Нескучная биология

Очень вероятно, что изначально ноги ихтиостегу понадобились для поиска еды. Заболоченные прибрежные участки многих рек и озер – это система небольших, мелких, но постоянных, непересыхающих водоемов. В маленькой луже крупному хищнику не прожить долго, еды там на один зуб. И деваться ихтиостегу было некуда, он был вынужден перебираться из одной лужи в другую в поисках добычи. Проживание в одной луже одновременно нескольких крупных животных совсем уж невозможно, значит, в период размножения они должны переходить из лужи в лужу в поисках пары. Поскольку бродить по болотам ихтиостег был вынужден постоянно, изо дня в день, то затевать капитальную перестройку способа передвижения у него были все основания. В то же время охотился он, и вообще, проводил большую часть времени, в воде. Вот так и получилось первое земноводное, «рыба с ногами».

У амфибий есть множество особенностей строения, которые сильно усложняют существование. Начнем с кожи. Первоначально она была покрыта сплошным панцирем из покровных костей, как у панцирных рыб, бесчелюстных и их предков рипидистий. Вообще, идея брони в девоне имела необыкновенную популярность среди самых разных классов позвоночных. Но если в воде панцирь еще можно как-то уравновесить, развивая ткани с положительной плавучестью, например жировые, то таскать его по суше – дело тяжелое. Отказаться от панциря пришлось еще по одной причине. Легкие и кровеносная система у амфибий еще очень несовершенны, а передвигаться по суше тяжелей, чем в воде, кислорода мышцам нужно много. И у амфибий развилось кожное дыхание, оно поставляет им больше половины нужного кислорода. Но кожное дыхание возможно только при влажной коже. Тонкая, голая, постоянно влажная кожа – на суше это не самое удачное изобретение, животное теряет слишком много воды. Очень несовершенны у амфибий и конечности. Как и плавники их предков, конечности торчат в стороны и передвигаться амфибиям приходится на растопыренных ногах. Это требует очень больших мышечных усилий. И практически все амфибии, и древние, и современные, малоподвижные животные.

Все это можно было бы пережить. Некоторые амфибии, например зеленая жаба, ухитряются жить даже в сухих степях и пустынях. Самое же главное, что привязывает амфибий к воде – размножение. Яйца амфибий не имеют никаких приспособлений, защищающих их от высыхания. Мало того, зародыши амфибий, так же, как и зародыши рыб, не имеют специальных приспособлений для «накачивания» в яйцо кислорода и выведения наружу ядовитых продуктов обмена веществ. У рептилий, птиц и млекопитающих такие приспособления есть, а у рыб и амфибий – нет. Кислород просачивается внутрь икринки пассивно, через ее поверхность. А это значит, что чем больше размер (и, соответственно, объем) яйца, тем меньше кислорода будет получать зародыш, поскольку при увеличении размера объем возрастает в кубической прогрессии, а поверхность – только в квадратической. В большой икринке крупный зародыш просто задохнется, поэтому даже большие амфибии вынуждены откладывать мелкие яйца. А из мелких яиц вылупляются личинки, по сути еще не завершившие развитие, они скорее рыбы, чем земноводные, и жить на суше не могут вообще. Для размножения амфибиям нужна вода и это привязывает их к водоемам намного прочнее, чем тонкая влажная кожа и несовершенные конечности.

Амфибии во многих отношениях удивительно несовершенные животные. В воде им далеко до их предков – рыб. На суше они не могут тягаться со своими потомками – рептилиями, птицами и млекопитающими. Их место – «ничейная земля», зона контакта воды и суши, они уже не водные, но еще и не вполне сухопутные существа. Царство их было недолгим. Уже через тридцать, сорок миллионов лет после появления земноводных их начали теснить их собственные потомки – рептилии и синапсиды. С тех пор и до наших дней амфибии – самый малочисленный класс позвоночных животных.

Все мы вышли из яйца

Первые по-настоящему сухопутные позвоночные появились на Земле в каменноугольном периоде, карбоне, около трехсот миллионов с хвостиком лет назад. Раньше всех этих древних позвоночных, потомков амфибий, называли рептилиями или пресмыкающимися. Однако потом стало ясно, что две ветви «рептилий» – предки птиц и предки млекопитающих, имеют разное происхождение. Они издревле отличались и по строению внешних покровов, и по физиологии, и по деталям строения кровеносной системы. Общий предок этих ветвей неизвестен, не исключено, что ветви разошлись еще на уровне амфибий. Для той ветви, вершиной которой являются птицы, сохранили название рептилий, а ту, в которую входят млекопитающие, называют синапсиды.