ЧЕТЫРЕХКРЫЛЫЙ ДИНОЗАВР
Такую конструкцию могли бы перенять птицы, но этого не произошло.
Перья – это видоизмененные чешуйки рептилий. Вероятно, изначально они эволюционировали не для полета, а для теплоизоляции, как шерсть млекопитающих. Мы в очередной раз видим, как эволюция воспользовалась тем, что у нее уже есть. (Другой пример: самец черногрудого рябка, обитающий в пустыне, вынужден носить воду своим птенцам издалека. Перья на его грудке изменены таким образом, чтобы впитывать воду, словно губка. В них самец приносит воду домой, и его птенцы высасывают ее.) Плотный пушистый перьевой покров в дальнейшем стал толще за счет укрепленного ствола посередине пера, а его упругая гибкость стала идеальной для полета. Вся летательная поверхность крыла птицы покрыта перьями, и ее площадь очень велика относительно площади поверхности остального тела птицы. Основную нагрузку в полете берут на себя так называемые маховые перья первого порядка. Это большие перья, которыми в основном и писали наши предки, предварительно очинив их.
Только недавно было обнаружено, что перья были распространены у группы динозавров, от которых произошли птицы. По-видимому, тираннозавры (Tyrannosaurus), наводившие ужас на все живое, имели оперение, что почему-то делает их не такими страшными и даже по-своему умилительными. Существовали и четырехкрылые оперенные динозавры. Они жили в меловой период, 120 миллионов лет назад, то есть позднее знаменитого археоптерикса (Archaeopteryx), которого часто называют первой птицей. Вероятно, существа вроде микрораптора (Microraptor, на рисунке) были способны не только парить, но и летать по-настоящему.
ЖУК-СКАКУН
Чемпион по спринту в мире насекомых – и к тому же умеет летать.
Перья достаточно жесткие, чтобы не было необходимости в дополнительных костях позади скелета конечности, и птицы экономят и на самом скелете, который может быть гораздо короче крыла. Одновременно перья достаточно упруги, чтобы прекрасно работать при взмахах. Более того, для натяжения крыла не нужно задействовать задние конечности, следовательно, птицы, в отличие от летучих мышей и птерозавров, прекрасно ходят и бегают (а мелкие – еще и прыгают). Это большое преимущество по сравнению с неуклюжей пародией на ходьбу у птерозавров и летучих мышей.
То же самое преимущество есть и у насекомых. Они вообще не задействуют в полете лапки, поэтому те остаются свободными для ходьбы и бега. Жук-скакун может и взлететь, когда надо спастись от ящерицы, но предпочитает пешую охоту наподобие муравьев и пауков. А во время охоты он может преодолевать по 2,5 м/с, что примерно в 125 раз больше длины его тела. Пытаться понять, что значила бы такая скорость для человека, не совсем честно, но вы можете проделать эти расчеты ради развлечения. И только взгляните на великолепные ноги жука-скакуна – длинные, спортивные!
У крыльев насекомых нет специального каркаса, в отличие от укрепленных костным скелетом крыльев летающих позвоночных. Скелет насекомого – это так или иначе экзоскелет, то есть вся внешняя оболочка тела насекомого – его скелет. Крылья – отростки экзоскелета груди, поэтому они автоматически достаточно жесткие, чтобы вынести вес маленького летающего живого существа.
С точки зрения темы этой главы для нас важно, что у крыльев большая площадь поверхности по сравнению с размерами животного в целом. Она нужна, чтобы обеспечить подъемную силу в воздухе. Крылышки на сандалиях Гермеса, вестника древнегреческих богов (у римлян – Меркурия), были смехотворно малы и смотрятся так же нелепо, как малюсенькие пропеллеры у этого проекта летательного аппарата викторианской эпохи, такого милого, но обреченного на неудачу.
ВОТ БЫЛО БЫ СЛАВНО, ЕСЛИ БЫ ЛЕТАТЬ БЫЛО НАСТОЛЬКО ПРОСТО!
Обреченный на неудачу викторианский проект летательного аппарата – воплощенный полет воображения над “дивным городом с дремлющими шпилями” Мэтью Арнольда. Насколько это в стиле Оксфорда, который он
Глава 6
Пассивный полет: парашюты и дельтапланы
Даже если ты очень тяжелый, при достаточно большой площади поверхности тебе удастся укротить силу гравитации хотя бы настолько, чтобы мягко и безопасно планировать с высоты на землю. Именно для этого нам нужны парашюты. В этой главе мы рассмотрим парашюты и дельтапланы как устройства, увеличивающие площадь поверхности, включив в их число и крылья, но начнем с тех расширителей площади поверхности, которые нельзя называть крыльями.
Как мы уже видели, очень маленькие живые существа автоматически располагают большой площадью поверхности тела относительно веса и могут безопасно парить и опускаться без помощи специально сконструированного парашюта. Белки для этого недостаточно малы. Им нужна небольшая помощь, и для этого они увеличивают поверхность тела. Белки прекрасно и очень быстро лазают, а для ускорения еще и перепрыгивают с ветки на ветку. Их длинный пушистый хвост увеличивает площадь поверхности, так что они способны допрыгнуть до ветки, которая находится немного дальше, чем им удалось бы прыгнуть без особого риска, если бы хвоста у них не было. Назвать хвост летательной поверхностью вроде крыла было бы натяжкой, но годится любая подмога, а белки достаточно малы, чтобы пушистый хвост стал для них полезной поверхностью для опоры на воздух.
ЖИВЫЕ ПАРАШЮТЫ, ЭВОЛЮЦИОНИРОВАВШИЕ НЕЗАВИСИМО
Кагуан, или шерстокрыл (слева), и белка-летяга (справа).
Есть белки-специалистки, так называемые белки-летяги (точнее было бы назвать их белками-дельтапланеристками), которые развили эту идею. В ходе эволюции у них возникли кожные перепонки, которые натягиваются между передней и задней лапой и служат парашютом. Эта перепонка называется патагием (от латинского слова, означавшего оторочку древнеримской женской туники). Белки-летяги умеют не только прыгать с ветки на ветку – они растопыривают при этом лапы, чтобы развернуть парашют, и плавно планируют с дерева на дерево на расстояние до 20 метров. Как и мы на парашютах, они при этом спускаются, но спуск получается медленным и безопасным и позволяет попасть на другое дерево. Как правило, белки планируют с верхушки одного дерева к нижней части ствола другого.
В лесах Юго-Восточной Азии и Филиппин обитают существа, которые развили и усовершенствовали эту идею. Шерстокрылы и кагуаны, которых иногда называют летающими лемурами, на самом деле не лемуры (настоящие лемуры живут только на Мадагаскаре). Их не относят к приматам (группе млекопитающих, к которой принадлежат лемуры, обезьяны и мы с вами), но шерстокрылы им родственны. У них в ходе эволюции тоже появился патагий, как у летяг: он натянут не только между лапами, но захватывает и хвост. Все тело животного, в сущности, – один большой парашют. Площадь патагия у шерстокрылов больше, чем у летяг, и они могут планировать на целых 100 м. Однако их патагий опять же не настоящее крыло. Им нельзя махать – в отличие от крыльев летучей мыши и птицы. Однако шерстокрыл может рулить своим полетом при помощи конечностей, примерно как опытный парашютист при помощи строп. У большинства белок-летяг патагий не захватывает хвост, однако в Китае есть вид гигантских белок-летяг, у которых патагий тянется и вдоль хвоста, правда, совсем немного. Это подсказывает, как мог постепенно эволюционировать патагий шерстокрыла.
