Готовый перевод Climbing Mount Improbable / Поднимаясь на пик невероятного: CHAPTER 4 Getting off the Ground. \ Глава 4. Отрыв от земли.

Глава 4. Отрыв от земли.

Полет так долго был безнадежной мечтой человечества, что достигнув его, достигнув с таким трудом, стало очень легко преувеличить его сложность.

Полет — вторая природа для большинства видов животных.

Перефразируя афоризм моего коллеги Роберта Мэя, в первом приближении все виды животных летают.

Преимущественно это потому, что , как он сказал в действительности, в первом приближении все виды — насекомые.

Но даже если мы возьмем только теплокровных позвоночных, все равно будет верным утверждение, что более половины видов летают: видов птиц вдвое больше, чем видов млекопитающих, а четверть всех видов млекопитающих — летучие мыши.

Полет кажется нам трудноразрешимой задачей преимущественно потому, что мы большие животные.

Некоторые животные, такие как слоны и носороги, больше нас по размеру, и поэтому, естественно, обращают на себя наше внимание.

Но в первом приближении все животные меньше нас (Рисунок 4.1).

Если вы - маленькое животное, покорение воздуха не проблема.

Когда вы очень малы, пребывание на земле может быть более суровым испытанием.

Эта разница, между большими и маленькими животными, проистекает из некоторых неизбежных принципов физики.

Для объектов заданной формы вес увеличивается не пропорционально длине (а точнее как ее третья степень).

Если страусиное яйцо будет в три раза более длинным, чем яйцо курицы той же самой формы, то оно будет не втрое тяжелее, а в 3 × 3 × 3, или в двадцать семь раз тяжелее.

Пока вы не привыкли к этому, это может быть шокирующей мыслью.

Если яйцо одной курицы — завтрак для одного человека, то одно страусиное яйцо — завтрак для взвода из двадцати семи человек.

Объем, и следовательно вес, увеличивается пропорционально третьей степени (кубу) линейного размера.

Площадь, с другой стороны, растет пропорционально второй степени (квадрату) линейного размера.

Проще всего продемонстрировать этот принцип на кубических ящиках, но он также применим ко всем формам.

Представьте большой кубический ящик.

Сколько меньших ящиков, с длиной ребра вполовину короче ребра первого ящика, вы могли бы поместить в него?

Вы можете быстро обнаружить, набросав ящики, что ответ — восемь.

Большой ящик может вместить не в 2 раза больше яблок, чем один из меньших ящиков, а в 8 раз больше; не в 2 раза, а в 8 раз больше банок с краской можно упаковать в коробку.

Но если вы хотите закрасить поверхность большого ящика, насколько больше краски вам понадобится для этого по сравнению с одним из меньших ящиков.

И снова, вы можете быстро вычислить, набросав картинку, что ответ ни в 2, ни в 8, а в 4 раза больше краски.

Разница между площадью и объемом становится более впечатляющей, если вы посмотрите на объекты, сильно отличающиеся по размеру.

Представьте, что производитель спичек для рекламных целей изготовливает спичечный коробок размером с человека, 2 метра в высоту, когда он лежит плашмя на земле.

Стандартная спичечная коробка два сантиметра высотой, таким образом, стопка из 100 спичечных коробок просто достигла бы высоты ящика.

Вереница из 100 спичечных коробков протянулась бы как раз от одного конца ящика к другому.

А ряд из 100 поперечно лежащих спичечных коробков расположился бы на ширину ящика.

Итак, если бы вы заполнили ящик спичечными коробками, сколько бы он их вместил?

Ответ на этот вопрос 100 × 100 × 100 или один миллион.

В каком-то смысле ящик только в 100 раз больше, чем обычная спичечная коробка, и наивный человеческий глаз может оценить, что это приблизительно в 100 раз больше.

Но в другом смысле, он в миллион раз больше, и он будет содержать по меньшей мере в миллион раз больше спичек (на самом деле больше, потому что картон занял бы удельно меньше места).

Если предположить, что гигантский спичечный коробок изготовлен из такого же картона, как обычный маленький спичечный коробок, какова относительная стоимость картона?

Она зависит не от объема, и не от линейных размеров, а от площади поверхности.

Для гигантской коробки потребовалось бы не в миллион раз больше картона, а только в 10 000 раз больше.

Отношение площади поверхности стандартного маленького коробка к весу гораздо больше, чем это отношение у гигантского коробка.

Если бы вы разрезали маленький коробок, вы едва-едва смогли бы запихать полученный сложенный картон в другой маленький коробок.

Но если вы разрежете наш гигантский коробок, сложенный картон будет едва заметен на дне другого гигантского коробка.

Соотношение между площадью поверхности и объемом - очень важная величина.

Для каждого возведения в куб объема, площадь поверхности возводится только в квадрат.

Математически это можно выразить следующим утверждением: если форма равномерно увеличивается, то отношение площади поверхности к объему растет пропорционально длине, возведенной в степень 2/3 .

Отношение площади к объему больше для маленьких объектов, чем для больших.

Малые объекты более "поверхностны", чем большие той же формы.

Итак, многие важные вещи в жизни зависят от площади поверхности, другие важные вещи - от объема, третьи - от линейных размеров, и даже есть важные вещи, которые зависят от различных комбинаций этих трех параметров.

Представьте идеально уменьшенного бегемота размером с блоху.

Высота (или длина, или ширина) реального бегемота, возможно, в тысячу раз больше, чем у блохобегемота.

И тогда вес бегемота в миллиард раз больше, чем у блохобегемота.

Плащадь поверхности бегемота только в миллион раз больше, чем у блохобегемота.

Таким образом, блохобегемот имеет в 1000 раз большее отношение площади поверхности к весу, чем большой бегемот.

Кажется очевидным, что этот уменьшенный, миниатюрный бегемот сможет держаться в воздухе легче, чем полноразмерный бегемот, но иногда важно увидеть, что лежить за обычным зравым смыслом.

Конечно же, большие животные не являются просто увеличенными версиями маленьких, и сейчас мы можем увидеть почему.

Естественный отбор не позволяет им быть просто увеличенными копиями, потому что им нужно компенсировать такие вещи как изменение соотношения площади поверхности к объему.

Бегемот имел бы примерно в миллард раз больше клеток, чем блохобегемот, но только примерно в миллион раз больше клеток кожи на внешней поверхности.

Каждой клетке нужен кислород и питание, и необходимо выводить отходы, таким образом у бегемота было бы примерно в миллиард раз больше вещества, которое нужно подать внутрь или вывести.

Блохобегемот мог бы использовать наружную кожу как значительную часть поверхности, через которую проходят кислород и отходы жизнедеятельности.

Но наружная кожа полноразмерного бегемота так (относительно) мала, что ему нужно увеличить свою площадь поверхности весьма значительно, чтобы справиться со своей в миллиард раз большей наполненностью клетками.

И это он осуществляет с помощью длинного складчатого кишечника, губчатых легких и микротрубчатых почек, и все этого орошается ветвящейся снова и снова сетью кровеносных сосудов.

Результатом этого является то, что внутренняя поверхность большого животного гораздо больше, чем поверхость его внешнего покрова.

Чем меньше животное, тем меньше ему нужны легкие, или жабры, или кровеносные сосуды: внешняя поверхность тела достаточно велика, чтобы справиться самостоятельно с вводом и выводом веществ для своего относительно низкого числа внутренних клеток.

Выражаясь менее точно, у маленьких животных выше пропорция клеток, соприкасающихся с внешним миром.

