Мобилизация организма. На что способно наше тело в экстремальных условиях

Наконец, 420 млн лет назад появились первые представители костных рыб, которых можно поделить на две большие группы – лучеперые рыбы и лопастеперые рыбы. К последним, согласно современной систематике, относятся все наземные позвоночные, в том числе и мы с вами. Поэтому очень важно знать историю развития этой группы костных рыб. Представители этого класса позвоночных животных отважились выйти на сушу около 380 млн лет назад, это была грандиозная веха в эволюции жизни, сравнимая с высадкой на Луне. Растения сделали этот шаг на 20–30 млн лет раньше, в нижнем девоне. Об этом свидетельствуют палеоботанические находки в Шотландии, Норвегии, а также – обратите внимание! – в районе Вупперталя и Эльберфельда. Здесь был обнаружен и впервые описан Asteroxylon elberfeldense – одно из первых вымерших наземных растений, которое считается предком плаунов.

Первыми из воды вышли амфибии, обитавшие в регионах, где в результате приливов и отливов периодически обнажались участки суши; под вопросом также пресные водоемы – озера и реки. Возможно, переходную форму или недостающее звено (missing link) между костистыми рыбами, до сих пор обитающими в морях, и предками амфибий представляет собой тиктаалик – мозаичная биологическая форма, открытая на севере Канады в отложениях, относящихся к времени 380 млн лет назад. Тиктаалик обладает как признаками костистых рыб, так и признаками таких известных уже много десятилетий протоамфибий, как Acanthostega и Ichthyostega. То, что эти ранние представители действительно обитали на суше, а не только в воде, доказывают находки отпечатков в Польше и Шотландии. Костистые рыбы обладали замечательными анатомическими признаками, которые позволили амфибиям выйти на сушу. Они располагали прочным, усиленным кальциевыми включениями скелетом. Помимо того, у некоторых представителей этой группы животных часть передней кишки была преобразована в плавательный пузырь. Он позволял костистым рыбам за счет изменения объема газа менять плавучесть. Это давало костистым рыбам огромное энергетическое преимущество перед хрящевыми рыбами, которым для того, чтобы изменять глубину погружения, приходится расходовать мышечную энергию. В ходе множества этапов эволюции плавательный пузырь у двоякодышащих рыб преобразовался в дыхательный орган. Первые амфибии выживали только во влажных биотопах, а некоторые фазы эмбрионального развития у них возможны только в водной среде (развитие икринок), но тем не менее именно эти животные знаменовали выход позвоночных из воды на сушу.

Это была еще одна веха эволюции – по многим причинам: экологическим (выход на сушу вывел позвоночных животных совершенно в новое жизненное пространство нашей планеты) и физиологическим (значительно большие суточные колебания температуры на суше во многих местах потребовали ускорения эволюции; так, например, пришлось приспособить к новым условиям план строения и иммунную защиту этих организмов). С одной стороны, потому, что легочное дыхание приводит к постоянной потере воды и тепла, а с другой – потому, что с того момента легкие, вследствие особенностей их строения, их поверхность, стали точкой входа для потенциальных возбудителей заболеваний. Эти «слабые места» строения организма остаются и сегодня, как показала нам со всей наглядностью эпидемия Covid-19.

Филогенетически легкое, как и плавательный пузырь, – производное бокового выпячивания передней кишки; у птиц помимо этого образовались еще воздушные мешки. Эти выпячивания связаны с более или менее длинной, укрепленной хрящевыми кольцами, дыхательной трубкой, трахеей. С эволюционной точки зрения большая производительность легких была достигнута, так как значительно увеличилась площадь их поверхности. У взрослого мужчины эта поверхность газообмена имеет площадь приблизительно 100 м²; газообмен осуществляется в 300 млн крошечных пузырьков, легочных альвеол. Эти альвеолы оплетены густой сетью тончайших кровеносных сосудов, капилляров, и именно здесь происходит обмен газами – насыщение красных кровяных клеток (эритроцитов) кислородом и удаление образованной в ходе обмена веществ двуокиси углерода (CO₂). Анатомически различают правое и левое легочные крылья. Правое крыло состоит из трех долей, левое – из двух. Между обоими легочными крыльями, как известно, расположено сердце. Здесь также в легкие входят бронхи и кровеносные сосуды из системы кровообращения.