг, возможно, был даже крупнее: так, исследование этого органа у Юки показало, что объем ее мозга составлял 5000 кубических сантиметров против 4450 у африканского слона такого же возраста и пола. Мозг большего размера помогал в решении сложных задач, которые постоянно ставила неприветливая северная природа.

Эти и другие (например, хвост-клапан, запиравший заднепроходное отверстие) удивительные особенности тропических по происхождению слонов позволили им приспособиться к суровым условиям северных континентов, когда наступал ледниковый период. Непосредственным предком шерстистого мамонта, появившегося на северо-востоке Азии около 700 тысяч лет назад, был трогонтерий (Mammuthus trogontherii); в Северной Америке он же дал начало колумбову мамонту (Mammuthus columbi).

Огромные бивни помогали мамонтам скоблить стенки утесов, сложенных мерзлыми породами, чтобы напиться, разгребать снег в поисках корма (именно потому они были развернуты внутрь, образуя подобие бульдозерного щита), а гребенчатые зубы — перетирать самые жесткие травы и ветки, чтобы насытиться даже грубой пищей. У самцов шерстистого мамонта длина бивней достигала 4,5 метра, а масса —135 килограммов; у африканских слонов бивни — до 3 метров, масса — до 100 килограммов. При этом мамонты (до 3,2 метра) уступали по высоте африканскому слону (до 3,5 метра). На бивнях самцов обычно видны затесы — следы их использования. Иногда, сломав бивень, защемленный в ледяной жиле, мохнатый гигант продолжал использовать культяпку до самой смерти, стесывая обломок почти до основания.

В студеную многомесячную зиму мамонтам понадобились еще некоторые приспособления: шерстяной покров; обильные сальные железы, предохранявшие шерсть от намокания и смерзания; толстый (7–9 сантиметров) слой подкожного жира и жировой горб; уши, хвост и конечности меньшего, чем у слонов, размера, что благодаря сокращению поверхности теплоотдачи предотвращает большие потери тепла; а также своего рода муфта — расширение в передней части хобота, в котором можно было согревать чувствительный пальцевидный кончик этого органа.

Волосяной покров исполина был тройным: покров из длинных — до 90 сантиметров — остевых волос, образующих своеобразный «чуб», «воротник» и «юбку», плотный темный средний слой и густой курчавый подшерсток. Остевые волосы отличались утолщенным корковым слоем, что придавало им особую прочность и теплоемкость, и достигали в диметре 0,3 миллиметра (совсем не тонкие «как волос»). Поверхность волос покрывали ребристые чешуйки, которые, цепляясь друг за друга, превращали шкуру в сплошной панцирь, защищавший мамонта даже в сильный ветер.

Шерсть мамонтов известна по многим образцам. Однако на вопрос, какого цвета были мамонты, ответить непросто. Обычно их изображают рыжевато-бурыми, поскольку именно так выглядят волоски. Когда же группа молекулярного биолога Майкла Хофрейтера из Йоркского университета исследовала судьбу гена меланокортинового рецептора (Mc1r), который связан с окраской перьев птиц и шерсти млекопитающих, в ископаемой ДНК мамонта, выяснилось, что аллели этого гена у мамонта изменены по сравнению с таковыми африканского слона. И одна из мутаций могла делать мохнатых хоботных блондинами. «Изучение распределения пигментов в остевых волосах, — рассказывает палеобиолог Силвана Тридико из Университета имени Мёрдока в Перте, — показывает, что они были прозрачными». Почему бы нет: «белый» цвет обычен для зимней окраски многих птиц и млекопитающих северных широт, поскольку прозрачный покров позволяет солнечным лучам греть тело. (Темная шерсть быстро нагревается сама, но столь же быстро на ветру и холоде тепло теряет.) Ржавый оттенок ископаемые волоски приобретают со временем из-за окисления белков. Вероятно, могли мамонты, подобно многим северным млекопитающим, менять окраску при линьке, и, может быть, когда-то по зимним степям бродили стада серебристо-серых гигантов…

Исследования новых мумий помогли ученым узнать и о других эволюционных новшествах, благодаря которым мамонты приспособились к холоду. Так, группы зоологов Геннадия Боескорова из Института геологии алмазов и драгоценных металлов в Якутске и Алексея Тихонова выяснили, что даже у маленьких мамонтят — оймяконского и ямальского, известных как Саша и Люба, — на холке были горбики, состоящие из ячеистого коричневого жира. Именно такой жир служил теплоизолятором и обеспечивал выживание новорожденных мамонтят[35]. А группа физиолога Кевина Кемпбелла из Университета Манитобы, исследуя состав гемоглобина у мамонта, обнаружила изменения в структуре трех аминокислот. Измененный гемоглобин мог активно насыщаться кислородом и переносить молекулы этого газа в морозном климате, превращая кровь животного в своего рода антифриз. Чтобы это доказать, ученые подсадили кишечной палочке собранный ими ген мамонта, и бактерия синтезировала мамонтовый гемоглобин. Этот белок и был проверен на сродство к молекулам кислорода при низких температурах, которое оказалось значительно лучше, чем у гемоглобина слонов.

Что погубило столь хорошо приспособленных к условиям Заполярья мохнатых исполинов? Хотя и дожили мамонты на островах Врангеля и Прибылова у побережья Аляски (3,7 и 6,5 тысяч лет соответственно) до вполне просвещенных времен египетских пирамид, письменных свидетельств о причинах их исчезновения с лица Земли никто не оставил: где Египет и где Северо-Восточная Арктика? Если отбросить околонаучные предположения вроде метеоритных бомбардировок и массовых вулканических извержений, в сухом остатке окажутся климат, растительность (корм) и человек.

Гибель мамонтов и их спутников связывают по большей части с наступившим 12 тысяч лет назад потеплением: на участках суши, оставшихся от уходившей под воды океана азиатско-американской Берингии, среднегодовые температуры повысились на 4–12 °C. Избыток влаги способствовал распространению тундровой и болотно-таежной растительности в прежде сухие и холодные степные угодья мамонтов. Пришло время обильных снегопадов, из-под мощного снежного покрова труднее стало добывать корм, и единый мамонтовый комплекс распался: сайгаки и лошади оказались в степях Центральной Азии, овцебыки — в Гренландии, бизоны — в американских лесах и прериях…

Некоторые ученые, например геофизик Сергей Зимов, руководитель Северо-Восточной научной станции и организатор необычного «Парка плейстоценовой эпохи» в низовьях реки Колымы, не исключают, что к вымиранию мамонтов и их спутников причастны и люди. «Вы думаете, человек мамонта убить не мог? Нечем? — усмехается он и тут же со смекалкой бывалого сибиряка отвечает: — Скатал шерсть мамонта длинным валиком, помочился; кругом мороз — вот и копье. Прикрутил той же шерстью камень к древку, то же самое сделал — топор». Некоторые читатели, наверное, слышали о пигмеях из Конго, которые ходят на слонов с одним копьем и протыкают таким оружием брюхо великана, подлезая снизу. Наконечники копий у пигмеев, правда, железные. Шерстяных копий на северо-востоке России тоже никто не находил. Да и во всем мире обнаружена лишь пара мамонтовых костей с застрявшими в них наконечниками метательного оружия, а прямых доказательств охоты человека на мамонта — практически нет.

Лишь в последнее время трудами палеонтологов и археологов стали намечаться контуры сложных взаимоотношений людей и мамонтов. Так, в 2008 году в низовьях реки Яны на севере Якутии было обнаружено необычное скопление костей мамонтов возрастом около 30 тысяч лет. На свою беду оказалось оно еще и очень богатым мамонтовой костью, весьма востребованной на рынке (с XVIII века в России ежегодно заготавливают и продают, в основном в Китай и по большей части нелегально, от 20 до 40 тонн бивней). Его безвестные первооткрыватели с огромным риском для жизни проделали в многолетнемерзлых породах туннель длиной 46 метров и шириной до 4,5 метра, пытаясь добыть ископаемые сокровища. Кое-что осталось и ученым из Геологического института РАН, Исследовательского института Арктики и Антарктики и Института истории материальной культуры РАН. Они добрались до конца опасной галереи и обнаружили там тысячи костей мамонтов, а также остатки других плейстоценовых животных — бизона, шерстистого носорога, лошади, северного оленя и медведя. Предполагается, что такое скопление никак не могло образоваться в результате речного переноса, охоты хищников или гибели на солонцах под обвалом, как порой происходит с современными слонами, вырубающими ниши в поисках минералов. Если в то время в этих местах мамонты составляли не более трех процентов всей фауны, то в костяном скоплении, наоборот, представлены практически только их остатки — 31 особь. Причем все особи как на подбор — молодые, ростом 1,8–2,6 метра в холке. «Судя по всему, люди долгое время складывали здесь наиболее интересные для них объекты, — говорит палеонтолог Павел Никольский из ГИН РАН. — Часть костей несет на себе следы обработки орудиями; сами орудия — скребки, ножи, рубила, остроконечники — тоже встречаются».

А самым интересным открытием экспедиции стали две правые лопатки, в которых торчали каменные наконечники дротиков либо копий с остатками древка, изготовленного из бивня. Расположение пробоин указывает на то, что охотники подбирались к мамонту сзади, с правой стороны, и старались поразить метательным оружием жизненно важные органы исполина. Порой, конечно, промахивались — тогда наконечники и застревали в костях. Любопытно, что этот же участок на теле мамонта выделен на рисунках в пещерах Руффиньяк во Франции и Эль-Пиндаль в Испании. Впрочем, судя по всему, мамонтов добывали нечасто. Большую часть ценного материала — слоновой кости, из которой делали множество необходимых орудий, а в других местах даже строили хижины, собирали, как и сейчас, от умерших естественным путем особей.

Во многом завися от мамонтов, человек лишь поспособствовал вымиранию их последних небольших популяций на северо-востоке Сибири, когда из-за потепления и смены растительности мамонты потеряли 90 процентов своей территории, а их численность упала примерно до миллиона особей и резко сократилось генетическое разнообразие. Чтобы истребить этот миллион, достаточно было раз в три года убивать по мамонту в расчете на человека. Почему убивали именно мамонтов? Чтобы получить обильный источник бурого жира, содержащего ненасыщенные жирные кислоты (подобные омега-3 и омега-6), которые восполняют недостаток витаминов в северных широтах…

Так что мамонт заслужил памятник — за заслуги перед человечеством. И первый такой памятник был установлен в 1841 году на околице украинского села Кулешовка на берегу реки Хусь (ныне Сумская область), где за два года до этого профессор медицины Харьковского университета Иван Калениченко обнаружил хорошо сохранившийся остов животного. Сам скелет, выкопанный на землях графа Юрия Головкина и при его содействии, был в дальнейшем подарен Харьковскому университету. Автором проекта памятника стал Калениченко, а средства на его отливку на одном из заводов Харькова выделил владелец имения.

В новом тысячелетии мамонты все больше обживают городские пейзажи Северо-Восточной России: в 2005 году железобетонное изваяние исполина появилось у речной переправы, соединяющей Салехард и Лабытнанги (художник — Алексей Тютнев); в 2007 году в Ханты-Мансийске у подножия Самаровского ледяного останца обосновалось целых семь бронзовых животных, общим весом 70 тонн, через два года их поголовье выросло до девяти скульптур (автор Андрей Ковальчук). В 2013 году вернулся мамонт и в Магадан — в облике металлической скульптуры, в полный рост вставшей на берегу исторической для города бухты Нагаева. У автора, магаданского скульптора Юрия Руденко, была идея создать композицию под названием «Время». Как символ времени сразу возник мамонт, который когда-то водился в этих краях. Тысячелетия спустя наступило время золотых приисков, но теперь и оно уходит. Так возникла мысль сделать скульптуру из металлолома с заброшенных разработок. Скульптор начал собирать детали разных механизмов, машин, разбирал различное оборудование, и на это ушло несколько лет. Еще три месяца заняла сварка. На поверхность металлического мамонта не стали наносить защитное покрытие: со временем под дождями и солеными брызгами он заржавел и цветом уподобился своим некогда жившим в этих местах собратьям. С точки зрения палеонтолога, магаданский мамонт выглядит очень правдоподобно…

Волосатый носорог

Современнику мамонта — шерстистому, или волосатому, носорогу (Coelodonta antiquitatis) памятник поставили гораздо раньше. Хотя сам он об этом не знает. И вообще об этом почти никто не знает. Работа скульптора Ульриха Фогельзанга, появившаяся в 1590 году на центральной площади австрийского города Клагенфурта, изображала дракона. А голову дракона автор изваял, взяв за образец реальный череп, найденный при осушении болот в середине XIV века в окрестностях города. Правда, о том, что череп принадлежал шерстистому носорогу, скульптур знать не мог. В итоге получилось то, что можно назвать первой палеонтологической реконструкцией в натуральную величину. Тот череп носорога и сейчас выставлен в городской ратуше…

По части легенд история находок остатков этого зверя мало в чем уступает мамонту. Так, в 1822 году немецкий натуралист Генрих фон Шуберт описал мифического грифа (Gryphus antiquitatis) по когтям почти метровой длины. Подобные когти, считавшиеся останками гигантской птицы, находили и раньше, но фон Шуберт дал им научное название. Миф развеял его соотечественник Иоганн Фишер фон Вальдгейм, ставший профессором Московского университета и обогативший русский язык словом «палеонтология»: он, во-первых, отождествил «когти», пусть и плоские, с рогами шерстистого носорога, хотя таковые еще практически не были описаны в то время, а во-вторых, отметил, что Геродот, на которого ссылался немецкий натуралист, подразумевал под грифами некий зауральский народ, а отнюдь не гигантских птиц. И действительно, вид скифских всадников, населявших Южную Сибирь во времена Геродота (V век до новой эры), — в длиннополых шубах и островерхих шапках, увенчанных масками-головами хищных птиц (одеяния прекрасно сохранились в алтайских могильниках), мог вызвать ассоциации с неведомым полузверем-полуптицей у их оседлых соседей бактрийцев. А от бактрийцев распространиться в Персию и греческие полисы, где мастера-златокузнецы талантливо и живо запечатлели полуптиц-полузверей — грифонов — в ювелирных изделиях.

Шерстистый носорог на рисунке из пещеры Шове-Пон-д’Арк. 37–28 тысяч лет. Ардеш, Франция

Череп шерстистого носорога. 50–15 тысяч лет. Северо-восток России. Музей «Ледниковый период», Москва

Диспут о когтях-рогах развернулся в XIX веке, хотя еще в 1772 году Петр Симон Паллас описал и зарисовал в деталях мумифицированные конечности и голову северного носорога, а в 1799 году Иоганн Блюменбах, увековечивший в науке мамонта и большерого оленя, присвоил латинское имя и шерстистому носорогу (часть его материала происходила с Южного Урала). Паллас также отметил поперечную полосатость на рогах и предположил, что она отражает годовые циклы роста. Затем носовые рога шерстистого носорога изучал российский академик Федор Брандт, который полагал, что при жизни зверя они были округлыми в сечении, как у современных носорогов, а плоскими становились в руках сибирских умельцев, раскалывавших рога вдоль для своих нужд. Европейские путешественники действительно упоминали, что юкагиры использовали такие рога при изготовлении луков…

При взгляде на полный скелет или мумию шерстистого носорога он кажется очень странным и неуклюжим созданием: непропорционально длинная (почти метровая), опущенная к самой земле голова; длинный рог (до 1,2 метра), торчащий вперед, а не вверх; бочковидное тело с короткими ножками. На самом деле все очень функционально: рог, в рабочем положении параллельный земле, — чтобы разгребать снег; голова с вытянутым лицевым отделом — чтобы в длинных ноздрях прогревался воздух; объемистое туловище и короткие ноги, а также небольшие уши и хвост (конечно, в сравнении с афро-азиатскими представителями носорожьего племени сходной величины) — чтобы не терять лишнего тепла. Эти анатомические особенности возникли не вдруг: у предшественников шерстистого носорога, появившихся 2,5 миллиона лет назад на северных склонах Гималайско-Тибетского поднятия, постепенно удлинялась голова, все ниже пригибаясь к земле, а также утолщалась зубная эмаль, что указывает на приспособление к все более грубой степной растительной пище. Так в Северной Евразии около 450 тысяч лет назад и возникли рогатые гиганты, достигавшие массы 4 тонны, при длине тела до 3,6 метра и высоте в холке до 1,6 метра.

Дальнейшее изучение рогов, происходящих в основном с севера Якутии и запада Чукотки, показало, что они всегда были плоскими. У некоторых из них сохранилась прижизненная площадка стирания на передней кромке. Образовалась она при пастьбе и, возможно, при разгребании снега, за счет маховых движений головы влево и вправо. Тропические сородичи шерстистого носорога с подобной проблемой не сталкиваются: все рога у них имеют округлые очертания и не несут таких следов истирания. Поэтому, наверное, и носовая перегородка у взрослого шерстистого носорога, в отличие от его родственников, окостеневала полностью — дополнительная опора для интенсивно используемого органа всегда пригодится. Некоторая залощенность наблюдается не только на плоском переднем роге, но и на заднем, округлом в сечении, лобном. Понятно, что достать до земли животное лобным рогом при всем желании не могло. А вот для постановки блока при парировании выпадов противника и служа своего рода гардой этот рог пригодиться мог. Поединок шерстистых носорогов, где один соперник отражает этим рогом удар другого, запечатлен на стене пещеры Шове-Пон-д’Арк на юге Франции. У юных носорожат лобный рог тоже немного истирался — вероятно, о грубую шерсть на брюхе матери при кормлении.

Вообще рога шерстистого, как и других носорогов, по сути своей — не рога, а копыта: они являются такими же кератиновыми трубчатыми производными кожи. Строением и размером эти образования более всего напоминают отдельные цедильные пластины кита (китовый ус). Состоит рог из полых кератиновых трубочек — филаментов, погруженных в слоистый матрикс из фосфата кальция, обогащенного меланином. Чередование слоев с разным содержанием меланина и делает рог полосатым. Более рыхлые темные слои, вероятно, образовывались в летний сезон, когда рог рос быстрее, а меланин был востребован для предотвращения распада кератина под действием ультрафиолетового излучения. Светлые относительно плотные слои появлялись зимой. В целом же, как установила палеонтолог Ирина Кириллова из московского музея «Ледниковый период», пара таких слоев составляла у шерстистого носорога годовой цикл, а значит, самые крупные и длиннорогие особи жили до 30 и более лет.

Однако среди растительноядной мамонтовой фауны шерстистые носороги были самыми редкими животными. Их исчезновение, случившееся на 4–5 тысяч лет раньше вымирания других важных видов ледникового периода, стало первым предвестником позднеплейстоценовой катастрофы.

Пещерный лев

Среди палеолитических рисунков изображения шерстистого носорога встречаются нечасто, но еще реже наши пращуры запечатлели в своих каменных галереях пещерных львов (Panthera spelaea): известны лишь рисунок нескольких голов из пещеры Шове-Пон-д’Арк и скульптурка из немецкой пещеры Фогельхерд. Скульптор-анималист Владимир Сучок из Санкт-Петербурга решил восполнить этот пробел и воссоздал облик пещерного льва в полный рост.