Большое животное, такое как бегемот, имеет настолько маленькую пропорцию клеток, соприкасающихся с внешним миром, что ему приодится увеличивать это соотношение такими поверхностно-активными приспособлениями как легкие, почки и кровеносные капилляры.

Скорость, с которой вещества могут проникать внутрь и выходить наружу, зависит от площади поверхности, но это не единственная важная вещь, зависящая от неё.

От неё зависит ещё и тенденция взлетать в воздух или плавать.

Блохобегемот мог бы быть поднятым в воздух легчайшим порывом ветра.

Его могло бы поднять высоко теплым потоком, и затем он бы легко спланировал назад на землю, где он бы мягко и без травм приземлился.

Реальный же бегемот, если его уронить с той же высоты, стремительно упал бы с ужасной аварийной посадкой. А если уронить с пропорционально увеличенной высоты, то он бы вырыл себе так могилу.

Для реального бегемота полет - несбыточная мечта.

Блохобегемот вряд ли бы смог избежать полета, даже если бы захотел.

Чтобы заставить реального бегемота взлететь, вам пришлось бы привязать к нему пару крыльев таких больших, что...

в общем, эта затея провальна изначально,

потому что мышечная масса, необходимая для приведения этих гигантских крыльев в движение, была бы слишком тяжелой для крыльев, чтобы её поднять.

Если бы вы захотели создать летающее животное, вы бы не начали с бегемота.

Суть в том, что если большое животное хочет оторваться от земли, ему придется отрастить громадные крылья большой площади, по причине, аналогичной той, по которой большие животные нуждаются в почках и легких с большой площадью поверхности.

А маленькому животному для того, чтобы оторваться от земли, едва ли нужно что-то отращивать.

Все его тело уже обладает достаточной площадью.

Существует так называемый воздушный планктон, состоящий из миллионов маленьких насекомых и других существ, парящий высоко в воздухе и распостраняющийся по миру.

У многих из них, несомненно, есть крылья.

Но среди воздушного планктона также есть бесчисленное количество маленьких бескрылых существ, которые парят несмотря на то, что у них нет специализированных аэродинамических поверхностей.

Они парят просто потому что малы, а очень маленькие животные находят полет в воздухе таким же простым, как плаванье в воде.

Действительно, если продолжать сравнение, даже если маленькое парящее насекомое имеет крылья, оно машет ими не столько чтобы удержаться в воздухе, сколько ради того, чтобы "плыть" через воздух.

Причина, по которой "плыть" - подходящее слово, состоит в том, что, когда ты очень мал, происходят и другие странные вещи.

В таком масштабе поверхностное натяжение - такая важная сила, что для маленького насекомого воздух кажется сущей патокой.

Махание крыльями для маленького насекомого должно ощущаться скорее как плаванье в сиропе для нас.

Вы можете задаться вопросом, какой прок от парения без возможности контролировать высоту и направление.

Я не буду вдаваться в детали, но рассеивание само по себе может быть хорошим качеством с точки зрения генов, особенно для преимущественно оседлого существа.

Ещё более это применимо к растениям: любой клочок земли время от времени становится непригодным для жизни, например, во время лесного пожара или наводнения.

Для растения, которое нуждается в большом количестве солнечного света, весь полог леса непригоден для жизни, за исключением промежутков, где дерево падает и разрывает сумрак тени.

Вообще, любое животное или растение происходит от предков, которые жили в другом месте, и они склонны нести в себе гены, ответственные за рассеивание в каком-то - любом - направлении.

Именно поэтому семена одуванчика имеют "парашутики".

Именно поэтому у репейника есть колючки, чтобы прилепиться к шерсти животного.

Именно поэтому многие насекомые перемещаются с ветром в потоке воздушного планктона и оседают дождем на незнакомой земле.

Легкость, с которой маленькие животные могут парить, намекает, что нам достаточно лишь допустить, что способность к полету эволюционировала первоначально у малых животных, и Пик Полета на Горе Невероятного сразу начинает выглядеть менее грозно.

Очень маленькие насекомые парят вовсе без крыльев.

Чуть большие насекомые прибегают к помощи маленьких зачатков крыльев, чтобы поймать поток ветра, и таким образом мы обнаруживаем себя на гладком, плавном склоне Горы Невероятного, ведущем вверх, к полноценным крыльям.

Вообще говоря, все могло быть не так просто, если следовать некоторым изобретательным исследованиям Джоела Кингсолвера и Мими Коэл из Университета Калифорнии в Беркли.

Кингсолвер и Коэл работали над теорией о том, что первые крылья насекомых были первоначально преадаптированы к совершенно другой цели - как солнечные панели для нагрева.

В те давние времена, естественно, они ими не махали.

Крылья, должно быть, были лишь маленькими выступами, росшими из груди.

Метод исследования Кингсолвера и Коэл был хитроумен.

Они изготовили простые деревянные модели на основании наиболее древних из известных ископаемых насекомых.

Некоторые из их моделей не имели крыльев.

Други имели зачатки крыльев различной длины, многие из которых были слишком короткими, чтобы узнать в них крылья для полета.

Сами модели насекомых были различных размеров и испытывались в аэродинамической трубе для выяснения их аэродинамических качеств.

Также у моделей внутри были крошечные термометры, чтобы выяснить как хорошо они собирали искусственный свет от яркой лампы.

В соответствии с тем, что мы уже обсудили, они выяснили, что крошечные насекомые дейстительно хорошо парят и вовсе без крыльев.

Слегка приводящий в замешательство результат, если смотреть с моего простого подъема на Пик Невероятного, состоит в том, что при этих очень маленьких размерах, маленькие крылья, кажется, не улучшали аэродинамику.

Крылья не обеспечивали успешного подъема пока не достигали достаточной длины.

Для моделей насекомых с длиной тела 2 см, крылья длиной, равной длине тела, давали заметный подъем.

А крылья длиной только в 20% от длины тела, кажется, были для животного совершенно бесполезны.

С виду это кажется отвесным утесом на Горе Невероятного, потому что, кажется, требует одной большой мутации, чтобы крылья выросли на достаточную длину разом.

Однако, это не очень непреодолимый утес, вследствие следующей пары дополнительных фактов.

В первую очередь, только очень маленькие насекомые нуждаются в относительно больших зачатках крыльев, чтобы получить какие-либо аэродинамические преимущества.

Если насекомое довольно велико, крошечные отростки крыльев все-таки обеспечивают значительную подъемную силу.

При длине тела 10 см, по мере того как вы увеличиваете отростки крыльев понемногу из ничего, появляется немедленный скачок в качестве аэродинамики.

Ради нашего второго дополнительного факта мы возвращаемя к очень маленьким моделям насекомых.

Было доказано, что для них крошечные отростки крыльев давали мгновенные тепловые преимущества.

Когда крошечные крылья становятся слегка менее крошечными, они не обеспечивают дополнительной подъемной силы, но становятся лучше как солнечные батареи.

Похоже, есть плавный рост эфективности работы "солнечных батарей", когда тело насекомого очень мало.

Отростки в 1 мм лучше, чем вообще ничего, в 2 мм лучше, чем в один, и так далее.

Но "и так далее" не продолжается до бесконечности.

После определенной длины дальнейшее улучшение работы "солнечных батарей" спадает.

Поэтому можно было бы рассуждать, что плавный прирост эффективности солнечной батареи сам по себе не мог вытянуть зачатки крыльев до длины, при которой в дело вступают аэродинамические функции.

