Похождения видов. Вампироноги, паукохвосты и другие переходные формы в эволюции животных

Глава 5

К ближнему морю. Западная Монголия

Монголия – морская держава. То, что вокруг только горы, – иллюзия. Все это – море, лишь притворившееся горами. Надолго ли? Как знать. Изрядно «волнуется» холмами и пустыня Гоби, где в мезозойскую эру чахли динозавры. (Если они повсюду процветали, то где-то должны были и чахнуть?) И в какую сторону не повернешь из Улан-Батора, везде только горы…

Первое правило экспедиции – поскорее вырваться за пределы города. Поэтому день прилета и день отъезда – это один день. Благо монгольский геолог и палеонтолог Чимэд Цэрэн – опытный полевик и к нашему приезду (моему и шести коллег из Нанкина) уже все заготовил. Правда, сбежать из современного Улан-Батора не проще, чем из Москвы, да еще в июльский выходной, да еще в Надом (главный праздник страны). Народ потянулся за город на шашлыки, и наш караван выползает за столичные пределы три с половиной часа. Караван – это два пикапа «форд» и бывалая ульяновская «буханка», механика. С электронной начинкой в Монголии далеко не уедешь, хотя асфальтированных дорог за 30 лет, что я здесь не был, прибавилось изрядно. Раньше примерно в 100 км от центра асфальт заканчивался, и во все стороны разбегались грунтовки. Без привычных теперь навигаторов и почти без карт (секретные материалы!) путешествие превращалось в угадайку: взял чуть правее, где грунтовка не такая заезженная, и укатил в соседнюю долину с выходом в перпендикулярном направлении. И конечно, никаких гостиниц: ставь палатку, где ночь застала.

Катим мы на юго-запад в сторону Монгольского Алтая, перед которым притулился невысокий – всего-то 3500 м над уровнем моря – хребетик Хасагт-Хайрхан. И это только начало пути: предстоит «кругосветка» по всей Западной Монголии, поэтому не тратим время на разбивку придорожных лагерей, а ночуем в гостиницах. Они тоже появились, и очень неплохие. При выборе места для ночлега в Баянхонгоре натыкаюсь на почти такую же «буханку», как наша, только поновее. Около нее копошится бородатый человек, похожий на старовера. «День добрый!» – говорю я. «Hi!» – слышится в ответ. Конечно, возникает вопрос: «Where are you from?» – «From Australia», – поясняет «старовер» и, видя мой недоуменный взгляд, направленный на его транспортное средство, добавляет: «Good track! I like Russia!» – «But why?» – вырывается у меня. «More freedom», – доверительно ответствует австралиец.

Для китайских коллег главное, чтобы был Wi-Fi: они нигде, даже в придорожных кафе-юртах, ни на секунду не выпускают смартфоны из рук. Хозяева этих кафе здесь и живут, и готовят, и кормят проезжих: везде – куски сырой баранины, раскатанное и нарезанное в лапшу тесто и дети. Выбор из двух блюд: жирный бараний суп с лапшой или лапша с жирной бараниной. (Продукты для блюда от шефа пасутся тут же за юртой.) Мы переходим на монгольскую диету: жирная баранина с чем-нибудь три раза в день. Веганам здесь не место.

Первый лагерь разбиваем в русле реки Баян-Гол, текущей (изредка) в сторону Большого Завхана прямо через сердцевину хребта Хасагт-Хайрхан. Водители Гэралтугбаяр и Сахно тут же берутся что-то подкручивать и даже подвязывать, скрывшись под капотами. Дети Чимэда – школьники Суглэгмаа и Анхбаяр, которым предстоит готовить и ходить по воду всю нашу полевую жизнь, развешивают свежую баранину, чтобы заветрилась и не портилась, и сооружают кухню и столовую из складных столов и стульчиков. Китайские коллеги выкапывают из кучи личного скарба чемоданчик (не очень большой, с такими российские дамы летают куда-нибудь в Милан или Барселону) и извлекают оттуда семь палаток, семь надувных матрасов, столько же спальных мешков, небольшой компрессор, фонари и плащ-палатки. Я предпочитаю свой спальник (горные монгольские ночи – весьма нетеплые) и пенку вместо «надувастика» (это только внешне Земля выглядит плоской, в палатке на резиновом матрасе сразу приходит понимание, что она – круглая). Пока разбираюсь с многосуставчатым скелетом палатки, ко мне подходит самый младший участник экспедиции со стороны Нанкина – аспирантка Чэ. Она кланяется и робко вопрошает: «Чинцэй, вам поставить палатку?» За «чинцэя», конечно, спасибо (в этом звании, а также в должности «их дарга» – большого начальника – мне предстоит пробыть почти месяц), но с резво выгибающей пружинящую спину палаткой как-нибудь справлюсь.

Язык международного общения решаем не утверждать и, в зависимости от надобности, говорим на английском, русском, китайском и монгольском – все хоть немножко слов знают и осваивают новые.

На всякий случай сообщаю китайцам, что козий и бараний помет с места стоянки слишком тщательно выгребать не нужно: так мягче и теплее… Просыпаемся под громкую перекличку многочисленных производителей этой субстанции, следующих своим ежедневным маршрутом на пастбище через лагерь, который мы поставили у них на пути. Впереди идущие бараны о чем-то предупреждают коз. Те откликаются. Значит, тоже владеют языком международного общения…

Утром – первый маршрут: сначала 3 км к истокам Баян-Гола, затем обратно до лагеря и вниз по течению (если представить, что оно есть) еще километров пять. Можно было бы и на пикапе проехать, но мы не кататься сюда прибыли, а внимательно изучать все ущелье. Пересчитываю нанкинцев (хорошо бы их количество утром и вечером сошлось): Айхуа – главная, Ван Бин – геохимик (прочие – палеонтологи), Фанчэнь, Чэнь, Чэ, Ху и примкнувшая к ним аспирантка Чимэда – Бэмутэй.