«Все началось, — рассказывает Владимир, — с копии черепа пещерного льва, которую я снял с оригинала превосходной сохранности, найденного на берегу реки Яйвы в Пермском крае. Длина черепа — 44 сантиметра — заметно больше, чем у современных львов». Для начала Владимир с помощью палеонтолога Павла Никольского реконструировал недостающие фрагменты. Череп и нижняя челюсть для удобства работы были собраны вместе на вращающейся подставке. На эту конструкции пластилином разных цветов накладывались отдельные группы лицевых мышц с учетом их объема и мест крепления; поверх мускулатуры также пластилином наносились кожный покров и шерсть. Как это должно было быть, подсказали таксидермисты из Зоологического музея РАН, показавшие на примере современных больших кошек тонкости строения и функционирования лицевых мышц. Далее по замерам костей туловища и конечностей пещерного льва был построен каркас, на котором скульптурной глиной также были смоделированы мышцы и покровные ткани. Рост зверя в холке получился 1,2 метра, а общая длина тела — 2,5 метра (несколько больше современного льва).

Пещерные львы на рисунке в пещере Шове-Пон-д’Арк. 37–28 тысяч лет. Ардеш, Франция

Натурная реконструкция пещерного льва по материалам с Урала и северо-востока России. 50–15 тысяч лет. Художник Владимир Сучок для музея «Ледниковый период», Москва

Что касается внешности, то, судя по палеолитическим «портретам», царь зверей из плейстоценовой династии не мог похвастаться пышной гривой. По мнению профессора Дейла Гатри из Университета Аляски (Фэрбанкс), «отсутствие этой показательной львиной черты связано с тем, что жили пещерные львы небольшими прайдами, в которых самцы охотились вместе с львицами, подобно львам из кенийского национального парка Цаво». Лишь в этом парке, где проживает не совсем обычная львиная популяция, самцы охотятся наравне с самками, и именно у этих самцов нет пышной гривы, а растет что-то вроде бакенбард. Однако среди львиц они пользуются успехом, собирая вокруг себя прайды из 4–10 самок. Злые ученые языки говорят, что у безгривых львов повышенный уровень тестостерона, как у лысых мужчин.

Львы из Цаво «прославились» еще тем, что молва приписывала им особую свирепость и людоедство: в 1898 году при прокладке железной дороги в Кении пара львов сообща растерзала несколько десятков человек — строителей из Индии и местных фермеров из народа таита. Зверей застрелил инженер-путеец Джон Паттерсон, и столетие спустя история о львах-убийцах стала сюжетом голливудского триллера «Призрак и Тьма». Заинтересовала она и ученых: эколог Джастин Йикел из Калифорнийского университета (Санта-Крус) и его коллеги решили проверить, соответствуют ли охотничьи рассказы действительности? Благо черепа и шкуры этих львов сохранились в Филдовском музее естественной истории (Чикаго); из них были взяты образцы шерсти и костного коллагена на изотопный анализ. Соотношение стабильных изотопов углерода (13С к 12С) и азота (15N к 14N) позволяет установить пищевые предпочтения животных, причем изотопная подпись из коллагена дает усредненные данные о диете в течение всей жизни, а из волос — за последние три месяца перед гибелью. Оказалось, что львы действительно питались человечиной: один за три предсмертных месяца съел троих человек, другой — восемь. Всего же на пару они могли удовлетворить свой аппетит тремя-четырьмя десятками людей, поскольку человеческая плоть, зависимая от культурных растений, сильно обедняется тяжелым изотопом азота (мы едим много бобовых — азот-фиксаторов) и отличается средними для данной местности показателями по изотопии углерода. Хищникам же все это изотопное наследство переходит вместе с пищей со сдвигом в положительную сторону и по азоту, и по углероду.

В каком-то смысле рассказанная выше страшная история имеет прямое отношение к пещерным львам. Нет, вероятно, они не были безжалостными людоедами: львов из Цаво перейти на человечину заставила суровая действительность: разрушительные для местной экосистемы строительные работы практически оставили их без обычного источника пищи — жирафов, антилоп, зебр, повыбитых людьми, а «закон джунглей» (и саванны) суров: не лезь в чужую пищевую цепочку, сам станешь ее звеном… Пещерные же львы имели свободу выбора: бизоны, лошади, овцебыки, северные олени, горные бараны, даже молодые пещерные медведи (зимой легко можно было добыть спящего косолапого). И это не просто список видов, обитавших поблизости: почерк льва распознается по следам зубов на костях и когтей на шкуре (такие следы на шкуре бизона с Аляски обнаружил Дейл Гатри). Некоторые жертвы огрызались: на костях львов встречаются следы зубов пещерных гиен и медведей, от которых трудно было увернуться в тесном подземелье. Ну и без химии, конечно, никуда: соотношение изотопов азота подсказало, что в Европе пещерные львы предпочитали охотиться на северных оленей и пещерных медведей, а на северо-востоке Азии нападали на бизонов-лошадей-овцебыков, возможно, даже на шерстистых носорогов. Ведь северные олени ели в основном лишайники с аномально низким содержанием тяжелых изотопов азота и углерода, а все остальные названные копытные паслись на степном разнотравье. А дальше все, как всегда, по цепочке вверх. Со временем львы могли оценить и растущие людские ресурсы…

Хотя пещерные львы, появившиеся около 350 тысяч лет назад в Африке, распространились практически по всей голарктической области — от Испании до Чукотки, на Аляске и северо-западе Канады, — даже отдельные их кости попадаются нечасто. Ведь популяции хищников гораздо малочисленнее, чем популяции растительноядных, пусть и таких крупных, как мамонты или шерстистые носороги. Но вот летом 2015 года на севере Якутии были найдены останки двух детенышей пещерного льва. «Мумии нашли в Абыйском улусе, — рассказывает Альберт Протопопов, руководитель Отдела изучения мамонтовой фауны Академии наук Республики Саха (Якутия). — Находка, без сомнения, сенсационная: львята прекрасно сохранились, включая волосяной покров, уши, мягкие ткани и даже вибриссы! Вероятно, детеныши погибли под осыпью или оползнем». И это, наверное, самые удивительные из всех мумий ледникового периода…

Подобно многим другим крупным млекопитающим мамонтовой фауны, пещерные львы исчезли с последним потеплением. В то же время, примерно 11 тысяч лет назад, вымер и американский лев (Panthera atrox), отпрыск пещерного и совсем не родственник пумы, которую иногда тоже называют «американским львом», хотя генетически она ближе к гепарду. Ныне быстро сокращается и область распространения последнего льва — африканского, который в конце плейстоценовой эпохи встречался по всему Аравийскому полуострову и на Ближнем Востоке вплоть до Северной Индии.

Последний современник мамонта

В ледниковом периоде все персонажи этой главы — бизон, сайгак, шерстистый мамонт и носорог, пещерный лев обитали вместе на просторах Северо-Восточной Сибири. А могли бы выжить там сейчас? Отправимся, посмотрим..

Из иллюминатора бескрайние яно-индигирские просторы напоминают рисовые чеки где-нибудь на юге Китая. И если бы я работал в желтой прессе, то сочинил бы эссе о великой цивилизации гипербореев, за тысячи лет до китайцев растивших рис далеко за Полярным кругом. На самом деле так выглядит полигональная тундра — совместное произведение ледниковой эпохи и нынешней недолгой оттепели: совершенно круглые озера всех размеров, разделенные бесчисленными клеточками болот, и булгунняхи — удлиненные холмы из многолетнемерзлых отложений, называемых едомой. Это старинное русское слово буквально означает «съедаемая» — под лучами солнца и действием текущей воды едома, сложенная тонкими илистыми и органическими частицами, песчинками и торфом, пробитая ледяными жилами, быстро исчезает, съедается. Благодаря ежегодной череде замерзаний и оттаиваний булгунняхи потихоньку выпирают вверх. У одного из таких холмов на относительно сухом месте расположилось наше пристанище — старая рыбацкая палатка, укрепленная фанерой и слегами, чтобы ее не унесло первым же порывом ветра. А дует здесь всегда. Относительно сухим это место остается недолго: мерзлота протаивает под спальником и за две недели он, как в могилу, погружается в холодную ложбинку.

Утро, часов в пять, начинается с хрустального перезвона: ветер гоняет подтаявший лед по озеру, и тот, вжимаясь в берег, образует мини-торосы, похожие на обломки хрустальных ваз, рядом с которыми лежат «выпавшие» из них цветы — ярко-желтые калужницы и пурпурные колоски мытника. На ледовый перезвон накладывается нежное гуканье малых лебедей, потом затевают перекличку гагары: на мелодичные вопросы белоклювых в резких тонах отвечают берингийские. Все эти звуки доносятся со стороны озера, где чередой проплывают влюбленные пары птиц. А в ивовом кустарнике — тальнике на склоне бугра дружно заводит песню многоголосый хор всякой мелочи: пеночек-весничек, чечеток и пуночек. С громким курлыканьем садится трио малых канадских журавлей, и раздается ритмичное «бу-у, бу-у…» пары дутышей, в полете похожих на монстриков из аниме Хаяо Миядзаки, — длинноклювые, большеглазые шарики с короткими крылышками и хвостиками, паровозиком летящие низко над болотом. Наконец слышится топот трясогузки, разгуливающей по тенту в поисках места, где можно пристроить гнездо — у печной трубы или на поперечине палатки? Весь звуковой ряд в той же последовательности повторяется каждый день: не птицы слетаются к нам, а мы забрались к ним в тундру — в ресурсный резерват «Кыталык» на северо-востоке Якутии, где гнездятся более 90 видов птиц, прибывающих каждую весну в низовья Индигирки из Юго-Восточной Азии и Австралии, Северной Америки и Шпицбергена, Африки и Антарктики.

Поблизости есть три поселка: в 200 километрах отсюда на востоке, на юге и на севере… Где север? Этот вопрос начинает интересовать нас через несколько часов ходьбы по болотам в режиме «ну… вам по пояс будет». «С той стороны, где на дереве мох», — ответ не просто бессмысленный; вопиюще издевательский: мох — везде, а деревья — нигде. Карликовую березу, едва проглядывающую сквозь мхи и лишайники и сейчас едва начавшую разворачивать свои бонсайные листочки, деревом не назовешь. Хотя она наравне с большой белоствольной подругой может служить символом России, пятую часть площади которой занимает тундра с покрытыми карликовой березой кочками — спасительными в бескрайнем океане болот островками, где можно присесть, передохнуть и обсохнуть.

Впрочем, не все ли равно, где север: все видно как на ладони, к тому же весь день светло как днем — не потеряешься. Вскоре приходит понимание, что километры здесь какие-то не те. Путь в один конец занимает полдня. Расстояние не имеет значения, время в полярный «полдень» — тоже. Альберт Эйнштейн не выдумал единый пространственно-временной континуум: в тундре он существует — дистанция измеряется в часах, время суток определяется числом шагов, а мы на неделю оказываемся привязанными к двум стрелкам ежедневного маршрута, всегда указывающим на полдевятого. В полдевятого по минутной стрелке вышли, повернули на часовую, прошли по ней туда и обратно, вернулись по минутной в полдевятого. Полдевятого чего? А какая разница, ведь светло…

«Не напугни» — это завет орнитологов, бердвотчеров и профессиональных фотографов. Спугнешь птиц в период гнездования — они могут бросить гнездо или опоздают с возвращением — голодные в отсутствие леммингов поморники или чайки быстро расклюют и яйца, и птенцов. Вот и приходится ежедневно форсировать болото туда и обратно, чтобы переставить скрадок еще на несколько метров ближе к выбранной паре стерхов, которые по очереди высиживают будущее потомство. Затем отойти на безопасное для птиц расстояние и высчитывать: достаточно ли быстро они возвращаются? Напоследок в скрадок нужно будет войти втроем, а покинуть его вдвоем: предполагается, что стерхи считают только до двух, ведь больше двух яиц они не откладывают.

Пара белых, или сибирских, журавлей, они же стерхи, как их нарек Петр Симон Паллас (а по-якутски — «кыталык»), занимает под гнездовой участок обширное, до 5–6 квадратных километров, пространство, границы которого строго охраняет. Даже росомаха — грозный тундровый хищник — сюда не суется: не ровен час получишь внушительным клювом по темечку.

«Кыталык» — не просто резерват, это основное место гнездования последней жизнеспособной — якутской — популяции стерхов. Здесь гнездится до 700 особей — треть прилетающих в республику птиц этого вида. В западной, обской, популяции дела обстоят намного хуже. По мнению орнитологов, там хорошо, если остался десяток-другой птиц: в Пакистане и Афганистане охотятся на белых журавлей, когда те направляются на зимовку. В Якутии стерх — птица священная, один из символов республики и центрального — Хангаласского улуса, где белые журавли останавливаются и собираются в большие стаи при перелете на юг. Во время главного народного праздника Ысыаха девушки в белом исполняют танец журавлей. «Важно, что наша, восточная, популяция охраняется и в Китае, — говорит орнитолог Сергей Слепцов. — На месте зимовки — на озере Поянху в среднем течении реки Янцзы, куда зимой 2011–2012 годов собралось 4,5 тысячи стерхов, и в провинции Гирин, где журавли отдыхают на пролете в тундру, созданы заповедники».

Слепцов — кладезь знаний о птицах тундры и непревзойденный следопыт: среди бесчисленных кочек быстро находит совершенно неприметные гнезда. Благодаря ему становится понятно, куда и на что смотреть. Что касается пары стерхов, к которой мы становимся с каждым днем ближе, считая и в метрах, и в объеме знаний о них, да и вообще начинаем чувствовать некое родство душ, то глава семейства прописался здесь более двадцати лет назад. Будучи птенцом, он был окольцован и с тех пор селится там, где когда-то строили гнезда его родители. Но подруга этой весной у него новая. Прежняя, видимо, не выдержала долгого — более 5 тысяч километров — путешествия с юго-востока Китая. Хотя гнездовая территория остается прежней — недалеко от приметного, похожего на спину стегозавра, булгунняха, выгнувшегося вдоль протяженной озерной косы, — стерхи каждый год сооружают новое гнездо. Его, несмотря на размеры, трудно заметить даже в упор, настолько эта искусственная кочка из осоки неотличима от таких же естественных образований. По словам Слепцова, строя гнездо, одна птица шагает прямо от выбранной точки метров десять, вырывает осоку, кидает ее за голову, потом перебрасывает вырванные стебли ближе к будущему гнезду, где их подбирает и укладывает партнер.

Большим птицам, чтобы прокормиться и выкормить своего потомка — яиц откладывается два, но оба птенца проклевываются и выживают в редчайших случаях, — требуется обширное пространство. В пищу идет все: насекомые; земляные черви (по этой части стерхи — непревзойденные мастера — если увидишь небольшую травяную площадку, всю в отметинах острых клювов, то под дерном точно ползают черви); лемминги; девятииглая колюшка — маленькая, но обильная и очень живучая рыбка, которая умудряется поселиться в каждой западинке с водой; побеги и корни осоки и калужницы; позже придет пора морошки. Еще эти птицы умеют, расправляя крылья, загонять на мелководье и забивать трехкилограммовых щук. Интересно, что в период зимнего отдыха на юге они преображаются в строгих вегетарианцев — едят только коренья. Но пора на время оставить нашу пару в покое. Да и ногам нужен отдых, скажем, на ближайшем булгунняхе…

Почти сухая, без глубоких провалов, поверхность булгунняха, хоть ровной ее не назовешь, после низинной тундры кажется почти идеальной асфальтовой площадкой. Есть на ней и совсем ровные участки — это постарались турухтаны. Вот и сейчас штук семь самцов снуло застыли на своем подиуме, но стоит рядом присесть одной — совершенно невзрачной по сравнению с ними — самочке, группа сразу оживает, как кукольный автомат Галантного века, в который бросили талер. В высоком темпе эти кулики топорщат и убирают белые, черные и рыжие жабо и парики, подпрыгивают, выполняя в воздухе антраша со сложенными или расправленными крыльями, и выписывают замысловатые па на земле. В этом действе, длящемся не более полуминуты, не хватает лишь музыки Нино Роты из «Казановы». Затем все внезапно замирает до следующего поворота головки самки или иного небрежно брошенного ею знака. Иногда все участники представления силуэтной цепочкой перебегают на соседнюю площадку, и автомат включается снова…

В западном направлении с булгунняха открывается вид на череду озер. На холодном припае ближайшего из них уже несколько дней сидят морянки — самка и самец: похоже, чайки разорили их гнездо и грустная утиная семья никак не желает смириться с потерей. На противоположном илистом бережку пасется пара юных лебедей. Наверное, они пока приглядываются друг к другу с расчетом на близкие отношения в будущем году. Иногда к ним пытается прибиться третий, несомненно, лишний: его гонят и в хвост, и в «гриву», на лету чувствительно долбя в шею и вынуждая прижиматься к земле. Словно гидросамолет, потерявший управление, приводняется белоклювая гагара: с разгона, поднимая тучи брызг, плюхается на брюхо так, что ее опрокидывает на бок, и она едва не переворачивается лапами вверх. Откуда-то из-под склона поднимается стая молодых белолобых гусей из сказки «Гадкий утенок»: вместе с ними в походном строю летит лебедь…

По северную сторону бугра гнездится другая пара стерхов. Эти птицы весьма пугливы. Первые дни, чтобы их не беспокоить, приходилось обходить булгуннях понизу: стерхи видят человека за два-три километра. Теперь они привыкли к нашему соседству, да и семейные обстоятельства у них изменились: судя по поведению птиц, где-то там в траве ходит невидимый нам птенец, которого оба родителя усердно кормят. А сегодня к ним пожаловал необычный гость — тоже стерх, правда, помоложе, сохранивший рыжеватые перья. Агрессивные обычно, тем более в гнездовой период, журавли почему-то не изгоняют чужака. Слепцов объясняет, что это, вероятно, пришел их прошлогодний птенец и птицы узнали отпрыска…

Дорога к стерхам — это «куликово поле» — угодья всевозможных куликов, ежедневно пробираясь по которым мы запоминаем практически каждую пару. Интересно, а они — нас? Кажется, что да, но впечатление, наверное, обманчивое. Просто, зная, где у птицы гнездо — травяной кулек с четырьмя-пятью плотно уложенными зеленоватыми грушевидными яйцами, ступаешь осторожнее. Вот они и подпускают ближе. Больше всего круглоносых плавунчиков. Они же и самые маленькие — чуть побольше воробья. Самец, он поярче и помельче, далеко от гнезда не отходит: высиживает яйца. Бороздит короткими галсами бочажок поблизости и постоянно кивает головой — склевывает дафний и комариных личинок. Более крупные бекасовидные веретенники тоже держатся парами, словно флюгеры развернув длинные носы в одну сторону, в которую медленно и уходят, подальше от гнезда. А вот самочка опереточного красавца турухтана заботится о кладке самостоятельно и до последнего пытается отвлечь наше внимание от своего шалашика, позволяя подойти к себе вплотную…

Стерх, как всегда, встречает нас заблаговременно, приводнившись метрах в семидесяти на прямые вытянутые вперед длинные красные лапы. Расправив крылья, он долго глиссирует, оставляя за собой два радужных водяных веера. Затем разворачивается и медленно, приноравливаясь к нашей скорости, шествует к гнезду параллельным курсом, точно так же, как и мы, плавно опуская и выдергивая конечности из болота. Минут через десять, видимо решив, что все необходимые формальности соблюдены, он поворачивает наперерез. Кланяется, складывает крылья домиком, как в известной у киношных каратистов позе журавля, тыкает клювом в землю, разбрасывая дерн, что-то сердито квохчет. Наконец взлетает и делает несколько живописных кругов между голубым небом и голубым, уже совсем оттаявшим озером. Все: демонстрация силы окончена. Пора «пугаться» и уходить…

Точно так же ходили здесь стерхи десятки тысяч лет назад, может быть, даже прямые предки нашей пары, которые еще в ледниковый период облюбовали это место. Правда, тогда они были не одни: на водопой к озеру направлялись группы мамонтов, возглавляемые матриархами с острыми бивнями, тянулись бесчисленные стада бизонов, лошадей, северных оленей, сайгаков, подходили приземистые шерстистые носороги. Кости этих зверей сейчас торчат из всех едомных обрывов, а в южной части резервата находится знаменитое Бёрёлёхское «кладбище» мамонтов. Там же опытные палеонтологи находят мелкие косточки серых гусей, морянок, плавунчиков, щеголей, веретенников, турухтанов, мохноногих канюков. Значит, большинство видов птиц продолжает гнездиться на севере Якутии с того времени…

А вот из всех гигантов мамонтовой фауны здесь живьем теперь можно встретить только белых журавлей (даже о северных оленях напоминают лишь рога, торчащие диковинными грибами из разноцветных моховых кочек). Стерхи самые большие — в прямом смысле слова — пережитки прошлого: самцы до 1,4 метра ростом и до 6,4 килограмма массой. Надолго ли они здесь? Как знать? Таков закон природы: старый вид уходит, приходит новый… И все заметнее в яно-индигирской тундре присутствие малых канадских журавлей, которых и в мире насчитывается в сто раз больше, — вот и сейчас поблизости от нас кружат три молодые птицы. Зимующие в Техасе и Северной Мексике «канадцы» повадками не очень напоминают стерха и не соперничают с этим видом за пищу и территорию, но их расселению благоприятствует потепление. Низинные болотистые участки затопляются и превращаются в озера. Так исчезают урочища, пригодные для обитания белых журавлей. Сейчас с узкого торфяного «поребрика» у озера это явление видно воочию: там, где вчера, сочился тоненький ручеек, из протаявших болот истекает мощный поток. Через несколько дней чаша озера переполнится, и оно начнет расширяться в сторону гнездовья. Едома плавится, ползет. Потому и мумий стало вытаивать больше…

Правда, по мнению климатолога Яна ван Хайсстедена из Амстердамского свободного университета, с которым мы столкнулись на кыталыкском кордоне, озера расширяются только до определенного предела, затем они дренируются — вода поглощается почвой и мерзлотой, — и весь цикл начинается заново. Это значит, что темпы поступления метана в атмосферу на порядок ниже, чем ранее предполагалось. А предполагалось 40 гигатонн (40×109 тонн), или в пересчете на углерод — 30 гигатонн. Как бы то ни было, под тундрой заложена огромная метановая бомба.