Но Кингсолвер и Коэл нашли хорошее решение этой проблемы.

После того как отростки крыльев эволюционировали у малых насекомых из-за их преимуществ как солнечных батарей, некоторые насекомые в ходе эволюции увеличили размеры своего тела по совершенно другой причине.

Могло быть несколько причин: у животных с течением времени часто эволюционирует больший размер.

Возможно, большие насекомые имели преимущество, потому что у них было меньше шансов быть съеденными.

Если они росли в ходе эволюции, по любой причине, можно предположить, что их "солнечные батареи" росли вместе с ними автоматически.

И теперь, последствие такого общего увеличения размера состоит в том, что насекомые, отростки крыльев и все остальное, автоматически перенеслись в такую размерную категорию, где аэродинамические преимущества начинают преобладать, и продолжается неуклонный подъем на Гору Невероятного, хотя и по другому склону, к другому пику.

Сложно быть уверенным в том, что модели в аэродинамической трубе действительно представляют то, что происходило в Девонскую эру 400 миллионов лет назад.

Утверждение о том, что крылья насекомых появились как "солнечные панели" и были не пригодны для полета до тех пор, пока все тело не выросло по какой-то причине, может быть верным, а может и нет.

Возможно, что реальная физика отличалась от смоделированной, и растущие зачатки крыльев постепенно улучшали свои полетные качества с самого начала.

Но исследования Кингсолвера и Коэл содержат очень интересный для нас урок.

Они показывают нам новый хитроумный обходной путь, с помощью которого могут обнаруживаться тропы на Гору Невероятного.

Для позвоночных эволюция полета, вероятно, была другой, так как они в любом случае преимущественно больше.

Настоящий машущий полет эволюционировал независимо у птиц, летучих мышей (вероятно раздельно у как минимум двух различных групп летучих мышей) и птерозавров.

Одна из версий состоит в том, что полет развился из привычки планировать между деревьями, что делают многие животные, даже если они не совсем летают.

Среди вершин деревьев существует целый мир.

Мы представляем лес как нечто, поднимающееся от земли.

Мы рассматриваем его с точки зрения большого, тяжелого, неуклюжего, наземного животного, прокладывающего свой путь среди стволов.

Для нас дремучий лес - пещеристый, темный собор с арками и сводами, растянувшимися от земли до высоких зеленых потолков.

Но большинство обитателей леса живут в кронах и видят лес с другой стороны.

Их лес - обширный, мягко волнующийся, освещенный солнцем зеленый луг, который (но они едва ли замечают этот факт) просто поднят вверх на сваях.

Бесчисленные виды животных проводят всю свою жизнь на этом высоком лугу.

Луг - это место, где листья, а листья там, потому что там солнечный свет, а солнечный свет является, в конечном счете, источником энергии всего живого.

Ландшафт не в буквальном смысле непрерывен.

Воздушный луг испещерен отверстиями, где можно провалится на землю: промежутки, которые необходимо преодолевать.

Каждое по-своему, многие виды животных хорошо оснащены, чтобы перепрыгивать через довольно большие промежутки.

Разница между успешным прыжком и неудачным может быть вопросом жизни и смерти.

Любое изменение формы тела, которое позволяет немного увеличить длину прыжка, на сколь угодно малую величину, вполне может быть преимуществом.

Разница между белкой и крысой состоит преимущественно в хвосте.

Хвост - не крыло; с помощью него нельзя летать.

Но он пушистый, и это дает большую площадь для того, чтобы ловить потоки воздуха.

Крыса с беличьим хвостом без сомнения могла бы совершать прыжки на большие расстояния, чем крыса с крысиным хвостом.

И если предки белок имели хвосты, подобные крысиным, то должен был быть непрерывный маршрут улучшений, делавших хвост более и более пушистым, на всем пути к современному беличьему хвосту.

Я описал хвост белки как пушистый,

но это слово даже больше подходит совершенно не родственному белке маленькому млекопитаещему - карликовому летучему кускусу. (рисунок 4.2)

Это сумчатое, более близкое к поссумам и кенгуру, чем к крысам и белкам.

Оно живет среди вершин крон деревьев в австралийских эвкалиптовых лесах.

Хвост, конечно же, не покрыт настоящим пером, которое вместе со своей сложной системой маленьких крючков и бородок является чисто птичьим изобретением.

Но хвост кускуса выглядит покрытым пером и выполняет сходные с пером функции.

У летяги также есть перепонка на коже, тянущаяся от локтя до колена, которая дает возможность увеличивать прыжок до 60 футов при планировании вниз.

Другое семейство австралийских поссумов, сумчатые летяги, развило кожную перепонку еще дальше.

У большого лазающего поссума перепонка достигает только локтя, тем не менее он способен планировать на расстояния до 300 футов и изменять направление на угол до 90 градусов.

Гигантская сумчатая летяга еще более совершенна в полете.

Её перепонкка для полета растянута от запястий до щиколоток, так же как и у сахарной сумчатой летяги и у средней сумчатой летяги.

Внешне почти одинаковы, хотя абсолютно не связанны между собой, тагуан, обитающий в лесах Юго-Восточной Азии, и американская летяга, живущая в Серевной Америке.

Они - настоящие белки - грызуны - но как и у наиболее развитых из сумчатых летяг, у них есть кожные перепонки от запястий до щиколоток.

Они парят так же умело, как и их сумчатые аналоги.

В Африке существуют и другие грызуны, развившие такое же приспособление для планирования.

Хотя они и называются белкой-летягой Бикрофта (серебристый шипохвост) и белка-летяга Зенкера (малый шипохвост), они не являются настоящими белками, и они, безусловно, "изобрели" парение независимо от американских летяг.

Еще более обширная кожная перепонка, которая охватывает шею, хвост, пальцы рук и ног, а также руки и ноги, принадлежит таинственным шерстокрылам филиппинских лесов.

Никто точно не знает, что собой представляет этот так называемый летающий лемур, за исключением того, что это не лемур (истинные лемуры ограничены Мадагаскаром, и ни один из них не летает и не планирует, хотя некоторые из них впечатляюще прыгают).

Кем бы он ни был, шерстокрыл, безусловно, не грызун и не сумчатое.

Еще раз, он "изобрел" перепонку для планирования и связанную с ней привычку совершенно независимо от всех остальных.

Шерстокрылы, различные белки-летяги и летучие сумчатые, все планируют с сопоставимым успехом.

Но, поскольку перепонка шерстокрылов растянута между пальцами, тогда как у других она достигает только до запястья, они могли бы дать начало различным видам крыльев, если бы эволюция получила дальнейшее продолжение.

Еще более очевидно, то же самое верно для красиво названного Draco volans, летающей ящерицы или "летучего дракона" (рисунок 4.3).

Это живущая на дереве ящерица, также обитающая в лесах Филиппин и Индонезии.

В отличие от млекопитающих планеристов, ее несущая перепонка не соединена с конечностями, а натянута между удлиненными ребрами, которые ящерица может выпрямлять по своему желанию.

Мое любимое из планирующих животных - летающая лягушка Уоллеса, древесная лягушка из дождевых лесов Юго-Восточной Азии.

Ее летательная поверхность кожи расположена между удлиненными пальцами передних и задних лап, и, подобно другим планеристам, о которых мы говорили, лягушка использует ее, чтобы планировать от дерева к дереву.

Ни в одном из этих случаев не трудно найти пологий путь вверх на Гору Невероятного.

