Андрей Журавлев - Летающие жирафы, мамонты-блондины, карликовые коровы... От палеонтологических реконструкций к предсказаниям будущего Земли

Благодаря выпуклому профилю при планирующем полете воздух снизу обтекает крыло по хорде, а сверху по более длинному контуру. Потому над крылом воздушный поток движется быстрее, и под крылом возникает разряжение воздуха: полученная разность давлений создает подъемную силу. В этом механика полета птиц не отличается от таковой у насекомых. Однако взмахивать крылом — как вниз, так и вверх — птице, в отличие от насекомого, приходится за счет собственных мускульных усилий. Когда крыло опускается вниз, его вершина встречает еще наклонный воздушный поток — под углом спереди и снизу. Конец крыла при опускании вниз несколько перекручивается под напором воздуха, и возникает сила тяги, обеспечивающая поступательное пассивное движение вверх. Трепещущий тип полета, которым особенно хорошо овладели зависающие над цветами колибри, достигается частыми взмахами крыльев в горизонтальной плоскости при положении тела под большим углом к земле. Возникающая подъемная сила противодействует силе тяжести. Парение птицы освоили двумя способами — статичным и динамичным. Многие из них, особенно крупные грифы, кондоры, орлы и беркуты, кружат в восходящих потоках воздуха на своих длинных и широких крыльях. Наоборот, узкокрылые альбатросы используют порывы встречного ветра, расправляя крылья ему навстречу. Альбатрос взлетает даже с поверхности воды и поднимается высоко под облака.

Во всех остальных эволюционных преобразованиях птицы уподобились летающим ящерам: приобрели облегченный и одновременно прочный череп и скелет, лишенные зубов челюсти, обтекаемую форму, жесткость туловища, пневматизированные кости, мощную мускулатуру, подвижность шеи (она может поворачиваться на 180 и даже 270 градусов) и мозг, увеличенный за счет определенных отделов. Роль зрения также возобладала у них над слухом, а поведение усложнилось. Лишь по характеру крепления мускулатуры крыльев — к большому гребню грудины — килю — они существенно отличаются от птерозавров. Возможно, развитие такой основательной опоры связано у птиц с тем, что их обмен веществ больше сопряжен со взмахами крыльев — так воздух нагнетается в воздушные мешки (легочные и носоглоточные). Эти полости в костях обеспечивают бесперебойное дыхание при машущем полете. При вдохе грудная клетка расширяется, а мешки растягиваются и всасывают воздух; при выдохе — сужающаяся грудная клетка выдавливает воздух из мешков, и легкие снова продуваются. Так обеспечивается высокая эффективность газообмена, благодаря этому птицы способны подниматься на высоту до 10 тысяч метров, где воздух сильно разрежен.

Птицы являются самыми совершенными из летающих созданий. Средняя скорость миграционного полета у них колеблется от 50 до 90 километров в час, наибольшая — 150 километров в час (черный стриж), дальность беспосадочного перелета достигает 3,3 тысячи километров (бурокрылая ржанка), а за год отдельные особи преодолевают свыше 80 тысяч километров (полярная крачка). Грузоподъемность птиц не менее поразительна: при собственной массе 1,6 килограмма белый сокол взмывает с добычей, более чем в три раза превышающей его вес. Люди могут только завидовать, несмотря на все свои достижения в самолетостроении.

Откуда же взялось само совершенство?

Знаменитому археоптериксу (Archaeopteryx [16] От греч. αρχαίος — древний и πτέρυξ — крыло. ) из Зольнхофена исполнилось 145 миллионов лет. Несмотря на прекрасную сохранность остатков археоптерикса (найдено 11 полных скелетов), споры о его природе не прекращаются до сих пор. Что у археоптерикса птичьего? Перья этого позднеюрского существа, размером с сороку, напоминали птичьи, причем контурные — с асимметричным опахалом, пригодные для полета. Полые кости, но без фораменов. Вилочка — сросшиеся ключицы, но не совсем такая, как у современных птиц. А остальное? Зубастая пасть — вместо клюва. Когтистые передние и задние лапы со всеми хорошо различимыми костями — а не сросшийся в единые жесткие опорные элементы скелет конечностей птиц, подобный цевке. Таз со всеми костями и длинный хвостовой отдел позвоночника — но не синакрум [17] Сложный крестец, образованный слившимися с тазовыми костями поясничными, крестцовыми и отчасти хвостовыми позвонками. с пигостилем [18] Укороченный опорный элемент для поддержки рулевых перьев. . Грудина без гребня — киля, необходимого для крепления сильной летательной мускулатуры, и даже брюшные ребра наличествуют, как у многих двуногих динозавров.

Летать, конечно, мог, но «низехонько-низехонько»: коракоидно-лопаточное сочленение не давало крылу подниматься выше спины и делать широкий взмах. Мозг был ближе к птичьему (или птерозавровому) — с развитыми лобными и зрительными долями, мозжечком, клочком и лабиринтом. Достаточно ли этого, чтобы считаться птицей или хотя бы прапрадедушкой всех пернатых? Одни ученые считают его переходным звеном между динозаврами и настоящими птицами. Но известный палеонтолог и орнитолог Евгений Курочкин из Палеонтологического института РАН полагал, что археоптерикс дал начало лишь особым пернатым животным — энанциорнисам, вымершим к концу мелового периода. Назвали их «противоположными птицами» из-за обратного варианта сочленения костей плечевого пояса: выемка на лопатке, выступ на коракоиде (у нынешних птиц, наоборот, ну, или как считать). Типичным представителем «противоптиц» был иберомезорнис (Iberomesornis) из нижнемеловых отложений Испании: существо с зубастым клювом и когтистыми лапами-крыльями, со слитным, но не птичьим скелетом хвоста (пигостиля скорее нет, чем есть) и выпрямленными, тоже не по-птичьи, лапками без цевки. Его родственники в основном лазали по деревьям, цепляясь когтями передних и задних лап (один из них был развернут, чтобы удобнее сидеть на ветках), и, конечно, летали уже в начале мелового периода. Правда, некоторые особенности крыльев свидетельствуют о том, что летуны из них получились не самые совершенные. Огромное разнообразие «противоптиц», мелких и больших, птенцов и взрослых, даже хорошо различимых самцов и самок (последние, подобно нынешним, гордо выделялись хохолком на голове и двумя длинными перьями в хвосте) упокоилось под раннемеловым вулканическим пеплом Чжэхоля, благодаря чему известно, что скелет у энанциорнисов окостеневал еще в яйце, из которого вылуплялись не цыплята и тем более не полуголые желторотики каких-нибудь воробьиных, а полные копии взрослых родителей. И росли обратные птицы всю жизнь, подобно динозаврам. Перья неправильных птиц были очень даже правильные — со стержнем и асимметричным опахалом, укрепленным бородками и крючочками, то есть составляли единую несущую плоскость.