Как из тундры сделать степь?

Можно ли «разминировать» тундру, запустить процесс вспять, чтобы это отсыревшее пространство вновь обернулось привольной мамонтовой степью?

Когда мне впервые попалась газетная заметка со словосочетанием «плейстоценовый парк», я лишь подумал, что кому-то опять не дают покоя лавры Майкла Крайтона и Стивена Спилберга. Афористичный, внушительный и до невозможности элегантный Сергей Зимов с «конским хвостом», выбивающимся из-под черного, «а-ля Че Гевара», берета, тоже поначалу показался представителем той же когорты авантюристов-исследователей, с явным перевесом первого качества. Превратить болотистую, гнусную (от слова «гнус»), кочковатую, промерзлую и глубоко заполярную тундру в относительно сухую и ровную саванну с помощью выпаса быков и лошадей? Даже если к ним добавить воскрешенных мамонтов и шерстистых носорогов?

Вот что по этому поводу думает в своем аляскинском далеко Дэйл Гатри: «Зимов должен разъяснить, каким образом благодаря выборочному выеданию крупные травоядные превратят толстый моховой покров с карликовой ивой, торфяными болотами и ерниками в колосящуюся степь. Чем они должны в тундре питаться, чтобы вместо мха выросла трава? Даже если представить, что северные олени съедят весь мох, не увлажнится ли эта территория еще больше?» У Гатри, заслуженного профессора из самого северного в мире университета, есть немало вопросов к не обремененному степенями руководителю самой северной в мире научной станции (Черский, Якутия). Впрочем, до обывательского вопроса — зачем вообще все это нужно? — он не опускается. В заочном споре двух уважающих друг друга противников Гатри больше интересует то, что было в Берингии, охватывавшей северо-восток Сибири и северо-запад Северной Америки, многие тысячелетия назад. Как выглядела мамонтовая степь? Почему распалось северное сообщество степных травоядных гигантов и погибло большинство из них?

Однако ключевой вопрос все-таки — зачем. И обращен он не в прошлое, а в будущее. Потому и созданная геофизиком Зимовым Северо-Восточная научная станция, несмотря на заполярное положение, напичкана ценнейшим оборудованием, а студенты, аспиранты и докторанты со всего мира выстраиваются к нему в длиннющую очередь, хотя пребывание на «полюсе экономической недоступности» (выражение Зимова) обходится им в копеечку. Например, Дилан Броудрайд из Университета имени Кларка (Массачусетс), которая сидит за бинокулярным микроскопом, прилетела сюда, чтобы изучать годичные изменения уровня углекислого газа по спилам лиственничных стволов. (А также купаться в Колыме, куда я бы ни за что не полез.) Глядишь, и получится еще одна лучшая в США студенческая работа, что здесь уже бывало.

Зимова, как и всех думающих ученых, волнуют проблемы изменения климата, но на данный вопрос именно у этого типа ученых однозначного ответа нет. Конечно, чем «тупее фермер, тем крупнее у него картошка» (правило Зимова), но на науку, особенно о таких многофакторных процессах, как климат, данное правило лучше не распространять. Да, температурные колебания как-то связаны с уровнем содержания углекислого газа в атмосфере. Что теперь? Упразднить производство? Закрыть фермы (домашний скот — мощнейший источник метана — тоже парникового газа)? Но ведь на Земле задолго до появления человека были гораздо более теплые эпохи, чем нынешняя. И источники парниковых газов в природе существуют не менее мощные, чем рукотворные.

Один из них запрятан на обширном севере нашей страны, который по площади составляет значительную ее часть. Это — многолетнемерзлые породы. Сойдя летом на обрывистый берег Колымы или другой северной сибирской реки, можно не только увидеть ледяные жилы, клиньями пробивающие коренник, но и почувствовать запах хлева при полном отсутствии коровников на тысячи километров кругом. Это запах метана, присущий любому скотному двору. Только тысячи лет метан, будучи частью органического вещества, был намертво законсервирован в едоме. Летом же эта толща немного оттаивает, бактерии начинают разлагать органику, и метан устремляется на свободу. Чем дольше стоят погожие деньки, тем больше выделяется газа, а чем больше его выделяется, он же — парниковый, тем дольше длится теплый период. Так развивается автокаталитический (самовоспроизводящийся) процесс. А теперь представим, что растаяла вся вечная мерзлота, грохнув в атмосферу от 500 до 700 — оценки Зимова оптимизмом не отличаются — гигатонн углерода…

Как эту бомбу обезвредить, он и пытается придумать.

На вопрос воспитательницы детского сада в Черском — «Какие домашние животные у вас есть?» — Катя Зимова (внучка) отвечает: «Зубры, лоси…» Она привыкла подкармливать по утрам лосят. Но сегодня замшевым на вид, без рогов больше похожим на осликов, зверькам предстоит путешествие на место постоянной прописки — в плейстоценовый парк. При погрузке Малышки и Ласки на катер, правда, вспоминается народная присказка «здоров как лось», а ведь животинкам всего по нескольку месяцев от роду. Во время переезда спеленатые лосики ведут себя почти мирно, а Ласка блеет с испугу, словно овечка, но, если ей положить в рот ивовую веточку вместо соски, сразу засыпает. А мы, не выходя на большую Колыму, плывем по бесчисленным протокам Колымской низменности, где при желании можно спрятать всю испанскую Армаду. Самое место для дикого парка.

В парке вместе пасутся якутские лошади, зубры и овцебыки. Они не виделись по крайней мере 12 тысяч лет. Но, встретившись, быстро притерлись друг к другу. Теперь этих копытных вновь можно увидеть вместе, на одном арктическом пастбище, где они явно чувствуют себя единым стадом, словно буйволы, быкоподобные антилопы гну и зебры в африканской саванне. Не хватает только крупной кошки вроде африканского льва или жившего здесь, в низовьях Колымы, несколько тысячелетий назад — льва пещерного…

Белый лошадиный вожак все время выбирает позицию между нами и всеобщим стадом: он здесь за главного. Вот один из каштановых зубров, чтобы стряхнуть с себя назойливую мошкару, резко подпрыгивает и совершает в воздухе почти полный оборот. Сосед, приняв прыжок за вызов, бросается бодаться. Его примеру следует черно-бурый овцебычок, но метит не в лоб, как принято в поединке достойных друг друга соперников, а в зад, за что получает нагоняй от всех зубров сразу и скрывается в тальнике…

«Почему траву подстригают? — задает риторический вопрос Зимов, присаживаясь на кочку. — Потому что там, где поселился человек, раньше было много разных травоядных. Они, собственно, этим и занимались. Но после исчезновения мамонтовой фауны тундру стричь и утаптывать некому. Вот и ширится моховое болото. Небольшую часть его —16 тысяч гектаров (более 250 тысяч стандартных дачных участков по шесть соток) — мы превратили в полигон, где собрали разрозненных ныне современников мамонта. Воссоздать всю экосистему невозможно, но вернуть на место важные ее элементы — вполне. Мне приятно управлять природой: несколько лет назад здесь чавкало болото, клубились тучи комаров. А сейчас перед нами — настоящая заполярная кустарниковая саванна».

В быстром преобразовании ландшафта ничего удивительного нет: в Заполярье осадков выпадает немного. Однако если травы всасывают и испаряют воду достаточно быстро, мхи и лишайники, не имеющие корней и устьиц, способствуют накоплению влаги в почве. Так что, выедая и утрамбовывая мхи, травоядные действительно превращают тундру в степь: трава при тех же условиях растет лишь гуще. «Конечно проблем много. Оценить результаты мы сможем лишь лет через тридцать. Нужны крупные хищники — львы или тигры — для естественной регуляции численности травоядных. И вопрос дня: кто будет есть дерьмо?» — вопрошает Зимов. Вопрос этот отнюдь не забавен: ведь только благодаря деструкторам, например жукам-навозникам, питательные элементы возвращаются обратно в почву, чтобы трава росла гуще, и цикл травы — животные — травы замыкается.

Хотя парк имеет границы, животные здесь предоставлены самим себе. Могут, например, наесться смертельно-ядовитого болиголова: кто-то сдохнет, кого-то будет сильно тошнить, но в итоге все научатся разбираться в местных травах. Так что осталось разморозить мамонтов…

Тише едешь — дольше будешь

Кое-кого уже и вправду разморозили, причем без лишней шумихи в газетах и прочих СМИ — «средствах массового искажения». Настоящая наука делается в безмолвии тайги и тундры и в тиши лабораторий.

Сделали это криобиологи из Института физико-химических и биологических проблем почвоведения и Института биофизики клетки РАН (Пущино) под руководством Давида Гиличинского и Светланы Яшиной. Во время экспедиций, проведенных в низовьях Колымы, в едоме были найдены норки берингийских сусликов, живших во времена мамонтов (суслики и ныне тут). А в норках — семена и плоды, собранные запасливыми грызунами (по 600–800 тысяч штук на норку). Сохранность растительных тканей, около 30 тысяч лет пролежавших при температуре не выше -7 °C, оказалась достаточно хорошей, и ученые решили воскресить одно из растений — смолевку узколистную…

Надо сказать, что попытки проращивать древние растения, грибы и бактерии предпринимались и ранее. Иногда даже удачно. В 1923 году ботанику Исиро Ога из Токио удалось получить росток священного лотоса из семечка, которое пролежало на дне пересохшего маньчжурского озера 800 лет. Недавно его опыты были повторены, а возраст семян уточнен —1,3 тысячи лет. Впоследствии были «оживлены» тысячи микроорганизмов (бактерии, одноклеточные грибы и водоросли) с возрастом до 650 миллионов лет, даже из метеоритов. Однако большинство «успехов» объяснялось засорением древних препаратов современными штаммами похожих организмов, а некоторые колонии бактерий просто никогда не умирали, продолжали существовать в подходящих условиях, например в рассолах, миллионы лет. Среди многоклеточных организмов пальму первенства до недавнего времени сохраняла финиковая пальма с берегов Мертвого моря возрастом почти 2 тысячи лет…

Древняя смолевка была выращена, конечно, не из самих семян, а из плаценты незрелого плода (место прикрепления семязачатков в завязи). Ткань завязи поместили в питательную среду, стимулирующую клеточное деление. Сначала появились корешки, а после перенесения ростков на свет — и стебельки с листиками. Возможно, что жизнеспособность ткани завязи связана с высоким содержанием в ней сахаров и фенолов, которые защитили клетки от образования кристаллов льда и тем самым от разрушения. Кроме того, незрелые ткани регенерируют лучше полностью сформированных, поскольку в них выше содержание необходимых гормонов, а полярные растения имеют целый ряд приспособлений к сохранению тканей в условиях холода. Смолевка не только выросла, но зацвела и, после искусственного опыления, дала семена с хорошей всхожестью. На сегодня это древнейший многоклеточный организм, который удалось оживить…

Может быть, дело в правильной заморозке? В естественном земном холодильнике — Антарктиде — на глубине 2375 метров обнаружили «спящих» диатомовых. Это значит, что им около 180 тысяч лет. Живые замороженные грибы (тоже одноклеточные) встречаются до глубины 650 метров (38,5 тысячи лет), а некоторые бактерии — даже на уровне 2750 метров. Им стукнуло 240 тысяч лет. Сабит Абызов из Института микробиологии РАН открыл вполне жизнеспособные бактерии и одноклеточные грибы в керне льда из скважины, прошедшей под станцией «Восток» более 3,5 километра. Им примерно 400 тысяч лет. Но, пробудившись от крепкого сна, микроорганизмы начинают расти и делиться. Они и являются настоящими живыми ископаемыми без всяких кавычек. Поскольку Абызов к любителям нездоровых и убогих сенсаций не относится (неоднократно опровергал находки микробов в метеоритах), его данным можно доверять.

Хорошо бы вволю — несколько тысячелетий — поспать и нам. Конечно, с гарантией проснуться в своей постели или хотя бы на сеновале. Но, увы, многоклеточные животные в этом отношении оказались куда как примитивнее одноклеточных грибов и бактерий. Двоякодышащие рыбы и некоторые земноводные могут поспать подольше, но в теплых и сухих условиях и от нескольких месяцев до четырех лет.

Лишь тихоходки, или тардиграды, могут похвастаться завидным долголетием. В тундре сезон, что называют летом, настолько короток, что они проводят большую часть жизни во сне. Если и летние температуры недостаточно высоки, тихоходка может спокойно проспать сотню-другую лет и очнуться, когда по-настоящему потеплеет. Первым оживание этих организмов после замораживания наблюдал натуралист Ладзаро Спалланцани из Университета Павии в 1776 году. Он же придумал им название «тардиграды»[36] и заметил, что природа наградила их «способностью к настоящему воскрешению после смерти».

В дальнейшем ученые смогли сполна проявить свои садистские склонности на тихоходках. В 1842 году зоолог Луи Дуаер из Версальского агрономического института нагревал их до +150 °C, в 1950-м физиолог Поль Беккерель из Криогенной лаборатории имени Камерлинга-Оннеса в Лейдене охлаждал почти до нуля градусов Кельвина. Позднее зоолог Рауль-Мичел Мэй из Университета Сорбонна облучил их на рентгеновском аппарате: если человека убивает доза примерно в 500 рентген, то тихоходки не желали дохнуть, пока доза не выросла в тысячу раз! Наконец, биологи Кунихиро Секи и Масато Тоёсима из Университета Канагавы содержали их под давлением 6 тысяч атмосфер. А тихоходки продолжали свою медлительную жизнь. Они выживали даже после фотографирования на сканирующем электронном микроскопе, что означало бомбардировку электронами в вакууме, и выдерживали десять лет без воды. И оказались единственными живыми (!) существами, побывавшими в открытом космосе без скафандра — в сентябре 2007 года на российском биоспутнике «Фотон-МЗ».

Для любого многоклеточного остановить все процессы обмена веществ в теле — не проблема. Все рано или поздно, естественным путем или в результате несчастного случая приходят к этому, то есть к смерти. Но тихоходки способны возрождаться. Готовятся они к длительному анабиозу так. Первым делом сворачиваются в калачик, чтобы уменьшить площадь поверхности тела, соприкасающуюся со средой. Во-вторых, как выяснили биохимики Ханс Рамлев и Петер Вест из Копенгагенского университета, вода в клеточных мембранах замещается у них особым сахаром. Так организм предохраняется от обезвоживания, то есть сохраняет живой каждую клетку из примерно 40 тысяч. Ведь лучшая защита от обезвоживания — отсутствие нужды в воде. Она, как известно, при падении температуры ниже 0 °C обращается льдом, увеличивается в объеме, и кристаллы разрывают изнутри тело. В-третьих, в организме тихоходок вырабатываются белки, способствующие быстрому замораживанию. Скорость этого процесса препятствует росту крупных ледяных кристаллов в еще не потерявшем воду организме, а мелкие — не повредят.

Конечно, 120 лет блаженного бездействия, на которое способны тихоходки, — это не сотни тысяч лет водорослевого или бактериального «сна». Но наверное, многие не отказались бы и от такой возможности перескочить из одного времени в другое.

Основные процессы, обеспечивающие тихоходкам долгий и здоровый сон в ледяном гробу, свойственны многим многоклеточным (личинки насекомых, моллюски, рыбы, одна из которых так и называется «ледяная»), вынужденным выживать в заполярных и приближенных к ним условиях. Главное — вовремя выработать антифризы и вывести лишнюю воду из клеток. В межклеточном пространстве острые ледяные кристаллы не так опасны. Так, в теле мидий при -20 °C замерзает 70 процентов воды, но так как эта жидкость заблаговременно оказывается между клеток, ничего страшного с двустворками не случается. Существенно понижают температуру замерзания воды глюкоза, аминокислоты и соли (например, обычный в крови хлористый натрий), но лучшими антифризами служат многоатомные спирты (глицерин и сорбит), а также особые белки-антифризы, направляющие рост ледяных кристаллов так, чтобы они не разрушали живые клетки.

До полномасштабных экспериментов с людьми очень и очень далеко. А как же знаменитые (и недешевые) американские криогенные саркофаги? Ведь даже журнал «New Scientist» объявил конкурс, победитель которого будет посмертно заморожен до лучших времен в Крионном институте Мичигана, что стоит 28 тысяч долларов США. Хранение в жидком азоте при температуре -196 °C действительно препятствует разложению, но к акту воскрешения после этого, отнесенному в отдаленное будущее, многие ученые относятся скептически. Поэтому лучше воспользоваться альтернативной премией «New Scientist»: прожить неделю на Гавайях сейчас, а не откладывать ее на «послесмертие». Тем более что из американских криогенных колумбариев просачиваются сведения о перебоях в работе холодильников. Им-то никто столетнюю гарантию не давал.

Реальные достижения по продлению жизни с помощью замораживания выглядят поскромнее. Так, у крыс и с меньшим положительным результатом у овец удалось вырезать яичники, заморозить их на время хемотерапевтического лечения организма, вживить снова и добиться нормального функционирования. Эксперименты с овцами особенно важны, поскольку их репродуктивные органы по размерам близки к человеческим. Есть надежда, что так можно будет подлечить больных раком, без опасения нанести непоправимый вред их возможному потомству. А если обратиться к тихоходкам? Кунихиро Секи смог выделить из них тот самый сахар-антифриз и с его помощью на десять дней заморозил и затем «воскресил» крысиное сердце. Значит, в перспективе можно значительно увеличить сроки хранения донорских органов и продлить многие человеческие жизни.