Действительно, факт, что планирующий образ жизни эволюционировал так много раз, свидетельствует о легкости, с которой этот путь может быть найден.

Возможно, еще более сильное доказательство дает райская украшенная змея или "летающая змея", опять же из лесов Юго-Восточной Азии.

Эта змея успешно планирует с дерева на дерево, специально бросаясь с них, на растояние около 20 метров, даже хотя у нее вовсе нет явного паруса, парашюта или крыла.

Очевидно, что вытянутая форма змеи уже дает ей относительно большую площадь поверхности для ее веса, и она усиливает этот эффект, втягивая живот, чтобы создать снизу вогнутую поверхность.

Эта змея будет отличным первым шагом по направлению к последующей эволюции в нечто похожее на летучего дракона с настоящей планирующей мембраной.

Она не стала делать второй шаг, вероятно потому, что удлиненные ребра были бы помехой в других аспектах ее жизни.

Способ представить постепенную эволюцию кого-то вроде белки-летяги следующий.

По началу предок, похожий на обычную белку, живущий на деревьях, но не имеющий специальной планирующей мембраны, прыгает через короткие просветы.

Насколько бы далеко он ни прыгал без помощи какой-то специальной складки кожи, он мог бы прыгнуть на несколько дюймов дальше - а в результате и сохранить свою жизнь, столкнувшись с просветом критической ширины - если бы у него была очень небольшая складка кожи или немного увеличена густота хвоста.

Так естественный отбор благоприятствует особям со слегка более мешковатой кожей вокруг суставов передних или задних лап, и это становится нормой.

Нормальное расстояние прыжка среднестатистического представителя популяции, таким образом, увеличивается на несколько дюймов.

Теперь, некоторые особи с еще большими кожаными перепонками могут прыгать на несколько дюймов дальше.

Поэтому в следующих поколениях это растягивание кожи становится нормой, и так далее.

Для любого имеющегося размера мембраны существует критический просвет, такой что от незначительного увеличения мембраны зависит исход между жизнью и смертью.

Размер мембраны среднестатистического представителя популяции постоянно становится больше, по мере того как становятся больше просветы, которые может перепрыгнуть сренестатистический представитель популяции.

Через много поколений эволюционировали виды, такие как сумчатый поссум и белка-летяга , способные парить сотни футов и совершать управляемую посадку.

Но все это парение - еще не настоящий полет.

Ни одно из этих планирующих животных не машет своими крыльями, и ни одно из них не может оставаться в воздухе неопределенно долгое время.

Все они движутся вниз, хотя могут набирать высоту на коротких участках, изменяя свою конфигурацию перед самым приземлением на ствол дерева ниже.

Возможно, настоящий полет, как видно у летучих мышей, птиц и птерозавров, эволюционировал от планирующих предков вроде этих.

Большинство этих животных могут контролировать направление и скорость своего планирования, так чтобы приземляться на заранее заданное место.

Легко представить истинный, машущий полет, эволюционировавший от повторений движений мускулов, используемых, чтобы контролировать направление планирования, так что среднее время приземления постепенно отдалялось в ходе эволюции.

Однако некоторые биологи предпочитают видеть в дальнем нисходящем планировании тупик линии эволюции прыжков с деревьев.

Истиный полет, считают они, начался на земле, а не на деревьях

Искусственные планеры могут взлетать по-разному, их сбрасывают с уступа или быстро тянут по земле.

Летучие рыбы (рисунок 4.4) взлетают этим вторым способом, хотя и с моря, а не с земли,

и они способны планировать примерно на такое же растояние, как лучшие летающие поссумы, бросающиеся с деревьев.

Летучие рыбы плывут на огромной скорости в воде, а затем выскакивают в воздух, должно быть ошарашивая догоняющего хищника, с точки зрения которого они более или менее просто буквально исчезают в воздухе.

Они не попадают снова в воду, пока не пролетят до 100 метров.

Иногда, когда они опускаются, они касаются воды хвостами, делая несколько взмахов, чтобы вновь приобрести скорость и взлететь снова.

Их "крылья" - это значительно удлиненные грудные плавники, а также, в случае с атлантической летучей рыбой, еще и удлиненные брюшные плавники.

Эту по-настоящему летающую рыбу (Exocoetidae) не спутать (хотя их спутали две книги на моем журнальном столике) с совершенно неродственным так называемым долгопером (Dactylopteridae).

Вовсе не летающие, эти долгоперы тащатся по дну.

В разных сообщениях использование их "крыльев" описывается по-разному: в качестве стабилизаторов, для устрашения хищников и для вздымания песка, чтобы обнаружить добычу; также, когда эти рыбы потревожены, они поднимаются в воде на несколько футов над дном, разворачивают свои "крылья" и планируют вниз.

Единственное, для чего не используются крылья - это полет в воздухе.

Не ясно, что вызвало легенду о том, что они летают: возможно, просто большой размер их грудных плавников, которые внешне напоминают плавники настоящих летучих рыб.

Возвращаясь к настоящим летучим рыбам, они, безусловно, эволюционировали не от обитающих на дне предков, а от рыб, быстро плавающих на поверхности.

Многие рыбы выскакивают из воды без помощи увеличенных плавников.

Безусловно, теоретически было бы легко для таких быстрых прыгунов извлекать небольшую пользу, выпячивая свои плавники, и в последующих поколениях увеличить площадь плавников, пока они не стали "крыльями".

Немного печально, что дельфины, со своими захватывающими прыжками, никогда не прогрессировали до стадии летучих рыб.

Вероятно, дело в том, что им пришлось бы быть меньше, чем существующие дельфины, чтобы сделать это практически, и были другие причины, связанные с термоизоляцией и свойствами подкожного жира, почему теплокровным дельфинам тяжело быть маленькими.

Есть так называемые летающие кальмары, которые ведут себя подобно летучим рыбам, с тем чтобы ускользать от таких врагов как тунец.

Головоногие рода Onychoteuthis ускоряются в воде до скорости свыше 45 миль в час, выскакивают на воздух и парят более пятидесяти ярдов, взлетая на высоту шесть футов и более над водой.

Они достигают своей удивительной скорости благодаря реактивной тяге, и летят задом наперед, потому что, как у всех головоногих, их водяные реактивные двигатели направлены в сторону головы.

После того, как их запас водой выброшен реактивной струёй, в их распоряжении нет больше тяговой силы, пока они не вернутся в воду.

В этом отношении летучие рыбы имеют преимущество благодаря их обычаю, всегда отмечаемому, увеличивать скорость взмахами хвоста, пока они еще находятся большей частью вне воды и скользят по поверхности.

Очаровательно, есть одна группа рыб, пресноводная клинобрюшка рек Южной Америки, которая, как сообщалось, вибрировала своими грудными плавниками быстро и бесшумно, в настоящем, машущем полете по воздуху, хотя лишь на короткие расстояния.

Эти рыбы не являются близкими родственниками настоящий летучих рыб (и долгоперов).

Должен сказать, я бы хотел увидеть летающую клинобрюшку, несущуюся перед моими глазами.

Я не говорю, что не верю в это; это установлено всеми книгами; но, как знают рыболовы, и как мы узнали из истории долгоперов, иногда хорошо бы самому проверить рыбацкую историю.

В любом случае, я представил (парящую) летающую рыбу как вводную часть теории, что настоящий, машущий полет эволюционировал не от древесных планеристов, а от быстро бегающих, живущих на земле животных, чьи передние лапы освободились от своих нормальных обязанностей при беге.

