Татьяна Зарубина - От динозавра до компота. Ученые отвечают на 100 (и еще 8) вопросов обо всем

Но намного интереснее вопрос, зачем появились первые яйца. И здесь надо разобраться, что мы называем яйцом. Если понимать яйца в чисто биологическом смысле, то яйца с тонкой и мягкой оболочкой существовали в воде у самых древних многоклеточных животных. Такие яйца еще называют икринками. Икринки могут существовать только в воде. Но небиологи, говоря про яйца, все-таки обычно имеют в виду яйца типа куриных, с достаточно твердой оболочкой, зародыш внутри которых может развиваться на суше. Такие яйца в биологии называют амниотическими. Впервые в эволюции они возникли у пресмыкающихся, к которым относятся ящерицы, змеи, крокодилы и черепахи. У пресмыкающихся вокруг тонкой оболочки яйца морских животных появилась дополнительная оболочка из органического вещества, которая не пропускала воду. А значит, яйцо с такой оболочкой можно было оставить не только в воде, но и на суше, где в то время хищников, способных съесть яйца, практически не водилось. Это оказалось огромным преимуществом, и животные с такими новыми амниотическими яйцами смогли освоить всю сушу, а не только прибрежные районы, как амфибии до них. Постепенно животные научились покрывать яйца сверху твердыми веществами, содержащими кальций, и таким образом возникли те яйца, которые сегодня мы встречаем у куриц и других птиц. Динозавры, например, уже откладывали именно такие яйца задолго до птиц.

Но если вы читали внимательно, то у вас должен был возникнуть еще один вопрос: а когда же и почему появились яйца у морских животных? Перефразируя оригинальный вопрос, что было раньше, рыба или икринки? На этот вопрос ответ тоже существует, но это совсем другая история.

Короткий ответ на этот вопрос звучит так – смотря какая улитка. Ведь улитки, или брюхоногие, – очень многочисленный класс. В нем около 110 тысяч видов. И рождаются они по-разному. Впрочем, жизнь любой улитки начинается с яйца.

В зависимости от вида яйца могут попадать сразу в воду, а могут быть спрятаны в яйцевые капсулы, скопления которых называют кладкой. У самых простых улиток из яйца выходит личинка, которая называется трохофора. Трохофора плавает в толще воды и совсем не похожа на взрослого моллюска. Раковины у трохофоры нет. Вскоре у трохофоры появляется складка с длинными ресничками – парус и она превращается в следующую стадию – парусник, или велигер. У велигера образуется раковинная железа и впоследствии личиночная раковина. Сначала она очень тонкая и прозрачная, но со временем начинает накапливать известь и становится тяжелой, велигер оседает на дно и превращается во взрослое животное. По мере роста моллюска растет и раковина, нарастая кольцами в сторону устья (отверстия, из которого взрослая улитка высовывает голову с щупальцами и брюшко, представляющее собой мускулистую ногу).

Но свободноплавающая трохофора есть не у всех брюхоногих – у многих эта стадия проходит в яйце, а из яйца выходит уже велигер; тогда можно говорить о том, что такие улитки рождаются с раковинной железой и личиночной раковиной. Кроме того, существуют брюхоногие, у которых все стадии развития – и трохофора, и велигер – проходят в яйце и новорожденные моллюски сразу похожи на взрослых особей и ведут схожий образ жизни. Они рождаются с настоящей маленькой раковиной, это обычно наземные и некоторые пресноводные улитки. У некоторых видов яйца могут все время развития находиться в теле моллюска, таких улиток называют живородящие.

Считается, что стрекозы, как и остальные насекомые, не могут быть большими из-за особенностей устройства их дыхательной и кровеносной систем. Насекомые дышат с помощью трахей – специальных трубочек, которые соединяют окружающую среду со всеми внутренностями. Эти трубочки пронизывают все тело насекомых и доставляют кислород к каждому органу. Специальные мышцы загоняют воздух в трахеи, однако чем глубже трахея погружена в тело, тем меньше свежего воздуха в нее попадает, поэтому если бы стрекоза была большая, то ее внутренние органы не смогли бы дышать. Еще одна причина, ограничивающая размер насекомых, заключается в устройстве их кровеносной системы. У насекомых кровеносные сосуды открываются внутри тела и кровь пассивно течет в тканях – такая кровеносная система называется незамкнутой. Незамкнутая кровеносная система хорошо работает при маленьких размерах животного, чем больше размер тела, тем сложнее доставить кровь к удаленным органам. А без кровоснабжения ни один орган функционировать не сможет – ведь кровь доставляет питательные вещества и забирает продукты жизнедеятельности, накопившиеся в клетках.

Глаз – один из органов чувств животных, который способен воспринимать свет и обеспечивает функцию зрения, то есть дает животным возможность видеть то, что происходит вокруг них. Однако глаза бывают очень по-разному устроены, и считать их тоже можно по-разному.

Самые простые глаза, способные различать только свет и темноту, а также интенсивность освещения, называют глазки́ – это просто скопление пигментного вещества (у одноклеточных) или одна светочувствительная клетка (у простых многоклеточных животных); такие клетки могут быть рассеяны по телу животного или собраны в глазные пятна, которые называются стигмы.

У некоторых беспозвоночных животных бывает много таких светочувствительных клеток, выполняющих роль глаза. Например, у пиявок их количество может достигать сотни. Морской гребешок и некоторые другие двустворчатые моллюски также имеют около сотни глаз. Они расположены по внешнему краю раковины, чтобы моллюск мог чувствовать внешнюю среду и следить за хищниками.

Змеехвостки (или офиуры) – морские обитатели, принадлежащие к типу иглокожих и родственные морским звездам и ежам, – славятся тем, что очень чутко реагируют даже на небольшие изменения интенсивности света, хотя у них нет сложных специализированных глаз. Ученые выяснили, что их наружный скелет построен из огромного количества (до 100 000!) микроскопических, похожих на бусинки линз, состоящих из твердого вещества – кальцита. Эти линзы размером всего около 0,05 миллиметра одновременно фокусируют свет и передают зрительные сигналы. А все вместе представляют собой один большой орган зрения. Ученые, проводившие исследования, сравнивают его с цифровой камерой, составляющей картинку из множества пикселей. Однако микроскопические линзы змеехвосток далеко превосходят по своим оптическим свойствам изобретения человека, они способны фокусировать лучи света по крайней мере в 10 раз лучше, чем современные микролинзы, изготовленные в лаборатории, и могут стать образцом для разработчиков оптических волокон и компьютеров.