Горячие источники жизни

Вообще-то мы выросли в тепличных условиях. Археи, вероятно поучаствовавшие в создании эукариотной клетки (из которых состоят все живые организмы, кроме бактерий и самих архей), — обитатели горячих источников; гены альфа-протеобактерий, превратившихся в митохондрии, отвечают за синтез белков, устойчивых при высоких температурах. Даже некоторые цианобактерии, живущие фотосинтезом, предпочитают теплые местечки: например, Synechococcus растет в горячих источниках Хантер (штат Орегон) тем быстрее, чем сильнее нагревается вода, вплоть до 60 °C (а другие — и до 73 °C). Белки, даже самых холоднокровных организмов не распадаются при нагревании до температуры 60–65 °C, что опять же указывает на теплые условия, в которых появились и существовали первые эукариоты. Температура архейских и раннепротерозойских морей по оценкам геохимиков, использовавших данные по изотопии кремния и кислорода (последний анализировался только из включений первичной морской воды в кристаллах соли), как раз достигала таких величин: от 50 до 90 °C. Даже в эдиакарском периоде, которым заканчивалась протерозойская эра, температура мелководных морей доходила до 40 °C. Да и за последние 600 миллионов лет существования морской и наземной биоты новые виды и целые группы организмов в подавляющем большинстве возникали в тропическом поясе, даже в самые теплые времена, и лишь потом мигрировали к полюсам. И происходило это не от хорошей жизни, а под давлением обстоятельств — хищников, паразитов и конкурентов.

Скажем, есть в океане загадочный треугольник. Только в нем ничего не исчезает, а наоборот — появляется. «Почему в Коралловом треугольнике, охватывающем моря Тихого океана вокруг Филиппин, Малайзии, Брунея, восточной части Индонезии, Восточного Тимора, Палау, Папуа — Новой Гвинеи и Соломоновых островов, сосредоточено больше всего видов морских обитателей?» — задались вопросом морские биологи. И чтобы ответить на него, составили для треугольника подробные карты разнообразных условий обитания и распределения 8295 прибрежных рыб, 1212 моллюсков и ракообразных, 820 рифостроящих кораллов, 50 морских трав и 69 мангровых деревьев. Оказалось, что 30 процентов из них сосредоточено в северной и центральной части этой фигуры — в акватории Филиппин и Восточной Индонезии. «В южной и восточной частях треугольника средняя температура поверхностных вод достигает 29 °C — наивысший показатель для всего Мирового океана, — говорит Кент Карпентер, руководитель отдела видового разнообразия морей при Международном союзе охраны природы. — Несомненно, что температурный режим подхлестнул скорости видообразования».

Скорость химических реакций тем выше, чем выше температура, а значит, и темпы обмена веществ выше, и органические молекулы, включая гены, изменяются быстрее. А генетическая изменчивость — это и есть эволюция, во всяком случае, немаловажная составляющая этого процесса.

Человек — не исключение. Не важно, возьмем мы обезьянью родню или ограничимся Homo sapiens, — все мы вышли из Африки. И подспудно хотим обратно, хотя бы ненадолго, чтобы подпитаться витаминами группы D, образующимися под щедрыми лучами солнца и обеспечивающими нормальный рост костей.

Динозавры Заполярья

Единственным исключением из правила «там лучше, где теплее», наверное, были предки млекопитающих — зверозубые ящеры. Большинство представителей этой группы, живших в позднепермскую и раннетриасовую эпохи (270–240 миллионов лет назад), судя по находкам их костных остатков, было сосредоточено в областях земного шара с холодным и влажным климатом. Может быть, поэтому они первыми и стали «теплокровными», то есть гомойотермными?[37]

Термин «гомойотермный» («равномерно теплый») точнее описывает температурный режим организма, чем «теплокровный», поскольку сохранять температуру тела на относительно постоянном уровне выше таковой окружающей среды способны самые разные существа: насекомые, рыбы, крупные змеи (когда высиживают потомство), черепахи, даже цветы. Например, тунцы поддерживают в тепле (на 20 °C выше температуры воды) наиболее важные органы — мозг, глаза, мускульные блоки, брюшную полость — за счет учащенного сердцебиения (до 130 ударов в минуту против 20–50 ударов в спокойном состоянии) и плотной сети параллельно расположенных кровеносных сосудов. При такой частоте сердечных сокращений кровоток быстрее проходит через жабры, и кровь насыщается кислородом. А необходимый уровень кислорода обеспечивает таранная вентиляция: тунец плывет с открытым ртом, всасывая воду, которая поступает в жабры, поверхность которых раз в тридцать больше, чем у других рыб. Быстрое движение крови через густую сеть чередующихся «холодных» вен и «теплых» артерий удерживает тепло в тканях и не дает ему рассеиваться.

Однако лишь млекопитающие и птицы среди современных животных являются гомойотермными — постоянно вырабатывают собственное тепло в значительных объемах. Можно ли распознать такие организмы, не прибегая к помощи термометра? Да, по определенному соотношению изотопов кислорода, что связано с частотой дыхания, более высокой у гомойотермных, вызванной большими потребностями в кислороде. А также по некоторым анатомическим признакам, таким, как носовые раковины и фиброламеллярная кость. Носовые раковины увеличивают объем полости носа, тем самым препятствуя потере влаги и тепла у животных с высокими темпами обмена веществ, поскольку при выдохе жидкость конденсируется на их стенках и вновь впитывается в ткани. А на вдохе даже у самых мелких млекопитающих воздух успевает нагреться на 1,2 °C на каждой паре миллиметров пути. Носовые раковины обнаружены у позднепермских и раннетриасовых собакозубых ящеров (цинодонтов). А фиброламеллярная кость, отличающаяся густой сосудистой сетью, образуется только у быстро растущих животных, таких, как млекопитающие.

В отличие от цинодонтов и млекопитающих динозавры были порождением теплой эпохи — второй половины триасового периода (220–230 миллионов лет) и большую часть отведенного им времени — до конца мелового периода — провели во влажных теплых тропиках. Но не все.

Конечно, в меловом периоде климат в глобальном масштабе был потеплее: к оймяконскому (-71,2 °C) и антарктическому (-89,2 °C) рекордам температуры не приближались даже в самых экстремальных уголках планеты, и прыгать через сугробы динозаврам не приходилось. Тем не менее наклон оси, а вместе с ней полярную ночь еще никто не отменял, и зимние температуры на Аляске (78° северной широты — на 8° ближе к полюсу, чем ныне) и на юго-востоке Австралии (на той же только южной широте — сейчас там расположена Антарктида) могли опускаться до 0, даже -2 °C, совсем некомфортной для крупных рептилий. Костей крокодилов и черепах, способных размножаться лишь при среднегодовых показателях выше 10 °C, там не встретишь, а скелетные остатки динозавров — изобилуют. На севере Аляски был найден верхнемеловой слой (70 миллионов лет), который содержал 6 тысяч костей, принадлежавших трем-четырем десяткам особей утконосого ящера эдмонтозавра (Edmontosaurus), а в австралийском штате Виктория — нижнемеловое (110 миллионов лет) скопление из 8 тысяч косточек гипсилофодонта лиеллиназавры (Leaellynasaura). И то, и другое скопления образовались в результате массовой гибели ящеров в горных долинах во время весеннего половодья при быстром таянии снежников. Обилие молодых особей, возрастом менее года, указывает на то, что динозавры зимовали в условиях полярной ночи и низких температур. И если мелкие лиеллиназавры, возможно, рыли убежища, то эдмонтозавры, достигавшие длины несколько метров, кочевали всю зиму в поисках корма, подобно северным оленям: в Австралии найдены норы, а на Аляске обильные следы крупного стада, состоявшего из нескольких разновозрастных поколений этих ящеров. Эти виды были растительноядными, и прокормиться им было непросто: меловая хвойно-метасеквойная «тайга» с подлеском из гинкго, саговников и папоротников вряд ли давала много пищи.

В костях у этих динозавров хорошо распознается компактный слой, густо пронизанный кровеносными сосудами. Не исключено, что плотная сосудистая сеть помогала им поддерживать постоянную температуру тела, служа теплообменником, как у тунцов или животных Севера. Крупные млекопитающие Заполярья, такие, как овцебыки и северные олени, а также птицы обладают кровеносной «чудесной сетью»: вены, несущие охлажденную в лапах кровь к сердцу, ветвятся на множество тонких сосудов и плотно оплетают артерии, по которым в конечности устремляется теплый кровоток. Таким образом венозная кровь согревается и не охлаждает тело животного или птицы, когда достигает сердца. Благодаря такому теплообмену животные экономят энергию, столь необходимую им в холодных широтах. Даже у птиц с голыми ногами (конструкция, принципиально не отличающаяся от динозавровой) потеря тепла при этом не превышает полутора процентов.

Отчетливая слоистость кости свидетельствует о периодических стрессах, переживаемых ящерами. Ведь зима — это всегда стресс, даже для нас. Другой особенностью заполярных динозавров были крупные глаза и зрительные доли мозга, занимавшие значительную часть мозговой коробки у лиеллиназавры, а также у небольшого хищника троодона (Troodon) с Аляски. Орган — немаловажный для полгода не видевших белого света зверей. А сберегать тепло заполярным динозаврам, вероятно, помогал перьевой покров. Троодоны, например, относятся к группе пернатых хищников, а в канадских янтарях найдены самые разные динозавровые перья, в том числе пуховые и нитевидные, образующие более плотные покровы. Так что в отсветах северного сияния из-под припорошенной снегом метасеквойи зеленым цветом поблескивали огромные глаза нахохлившихся и взъерошивших перья троодонов…

Что же подвигло некоторых динозавров, в распоряжении которых была вся планета, на освоение Заполярья? Вероятно, те же обстоятельства, что загнали туда многие другие высокоширотные виды: конкуренты, хищники и паразиты. Ведь в приполярной Австралии рядом с динозаврами жили даже крупные крокодилоподобные кулазу-хи (Koolasuchus), принадлежавшие к темноспондильным земноводным, и дицинодонты — близкие родственники предков млекопитающих. На всей планете они вымерли настолько раньше, что их присутствие в среднемеловом лесу было сродни птеродактилю, летящему над озером, где пасется лось. Такие реликты обычно выживают лишь там, где сильно ослаблена конкуренция за ресурсы.

Цветы под шубой

В ледниковые периоды различные организмы оказывались в не слишком комфортных условиях далеко не по своей воле. Но все равно выживали. И очень даже неплохо. За счет искусственных антифризов люди — как уже сказано, существа по происхождению тропические — приспособились жить в суровых условиях. Даже заполярный Норильск построили (вопросом «зачем?» сейчас задаваться не будем, хотя вахтовый метод работы в таких местах и производительнее, и на здоровье людей меньше сказывается).

Прочим животным, а тем более растениям приходится рассчитывать исключительно на собственные ресурсы. И это несмотря на то что в Арктике температура выше точки замерзания воды и летом далеко не каждый день поднимается, почвенный покров даже на лоскутное одеяло не тянет и быстро промерзает насквозь, ветры — сильные, а снега зимой, бывает, не допросишься. Чтобы выжить в ледниковый период, да еще в Заполярье, нужно обладать многими качествами. Скажем, у зайца-беляка к началу морозов число волос на квадратный сантиметр возрастает с 8 до 15 тысяч. Воробей — недавний поселенец северных широт — тот к зиме приобретает 400 дополнительных перьев. Многие зимовщики, например волки и белые куропатки, даже своеобразные валенки обувают: у них между пальцев и на подушечках лап отрастают волоски или соответственно перья.

Кто-то откочевывает или улетает в южном направлении, кто-то (сони, суслики, сурки, хомяки, ежи) впадает в спячку. При этом даже температура мозга у них иногда опускается почти до 0 °C, хотя передняя половина тела остается более теплой, чем задняя. Это минимум, при котором сердце продолжает биться, но частота сокращений падает в 5–100 раз (например, с 500–600 до 6 ударов в минуту у хомяков). В три раза падает и потребление кислорода, но обмен веществ в мозге не прекращается, аминокислоты, белки, другие соединения продолжают образовываться и распадаться. Именно поэтому память у зимнеспящих животных не стирается, и после пробуждения они вспоминают все, чему научились до спячки. Даже полное прекращение снабжения мозга кислородом на несколько часов не вызывает у таких млекопитающих кислородного голодания и разрушения клеток.

Если когда-нибудь удастся в деталях разобраться, как звери спят по нескольку месяцев в полуживом состоянии и просыпаются как ни в чем не бывало, это было бы существенным подспорьем в осуществлении длительных космических экспедиций: уснул на орбите Земли — продрал глаза на орбите Марса, а не разбудили вовремя — так и Плутона. Особенно интересна спячка таких крупных млекопитающих, как медведь. Он-то еще покрупнее человека будет (до 600 килограммов). Правда, специалисты по зимнеспящим сон медведя за настоящую спячку не признают: температура тела меняется мало, обмен веществ практически не замедляется; хотя медведь и теряет до четверти массы, но исключительно за счет жировых накоплений — мускульная масса не уменьшается, кости не рассасываются. Не спячка — а дрема.

Так же точно «дремал» и вымерший пещерный медведь, достигавший сопоставимой с бурым массы. Палеонтологи Кристиан Ласку и Раду Пушкаш из Бухарестского спелеологического института считают, что пещерные медведи заваливались спать в глубине пещер по нескольку особей в одной совместно вырытой яме-берлоге (следы больших когтей на стенках таких ям действительно хорошо различимы). А Даниэль Фернандес-Москера из Университета Ла-Коруньи обнаружил в костях пещерного медведя необычно высокое содержание тяжелого изотопа азота 15N, словно они были сверххищниками. В то же время характер изнашивания зубов и углеродная изотопия указывают на их вегетарианство (ну, может быть, всеядность — в некоторых популяциях), что значительно ближе к истине. Дело в том, что необычное соотношение изотопов азота — это результат обмена веществ пещерных косолапых во время спячки: под себя в это время мишки не ходят (бурые тоже), и моча вновь и вновь подвергается гидролизу — распадается на азотные основания, которые всасываются в стенки мочевого пузыря и опять включаются в круговорот веществ внутри медведя для синтеза аминокислот. Доля более тяжелого изотопа азота при этом постоянно растет и тем больше, чем холоднее было место обитания популяции (спали-то медведи при низких температурах дольше).

Крошечные белозубки в спячку не впадают, но при недостатке пищи цепенеют на некоторое время, а температура тела у них понижается. Зоолог Август Дехнель, работавший в Университете имени Кюри-Склодовской в Люблине, обнаружил у этих животных удивительное явление — сезонные изменения в размерах и конфигурации черепа: с началом зимы черепная коробка уплощается, а весной возвращается к исходным размерам, что сопровождается увеличением массы и объема головного мозга. Это явление теперь называют «эффектом Дехнеля». Благодаря уменьшению объема и массы тела (почти на 20 процентов), как показал биолог Ян Тайлор из Белостокского университета, белозубки и снижают расход энергии в зимнее время.

Так выглядел животный мир Берингии, включавший север Якутии и Чукотку, 20 тысяч лет назад. Крапом показаны животные, обитающие здесь и ныне: росомаха, заяц-беляк, волк, северный олень, лошадь (хотя и одомашненная), горный баран, зимняк и стерх; темной заливкой — млекопитающие, выжившие на других территориях: бизон, овцебык, сайгак; светлым — полностью вымершая мегафауна: мамонт, шерстистый носорог и пещерный лев. Художник Алина Коноваленко

Было множество приспособлений к морозным условиям и у млекопитающих мамонтовой фауны (пещерного льва, первобытного бизона, шерстистого носорога и самого мамонта). В первую очередь — покровный слой шкуры из крепких остевых волос с утолщенным корковым слоем и густой волнистый подшерсток, что обнаружили при микроскопических исследованиях волос палеонтолог Ирина Кириллова и ее коллеги. Ведь не столько важно выработать тепло, сколько его сохранить. Иначе никакие энергозатраты не окупятся. Сравнительно небольшие уши и хвосты этих животных, а также относительно короткие конечности в сравнении с их тропическими родственниками также служили целям уменьшения потери тепла благодаря сокращению поверхности теплоотделения.

Полярная ночь животным, в отличие от растений, целиком зависящих от солнечного света, не так страшна. Главное — хорошо наесться впрок. Это не шутка, а научный факт: изучение впадающих на зиму в спячку бурундуков, сусликов и сурков, проведенное группой биохимика Крейга Фрэнка из Фордэмского университета, показало, что продолжительность сна у них зависит от потребления растительности с высоким содержанием ненасыщенных линолевых кислот, количество которых переходит в качество — толстый подкожный слой бурого жира. То же, видимо, было верно и для мамонтов с шерстистыми носорогами, у которых запасы ячеистого бурого жира даже образовывали горбики на холке. Именно такой жир служил хорошим теплоизолятором и источником дополнительной энергии при низких температурах. Такой же жир, хотя и в меньшем объеме, обнаружен у мумий первобытного бизона, а ведь ни у современных представителей этого рода, ни у других жвачных такой жир не образуется. Мамонтовый гемоглобин, как уже говорилось, обладал повышенным сродством к кислороду при низких температурах, чем тот же белок у индийского слона. Возможно, такой гемоглобин был и у других крупных млекопитающих полярной степи. Не исключено, что, подобно современным северным лошадям, крупные млекопитающие ледникового периода обладали гипометаболизмом: снижали частоту сердечных сокращений и темпы обмена веществ.

Северные растения также используют целый ряд «наработок» животных, чтобы не замерзнуть. Не случайно заполярный Кольский полуостров является одним из очагов разнообразия растений. Кое в чем местные растения с животными могут и посоперничать. В этом легко убедиться, стоит пройти несколько километров по приятно пружинящему ковру горной тундры, с которого открывается вид на бесчисленные озера, похожие на морские заливы, и морские заливы, напоминающие озера. На листьях многих северных растений, например у ивы разных видов, заметна густая опушка. Волоски, наполненные воздухом и покрытые прочной оболочкой, устроены точно так же, как волоски в меху того же зайца или мамонта. И цвет у них беловатый. А куропаточья трава, которая по весне украшает тундру большими белыми цветами, и арктоус альпийский, что по осени покрывает гольцы пурпурной мантией, не сбрасывают отмершие листочки. Они остаются на побеге и, укрывая его, словно шубка, защищают от холода.

Многие травы и кустарнички растут скученно: верхушки побегов у них сближены и образуют единую выпуклую поверхность, похожую на подушку, а воздух внутри «подушки» на 1–6 °C теплее, чем снаружи, даже в холода. Тепло — его можно ощутить, поднеся ладонь к куртинке, — вырабатывается за счет химических реакций, происходящих в клетках растения, а также при гниении листового опада, накопившегося в кустике. Особенно красивые подушки образуют смолевка бесстебельная и луазелеурия лежачая: они словно вышиты красновато-розовым мелким крестиком. Многие животные, устраиваясь на ночлег, поджимают ноги и сворачиваются поплотнее, кто может — клубком. Так потери на теплоотдачу сокращаются в два-три раза. Приобретая форму подушки, растения добиваются того же эффекта.