Летучие рыбы и летающие кальмары, хоть и живут в воде, иллюстрируют принцип, что если планирующее животное может двигаться достаточно быстро вдоль поверхности, оно может взлететь без помощи дерева или утеса.

Этот принцип мог бы действовать для птиц, поскольку они эволюционировали от двуногих динозавров (более того, можно сказать, что технически птицы - это динозавры), некоторые из которых, вероятно, бегали очень быстро по земле, как бегают страусы сегоня.

Продолжим на минутку аналогию с летучей рыбой, две задние лапы могли бы выполнять роль рыбьего хвоста, очень быстро продвигая животное вперед, в то время как передние лапы могли бы выполнять роль плавников, возможно, первоначально используемые для стабилизации или управления, а позже нарастив несущие поверхности.

Есть некоторые млекопитающие, такие как кенгуру, передвигающиеся очень быстро на двух задних лапах, оставляя своим передним лапам возможность эволюционировать в иных направлениях.

Человеческий род, похоже, является единственным млекопитающим, использующим две ноги в попеременной, птичьей походке, но мы не очень быстры, и мы используем руки не для полета, а для переноски и изготовления вещей.

Все быстро бегающие двуногие млекопитающие используют походку кенгуру, при которой две ноги отталкиваются вместе, а не попеременно.

Эта походка рождается естественно из горизонтального изгибания позвоночника типичного бегающего четвероногого, такого как собака.

(Аналогично, киты и дельфины плавают, изгибая спину вверх и вниз, в стиле млекопитающих, тогда как рыбы и крокодилы плавают, изгибая его по-другому, влево и вправо, следуя повадкам предковой рыбы.

Между прочим, нас должны больше изумлять невоспетые герои среди звероподобных рептилий, положивших начало походке "вверх и вниз", которой мы сейчас восхищаемся в спринте гепардов и борзых.

Следы изгибаний предковой рыбы, вероятно, все еще наблюдаются при вилянии хвостом у собак, особенно когда это длвижение переходит на все тело при вилянии послушной собаки.)

Среди наземных млекопитающих кенгуру и их сумчатое племя не обадает монополией на "походку кенгуру".

Мой коллега, доктор Стивен Кобб, однажды читал лекцию студентам-зоологам в Университете Найроби, и он сказал им, что валлаби ограничены Австралией и Новой Гвинеей.

"Нет, сэр", - возразил студент.

"Я видел одного в Кении."

Студент, несомненно, видел одно из вот этих животных (рисунок 4.5).

Это животное, так называемый долгоног (или буквально скачущий заяц, spring hare) - не заяц и не кенгуру, а грызун.

Подобно кенгуру, он прыгает, чтобы увеличить свою скорость, когда спасается от хищников.

Другие грызуны, такие как прыгающие тушканчики, делает то же самое.

Но двуногие млекопитающие, похоже, не предприняли следующий шаг и не развили способность летать.

Единственными истинными летающими млекопитающими являются летучие мыши, и мембрана их крыльев соединена с задними лапами, так же как с передними.

Сложно понять, как такое мешающее лапе крыло могло эволюционировать благодаря быстрому бегу.

То же самое верно для птерозавров.

Я предположу, что и у летучих мышей, и у птерозавров полет эволюционировал благодаря планированию вниз с деревьев и утесов.

Их предки, в какой-то момент, могли быть немного похожими на шерстокрылов.

Может быть, птицы - другое дело.

Вообще их история отличается, она сосредоточена на удивительном устройстве, пере.

Перья являются измененными чешуйками рептилий.

Возможно, они первоначально эволюционировали для другой цели, для которой они все еще очень важны - термоизоляции.

В любом случае, они сделаны из рогового вещества, способного формировать легкие, плоские, гибкие, но тем не менее жесткие крылья.

Крылья птиц совсем не похожи на отвисшую складку кожи летучих мышей и птерозавров.

Таким образом, предки птиц были способны формировать приличные крылья, которые не должны натягиваться между костями.

Достаточно было кости лапы спереди.

Жесткость самих перьев обеспечила все остальное.

Задние лапы могли оставаться свободными для бега.

Будучи далеко не неуклюжими и неловкими на земле, как летучие мыши, и, предположительно, птерозавры, птицы могли использовать задние лапы для бега, прыжков, сидения, лазания, ловли добычи и сражений.

Попугаи даже пользуются своими лапами как человеческими руками.

Тогда как передние конечности занимаются полетом.

Вот одна догадка относительно того, как начались полеты у птиц.

Предполагаемый предок, которого мы представляем как маленького, проворного динозавра, быстро бегал за насекомыми, подпрыгивая в воздух с помощью своих сильных задних лап и хватая добычу.

Насекомые эволюционировали в воздухе намного раньше.

Летающие насекомые способны прекрасно уклоняться, и прыгающий хищник извлек бы пользу от искусства коррекции на среднем участке траеткории полета.

В некоторой степени, вы можете видеть кошек, делающих это сегодня.

Это кажется сложным, поскольку, когда вы в воздухе, нет ничего твердого, от чего можно оттолкнуться.

Решение заключается в смещении центра тяжести.

Можно сделать это, сместив часть своего тела относительно другой части.

Можно двинуть головой или хвостом, но очевидные части, которыми можно шевелить - это передние лапы.

Теперь, когда передними лапами двигают с этой целью, они становятся в этом более полезными, если разовьют поверхности, захватывающие воздух.

Высказывалась также идея, что перья на передних лапах сначала развились как своего рода сеть для ловли насекомых.

Это не настолько притянуто за уши, как звучит, поскольку некоторые летучие мыши используют свои крылья таким образом.

Но, согласно этой теории, наиболее важное назначение передних конечностей - управление и контроль.

Некоторые расчеты наводят на мысль, что наиболее подходящие движения передних конечностей для контроля при броске и разбеге в прыжке действительно похожи на зачаточные маховые движения.

Теория бега, прыжков и коррекции в середине трактории полета, когда сравнивается с теорией планирования с деревьев, полностью меняют порядок вещей.

По теории планирования с деревьев первоначальной ролью протокрыльев было обеспечить подъем.

Лишь позже они стали использоваться для управления, а затем махового полета.

По теории прыжков за насекомыми, контроль возник первым, и только позже передние кониечности с несущими поверхностями были привлечены для обеспечения подъема.

Но красота этой теории в том, что та же нервная цепь, что использовалась, чтобы контролировать центр тяжести у прыгающего предка, была предоставлена, довольно легко, для управления крыльями позже в эволюционной истории.

Возможно, птицы стали летать, прыгая с земли, в то время как летучие мыши - планируя с деревьев.

Или, возможно, птицы тоже начали с планирования с деревьев.

Спор продолжается.

В любом случае, современные птицы прошли длинный путь от первых дней своего появления.

Я бы сказал, множество длинных путей, поскольку пики Горы Невероятного, которые они покорили, очень многочисленны.

Сапсан может выйти из пикирования в небе на скорости более 100 миль в час, когда сближается с жертвой.

Ястребы и колибри парят с точностью до миллиметра на одном месте, о которой вертолеты могут только мечтать.

Полярные крачки тратят более половины каждого года на свою ежегоную миграцию из Арктики в Антарктику и назад, расстояние в 12 000 миль.

Странствующие альбатросы, подвешенные на своих крыльях длиной в 10 футов, кружат вокруг полюса по часовой стрелке, удерживаясь не благодаря маховым движениям, а благодаря постоянному вниманию к механизму изменяющейся скорости ветра, когда холодные волны рассекают Ревущие Сороковые.

