Полеты воображения. Разум и эволюция против гравитации

Летательному аппарату приходится мириться с компромиссом между устойчивостью и маневренностью. Джон Мейнард Смит, великий эволюционист и генетик, во время Второй мировой войны занимался проектированием самолетов, а затем вернулся в университет, чтобы стать биологом. Он подчеркивал, что этот компромисс важен для летающих существ вроде птиц точно так же, как и для рукотворных самолетов. Очень устойчивые воздушные суда могут, в сущности, летать сами – по крайней мере, ими сможет управлять даже относительно неопытный пилот. Но за это придется расплачиваться маневренностью. Устойчивые самолеты никуда не годятся как истребители, которым нужна подвижность и гибкость, умение быстро поворачивать и нырять в воздухе. А высокоманевренные самолеты неустойчивы – снова тот же компромисс. Ими могут управлять только асы с быстрой реакцией. Самые современные самолеты устроены так, что даже ас окажется бессилен без помощи бортового компьютера. Возможно, настанет день, когда даже лучших пилотов заменят электронные системы навигации.

Если поискать в царстве животных, окажется, что по части восхитительной маневренности и великолепного инструментария всех опережают мухи, особенно цветочницы. В отличие от других насекомых, все двукрылые (от гнуса и комаров до больших долгоножек, они же караморы, латинское название Diptera) обладают только одной парой крыльев. Вторая пара крыльев у них атрофировалась и в ходе эволюции превратилась в жужжальца — отростки с шишечками на концах, расположенные позади оставшихся крыльев. Жужжальца – это тоже летательные инструменты. Они трепещут, словно миниатюрные крылышки, но для полета совсем не той формы и слишком малы, они служат гироскопом, помогают рулить и сохранять равновесие. Если лишить насекомое жужжалец, оно не сможет летать – будет слишком неустойчивым. Устойчивость ему можно вернуть, приклеив хвост из перышка. Джон Мейнард Смит подчеркивал, что первые птерозавры, например, рамфоринх (Rhamphorhynchus), живший в юрский период, обладали очень длинными хвостами с чем-то вроде весла на конце. Вероятно, рамфоринхи очень устойчиво летали, но плохо маневрировали. Сравните их с птеранодонами (Pteranodon), которые жили на 100 миллионов лет позднее. У тех хвоста практически не было. Согласно Мейнарду Смиту, птеранодоны, вероятно, были маневренными, но неустойчивыми. Не имея хвоста-стабилизатора, им приходилось полагаться на тонкое управление летательными поверхностями, которое осуществлял мозг. А может быть, у птеранодона, как у современных летучих мышей, были мышцы в перепонках крыльев? Они очень пригодились бы ему, поскольку птерозаврам, у которых в крыле был только один палец, недоставало тонкой подстройки крыла, которую обеспечивают пальцы летучим мышам (таким же бесхвостым). Наверное, и мозг у птеранодона был сложнее, чем у рамфоринха, ведь ему нужно было обеспечивать весь необходимый “электронный” контроль? И зачем птеранодону огромный вырост на затылке, уравновешивавший торчащие вперед челюсти? Может быть, вся голова служила продольным рулем и автоматически разворачивала все тело птеранодона туда, куда он смотрел?

Такого длинного костистого хвоста, как у рамфоринха, нет ни у одной современной птицы. То, что мы привыкли называть хвостом птицы, – просто перья без костей, тогда как настоящий хвост – это та куцая гузка, которую мы видим у жареной курицы. Зато у археоптерикса, знаменитой ископаемой птицы юрского периода, которая, весьма вероятно, была предком всех птиц, был длинный костистый хвост, как и у большинства рептилий, в том числе и у рамфоринха. Можно предположить, что археоптерикс был аэродинамически устойчив, но не слишком маневрен, согласно Мейнарду Смиту.

ДОЛГОНОЖКА (КАРАМОРА) И ЕЕ “ГИРОСКОПЫ”

У большинства летающих насекомых четыре крыла, однако у мух – только два (отсюда название Diptera). Вторая пара крыльев в ходе эволюции превратилась в органы чувств под названием жужжальца – палочки с шишечкой на конце, которые служат крошечными гироскопами.

Птицам маневренность необходима, в частности, потому, что они летают стаями, где нужно избегать столкновений с соседками. А в стаи птицы сбиваются по самым разным причинам, важнейшая из которых состоит в том, что вместе безопаснее. Хищные птицы обычно хватают одну особь за раз, а расстояние между хищниками, как правило, большое, поскольку у каждого своя охотничья территория. Чем больше твоя стая, тем меньше вероятность, что именно тебя схватит ястреб или орел. Это правило действует особенно надежно, если удается заполучить место в середине стаи. Это преимущество справедливо и для косяков рыб, и для стад копытных. Такие группы могут быть очень большими, достигать сотен тысяч особей.