У многих верескоцветных (багульник болотный и другие) листья сворачиваются в трубочку и становятся похожи на хвоинки. Так не только сокращается площадь поверхности, но и образуется воздушная полость, препятствующая быстрому охлаждению. Если тот же багульник высадить в теплице при комнатной температуре, листья у него вырастают плоские.

Зимой и летом одним цветом окрашены не только елки. Среди растений тундры, несмотря на долгую полярную ночь, немало вечнозеленых: филлодоце голубая, подбел многолистный, луазелеурия лежачая, диапенсия лапландская. Зимовать они отправляются, не сбрасывая листьев, и поэтому идут в рост, едва стает снег, будто российские девушки, которые с первыми весенними лучами солнца спешат сбросить с себя не только шубы, но и совсем не лишние в промозглом климате рейтузы и колготки. Причина в этих действах в общем-то одна: слишком мало теплых дней. Растению они нужны, чтобы созреть, отцвести и дать семена или побеги. Девушке, хотя она того часто и не осознает, тоже нужно время, чтобы показать себя во всей красе, привлечь партнера и так далее.

«У северных растений для зимовки в зеленом виде есть еще одна веская причина: листья растут очень медленно, — рассказывает ботаник Рамзия Гайнанова из Дирекции особо охраняемых природных территорий регионального значения Мурманской области. — Скажем, каждый миниатюрный листочек толокнянки или карликовой березы развивается ровно столько же, сколько и широченная листовая пластинка клена остролистного, — в течение 112 дней. Поэтому закладка листьев и происходит по осени».

Растениям горной тундры, где заморозки случаются и в середине лета, выживать особенно тяжело. Арктоус альпийский, например, старается прижаться к скалам, которые днем быстрее нагреваются, а ночью медленнее остывают. Воздушные пазухи в листьях этого растения позволяют ему удерживать тепло дольше. У него же, а также у филлодоце голубой, подбела многолистного, Кассиопеи четырехгранной лепестки цветка в той или иной мере срастаются, образуя полузакрытые висячие бокальчики. Такая форма не только защищает от невзгод нежные органы размножения — тычинки и пестики, но и создает для них тепличный микроклимат: дополнительное тепло выделяется нектаром. Кассиопея и камнеломка супротивнолистная начинают цвести, когда еще не весь снег сошел, потому что зимуют с развитыми завязями и тычинками. Нечто подобное среди животных происходит у соболя, у самок которого развитие плода начинается осенью, но замедляется зимой и вновь ускоряется по весне.

Сохранить свои органы в свежем виде тундровым растениям, как и животным, помогают особенности биохимии — высокое содержание фенолов и сахаров. Кстати, неповторимые узоры древесины, которыми славится карельская береза — дерево хотя и не заполярное, но тоже северное, — как выяснили биохимики, своим появлением обязаны повышенному содержанию сахаров в тканях ствола. Чтобы убедиться в этом, далеко ходить не надо: в Мурманской области у нас с собой была полевая лаборатория и полевой лаборант в лице фитохимика Ксавье Ормансе — директора фирмы «Yves Rocher» по научной работе и развитию. Он с помощью нескольких пробирок, экстракторов и индикаторов быстро выяснял, что растения Кольской тундры богаты полифенолами, сахарами, а также танинами и алкалоидами, которые и обеспечивают их выживание при низких температурах.

Поэтому среди растений Заполярья в будущем немало сыщется видов, годных для целей косметики и фармацевтики. И жаль, что мамонты и пещерные медведи вымерли раньше, чем их успели одомашнить. Насколько ведь полезная во всех отношениях была бы скотина: и в суровых условиях сама пропитание находила, и в качестве пищи намного была полезнее, чем многие из тех животных, которые имеются в нашем распоряжении сегодня.

5. Домашняя дикость

Полюс лошади

С наступлением зимы тайга пустеет. Одни улетают на противоположную сторону Земли, где все идет в обратном направлении. Другие, кто тяжел на подъем, подобно медведям или суркам, впадают в долгий зимний сон. Бодрствуют лишь те, кто сделал припасы на снежное время, — полевки-экономки, пищухи, белки, да хищники — волки, лисы, соболя. Копытные довольствуются пищей, на которую в иное время и не взглянули бы: лишайники, кора, хвоя, ветки.

Лишь одно животное как ни в чем не бывало продолжает щипать траву, с завидным упорством добывая ее из-под снега. Зимой, в тайге, в заполярной и приполярной мгле, у самого полюса холода. Это удивительное создание — якутская лошадь.

Как-то не вяжется тайга с историей лошади, разворачивавшейся преимущественно на просторах прерий и саванн. Да и современные лошади, как одомашненные, так и дикие — зебры, ослы, кианги, куланы и собственно лошадь Пржевальского, — обитатели степей и других травянистых ландшафтов. Можно сказать, что степь вскормила лошадь — однопалую, длинноногую, с гибкой шеей и мощными «лошадиными» зубами. А лошадь вырастила степь с ее разнотравьем, будучи своеобразным комбайном: газонокосилка и машина по внесению удобрений в одном лице.

Однако лишь в начале XXI столетия американский орнитолог и лингвист Джаред Даймонд в книге «Ружья, микробы и сталь: Судьбы человеческих обществ» по достоинству оценил роль этого животного в истории цивилизации — лошадь является подлинным изобретателем колеса: там, где ее не было — в Америке, в Австралии, в Африке по ту сторону Сахары, — о колесе не знали, пока туда на этом самом колесе не въехали европейцы.

А смогли бы люди без лошади заселить бесконечную якутскую тайгу? Допустим, сплавиться на долбленках, стругах и шлюпах еще можно было, благо рек в Сибири — как автобанов в Германии. Поставить балаган или острог — леса тоже хватало. А как дальше жить? Пахать, охотиться, налаживать сообщение с другими поселениями, особенно долгой, отнюдь не календарной, зимой? Корова, конечно, хорошо — молоко дает, мясо. Правда, на таежных микролугах и коровья порода измельчала до подобающего масштаба, превратившись в нечто вроде собачки с рогами. Да и в лес выпустить подобное существо на вольный выпас рука не поднимется: его не только первый встречный волк — соболь съест.

То ли дело — якутская лошадь сылгы! Из ее лохматой шкуры все что угодно пошить можно — от сары (непромокаемых высоких сапог), необходимых в болотно-озерно-речной стране, до теплых циновок и полозьев для быстрых лыж. Длинный и крепкий конский волос — это почти готовые сеть и невод, силки и тетива для лука, аркан и легкие прочные волосяные мешки, даже женские украшения и шляпки. Если надо, и валенки катать, и ткать из лошадиной шерсти можно: она ничуть не уступает овечьей. А еще сылгы — это кумыс и удивительно питательное и полезное мясо, включая все внутренности — от языка до прямой кишки. Для перевозки тяжестей лучшего средства тоже не найти: груз массой до ста килограммов может за переход на сто километров утащить. И пахать на ней можно, и охотиться (с лошадью до дюжины соболей за день добыть удается, без нее — от силы четыре). В одном животном — целая цивилизация!

Потому и посвятили лошади главный якутский праздник — Ысыах. В этот день, 22 июня, к резной коновязи как к своеобразному алтарю выносят сири-исить — мех, сшитый из сыромятной, продымленной лошадиной шкуры. Из меха, символизирующего изобилие и счастье, черпают кумыс — напиток светлых богов Неба, приносят его в жертву небожителям, пьют сами. Так поступал устроитель Ысыаха — божественный первопредок Эллей и его сын — белый шаман Лабынха Суурук. Они поднимали чашу с кумысом и хайахом (топленым кислым маслом) в честь каждого божества и кропили кумыс ложкой, обвязанной белым конским волосом. Лабынха Суурук изготовил и всю ритуальную посуду: резной кубок — чорон — для молока чубарой кобылицы, чашу кэриэн — для соловой, сосуд матар — для белой, берестяную бадью дал-бар — для буланой; сири-исить предназначалась серой лошади. «Ради кумыса старых кобылиц давайте соединимся, не исключая и девиц!» — записал исследователь Восточной Сибири Александр Миддендорф более полутора столетий назад. И все это для того, чтобы «оживился двор, вытянулась веревка, и привязалось… много жеребят…».

Самая морозоустойчивая порода — якутская лошадь

Мумифицированная нога ленской лошади. 50–15 тысяч лет. Северо-восток России. Музей «Ледниковый период», Москва

Жеребята родятся в мае, когда снег еще не сошел. Кобылицы поднимают новорожденного и подпирают его, чтобы он не простыл на мерзлой земле. Скоро он и сам научится крепко стоять на тонких копытцах и спать, пока не потеплеет, стоя, как все якутские лошади. Молодняк быстро набирает вес: за полгода до 160–200 килограммов — половина взрослой лошади. Осенью вольная жизнь на время заканчивается — на отлов выезжают коневоды, вооруженные длинными палками с петлей. Но еще попробуй лошадь поймать! Ведь они — животные территориальные: постоянный участок одного косяка (небольшого табуна из вожака, семи — девяти кобылиц и жеребят) занимает от 25 до 30 квадратных километров. Когда приходит время отделять жеребят, косяки разыскивают по следам, и, если следы замело, искать приходится иногда по нескольку дней.

Породистая якутская лошадь — приземистая (рост 134–138 сантиметров в холке), широкогрудая, крупноголовая; на зиму обрастает шерстью от 7 до 15 сантиметров длиной — больше напоминает дикую родственницу имени Пржевальского, чем донских и орловских красавцев-скакунов или мощных трудяг першерона и русскую тяжеловозную. В Намском улусе Якутии разводится укрупненный центральный тип, полученный при скрещивании якутской лошади с орловским рысаком. Каталог мастей якутской лошади смотрится как альбом с образцами дорогих тканей: от вороных и гнедых до буланых, соловых и даже сиреневых и пятнистых, словно снежный барс. Существуют в Северной Евразии и другие породы лесных лошадей, но ни одна из них не способна долгое время обходиться без человеческого участия: покормить, почистить, помочь ожеребиться. Лишь якутская лошадь круглый год предоставлена сама себе.

Мороз сылгы не страшен, хищник тоже. Гривастый, длиннохвостый вожак и за себя, и за свой косяк постоит. Не всякий матерый волк с ним в схватку вступить решится. А молодой, неопытный, бывало, получит копытом в широкий лоб и больше не полезет, если, конечно, вообще очухается. Только стаей изголодавшие к концу зимы волки нападают на лесных лошадей. И то обычный годовой урон от серых хищников не превышает четырех кобыл на 80 голов — хозяйство одного коневода. Между собой жеребцы тоже бьются жестоко: на кону целый косяк! Впиваются друг в друга зубами до крови, летят куски толстой шкуры и мяса. Кобылицы, которые смирные, уходят с победителем. А те, что с норовом, могут и с побежденным вожаком остаться, и к третьему уйти. Правда, и жеребцы попадаются разные: иной на такую приблудницу бросается, как на соперника…

Зимой лошадь кромкой переднего копыта разбивает наст до самой земли и подгребает снег под себя — тебенюет. Под снегом сохраняются стебли осоки, других диких злаков. Морозной якутской осенью на такой диете лошадь отъедается лучше, чем летом, когда на тайгу обрушиваются мириады мошки, мокрецов и оводов. (В Якутии существует легенда, вполне правдоподобная, что сылгы сами пришли к человеку, спасаясь в дыму костров от кусачих тварей.) Для питья зимой годится и снег: лошадь набирает немножко снега в рот губами, ждет, пока растает, и сглатывает. Если попадается неглубокая полынья или наледь, можно воды и впрок напиться: осторожно, через губу, очень мелкими глотками лошадь выцеживает ледяную влагу. Затем греет ее за зубами и неспешно проглатывает. И так много-много раз, пока пузо не раздует как бочку.

До сих пор ученые спорят, откуда взялась лошадь со столь необычными повадками? Историки считают, что табуны пригнали с собой якуты, некогда откочевавшие из степей Прибайкалья. Древние изображения лошадей сохранились на наскальных писаницах вдоль пути, проделанного этим народом от Байкала до Средней Лены. Один из этих рисунков (шишкинская писаница) стал прообразом герба Республики Саха (Якутия): всадник с бунчуком в руках гордо едет на длиннохвостом коне. Палеонтологи, изучив молекулярные остатки вымершей ленской лошади (Equus lenensis), обитавшей здесь во времена мамонта, предположили, что она могла поработать на генофонд якутской лошадки. Последние ленские лошади жили в Северной Якутии всего 3,2 тысячи лет назад, а первые одомашненные (XIV век) сохранили их черты в строении черепа. Тогда получается, что современные якутские лошади ведут начало от нескольких диких видов, включая европейского тарпана (Е. ferus) и лошадь Пржевальского (E. przewalskiï). Доказать все это непросто. Настоящая ленская лошадь, известная по нескольким неплохо сохранившимся мумиям 30-тысячелетней давности, была короткогривой с темным ремнем по хребту, подобно диким сородичам. Не очень похоже на якутскую кобылку.

Однако все породы лошадей, выведенные человеком так или иначе смешивались между собой. Вот и якутская лошадь некогда могла набраться чужих генов у казачьих, а затем — у ямщицких пород, вывезенных из центральных губерний России вместе с хозяевами. Для создания 35 станций Иркутско-Якутского почтового тракта в 1772–1773 годах по указу императрицы Екатерины II сюда были направлены 33 крестьянские семьи. По сути, сосланы на 25 лет: поселенцев отбирали из крепостных, ослушавшихся своих господ. Покидать станции им не дозволялось. До сих пор по левому берегу Лены стоят крепкие избы и баньки государевых ямщиков. Тоже памятники лошадиной цивилизации: без почтовых лошадей 2731-верстная (2895 километров) транспортная артерия никогда не ожила бы. Со временем вокруг станков, расположенных через каждые 40–50 верст, выросли деревеньки и целые города, такие, как Покровск. Почта ходила строго по расписанию, даже 5 февраля 1891 года, когда столбик термометра в Якутске не просто упал, а выпал за отсутствием отметки -64,5 °C, почтовый возок отбыл в положенный час. Кошовки, розвальни, дровни развозили по единственной проезжей дороге землепроходцев, торговцев, воевод, сектантов, ссыльных. Даже на Дальний Восток долгое время добирались по ней: сначала от Иркутска на Якутск, а затем через Лену и по Аянскому тракту опять же на лошадях. «Какое развлечение на таком длинном переезде? — вспоминал писатель Иван Гончаров, возвращавшийся в середине XIX века через эти места после кругосветки на фрегате „Паллада“. — Приедешь на станцию: „Скорей, скорей, дай кусочек вина и кружок щей“. Все это заморожено и везется в твердом виде». Даже летом кушанья подавались так же, поскольку хранились в амбарчиках-ледниках, установленных на выходах вечной мерзлоты.

Последняя лошадиная почта вышла из Якутска 28 апреля 1954 года. В те же годы настал конец лошадиной цивилизации, да и сибирской цивилизации практически тоже. Народ изгонялся из деревень как неперспективных, сельское хозяйство глохло, домашнюю животину не жаловали. Лишь в 90-е годы прошлого века началось возрождение табунного коневодства. Сейчас поголовье лошадей в Якутии перевалило за 160 тысяч. Всего их пять типов: центральный, вилюйский, мегежекский, верхоянский и колымский. Верхоянские лошадки — самые чистопородные. Наверное, потому, что живут они на полюсе холода…

Маралий корень

Джаред Даймонд связал успех цивилизаций с наличием в природе, окружающей эти цивилизации, животных, которых можно приручить. Именно отсутствие таких млекопитающих, по его мнению, привело к отставанию в развитии доколумбовой Америки, Австралии и Африки к югу от Сахары. Подумать только, даже к изобретению колеса в отсутствие тягловой скотины у аборигенов не было стимула. Правда, российский палеонтолог и писатель Кирилл Еськов резонно заметил, что в отношение к Северной Америке эта идея не вполне верна: там водятся карибу (северный олень), лось, овцебык, которых в разное время удалось одомашнить европейцам. К этому списку вполне можно добавить и вапити — родственника марала, которого на Алтае приручили 200 с лишним лет назад. Даймонд этот факт, кстати, обошел стороной, отметив лишь экспериментальное хозяйство по разведению благородных оленей в шотландском Абердине и отсутствие «серьезных достижений» в рамках этих современных проектов, хотя «серьезными достижениями» могут похвастаться даже фермеры Канады и США, среди которых этот вид скотоводства получил признание в последние три десятилетия.

Американский вапити и алтайский марал — не просто родственники, а представители одного и того же вида, называемого оленем канадским (Cervus canadensis). Он отличается от близкого вида — благородного оленя (С. elaphus) — более внушительными размерами, окрасом потемнее и целым рядом признаков, связанных с особенностями питания и приспособлением к более холодным условиям. Предполагается, что их общий предок появился в начале ледникового периода в Центральной Азии, причем в эпохи оледенений преимущество получали расы типа вапити, а в более теплые межледниковья — расы благородного оленя. Отчасти они смешивались между собой, так и получилось более двадцати вариаций оленей, которые одни ученые считают расами, а другие — подвидами. Современные данные молекулярной биологии подтвердили, что эти двадцать с лишним разновидностей подразделяются на две отчетливые группы: благородный олень, обитающий в лесах и лесостепях Европы и Малой Азии, и вапити, населяющий тайгу, широколиственные леса и горную лесотундру Южной Сибири, Восточной Азии и Северной Америки. Не исключено, что алтайский марал — потомок выходцев из Северной Америки, так же как и лось Восточной Сибири (Alces americanus, отличающийся от европейско-западносибирского A. alces).

Алтайского марала нужно отличать от марала в научном смысле. Последний относится к благородным оленям (С. elaphus maral) и встречается в горах Кавказа и Ирана. Просто в тюркских языках, носители которых распространились по всей Северо-Восточной и Передней Азии, слово «марал» означает «олень». В Казахстане и Азербайджане, например, так и людей называют: мужское имя Марал подразумевает «олень», а женское — «лань». И на Алтае марал — это «марал», в смысле «олень». Так что дальше будем называть алтайского оленя по-алтайски. Этот олень, кстати, является одним из крупнейших среди северных млекопитающих: в природе масса самцов достигает 360 килограммов и более, высота в холке —160 сантиметров.

У алтайского марала оттого и размеры крупнее, что ему достались более суровые условия. А пристрастие марала к травам выразилось в том, что морда у него шире. Особенно этот признак заметен во время гона. Благородный олень растягивает пасть так, что получается камера-резонатор, и звуки издает трубные. А марал вытягивает шею, запрокинув рога на спину, как-то по-человечьи выпячивает нижнюю челюсть, показывая ровный ряд нижних зубов, и хрипит. Даже шипит. В это мгновенье на глаза ему лучше не показываться: даже сквозь щели в загородке норовит поддеть рогом все, что движется. А если есть где разогнаться, и через забор в 2,5 метра сиганет.

Когда на Алтае человек приручил оленя, вопрос открытый. В расположенной здесь Денисовой пещере, где найдены останки одного из древнейших людей Северной Азии, орудиям сопутствуют украшения из зубов марала. Их носили 29–37 тысяч лет назад. Конечно, с наступлением нынешнего межледниковья олень остался одним из крупнейших животных Северной Азии, а значит, источником мяса и шкур, однако обычными пищевыми отбросами люди себя уже не украшали.

В пору расцвета на Алтае скифо-сибирской культуры, в IX–II веках до новой эры повсюду появились оленные камни — стелы, покрытые искусным орнаментом из пышнорогих оленьих контуров. Татуировками в виде изящно свернутого силуэта оленя украшали свои плечи знатные скифы, как мужчины, так и женщины. Да и одно из названий скифов, сохранившихся в письменных источниках — саки, — означает «олени». Оленями обряжали лошадей во время похоронных процессий и, вероятно, важнейших праздников, связанных с природным круговоротом. Потому на татуировках, тканых орнаментах, золотых и бронзовых украшениях тело оленя и скручено спиралью.