Некоторые птицы, такие как фазаны и павлины, используют полет только в случайном взрывном всплеске, когда испуганы возможной опасностью.

Другие, такие как страусы, нанду и оплакиваемые гигантские моа Новой Зеландии, стали слишком большими, чтобы летать, и их крылья деградировали по сравнению с их огромными, широко шагающими и лягающими ногами.

В другой крайности, у стрижей слабые, неуклюжие ноги, но ультрасовременные, стреловидные крылья, и они почти никогда не покидают воздух.

Они садятся только, чтобы свить гнездо, даже спариваются и спят на лету.

Когда они садятся, они должны выбирать высокое место, поскольку не могут взлететь с ровной площадки.

Они строят гнезда из материалов, которые встретили, летая в воздухе, или ухватили с деревьев, проносясь мимо.

Для стрижей попадание на землю может показаться трудным, неестественным положением, сравнимым со, скажем, прыжками с парашютом для человека, или плаванием под водой.

Для нас мир - неизменный, неподвижный фон для наших стараний.

В черных глазах стрижей нормальным, фоновым положением мира является непрерывно несущийся горизонт, головокружительное вращение.

Наш термин "твердая земля" может быть в представлении стрижа обескураживающими "русскими горками" Диснейленда.

Не все птицы машут крыльями, но те, что парят или планируют, вероятно, произошли от машущего предка.

Машущий полет сложен и понятен не во всех деталях.

Заманчиво думать, что сильные, направленные сверху вниз биения крыльев непосредственно обеспечивают подъем.

Это может быть часть истории, особенно во время взлета, но большая часть подъемной силы обеспечивается благодаря форме крыльев (при заданной скорости воздуха), как в аэроплане.

Особым образом изогнутое или наклоненное крыло может обеспечить подъем, если на него дует ветер, или - что то же самое - если вся птица движется вперед относительно воздуха, по любой причине.

Машущее движение крыльев большей частью имеет отношение к обеспечению необходимой тяги для перемещения вперед.

Эта пропеллерная функция крыльев обязана тому, что они не просто машут вверх и вниз.

Вместо этого птица придает тонкий поворот от плеча вместе с тонкими корректировками во всех суставах, и некоторые другие преимущества автоматически следуют из изгиба перьев.

В результате этих поворотов, корректировок и изгибов маховые движения крыльев вверх и вниз преобразуются в толчки вперед, слегка напоминая биение вверх и вниз китового хвоста.

При условии, что есть движение вперед через воздух, крылья птицы обеспечивают подъемную силу приблизительно таким же образом, как крылья аэроплана, хотя крылья аэроплана проще, потому что неподвижны.

Выше скорость, больше подъемная сила, и поэтому "Боинг 747" остается в воздухе вопреки своему гигантскому весу.

Законы физики объединились, чтобы делать машущий полет все более сложным для более крупных птиц.

Если мы представим, что птица одной и той же формы становится прогрессивно больше, вес возрастает как куб длины, но площадь крыла возрастает только как квадрат длины.

Чтобы оставаться в воздухе, более крупным птицам нужно отрастить непропорционально большие крылья, и/или летать непропорционально быстрее.

Если мы представим все больших и больших птиц, мы подходим к точке, где, в отсутствие реактивных или поршневых двигателей, мускульной силы, доступной птице данного размера, больше не достаточно, чтобы удержать ее в воздухе.

Эта критическая точка в диапазоне размеров несколько ниже, чем более крупные стервятники и альбатросы.

Некоторые большие птицы, как мы видели, просто отказались от борьбы, приземлившись навеки, и благополучно живут, став еще больше, как страусы и эму.

Но грифы, кондоры, орлы и альбатросы не осели на земле.

Почему?

Их трюк в использовании внешних источников энергии.

Если бы не солнечное тепло и меняющееся притяжение луны, воздух и море были бы неподвижны.

Внешняя энергия заряжает океанские течения, восходящие вверх воздушные потоки, раскручивает пыльные бури, колеблет атмосферу с мощной силой, способной сносить дома или трейлеры; она также порождает восходящие тепловые потоки, которые, если вы используете их правильно, могут поднять вас до облаков.

Грифы, орлы и альбатросы используют их в совершенстве.

Они могут быть единственными животными, не уступающими нам в умении извлекать энергию из погоды.

Мой главный источник информации о парящих птицах - работы доктора Колина Пенникуика из Бристольского университета.

Он использовал свои специальные познания пилота планера, чтобы понять, как это делают птицы, и парил среди них, чтобы изучить их методы в этой области.

Грифы и орлы используют восходящие потоки, как это делают пилоты планеров.

Восходящий поток — это столб теплого воздуха, который поднимается, возможно, потому, что участок земли в его основе поглощает сравнительно больше солнечного света.

Пилоты планеров в основном зависят от восходящих потоков, и опыт делает их экспертами в выявлении этих потоков на расстоянии.

Тонкие признаки, которые выдают присутствие восходящих потоков, включают в себя некоторые характерные формы кучевых облаков на их вершинах, и определенные ландшафты на земле под ними.

Проверенная техника планирования над пересеченной местностью - кружить к вершине восходящего потока, скажем, высотой в километр, а затем броситься в прямое нисходящее планирование, в направлении, в котором вы желаете путешествовать.

Снижение небольшое: гриф как правило теряет один метр высоты на каждые десять метров движения вперед.

Это дает ему почти десять километров путешествия над пересеченной местностью, прежде чем он должен будет найти другой восходящий поток и подняться ввысь снова.

Дело в том, что восходящие потоки часто располагаются "улицами", которые пилот планера видит впереди, читая облака.

Грифы также, как пилоты планеров, владеют мастерством следования этими улицами.

Иногда, когда гриф находит хорошую улицу, лежащую в направлении, куда он стремится, он скользит вдоль улицы, набирая высоту от каждого восходящего потока, не утруждаясь в нем кружиться.

Таким образом, гриф может перемещаться на большие расстояния, не задерживаясь на кружение.

Они обычно делают это, только добираясь от мест кормления до гнездовья.

Большую часть времени грифы не путешествуют на большие расстояния по прямой линии, а курсируют, кружась в поисках падали.

Они также посматривают за другими грифами.

Если кто-либо находит труп и летит вниз, другие замечают и быстро присоединяются к нему.

Таким образом, волна внимания распространяется по небу, как волна огней, зажженных на вершинах холмов, которые распространялись вдоль и поперек Англии, чтобы предупредить об испанской Армаде.

Подобный прием наблюдения за товарищами используют белые аисты для другой цели в своей долгой ежегодной миграции из Северной Европы в Южную Африку.

Они путешествуют в группах до нескольких сотен.

Как грифы, они парят, поднимаясь до вершин воздушных потоков, а затем летят в верхних слоях по всей стране, пока не находят другого восходящего воздушного потока.

Но хотя они кружатся вместе в восходящем потоке, когда они покидают его, вместо путешествия стаей они летят клином.

При таком продвижении широким фронтом, даже если они просто планируют прямо, некоторых из них, весьма вероятно, быстрее найдут другой восходящий воздушный поток.

Когда они его находят, их соседи по линии замечают их подъем, и присоединяются к ним.

Таким способом, все члены протяженной группы получают преимущество от восходящих потоков, находимых любым из членов группы.

Какой бы взгляд на происхождение полета птиц мы не приняли, будь то теория планирования с деревьев или теория бега с подпрыгиванием, грифы и орлы, аисты и альбатросы почти наверняка планеристами являются вторично.