Время одомашнивания (тысячи лет): 1 — собака, 2 — овца, 3 — коза, 4 — крупный рогатый скот, 5 — свинья, 6 —кошка, 7 — курица, 8 — шелкопряд, 9— пчела, 10 — лошадь, 11 — лама, 12 — альпака, 13 — осел, 14 — одногорбый верблюд, 15 — двугорбый верблюд, 16 — водяной буйвол, 17 — як, 18 — морская свинка, 19 — утка, 20 — гусь, 21 — северный олень. Художник Алина Коноваленко

У сменивших ираноязычных скифов тюркоязычных народов, включая алтайцев, олень по-прежнему оставался не просто пищей. Так, на тамге (родовом знаке) алтайского народа телёс, по имени которого назвали Телецкое озеро, изображено священное животное сарын — олень. Воплощение чистоты, хозяин тайги и хранитель души воина. А бубен шамана, обтянутый оленьей кожей, у другого алтайского народа — тофаларов — символизировал животное, на котором шаман путешествовал по верхнему миру, опять же марала.

Конечно, на оленей охотились, но к добыче алтайцы относились с уважением и бережливостью: камус шел на подошву для олочей (охотничьих лыж), кожа с шеи — на тонкий длинный ремень, сухожилия — на нити и струны, шкура с головы — на коврик-камалан, мочевой пузырь — для хранения жира, мясо и кровь — в пищу…

В XVII–XVIII веках с приближением к Алтаю границ Китая почти мирное сосуществование человека и оленя прекратилось. Так уж повелось в Поднебесной империи, что все живое там истреблялось для изготовления целебных снадобий (а еще потому, что «мы едим все», как сказал мне знакомый китайский профессор). В 1578 году вышла в свет фармакология Ли Шичжэня «Трактат о корнях и травах», в которой автор подвел итог пяти тысячелетиям китайской народной медицины. О молодых рогах оленя, еще не ороговевших, покрытых нежной бархатистой кожей и насыщенных кровью (пантах) он писал: «Обладают способностью питать кости и кровь (жизненные силы вообще), укреплять половую систему, увеличивать семя и костный мозг». Снадобья из них рекомендовались при маточных кровотечениях и лихорадочных конвульсиях, при общем истощении и гнойных нарывах, против вспыльчивости и старости, для роста зубов и укрепления воли… И началась погоня за панацеей, к тому же сулившей омоложение и восстановление потенции. Кроме того, китайцев интересовали оленьи сухожилия, хвосты, мускус и лутай — зародыш, вырезанный из матки. Оленей убивали в массовом порядке, даже только для срезки пантов.

Именно китайцы внедрили самый жестокий способ ловли зверей — лудеву — преграду, сооружаемую из бурелома и живых деревьев, на пути к водопою. В ней оставляли узкие проходы, куда устремлялись животные и попадали в глубокие ямы, скрытые травой и сухими листьями. Лудевы разгородили всю южносибирскую тайгу, они тянулись на 50 и более километров, включая до двухсот ям, а также петли и другие западни. Вот как описывает подобную ловушку Владимир Арсеньев в этнографическом исследовании «Китайцы в Уссурийском крае» (1914 год): «Тропа, по которой мы шли, привела к лудеве длиной в 24 версты с 74 действующими ямами. Большего хищничества, чем здесь, я никогда не видел. Рядом с фанзой стоял на сваях сарай, целиком набитый оленьими жилами, связанными в пачки. Судя по весу одной такой пачки, тут было собрано жил, вероятно, около 50 пудов». По его данным, в последнее десятилетие XIX века ежегодно только из Уссурийского края, где промышляло 50 тысяч китайцев, они вывозили к себе до 3,5 тысячи лутаев оленя, более 15 тысяч оленьих хвостов, около 20 тонн жил, 15–20 тысяч пенисов оленя, а также в огромных объемах — струю кабарги, древесные грибы, лишайник пармелию, речной жемчуг, корни астрагала и женьшеня.

В годы, когда Арсеньев заканчивал свою книгу, на 22 рубля в Сибири можно было купить дойную корову, на 150 — здорового рабочего коня. А панты стоили от 300 до 1200 рублей (дороже десятка соболей или шкуры тигра): один меткий выстрел — и целое состояние! На пантачей вслед за китайцами принялись охотиться и русские, и алтайцы, и гольды, и удэге. На Алтае за пантачами забирались в тайгу на 400 километров. Охотники вырубали панты прямо с живого марала и «второпях уходили дальше, оставляя его на произвол судьбы… По словам очевидцев, участвовавших на охоте и наблюдавших эти душу раздирающие картины… случайные зрители, если не оставляли в первый же день этих мест охоты, то на второй или третий дни заболевали той или иной формой психического расстройства», — подчеркивал в одной из первых книг по мараловодству, напечатанной в 1919 году, ветеринар Семен Нейштубе. Местными охотниками, как правило, верховодили все те же китайцы, которые скупали панты, пушнину и женьшень за гроши, а чаще — обменивая на водку и опиум, приучая к нему своих фуланцзы — рабов. Последние так и оставались в должниках. А перекупщик-аптекарь, «сидя как паук в центре раскинутой на сотни верст паутины… тянул зеленый чай и… ждал. Он твердо знал: каким бы потом и кровью не были добыты панты, лутай, меха… все приплывет в руки дальновидного и хитрого коммерсанта. А уж от него, разумеется, втридорога отправится за море», — образно описывал китайского торговца потомок одного из основателей профессионального мараловодства писатель Валерий Янковский.

Николай Фролов, кандидат экономических наук, единственный историк российского пантового оленеводства, руководитель группы компаний «Пантопроект» и просто большой энтузиаст своего дела, рассказывает, как начиналось мараловодство: «Свидетельства путешественников и архивные записи говорят о том, что первые мараловоды появились среди русских староверов в деревнях, стоящих по реке Бухтарме (ныне казахстанская часть Алтая), в конце XVIII века. Люди поняли: чтобы добыть ценные панты, не обязательно убивать оленя. Выгоднее содержать его — даже взрослый марал довольно быстро приручается, берет хлеб из рук. Тогда с одного животного можно срезать панты ежегодно. На исходе XIX века лесовед Анатолий Силантьев собрал огромный материал по разведению марала и торговле пантами, который определил внушительный экономический потенциал этой отрасли. Он же добился указа императора, запрещавшего всякую охоту на марала по Алтайскому горному округу. Другой центр оленеводства развивался на Дальнем Востоке, где крупное хозяйство по разведению пятнистого оленя (Cervus nippon) создал ссыльный поляк Михаил Янковский, участник восстания 1863–1864 годов».

Содержание марала по сравнению с доходом от пантов стоило недорого и быстро окупалось, но долгое время оленей практически не разводили, а по мере надобности отлавливали молодняк на воле. Ныне в Республике Алтай и Алтайском крае существует около 130 маральников. Хотя неволя в данном случае — понятие относительное: мараловодческие хозяйства лишь обносят загородками под 2,5 метра высотой участки тайги, где олени предоставлены сами себе. В начале лета самцов сгоняют через сужающиеся проходы в станки.

Лекарственные препараты на основе пантокрина ныне востребованы по всему миру, и отнюдь не как пресловутые афродизиаки: олени выращиваются в 21 стране. Новая Зеландия, Китай, Россия, США и Австралия составляют первую пятерку. Но Россия сдает свои позиции, а далеко вперед вырвалась страна киви: там поголовье оленей, выведенных благодаря скрещиванию различных подвидов, колеблется от 1,2 до 1,8 миллиона. Бьют новозеландцы и другие рекорды: пантовый олень по кличке Балморал был продан за 45 тысяч долларов США, а рога оленя Трилоджи весили 25,34 килограмма. Китайцы же научились снимать «урожай» пантов дважды в год. Начиналось же все в России, среди широких зеленых долин Алтайских гор…

В этих же местах, как полагают археозоологи, 2,5 тысячи лет назад был приручен и северный олень. Всего же в основном в последние полтора века в мире одомашнили 10 видов из семейства оленей, включая лань, кабаргу, лося и исчезнувших в природе оленя Давида и яванского.

Передовики сельхозпроизводства

Возвращаясь к заочному спору Даймонда и Еськова, хочу повторить слова одного небезызвестного персонажа Михаила Булгакова: «Да не согласен я… С обоими».

Да, культивирование растений и приручение животных, осуществленное в основном 10–12 тысяч лет назад, считается одним из важнейших достижение человечества. Именно это событие привело к оседлому образу жизни, образованию городов, появлению ремесел и всем прочим основам цивилизованной жизни. Это событие навсегда запечатлено во всех европейских азбуках, ведущих начало от финикийского алфавита, который создавался в Плодородном полумесяце — области, охватывающей Малую Азию и Северо-Восточную Африку, где человек одомашнил четыре из пяти главных пород скота (корова — овца — коза — свинья), а также голубя, ослика и одногорбого верблюда, и культивировал важнейшие сорта хлебных злаков (ячмень, пшеницу-однозернянку и двузернянку — полбу) и бобовых (нут, горох, чечевицу). «А» — это «алеф», или «бык», «Б» — «бет», то есть «лошадь», а «Г» — «гимел» — название верблюда. Во многих странах слово, обозначающее «рогатый скот», превратилось в синоним «богатства» и «благополучия»: например, испанское «ganado», валлийское «da», «ente» — на языке банту.

С другой стороны, беспричинная тяга нынешних горожан к дачным участкам с обязательной компостной кучей у выгребной ямы, где они пытаются выращивать то, что гораздо дешевле и в лучшем виде продается на рынке или в супермаркете, больше напоминает некое инстинктивное действо. Может быть, навыки сельхозработ люди действительно унаследовали у своих предков?

Но, как не странно, ближайшие родственники человека никакой склонности к высевке, прополке и уборке урожая не проявляют. А вот другие организмы оказалась весьма опытными огородниками: улитки литторарии, рыбы-ласточки и даже амебы-слизевики умеют выращивать съедобные для себя культуры водорослей, грибов или бактерий, удобрять свои угодья и оберегать от чужаков, пропалывать сорняки, сохранять «семенной фонд» на будущее. Весьма продвинутые способы ведения сельского хозяйства у муравьев-листорезов, термитов и жуков-короедов. В любом еловом лесу встретишь старое сухое дерево, помеченное большой разлапистой буквой «Ж», — будто кто-то клеймо поставил. Это жук-типограф, или короед, расписался: был, мол, здесь, а потому другим искать уже нечего. Ель уже неживая…

Умерла же ель потому, что жучиная семья выела древесную ткань между корой и лубом, самые молодые и физически активные слои древесины. Конечно же, ни взрослые жуки, ни личинки древесиной не питаются — даже свежие древесные ткани им не по зубам, точнее — не по жвалам. Помогают им в этом нелегком деле офиостомовые грибы — родственники сморчков, трюфелей и пекарских дрожжей. Познакомились короеды с грибами еще во времена динозавров — по меньшей мере 140 миллионов лет назад. Вероятно, грибы пользовались жуками для расселения от одного дерева к другому. С тех пор эти две группы живых организмов настолько сжились друг с другом, что некоторые виды грибов только в гнездах короедов и встречаются. Покидая родительский дом, молодой жук уносит кусочки грибницы и споры в особых карманах — микангиях, скрытых в основании жвал и ножек. Сложно устроенное гнездо с множеством закономерно расположенных галерей до 40 сантиметров длиной (при том что сам жук больше 5,5 миллиметра не вырастает) — не что иное, как грибная плантация, очень, кстати, похожая устройством на наши фермы для разведения грибов. В жучиных туннелях грибы не только разлагают клетчатку на легко усваиваемые короткоцепочечные сахара, но и обезвреживают ее от обильных и опасных для насекомых растительных ядов — танинов, терпенов и других. А жуки спасают свои угодья от круглых червей и клещей, других — сорных — видов грибов.

Может показаться, что грибы помогают короедам губить лес, но это не так. Жуки нападают на старые — 70–120-летние — и больные ели, которым пришла пора умирать, чтобы дать дорогу подросту и стать для молодых деревцев удобрением. Так что насекомые вместе со своими сожителями завершают естественный цикл. Другое дело, что, скажем, после сильного урагана или долгой засухи многие деревья слабеют и у короедов появляется корма вдоволь; если теплая пора затягивается, жуки за сезон успевают вывести и второе, и даже третье поколение, которые расселяются на здоровые деревья.

Короеды хоть и опытные фермеры, но все же не столь изощренные, как муравьи-листорезы. Подобно тому как людские сообщества разнятся по типу хозяйства, колонии муравьев тоже пребывают на различных уровнях развития: от примитивных собирателей до весьма продвинутых фермерских хозяйств с тысячами плантаций на колонию, общим объемом с междугородный автобус. «Связь между способностями к культивированию и общественному образу жизни, наверное, не случайна, — считает микробиолог Дебра Брок из Университета имени Райса в Техасе. — Ведь все социальные виды — слизевики, муравьи, люди — могут эффективно выращивать урожай совместными усилиями». Не хочу умалять достоинство муравьев и короедов, но получается, что даже целенаправленное выращивание растений не служит свидетельством цивилизованности, а лишь показывает, что в крупных поселениях возникает необходимость совместного ведения хозяйства с последующим разделением «горожан» на профессиональные касты.

Даймонд уверен, что приручено было все, что можно было приручить. Однако опыты последних полутора веков с благородными оленями показывают, что невостребованные ресурсы еще оставались. Кроме того, следуя его логике о принципиальной неприручаемости многих крупных видов млекопитающих, лошадь, например, одомашнить никак не могли. Все, кто пытался поставить под седло лошадь Пржевальского — а она генетически несильно отличается от дикого предка (предков?) домашних пород, — еле ноги унесли от ее зубов и копыт. Даже белоармейцы и красногвардейцы, разорявшие зоопарк-заповедник «Аскания-Нова» в степях Херсонщины. Да и несомненные предки домашних лошадей — тарпаны, по свидетельству очевидцев, еще заставших их в польских лесах в XIX веке, отличались крутым норовом. Но ведь получилось же их приручить, причем, вероятно, в тех же местах, где ныне «Аскания-Нова» сохраняет клочки последней ковыльной целины в Европе.

Дикая лошадь (Equus Przewalskii n. sp.)Последний вид дикой лошади — лошадь Пржевальского. Рисунок Всеволода Роборовского из книги «Третье путешествие в Центральной Азии из Зайсана через Хами в Тибет и на верховья Желтой реки H. М. Пржевальского» (1883 год). Российская государственная библиотека

Вот уже более 60 лет длится удивительный и восхитительный эксперимент по одомашниванию фермерской серебристо-черной лисицы, поставленный генетиками Дмитрием Беляевым и Людмилой Трут в новосибирском Институте цитологии и генетики СО РАН и затронувший несколько десятков тысяч особей. Эта лисья порода, хотя и была выведена человеком, остается совершенно диким зверем. Опыты показывают, что если среди особей в первую очередь вести отбор именно на одомашнивание — выбирать тех, кто наименее агрессивен и даже приветлив по отношению к людям, то результата можно добиться за шесть поколений. А за полвека — к 40-му поколению — в ручных животных превратились более 70 процентов популяции. Интересно, что лисицы при этом приобрели признаки других домашних пород — пегость, вислоухость, хвост кольцом, бульдожий прикус. Даже общаться с людьми начали в другой тональности — не рычат и не фыркают, а ласково «кудахчут» и «урчат», словно обращаются к партнерам или детям (родителям). На слух лисье «кудахтанье» очень напоминает человеческий смех, особенно женский, — и по звучанию, и по частоте. Конечно, все это результат определенных генетических изменений — в первую очередь влияющих на гормональную систему, которая обеспечивает устойчивость к стрессам, и нейротрансмиттеры, которые регулируют поведенческие реакции, а также — на обретение способности размножаться в любое время года (и чаще, чем раз в году).

Вполне вероятно, что именно так, хотя и не вполне осознанно, происходило одомашнивание животных в природе. Ведь стоит обосноваться где-нибудь посреди относительно непуганой тайги или тундры людям, которые не пускают в ход ружья, как вокруг складывается целое антропогенное сообщество — росомахи, волки, песцы, те же лисы. Лисички и о сапоги готовы потереться, а иногда такие кульбиты выделывают, что и дрессированным цирковым артистам не под силу. Понятно, что не каждый зверь решится на тесное сближение с человеком и человек вряд ли рискнет приласкать росомаху или волка, но так, судя по всему, и начинался отбор на «одомашненность», причем с двух сторон.

Скажем, волк в течение ледникового периода был обычным спутником не только многочисленных копытных, но и человека. На стоянках первобытных людей в России и на Украине находят кости сотен волков — столько же, сколько, например, останков лошадей или северных оленей.

Теплоемкость шкуры волка выше, чем таковая у бобра или ондатры; проще говоря, в ней теплее. Вполне вероятно, что люди не только использовали их теплые шкуры для одежды, но и постепенно одомашнивали зверей, пока рычащий и воющий волк не превратился в радостно лающую собаку — первое домашнее животное. Древнейшая ДНК собаки была извлечена из черепа возрастом 33 тысячи лет — его обнаружили на Алтае в пещере Разбойничьей. По мнению Анны Дружковой из Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН, возглавившей международную группу молекулярных биологов, генетиков и археологов, гаплотип алтайской собаки ближе к таковым современных пород и доисторических псов Нового Света, чем к гаплотипам волков. Получается, что одомашнить верного друга человека могли и не на Ближнем Востоке, как считалось до последнего времени. 12,5 тысячи лет назад псовые, судя по мумии, найденной в 2011 году жителями села Тумат Усть-Янского улуса Якутии, уже дошли вместе с людьми до северо-востока Сибири и застали там мамонтов. «Это больше собака, чем волк», — поясняет результаты анализа ДНК Сергей Федоров из Музея мамонта при Северо-Восточном федеральном университете в Якутске. Туматская ледниковая собака, возможно, принадлежала как раз к той «домашней породе», с которой люди из Центральной Азии отправились через Берингию осваивать американский континент.

Так что одомашнить или хотя бы приручить можно очень многих. Другой вопрос: нужно ли? И здесь мы подходим ко второму пункту, в котором я не согласен ни с писателем-орнитологом Джаредом Даймондом, ни с писателем-палеонтологом Кириллом Еськовым. Нынешний ряд основных пород скота показывает, что из всего разнообразия диких видов выхватывалось то, что легче приручается, а отнюдь не то, что может принести наибольшую пользу. Известно, что в древнем еврейском обществе существовало разделение пород скота на «чистые», к которым относились коровы, козы, овцы, благородные олени и даже жирафы, и «нечистые» (например, лошади, верблюды). Пить дозволялось только «чистое» молоко.

В наши дни исследования биохимика Давида Илюша и его коллег из Университета имени Бар-Илана в Рамат-Гате показали, что менее аллергенно как раз молоко «нечистых» животных! Скажем, самое распространенное молоко — коровье, наряду с массой полезных веществ, содержит бета-лактоглобулин — белок, вызывающий аллергическую реакцию не только у трети взрослых, но и у 2–3 процентов новорожденных. В отличие от него в женском молоке присутствует другой белок — казеин, который не только безвреден, но и необходим организму для регулирования таких важных функций, как пищеварение, кровоснабжение мозга, активность центральной нервной системы. Впрочем, получать женское молоко в объемах, сопоставимых с коровьим, весьма затруднительно. Продукты молочного брожения цельного молока тоже не заменяют, да и не все йогурты, как сказано в популярной эпитафии, полезны.