Их техника планирования эволюционировала у них от предков, которые махали крыльями и были меньше.

Для той школы, что видит полет птиц произошедшим от планирования с деревьев, современные грифы - хотя они и скользят вверх в теплых потоках, а не карабкаются на деревья, чтобы набрать высоту - будут представлять возврат к планированию через промежуточную стадию машущего полета.

В течение этой промежуточной машущей стадии их нервные системы, согласно этой теории, приобрели новые схемы и новые навыки управления и маневрирования.

Эти новые навыки оставили им улучшенные способности, когда они вернулись к немашущему полету.

Среди животных часто встречается возврат к старому образу жизни после прохождения школы другого образа жизни, и, вероятно, можно привести довольно правдоподобные рассуждения в пользу того, что они вернулись с этого обучения лучше оснащенными для того, чтобы справляться с первоначальным образом жизни.

Парящие птицы, вероятно, не лучший пример, поскольку неизвестно, как именно возник изначально полет птиц.

Более чёткий пример животных, вернувшихся к более раннему образу жизни, представляют собой те из них, которые вернулись в воду, проведя несколько миллионов лет на суше.

Именно к такому примеру, как к итогу главы, я перехожу теперь (Рисунок 4.6).

Пятьдесят миллионов лет назад предки китов и морских коров (дюгоней и ламантинов) были наземными млекопитающими, вероятно, хищниками в случае китов и травоядными в случае морских коров.

Предки этих и всех других сухопутных млекопитающих гораздо ранее были рыбами, обитавшими в море.

Возвращение в воду китов и дюгоней было возвращением на родину.

Как всегда, мы можем быть уверены, что это происходило постепенно.

Вероятно, в начале, они вошли в воду просто для питания, как современные выдры.

Они, должно быть, проводили все меньше и меньше времени на суше, видимо, проходя через фазу, напоминавшую современных тюленей.

Теперь они никогда не покидают воды и становятся совершенно беспомощны, попадая на берег.

Тем не менее, они сохранили множественные напоминания о своих наземных предках, а также, как и все млекопитающие, еще более старые реликты своей предыдущей водной реинкарнации.

Киты дышат воздухом, поскольку их сухопутные предки утратили способности пользоваться жабрами.

Но все млекопитающие, в том числе киты и морские коровы, имеют следы жабр у их эмбрионов: недвусмысленные следы их отдаленного прошлого в воде.

Пресноводные улитки тоже вернулись в воду с суши, и они дышат воздухом.

Их более ранние предки жили в море, как большая часть семейства улиток сегодня.

Улитки, похоже, перешли из морской воды в пресную через сухопутный "мост": вероятно, что-то в сухопутной жизни облегчило переход.

Другие наземные животные, вернувшиеся назад в воду, включают черепах, жуков, живущих в воде, водяных пауков и вымерших ихтиозавров и плезиозавров.

Морские черепахи ухитряются извлекать некоторое количество кислорода из воды, но делают это не жабрами, а выстилкой рта, а в некоторых случаях еще и заднего прохода, а у трионисков - кожей, покрывающей панцирь.

Водяные жуки и пауки забирают пузырек воздуха с собой в воду.

Все эти животные возвратились к водной среде своих более отдаленный предков, но когда они в неё попадают, делают многое по-другому из-за своего промежуточного опыта.

Когда сухопутные животные возвращаются в воду, почему они не открывают заново полный комплект приспособлений для жизни в воде?

Почему киты и морские коровы не отращивают снова жабры и не теряют лёгкие?

Это приводит нас к другому важному уроку, преподносимому нам Горой Невероятного.

В эволюции идеальный исход - не единственное соображение.

Также имеет значение, откуда вы начинаете: как в рассказе о человеке, который, когда его спросили дорогу в Дублин, ответил, "Знаете, я бы не шел в Дублин отсюда".

Гора Невероятного имеет много пиков.

Есть много способов жить в воде.

Вы можете использовать жабры для извлечения кислорода из воды, а можете высовываться на поверхность и вдыхать воздух.

Постоянно выплывать на поверхность кажется странно неудобным способом жизни.

Может быть, он и неудобен, но помните, что предки китов и морских коров добрались до пика воздушного дыхания.

Все их внутренние детали были адаптированы к условиям дыхания воздухом.

Вероятно, они могли бы преобразовать их, встав в один ряд с рыбами, стряхнув пыль со своих эмбриональных остатков древних жабер.

Это бы означало массовую перетряску всей инфраструктуры их тела.

Это было бы эквивалентно спуску вниз в глубокую долину между двумя пиками гор с конечной целью забраться на немного более высокий пик в конце концов.

Не будет излишним напоминание, что дарвинистская теория не позволяет становится временно хуже ради того, чтобы добиться долгосрочной цели.

Даже если бы они спустились в долину, не обязательно жаберный пик, когда они наконец на него бы взобрались, оказался бы выше.

Жабры не обязательно лучше, чем легкие для обитающих в воде животных.

Без сомнения, удобно иметь возможность дышать постоянно, везде, где вы находитесь, вместо того чтобы прерывать свои занятия, чтобы всплыть на поверхность.

Но на нашем суждении сказывается тот факт, что мы вдыхаем каждые несколько секунд и паникуем при даже кратком прерывании в дыхании.

Будучи естественно отобранными через миллионы морских поколений, кашалоты могут погружаться на пятьдесят минут, прежде чем они должны будут вдохнуть.

Выход кита на поверхность для дыхания может ощущаться скорее как позыв к мочеиспусканию.

Или для еды.

Если вы начинаете думать о дыхании как о еде, а не как о непрерывной жизненной потребности, становится менее очевидно, что каждому подводному животному в идеале лучше быть с жабрами.

Есть животные, такие как колибри, которые питаются более или менее непрерывно.

Колибри, которая должна сосать нектар, посещая цветы каждые несколько секунд своей бодрствующей жизни, может воспринимать питание как потребность в дыхании.

Асцидии, мешковидные морские беспозвоночные, отдаленно родственные позвоночным, прокачивают непрекращающийся поток воды через свои тела, отфильтровывая крошечные частицы пищи.

Такой фильтр-едок не наслаждается ничем, что походило бы на процесс принятия пищи.

Асцидия, верятно, задыхалась бы в панике при мысли о необходимости искать следующую еду.

Асцидии вполне могут удивляться, почему столь многие животные практикуют настолько опасный образ жизни - искать еду, вместо того, чтобы сидеть на месте и вдыхать еду всё время.

Как бы то ни было, несомненно, что в китах и дюгонях повсюду вписана их сухопутная история.

Будь они специально созданы для моря, они были бы совсем другими, были бы гораздо боле рыбоподобны, чем они есть.

Животные, в которых повсюду вписана история - это одно из наиболее красочных свидетельств, из тех, что у нас есть, что живые существа не были созданы для их современных способов жизни, а эволюционировали от очень отличавшихся предков.

В камбалах и морских языках также повсюду написана их история, доходящая до гротеска.

Ни один создатель, будучи в своём уме и решив разработать с нуля плоскую рыбу, не придумал бы на своей чертёжной доске это абсурдное искривление головы, требующееся, чтобы перенести оба глаза на одну сторону.

Он наверняка бы с самого начала пошел по пути конструкции ската, рыбы, лежащей на животе с симметрично расположенными сверху глазами (Рисунок 4.7).

Камбала и морской язык перекошены из-за их истории; потому, что их предки легли на бок.