С мясом тоже получилось не очень. О проблемах тех, кто потребляет говядину — свинину — баранину — козлятину, рассуждать не буду: сам недавно получил памятку от консилиума врачей, включая кардиолога и невропатолога, в которой есть такое не советуется. (И зачем тогда вообще жить?) Впрочем, народы Северо-Восточной Сибири давно освоили пространство, где растительной пищи практически нет, а значит, нет и достаточного количества витаминов. Этот недостаток восполняется… жиром и мясом. Но не любым, а таким, который содержит короткоцепочечные ненасыщенные кислоты, подобные линоленовой и линолевой (в медицинской литературе эту группу кислот часто называют омега-3 и омега-6). В нашем организме такие жирные кислоты не образуются и должны поступать вместе с пищей. Поскольку эти вещества необходимы для синтеза эйкозаноидов — обширной группы медиаторов, влияющих на сокращение гладких мышц (стенки кровеносных сосудов, сердце, бронхи, матка), рост костной ткани, функционирование периферической нервной и иммунной систем, движение лейкоцитов и тромбоцитов и многое другое, они называются «незаменимыми». В условиях Севера они особенно незаменимы, поскольку на холоде мышцы сердца и сосудов испытывают самые высокие нагрузки.

Животные, способные поставить нам такие вещества, есть среди одомашненных видов. Скажем, якутскую лошадь даже называют «аптекой на копытах»: ее мясо на редкость богато ненасыщенными жирными кислотами, которые при анемии, туберкулезе и склерозе (надеюсь, ничего не забыл?) спасают, даже уровень холестерина при такой мясной диете не повышается. Хотя большую часть подобных млекопитающих мы успели истребить: и мамонт, и шерстистый носорог, и ленская лошадь, даже отчасти первобытный бизон, как установили биохимик Хосе Хиль-Херреро из Университета Альмерии и его российские коллеги при исследовании мумий этих животных, обладали мощными запасами бурого жира, содержащего короткоцепочечные ненасыщенные жирные кислоты. В ледниковый период мясо и жир этих зверей были особенно востребованы. Не случайно изучение пищевых отбросов в «поселке» из мамонтовых хижин Юдиново в Брянской области позволило Матье Жермонпре из Королевского бельгийского института естественных наук в Брюсселе и Михаилу Саблину из Зоологического института РАН предположить, что люди здесь часто употребляли в пищу свежую мамонтятину. Особенно впечатляют единообразно вскрытые черепные коробки молодых мамонтов: мозг — это три килограмма очень полезных и питательных жиров и белков. Как части туш доставляли к месту проживания? По мнению бельгийского палеозоолога, для перевозки мяса и бивней с места разделки могли использоваться собаки.

Есть и другое важное отличие одних домашних пород (крупный рогатый скот, козы, овцы) от других (лошади, свиньи, птица): первые, будучи жвачными, выделяют огромные объемы парниковых газов — 5,7×109 тонн в год против 1,3 (в пересчете на двуокись углерода). По производству сильнодействующих парниковых газов — метана и закиси азота, составляющих свыше 70 процентов скотоводческих выхлопов, — фермы крупного рогатого скота и мелких жвачных уже догнали мамонтовую фауну во времена ее расцвета. И это не потому, что «нечистые» породы составляют меньшинство, а потому, что при равных массах переднекишечная корова испускает метана почти на порядок больше, чем заднекишечная лошадь. «Тучные коровы» снятся не к добру, а к усилению парникового эффекта, а свиней многие религии обидели зря. Очень зря. Кстати, мясо и жир некоторых свинок, например иберийской черной, чуть было не сметенной сельхозпрогрессом, как неперспективная порода, но, по счастью восстановленной, содержит полезные ненасыщенные жирные кислоты. И воспитывают ее не в тесных фермах, а на природе. Наверное, поэтому из нее самый вкусный хамон получается.

История одомашнивания животных, таким образом, поворачивается историей того, как люди поскорее хотели набить желудок, которая закономерно завершается созданием империи фастфуда. Полезного же скота мы получили не так чтобы очень много. Современное скотоводство, увы, выстроено по «принципу советского автопрома», но в глобальном масштабе.

Прощание с прошлым

По декабрьским сугробам мы пробираемся к хозяйству фермера-одиночки Игнатия Татаринова. Ферма его — теплый хотон (похожий на усеченную пирамиду якутский коровник, обмазанный саманом, с ледяными окошками), обширный участок тайги вокруг озера с прорубью для тебенюющих поодаль лошадок, стожки, похожие сейчас на очень большие сугробы, несколько конурок с якутскими лайками (куда в тайге без собачек?) и хорошо утепленная изба со спутниковой антенной — находится в двух десятках километров от села Асыма Горного улуса Якутии. Погода благоприятствует: всего -20 °C. Дверь в хотон сделана по-якутски — под наклоном. Это чтобы медведь, когда проснется, не шалил: вертикальные ворота косолапый вышибать умеет, а такую конструкцию вывернуть не способен.

В хотоне тепло: коровы надышали. И сами они выглядят ухоженно. Даже вязаные лифчики на вымя надеты, чтобы не отморозили. Эта деталь, а также крупные размеры буренок и коричневая масть, увы, свидетельствуют лишь об одном: фермера потревожили зря. В улусной администрации обещали направить к тому, кто якутскую породу держит, но, похоже, и сами уже забыли, как она выглядит. Придется ехать в зоопарк «Орто Дойду»: там еще местные коровки — небольшие, черно-белые, с витыми рожками и мохнатым выменем — сохранились. А эти — симменталки, третья по численности порода крупного рогатого скота в мире, — в 70 странах разводятся (первая, голштино-фризская, 130 стран оккупировала, за которой следует джерсейская — 80 государств).

Всего в мире, по данным Международной продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН на 2006 год, существуют 7,6 тысячи зарегистрированных пород скота и птицы, не считая кошечек, рыбок и певчих птичек, конечно, а также всяких экзотов вроде страусов, нанду и казуаров, одомашненных в основном в прошлом веке. Полторы тысячи из них насчитывают всего по нескольку десятков самок и единичных самцов, то есть вот-вот исчезнут. Еще примерно 2,5 тысячи (уже точно и не сосчитать) вымерли за последние несколько десятилетий. В целом животноводство лишилось от 20 до 50 процентов своего биоразнообразия в зависимости от отрасли.

Самый мелкий представитель крупного рогатого скота — якутская корова на фоне двугорбых верблюдов. Якутский зоопарк «Орто Дойду»

России, на первый взгляд, несказанно повезло. Наша страна складывалась не только как обширная территория с разнообразными условиями, но и как многонациональное государство. И каждый народ, каждый регион внесли свой вклад в существующее разнообразие пород домашних животных. Назовем, к примеру, якутскую и алтайскую лошадь, калмыцкого верблюда и дагестанскую пуховую козу, холмогорского гуся и московскую белую курицу, эвенкийского северного оленя и башкирскую медоносную пчелу.

Столетиями выводились эти породы. Руками безвестных селекционеров и именитых ученых Нового времени. Скажем, романовская порода овец зародилась в первой четверти XVIII века по указанию Петра I. Он заметил, что в центральных волостях России крестьяне разводят овец, прекрасно приспособленных к местным условиям: из шкур их выделывали замечательную овчину на шубы и полушубки. По указанию императора для развития овцеводства за личными хозяйствами в окрестностях города Романова (ныне Тутаев) было закреплено около тысячи голов, а из Силезии были выписаны опытные овчары. А дальше — менее чем за сто лет — народная селекция по признакам, прежде всего определявшим хорошее качество овчины и высокую плодовитость, привела к появлению новой породы. По месту разведения она и получила название — романовская. От этой овцы получают и мясо, и шерсть, но главное — полушубок, скроенный из овчины такого животного, весит не более трех килограммов, прочен, как волчья шкура, и согревает, как заячий пух. И сносу ему нет…

Соболь — вообще советское ноу-хау. Испокон веков этот пушной зверек считался исконно русской добычей, поскольку водился только на территории России: азиатская часть страны — это, по сути, область распространения соболя. Но из-за высоких качеств меха этот хищник из семейства куньих был почти истреблен. Создание домашних пород снизило нагрузку на вид в природе и способствовало его выживанию, так же как других пушных видов. А началось все более восьмидесяти лет назад, когда в подмосковном зверосовхозе «Салтыковский» одомашнили соболя. И похоже, что за рубежом добиться этого так никому и не удалось. Топовые лоты «седого» соболя — небольшие, 15–20 шкурок, но именно за такую пушнину идет борьба между покупателями на международных аукционах, можно сказать, до драки доходит, хотя цена подскакивает до 3–4 тысяч долларов за шкурку. На вопрос, чем ценен соболий мех, один скажет: «теплый», другая ответит: «красивый». Главная же ценность собольих шапок и шуб в прежние времена заключалась в том, что в них не заводились вши — вездесущая и неистребимая, кусачая и болезнетворная зараза, преследовавшая человечество со времен обезьяньего образа жизни…

Всего в России насчитывается около 400 своих пород домашних животных, включая 56 пород собак, 52 — кур, 40 — лошадей, 38 — овец, 33 — крупного рогатого скота, а также свои одомашненные формы пушных зверей и осетровых рыб. И каждая порода четко отличается от другой, поскольку выводилась для определенных целей. Эти цели и закреплены в стандартах породы. Например, якутская лайка и след соболя возьмет, и звонко облаивать зверушку, забившуюся на верхушку лиственницы, будет, пока хозяин-охотник до дерева не добежит, и ценнейшую ношу, сраженную в ухо метким выстрелом подберет, и медведя, случись он, отвадит, хотя сама пострадать может. Без лайки, будто летящей над снежным настилом, соболя вообще не догнать, хоть целый день пробегай. Именно с собакой добывается лучший мех.

Впрочем, зададим себе вопрос: а нужны ли нам в XXI веке полушубки из овчины, элегантные куры, борзые собаки и лайки, способные взять волка, а также всевозможные лошади? Не проще ли сосредоточиться на породах, которые дают побольше, а значит, и подешевле мяса, молока, яиц? Ведь вывели наши предки за несколько тысячелетий из дикого тура около двух тысяч пород крупного рогатого скота. Группа биохимика Валентины Бонфатти из Падуанского университета считает, что поскольку молоко симментальских коров содержит бета-лактоглобулин и казеин, то путем отбора можно получить породу с нужным соотношением этих белков. Правда, на селекцию потребуется несколько десятилетий, если не больше. А если ускорить процесс с помощью методов генной инженерии? Смогли же генетики Эноуэр Джейбд и Стефан Вагнер из новозеландских Исследовательского сельскохозяйственного института и Университета Вайкато предложить быстрый способ выведения коров с полезным молоком — без лактоглобулина. В 2006 году, когда Нобелевская премия в области медицины и физиологии была вручена за открытие РНК-интерференции, Вагнер уже ставил опыты с интерферирующей РНК на мышах. Такая РНК может выключать определенные гены в молекуле ДНК, ответственной за внутриклеточные процессы, с высокой точностью. А спустя семь лет в Новой Зеландии на свет появилась телочка Дейзи — один из 60 эмбрионов, у которых был отключен ген, производящий бета-лакто-глобулин. И когда теленок подрос, молоко у него по содержанию казеина оказалось близким к женскому. Единственная неувязка: то ли закрытая молекулярная мишень оказалась чересчур мелкой, то ли выключенный ген нес еще и другие функции, но генетически модифицированная Дейзи живет без хвоста.

Ну что с того, что родилась бесхвостая? Поработают генные инженеры еще несколько лет, и разбредутся стада полезных коров по всему свету. Не известно, правда, как поведут себя новозеландские коровы в морозной Сибири или засушливых прикаспийских степях. Да и нужны ли нам? Ведь свои, приспособленные к конкретным условиям региона и привычные к местным болезням породы переживут и засуху, и сильные морозы. Главное — знать свои возможности. Точнее, возможности своих пород.

«Из четырехсот российских пород домашних животных сто уже исчезли или почти исчезли, — отмечает Юрий Столповский, председатель правления общества „Сохранение общенациональных биологических ресурсов“. — Точных цифр, сколько потеряли, не знает никто. Утраты в птицеводстве составляют от 38 до 46 пород, в скотоводстве — 31. Но главная проблема заключается в том, что страна теряет огромный генофонд, который может понадобиться и нашим потомкам, и нам самим. Каждая порода, выведенная, то есть целенаправленно созданная, на территории России, — это тоже часть нашей культуры, традиции». А во многих случаях, как северный олень для ненцев, чукчей, эвенков и эвенов, — основа быта и цивилизации. Уже поэтому исчезающие породы домашних животных должны сохраняться, хотя бы в зоопарках.

Лошадей, скажем, осталось всего миллион 300 тысяч, и значительная часть поголовья приходится на якутскую лошадь. А как сложилась судьба других? «Дела обстоят наихудшим образом: часть пород мы просто потеряли, часть, может быть, еще номинально сохранилась, но находятся в таком состоянии, что рассуждать об их будущем уже не приходится, — говорит Юрий Прохоров, генеральный директор Московского конного завода № 1. — Знаменитую буденновскую породу, выведенную под кавалерию, пытались воссоздать, но толка из этой затеи так и не вышло. Донская — наша старейшая порода — почти утеряна». Разнообразие еще сохранилось, но исконно русских пород осталось крайне мало. Еще сто лет назад в стране только разведением чистокровных орловских рысаков — первой в мире рысистой породы, выведенной именно в России графом Алексеем Орловым, занималось более полутора тысяч заводов, сейчас — всего четыре. Если большинство пород домашнего скота существует, пока их едят, лошади — пока они бегут и скачут. Нет больше кавалерии, ямщицкой службы и прежнего крестьянского уклада. И вполне закономерно исчезают лошади. Хотя орловские рысаки могли бы нести службу в пограничных войсках или в конной милиции.

Самое тревожное в утрате биоразнообразия домашних пород и культурных растений не в том, что они исчезают. А в том, что они уходят, не будучи как следует изученными современными методами. Кто знает, не теряем ли мы вместе с ними действенные средства от серьезных заболеваний, источники необходимых для нашего рациона микроэлементов, а главное, генофонд на случай гуманитарной катастрофы? Подобной той, что уже пережили некоторые страны, перешедшие на монокультуры и забывшие о собственных, копившихся веками богатствах. Так, в Эфиопии, подарившей миру сорго, кофе и «черную» пшеницу — очень скороспелую, с высоким содержанием белков, устойчивую к ряду болезней злаков, — в последние десятилетия, как и везде, произошло резкое сокращение разнообразия сельскохозяйственных пород и культур. Древние сорта оказались сильно потеснены современными, более продуктивными, но далеко не всегда приспособленными к местным условиям. И вполне закономерно, что в 1980-х годах новые сорта из Европы не смогли противостоять засухе и болезням. Наступил голод, унесший жизни более 400 тысяч человек. Тогда и вспомнили, что ботаник Николай Вавилов в 1927 году вывез из Эфиопии образцы местной пшеницы, и обратились в СССР с просьбой поделиться старыми сортами, что и было сделано: результат работы одного ученого ныне, по сути, спасает страну.

В наши дни все меньше внимания уделяют выведению пород. На рубеже XXI века отечественные селекционеры получили всего 16 новых пород. Многие производители и потребители, считают, что нынешних вполне достаточно, поскольку они способны обеспечить все насущные нужды.

Кошка, которая сама по себе

Кошка живет бок о бок с человеком настолько долго, что трудно сказать, кто у кого перенимает привычки. Люди, например, при встрече целуются: сами научились или у кошек подсмотрели? Те при встрече тоже тыкаются друг в друга носами, а не лезут сразу под хвост, как собаки. Впрочем, среди людей и последний способ выражения признательности — не редкость.

Так не способствовала ли кошка становлению человека? С этим согласны не только кошатники, но и ученые, скажем, палеонтологи. Появлению человека как существа разумного вполне могли помочь мощные саблезубые представители семейства кошачьих. По мнению члена-корреспондента РАН Алексея Лопатина, 2–2,5 миллиона лет назад человек занял нишу падальщика, подбиравшего остатки трапезы саблезубых кошек. Чтобы успешно соперничать за еду с гиенами, сопутствовавшими крупным хищникам, древним людям приходилось оперативно разыскивать добычу, разделывать ее и уносить в недоступное конкурентам место. Сотрудничество, орудийная деятельность, совершенное двуногое хождение, скорость мышления — все эти важные качества вырабатывались в ходе такого поведения. Дальнейшая цепочка событий известна: мясные белки — развитие мозга — отдельная квартира — телевизор и мурлыкающий кот на коленях.

Может быть, саблезубые кошачьи даже не столь яростно отгоняли людей от своей добычи, как гиен? Опрос, проведенный английскими учеными из Антрозоологического института при Университете Саутгемптона среди сотрудников 71 зоопарка, ухаживающих за малыми кошками 16 видов и подвидов, показал, что не только ливийский подвид лесного кота, но также бархатный кот, каракал, рысь и даже совсем дальние родственники домашней кошки — южноамериканские оцелот, марги и кот Жоффруа — не прочь приласкаться, потереться о ноги человека, а при случае и в нос лизнуть. И наблюдения эти статистически достоверны. Есть свидетельства, что и большие кошки — лев, тигр — готовы терпеть присутствие человека, пока тот не преступит границы дозволенного ими или они сами не проголодаются.

Домашней кошкой стал ливийский подвид лесного кота (Felis silvestris lybica). «Изучение как митохондриальной, так и ядерной ДНК у большой выборки домашних кошек со всего света (979 особей, включая 112 породистых котов) выявило, что их генотипы неотличимы от такового ливийской кошки», — говорит Стивен О’Брайен из Лаборатории геномного разнообразия при Национальном институте исследования рака во Фредерике, штат Мэриленд. Почему геномом кошки заинтересовались в центре исследования рака? Потому что кошки страдают примерно 250 генетическими заболеваниями, близкими человеческим, в том числе кошачьим синдромом иммунодефицита, вирусными формами рака, птичьим гриппом. Не исключено, что и некоторыми вирусами мы обменялись друг с другом за тысячи лет жизни по соседству. В любом случае, изучая болезни кошек, можно найти средства борьбы с вирусами, которые помогут и им, и нам.

В том, что именно ливийская кошка стала одним из спутников человека, сказались и ее природные склонности, и то, что она оказалась в нужное время в нужном месте: в Плодородном полумесяце около 10–12 тысяч лет назад. С генетиками согласны и археологи, обнаружившие в этом регионе захоронения кошек возрастом 9,5 тысячи лет (на 5–6 тысяч лет древнее знаменитых египетских кошачьих мумий). Из пяти подвидов лесного кота именно ливийская кошка населяет эту часть Ближнего Востока.

За зерном в поселения человека слетелись воробьи и сбежались мыши. За своей естественной добычей пришли ливийские кошки. Так появилась кошка домашняя. Впрочем, домашняя ли? Мышь в шутку тоже называют домашним животным, да и ее ученое название — Mus musculus domesticus (с воробьем — Passer domesticus — мышь тезка.) Если сравнить особенности поведения кошек с таковыми настоящих домашних животных, то кошка — полная им противоположность: хищник, причем (в отличие от собак) одиночный, животное территориальное (с этим связано стремление кошки вернуться, иногда за сотни километров, в то место, где она родилась; привязанность к хозяевам сразу забывается) и независимое, ведущее скрытый образ жизни. А если в редких случаях кошки все-таки образуют социальные группы (львиный прайд, стая помоечных котов), то верховодят в них самки, а не самцы, как у стадных животных (баран, козел, кабан, мужик и так далее).

Да и генетические особенности кошек подтверждают: от своего дикого предка они ничем не отличаются. Более того, если породы скота или собак тысячелетиями выводились для определенных целей, связанных с главными человеческими потребностями (мясо, молоко, шерсть, охота), то домашние породы кошек появились, судя по данным генетиков, менее тысячи лет назад. Кошки, подобно диким животным, эволюционировали путем естественного отбора, а не за счет искусственной селекции. Результат: несколько большая длина кишечника, чем у исходной формы, и проявление социальности (способность жить в стае). Первыми документально установленными породами кошек (не обязательно самыми древними) стали сиамская, бирманская и корат. Их около 650 лет назад описал в «Тамара мяу» («Поэме о кошках») буддийский монах из Таиланда. А затем люди решили коренным образом преобразить своего давнего, но отнюдь не одомашненного спутника и взялись за создание кошачьих пород в основном за счет новых сочетаний 12 генов, отвечающих за цвет. Более половины из примерно 60 пород, признанных той или иной всемирной организацией, выведены в прошлом веке. Правда, никаким утилитарным целям это разнообразие и многоцветье не служат. Даже мышиную ловлю легче сделать профессиональным занятием терьера или домашнего хорька, чем кошки.

Еще в античное время люди заинтересовались другими породами кошачьего семейства — каракалом, гепардом, с которыми можно было охотится не хуже, чем с борзой или гончей. Охотничьи гепарды распространились от Египта до Индии, но их не разводили, а отлавливали на воле: о том, как заманить зверя в ловушку, не поранить его и отличить молодую, пригодную для дрессировки особь от старой, чаще всего и говорят древние тексты, посвященные гепардовой охоте. В них также рассказывается, что кормить гепарда следует исключительно свежим рубленым мясом, тщательно очищенным от костей, жира и сухожилий. За одним гепардом во дворце махараджи ухаживало от трех и более слуг. Они тоже занимали привилегированное положение, но если дорогое животное заболевало или хуже того… кара нерасторопного слугу ждала неминуемая.

В последние годы люди вновь заинтересовались другими видами кошачьих, но уже не как собственно домашними питомцами. Дело в том, что из 37 диких кошек большинство превратилось в редкие и исчезающие виды, и некоторые ученые считают, что гибридизация домашних и диких кошачьих позволит сохранить последних хотя бы в виде генов.

Удивительно, но потомков ливийской кошки удалось скрестить отнюдь не с ближайшими родственниками (род Felis). Так в 80-е годы прошлого века благодаря гибридизации с азиатской бенгальской кошкой (Prionailurus bengalensis) получился бенгал — очаровательное существо дикой пятнистой расцветки. Дальнейшее преобразование этой породы привело к созданию рыжего и полосатого тойгера (буквально: «игрушечного тигра»). Прыгучий сервал (Leptailurus serval) породил большеухую и длинноногую красавицу саванну. Правда, с этой породой все очень непросто: беременность сервала длится 74 дня — больше, чем у кошки, и котята рождаются недоношенными; их приходится выхаживать. Затем они быстро обгоняют в росте обычных кошек и достигают массы 9–16 килограммов (в 5–8 раз крупнее мамы). Но у всех этих видов хотя бы по 19 пар хромосом, в отличие от южноамериканских кошачьих из группы оцелота, у которых — их 18. Тем не менее удалось преодолеть и этот барьер, и при гибридизации кошки с «восемнадцатихромосомным» котом Жоффруа (Oncifelis geoffrei) получилась сафари, унаследовавшая изящный окрас своего дикого предка.

Любителям кошек стоит остерегаться слишком больших успехов на ниве гибридизации. Во-первых, защитники природы категорически (и обоснованно) высказываются против таких опытов: ведь поддержание некоторых гибридных пород требует постоянного привнесения генов исходной дикой породы, а значит, отлова животных в природе, часто нелегального. Зоопарки своих питомцев для подобных экспериментов не выдают. Немало развелось и аферистов, пользующихся научной малограмотностью своих клиентов. Достаточно упомянуть ашеру, которую объявили гибридом леопардовой кошки, сервала и кошки домашней. Генетический анализ, однако, установил, что ашера — это уже известная саванна.

Не менее озабочены экологи. В Австралии ученые недавно выступили против ввоза на континент-заповедник саванн, которые достигают внушительных размеров и прыгают на два метра в высоту. Однако эти опасения вряд ли можно назвать разумными. С кошки, которая стоит несколько десятков тысяч австралийских фунтов, хозяин глаз не спустит. Да и спариваться она без посторонней помощи не может. Гораздо больше вреда наносят беспородные мурки и васьки, подкармливаемые «заботливыми» сторонниками охраны одичавших животных. По свидетельству Эндрю Беккермэна и его коллег с факультета наук о животных и растениях Университета Шеффилда кошки наносят непоправимый урон городским и пригородным птицам. Причем не столько даже удачной охотой на них, сколько самими попытками преследования: в стрессовых условиях пернатые перестают размножаться. Как-то летом на дачном участке я несколько дней наблюдал как толстый рыжий котяра, оставляя клочья шкуры на колючках крыжовника, пробивается к гнезду мухоловки — размером с половинку грецкого ореха с четырьмя пищащими желтыми клювиками. (Кошки — относятся к активным охотникам, убивают не только для того, чтобы насытиться, но и чтобы поддерживать себя в постоянной форме.) Приходилось выдирать толстяка из крыжовника за хвост и относить к хозяину, который злобно отчитывал меня за нелюбовь к животным…

Что будет дальше? Генные инженеры вернут к жизни саблезубых кошек — таких, какими их представил Клиффорд Саймак в «Заповеднике гоблинов»?

Замри, умри, воскресни

Но ожидать, что найдутся клетки или хотя бы достаточно крупные фрагменты ДНК, пригодные для оживления саблезубых тигров или мамонтов, не приходится из-за условий превращения их туш в ископаемые мумии, что бы там ни говорили ученые с именами. Хотя что это за ученые — еще вопрос. Скажем, один из крупных сибирских университетов заключил соглашение по изучению мамонта с Хван By Суком, бывшим профессором Сеульского национального университета, а ныне главой частной фирмы по клонированию домашних животных. Место работы Хван сменил не по своей воле: в двух статьях, опубликованных в журнале «Science», он подтасовал результаты клонирования эмбриональных стволовых клеток человека. Некоторые результаты Хван уже выдал: в прессе, правда далекой от науки, стали появляться сенсационные новости о находках мумий с живыми клетками и текущей при -17 °C кровью…

Другой специалист такого рода, Майкл Арчер из Университета Нового Южного Уэльса, возглавил «Проект Лазаря», целью которого было клонирование тасманийского волка, вымершего в 1930-е годы. Хотя это печальное событие случилось сравнительно недавно и в музеях есть остатки мягких тканей сумчатого хищника, проект завершился полным крахом. Лишь неунывающий Арчер заявил, что добился интересных результатов и теперь хочет использовать их для клонирования австралийских заботливых лягушек (Rheobatrachus vitellinus и R. silus). Земноводные эти были примечательны тем, что после оплодотворения икры самцом самка заглатывала ее и головастики развивались в ее желудке, который на время превращался в матку. Когда наступал срок рожать, лягушка открывала рот, и на белый свет появлялись лягушата. Увы, несколько лет назад люди занесли в Австралию паразитический грибок, и удивительные земноводные исчезли. Теперь Арчер обещает их вернуть с помощью клонирования, точно так же как генный инженер Джордж Чёрч из Гарвардской медицинской школы — американских странствующих голубей, а Хван — мамонта. Что из этого выйдет? Много шума и бессмысленная трата средств.

Однако способ возвращения к жизни вымерших животных существует. Скажем, последняя квагга, считавшаяся отдельным видом зебры (Equus quagga), умерла в Амстердамском зоопарке в 1883 году. Осталось несколько картин с изображением этой наполовину полосатой лошадки, названной так за ее отрывистое ржание «куа-ха», одна фотография и 23 шкуры в нескольких музеях. Изучая шкуры, зоолог из Южно-Африканского музея Изико Рейнольд Рау понял, что можно извлечь ДНК вымершего животного. И выяснилось, что квагга — это не вид, а лишь подвид равнинной зебры (E. burchelli) с очень сходным геномом, появившийся всего 290–120 тысяч лет назад. «Раз так, — решил Рау, — то, наверное, можно вывести кваггу, скрещивая кобыл и жеребцов ее близкой родственницы». Тем более что среди равнинных зебр встречаются не вполне полосатые особи или особи с блеклыми, палевыми, а не черными полосками. Причем чем южнее — ближе к исконным, более засушливым, местам обитания квагги, тем чаще.

Реконструированный подвид зебры: жеребенок квагга Рау и его мать равнинная зебра. Веддервиль, ЮАР. Arkimages/Quagga Project

По расчетам Рейнольда Рау и его коллег, получить кваггу из зебры предполагалось за четыре поколения, для чего отобрали 19 зебр-производителей с плохо выраженной полосатостью. И тридцать лет спустя среди нынешнего стада в сотню особей, разделенного на несколько популяций, резвятся отпрыски четвертого поколения, внешне неотличимые от квагги. Как отмечают независимые эксперты-генетики из Университета имени Нельсона Манделы, все жеребята вполне себе здоровые, поскольку участникам проекта удалось не превысить долю инбридинга (близкородственного скрещивания) более чем на 10 процентов, а исчезновение полосатости никак не связано с этим явлением. Со временем ученые рассчитывают выпустить «воскрешенный» подвид, который, чтобы не путать с вымершим прообразом, называют «кваггой Рау», в дикую природу.

Еще за 60 лет до Рау к такому же способу восстановления утраченных видов прибегли зоологи братья Хайнц и Лутц Хек, возглавлявшие два крупных зоопарка — Мюнхенский и Берлинский — и решившие вернуть дикого тура и тарпана. Последний тур тихо умер в 1627 году в польской Якторовской пуще (за 40 лет до этого король Сигизмунд III Ваза ввел запрет на отстрел туров, но было поздно), а дикая степная лошадь — в зоопарке в 1919-м (лесной подвид тарпана — еще раньше). Тарпан братьев Хек был выведен в результате скрещивания лошади Пржевальского с коником (гибрид последних лесных тарпанов, пойманных в Польше, с домашними породами), исландским и готландским пони. Теперь в Германии пасутся небольшие лошадки с полосатой гривой и полосатым хвостом, как у ослика; встречаются и с зеброидными полосками на ногах — в целом все очень похоже на некоторые палеолитические рисунки и на лошадь Пржевальского.

Последняя, впрочем, тоже была практически восстановлена заново благодаря основателю украинского зоопарка «Аскания-Нова» Фридриху Фальц-Фейну и бийскому купцу I гильдии и члену-корреспонденту Академии наук Николаю Ассанову. По заказу Фальц-Фейна и позднее известного торговца животными Карла Гагенбека купец-добытчик организовал поимку 53 жеребят. Хотя при этом он нещадно расстреливал табуны взрослых лошадей, без него бы лошадь Пржевальского не выжила… В природе ее не стало в 1969 году, и все современное поголовье восходит к жеребятам Ассанова, а точнее — всего к 13 особям. Теперь последнюю дикую лошадь надеются вернуть в степь и в Монголии, где их в 1879 году открыл генерал-майор Николай Пржевальский, и в России, где в Оренбургском государственном природном заповеднике — последнем обширном участке целинных ковыльных степей — в 2015 году выпустили шесть молодых лошадок, предоставленных «Французской ассоциацией по лошади Пржевальского: ТАКН» (от монгольского «тах», или «тахи», — лошадь). Есть небольшие свободные популяции также в Узбекистане, Северном Китае, Франции, Венгрии и… Чернобыльской зоне отчуждения на Украине. В общей сложности 2 тысячи настоящих диких лошадок.

Тур на рисунке из пещеры Ласко. 25–17 тысяч лет. Дордонь, Франция

Реконструированный тур братьев Хек. Неандерталь, Германия

Чтобы получить тура, братья Хек скрестили полтора десятка пород крупного рогатого скота (каждый доверял своему выбору), предположительно наименее изменившихся за сотни лет селекции (венгерская серая степная, подольская степная, корсиканская, немецкая красная, хайландская и некоторые другие). Получились бычки, похожие на древние изображения диких туров, только с другой — лировидной — формой рогов (у настоящих — рога круто развернуты вперед и достигали метровой длины), укороченной мордой, несколько мельче и круглее (долгая сытая домашняя жизнь дает себя знать и в потомстве). Войну пережило только мюнхенское стадо Хайнца Хека. В 1996 году быки братьев Хек были подвергнуты вторичному скрещиванию с такими породами, как испанские саягеса и лидия (бойцовая) и итальянская кьянина, у которых молекулярные биологи нашли следы древних «кровей». Братьям подобная методика была недоступна. Да и цели у них были другие: по заказу одного из нацистских бонз Германа Геринга они создавали «истинные породы», чтобы удовлетворить охотничьи инстинкты «истинных арийцев». Знали бы эти «истинные», что самым чистым набором генов Homo sapiens располагают вовсе не они, а коренные африканцы, свой континент никогда не покидавшие и, следовательно, с другими человеческими видами не смешивавшиеся.

И если у селекционеров получилось из коров и лошадей вывести достаточно похожих современников мамонта — туров и тарпанов, то, может быть, удастся, проведя селекцию среди наиболее волосатых индийских слонов, вернуть и мохнатого исполина? Почему бы нет? Мамонт как род сравнительно недавно отделился от предков индийского слона. У них совершенно одинаковое строение черепов, слонята нередко рождаются довольно мохнатыми. Вопрос на самом деле — далеко не праздный: Северная Евразия полностью лишилась когорты пастбищных травоядных (бизоны, туры, дикие лошади и ослы, шерстистый и некоторые другие носороги) и почти потеряла существенную часть растительноядных, питающихся веточным кормом (хоботные, большерогие олени). Без этих животных вырождаются степи. Там, где они отданы на откуп животноводству, начинается опустынивание, а на заповедных участках степь рано или поздно зарастает лесом. Не очень хорошо себя чувствуют и листопадные леса. Так что вернуть бизонов, туров и диких лошадей в природу — это необходимая и посильная задача для молекулярных биологов, селекционеров и палеонтологов. И почему бы не попробовать сделать то же самое с мамонтом?

Примечания

1

От греч. κάλυξ — чашечка.

(обратно)

2

Винни-Пуху, чтобы обмануть пчел, нужно было не тучкой притворяться, а повиснуть на воздушном шарике вверх ногами.

(обратно)

3

Кстати, и у женщин цветовое восприятие лучше, чем у мужчин: они различают больше оттенков.

(обратно)

4

Излюбленный персонаж писателей-фантастов — человек-невидимка — на самом деле был бы слеп, поскольку не имел никаких пигментов.

(обратно)

5

Черепаха (исп.).

(обратно)

6

Некоторые ученые считают, что каждый участок в океане пахнет по-своему из-за различного речного стока и подводных источников.

(обратно)

7

От лат. inversum — наоборот.

(обратно)

8

Греч. πάππας — папа и χέλυς — черепаха.

(обратно)

9

От греч. σαύρα — ящерица, ящер и φθείρω — опустошать, высасывать.

(обратно)

10

От греч. αϊμα — кровь, κόκκος — зерно и лат. pluvialis — дождевой.

(обратно)

11

Излюбленными персонажами фильмов ужасов выступают гигантские осы, мухи или пауки: их не стоит опасаться: подобные членистоногие способны выжить лишь при таком высоком содержании кислорода в атмосфере, при котором у человека легкие сгорят прежде, чем он почувствует прикосновение чьих-либо жвал.

(обратно)

12

От греч. ράμφος — клюв и ρίς, в родительном падеже ρϊνός — нос.

(обратно)

13

От греч. πτερόν — крыло и δάκτϋλος — палец.

(обратно)

14

Мифы о людях, летавших с помощью крыльев, нацепленных на руки, — это мифы. Скажем, в 1695 году некий изобретатель заявил царским сановникам в Москве, что он, изготовив крылья, «станет летать, как журавль». Получив из казны 18 рублей, он соорудил крылья сначала из слюды, потом из кожи, но, как ни махал ими, не смог оторваться от земли ни на вершок. Впрочем, оспаривается и достоверность самого случая.

(обратно)

15

От греч. εν-αντα против и ορνις — птица.

(обратно)

16

От греч. αρχαίος — древний и πτέρυξ — крыло.

(обратно)

17

Сложный крестец, образованный слившимися с тазовыми костями поясничными, крестцовыми и отчасти хвостовыми позвонками.

(обратно)

18

Укороченный опорный элемент для поддержки рулевых перьев.

(обратно)

19

От лат. manus — рука и raptor — убийца.

(обратно)

20

В костюме «летающее крыло» знаменитый скай-дарвер Валерий Розов недавно слетел с Эвереста, пытался он и в заброшенный алмазный карьер «Мир» — самую глубокую рукотворную дырку на Земле, сигануть, куда и просто заглянуть страшно, но хозяева дыры не пустили.

(обратно)

21

Интересно, что изобретатель батисферы Уильям Биб, начинавший как куратор орнитологического отдела в зоопарке Нью-Йорка, опираясь на остатки археоптерикса, еще в 1915 году нарисовал четырехкрылого предка птиц и назвал его «тетраптерикс».

(обратно)

22

Лат. «птицеподобный».

(обратно)

23

Крыланы, полагающиеся на зрение, предпочитают летать в сумерках, до наступления полной темноты, и питаться плодами, нектаром и пыльцой.

(обратно)

24

От англ. tempest — буря.

(обратно)

25

Лат. pigmentum — краска.

(обратно)

26

От греч. διατομή — рассечение.

(обратно)

27

От греч. δινέω — вертеть и лат. flagellum — плеть, кнут.

(обратно)

28

От хинди «лоха» — железо и аббревиатуры «фертилизационный эксперимент».

(обратно)

29

Ныне 40 процентов годовых осадков происходят из влаги, испаренной через устьица растениями.

(обратно)

30

От греч. κρύος — холод.

(обратно)

31

Возможно, от монгольского «сайхан» — «красивый».

(обратно)

32

С некоторыми вариациями, конечно: шерстистые носороги не выходили за пределы Евразии, эласмотерии, большерогие олени, туры, пещерные гиены и медведи не встречались на севере Сибири и в Северной Америке.

(обратно)

33

Находки черепов ископаемых карликовых слонов на греческих островах породили мифы о гигантах-циклопах: сближенные отверстия ноздрей в черепе принимались за единственную глазницу.

(обратно)

34

Статья Адамса, переизданная в 1890 году, точнее, иллюстрация в ней, где ученый изображен перед прозрачной глыбой льда, в которой виден целехонький мамонт, породила миф о кладбищах замороженных мамонтов.

(обратно)

35

Прежде не исключалось, что мамонтовые горбы, в деталях запечатленные художниками и скульпторами каменного века, были в основном образованы мускульной тканью.

(обратно)

36

Тихоходный (лат).

(обратно)

37

От греч. όμοιος — равный и θερμός — тепло.

(обратно)

Оглавление

Один год из жизни палеонтолога

1. Шестое, седьмое и другие чувства

2. Сто попыток взлететь до братьев Райт и Можайского

3. Кто делает погоду?

4. Ледниковый период — мир, в котором мы живем

5. Домашняя дикость Fueled by Johannes Gensfleisch zur Laden zum Gutenberg