Скаты грациозно симметричны потому, что их история сложилась по-другому: когда их предки спустились к жизни у дна, они легли на живот, а не на бок.

Когда я говорю "сложилась по-другому", я не имею в виду, что не было никаких здравых причин для этого различия.

Скаты произошли от акул, а акулы уже немного более плоские в сравнении с костистыми рыбами, которые как правило бывают высокотелыми и напоминающими лезвие.

Высокотелое лезвие рыбы не может лечь на живот, оно должно опрокинуться на бок.

Когда они осели на дно, предки камбалы взобрались на ближайший пик Горы Невероятного, независимо от того факта, что, возможно, более высокий пик этой горы - симметричный пик скатов - был бы им предоставлен, потрудись они немного спуститься в долину, чтобы достигнуть подножия этого более высокого пика.

Ещё раз скажу это, спускаться вниз по склонам Горы Невероятного не разрешается естественным отбором, и у этих рыб не было выбора, кроме как восстанавливать свои зретельные способности импровизированным способом - переместив один глаз на другую сторону тела.

Предки скатов также устремились вверх к своему ближайшему пику плоских рыб, что в их случае привело их к симметричной элегантности.

Конечно, когда я говорю "не было выбора" и "устримились" вверх к своему пику горы, вы понимаете, что, как всегда, имеются в виду не отдельные особи рыбы.

Имеются в виду эволюционирующие наследственные линии, а под "выбором" подразумевается доступные альтернативные маршруты для эволюционного изменения.

Я подчеркивал, что спускаться вниз не допускается, но не допускается кем?

И разве такого вообще не может произойти?

Ответ на оба вопроса примерно такой же, как и в случае реки, которой не "позволено" течь в каком-либо направлении, кроме как по её сложившемуся руслу.

Никто на самом деле не приказывает воде оставаться в берегах реки, но по хорошо понятным причинам обычно она остаётся.

Однако изредка она переполняет берега и даже разрушает их, и можно обнаружить, что в результате река сменила свой постоянный курс.

Что может позволить эволюционирующей потомственной линии спуститься вниз, немного назад, и таким образом получить возможность взойти на ранее недоступный пик Горы Невероятного?

Это такой род вопросов, что заинтересовали великого генетика Сьюэла Райта, который, кстати, был первым, кто использовал метафору ландшафта для эволюции, прародитель моей Горы Невероятного.

Райт был американским членом вздорно склочного триумвирата, который в 1920х и 1930х годах, основал то, что мы сейчас называем нео-дарвинизмом.

(Другими двумя были англичане, эти несравненные, но задиристые гении Р. А. Фишер и Дж.Холдейн, и будет справедливо добавить, что склочность, похоже, исходила от них, а не от Райта.)

Райт осознал, что, как это ни парадоксально, естественный отбор может быть силой, препятствующей полному совершенству.

Это как раз та причина, с которой мы только что имели дело.

Спуск в долину запрещен естественным отбором.

Виды, застрявшие на небольшом холме горы, не могут вырваться к более высоким пикам, коль скоро естественный отбор запер их на вершине холма.

Если бы только естественный отбор мог немного ослабить хватку на короткое время, вид мог бы проскользнуть к подножию холма, достаточно далеко, чтобы затем пересечь долину в направлении предгорий более высоких пиков.

А уже там естественный отбор снова начал бы подхлестывать его, заставляя быстро эволюционировать к более высоким склонам горы.

Тогда, с глобальной точки зрения, есть один рецепт для улучшения эволюции - периоды сильного отбора, перемежающиеся с периодами его послабления.

Может быть, этот вид послабления на самом деле играет важную роль в эволюции в реальности.

Когда может случиться "послабление"?

Одной из возможностей является заполнение существующего вакуума.

В небольшом масштабе такое будет происходить каждый раз, когда популяция растет, из-за того, что она меньше, чем территория может поддержать.

Может возникать эльдорадо возможностей и ослабление отбора, когда девственный континент только начинает колонизироваться после того, как очищен катастрофой.

Вероятно, после того, как вымерли динозавры, у оставшихся млекопитающих был такой праздник возможностей, что некоторые из их потомственных линий "ослабили свою бдительность", временно спустились вниз и, таким образом, нашли более высокие пики Горы Невероятного, которые обычно для них были закрыты.

Другой рецепт - переливание новых генов из иных мест.

Это тот момент, к которому я обещал вернуться в главе 2 о паутине.

В модели паучьей сети NetSpinner была не одна популяция симулированных сетеплетов, а три дема, эволюционировавших параллельно.

Подразумевалось, что они развивались независимо в трех различных географических районах.

Но — в чем суть — не полностью независимо.

Существует струйка генов, в том смысле, что особи иногда мигрируют от одной местной популяции к другой.

Я изложил это как будто эти гены-мигранты являются своего рода инъекцией свежих "идей" из другой популяции: "все равно что представить, что успешная субпопуляция "рассылает" гены, которые "предлагают" менее успешной популяции лучший способ, как решить проблему строительства паутины."

Это равносильно тому, что на более высокий пик метафорической горы субпопуляцию привела пронесенная тайком карта.

Мы готовы рассмотреть излюбленную мишень креационистов, и ключевое препятствие для людей, пока еще не верящих в эволюцию, необоснованно высоко поднятое на вершину наиболее отвесного утеса, какой может предложить нам Гора Невероятного: глаз.

Примечание: После того, как эта книга ушла в набор, Дж Марден и М. Крамер опубликовали восхитительное исследование веснянок, которое предлагает ещё один ворзможный маршрут вверх на Гору Невероятного к машущему полёту (Marden, J.H., & Kramer, M.G.(1995) ‘Locomotor performance of insects with rudimentary wings’. Nature, 377, 332—4).

Веснянки - довольно примитивные летающие насекомые, где примитивные - значит, что хотя они и являются современными, ныне существующими насекомыми, но считаются похожими на предков больше, чем похожи на предков другие современные насекомые.

Конкретный вид, который изучали Марден и Крамер, Allocapnia vivipam скользит по поверхности ручьёв, поднимая крылья и используя их как паруса, ловя ветер.

Скорость парусного хода примерно пропорциональна длине крыла.

Особи с самыми маленькими крыльями идут под парусом быстрее, чем особи, совсем не поднимающие крыльев.

Размер этих самых маленьких крыльев примерно такой же, как жаберные пластинки ранних ископаемых насекомых.

Возможно, бескрылые предки жили на поверхности воды и поднимали свои жаберные пластинки как паруса.

Тогда был бы пологий уклон вверх на Гору Невероятного по мере того, как жаберные пластинки росли и становились всё более и более эффективными парусами.

Что касается следующего шага к машущему полёту по этой гипотезе, Марден и Крамер сделали ещё одно уместное наблюдение.

Другой вид веснянки, Taeniopteryx burksi, также скользит по поверхности воды, но для этого он взмахивает крыльями.

Вероятно, насекомые на своем пути вверх к пику полёта Горы Невероятного прошли через парусную фазу, как Allocapnia, а затем фазу взмахов на поверхности, как Taeniopteryx.

Легко представить, что машущие крыльями насекомые с жужжанием перемещаясь по поверхности, могли время от времени подхватываться порывами ветра.

Потом следовал дальнейший подъем на гору, по мере того, как их машущие крылья удерживали их в воздухе все более и более длительное время.

Переведено на Нотабеноиде
http://notabenoid.org/book/30651/105195

Переводчики: cosinus, morkovka_ira, Dawkinsian, Irina73

algrid