Наше поле деятельности начинается от ярко-малинового горного массива: это мезозойские яшмы и радиоляриты (кремневые скелетики самих радиолярий – при жизни амеб с лучистыми ложноножками – украшают поверхность породы мелким зеленым горошком), накапливавшиеся вблизи вулканов на океаническом дне. Вдоль Хасагт-Хайрхана в широтном направлении тянется глубокий шов, по которому древний кусок Монголии когда-то состыковался с мезозойской территорией. По ту сторону шва 850–550 млн лет назад начинался Китай, причем Южный, являвшийся частью суперконтинента Гондвана, куда вошло все, кроме Сибири, Балтии (Северо-Восточная Европа), Лаврентии (большая часть Северной Америки) и Авалонии (небольшого затерянного у Южного полярного круга континента, кусочки которого уцелели в Англии, Уэльсе, Восточном Ньюфаундленде и Новой Шотландии). А вот Монголии тогда не было вообще – ни как части Азии, ни как отдельной территории. Были только разрозненные микроконтиненты, вроде Завханского, где мы сейчас находимся. В течение криогенового и эдиакарского периода они отделились от китайской части Гондваны и двинулись… Куда – скоро поймем.

Жизнь любого морского бассейна начинается с мелководной «колыбели», куда с соседней суши сносится галька, застывшая теперь в виде конгломерата, слагающего основание геологического разреза, – последовательного напластования горных пород. Море развивается, его кромка наступает, и на смену конгломератам приходят песчаники, тоже обломочная порода, но более дробленая (зерна 0,05–2 мм в поперечнике), раскрошившаяся в песок во время длительного переноса. Еще более мелкие частицы (0,005–0,05 мм) образуют алевролит. Это все понятно: подобные осадки и слагаемые ими породы существует и сейчас и составляют четверть осадочных отложений за всю историю Земли. А вот выше по разрезу, т. е. ближе к нашему времени, начинаются криогеновые странности: доломиты, которые коркой покрывали морское дно, ломались при штормах на плитки и вновь спаивались вместе в виде причудливых пирамидок, похожих на постройки индейцев – типи, или вигвамы; их так и называют «типи-структуры». Сейчас ничего подобного нет, и долгое время считалось, что доломит (карбонат магния) может образоваться только при высоком давлении в результате сильного нагрева известняка или промывания его горячими магнезиальными растворами. Однако доломит может осаждаться и при комнатной температуре. Для этого нужно, чтобы из раствора постоянно удаляли более активные, чем ионы карбоната, ионы сульфата, что и делают некоторые бактерии. Поскольку эти микроскопические существа могли активничать только в насыщенной сульфидами среде, необычные доломиты, слагающие криогеновую и эдиакарскую толщу Хасагт-Хайрхана, осаждались в почти бескислородном морском бассейне.

Лишь с наступлением раннекембрийской эпохи, около 538 млн лет назад, уровень кислорода несколько повысился – до 3–7 % (современный – 20,9 %), и сразу появились многочисленные скелетные животные. Ведь создание минерального скелета – очень энергоемкий процесс, а главный энергетик для нас, животных, – кислород. Ископаемых «зверей» в разрезе видно сразу: ракушняки слагают мелкие и однообразные раковинки анабаритов – спирально закрученные рожки до 5 мм длиной и менее 1 мм в диаметре (кто такие анабариты, узнаем позже). Еще выше по разрезу животный мир становится разнообразнее: появляются моллюскоподобные существа, томмотииды и многие другие, которых принято называть мелкими раковинными ископаемыми. А еще возникают первые кембрийские рифовые постройки, образованные всевозможными микроскопическими трубочками и шариками – ренальцидами. Их считают обызвествленными цианобактериями, но что это было на самом деле, доподлинно неизвестно.

Перемещаемся во времени и пространстве и оказываемся на другой речке хребта – Салааны-Голе, бегущей тем же курсом к Завхану. Поскольку лагерь теперь стоит в амфитеатре долины, то и вид оттуда открывается театральный: в реке есть вода, орошающая долину, и вся она цветет белым курильским чаем. Величественно ступают яки, на юртах висят бурдюки с бродящим ячьим молоком, а на войлочных крышах сушатся сладкие сливки и солоноватый овечий сыр, похожий на белые пряники. Любуясь этой пасторалью, мы завтракаем. Чэ берет ломоть хлеба, кладет несколько кружков варено-копченой колбасы, пласт обычного твердого сыра, несколько шпрот (рижских) и, немного подумав, густо смазывает все это шоколадной пастой… По мне, так лучше баранина…

На Салааны-Голе можно увидеть, что было дальше. Несмотря на обилие обломков, поступающих в море, ренальциды умудрялись выжить даже в столь неподходящих для них условиях. Они цеплялись за песчинки, за гравий, разрастались мелкими бугорками всего-то пару сантиметров высотой и, как только обломки переставали нагромождаться, вздымались к поверхности моря огромными, по нескольку десятков метров в поперечнике куполами (на которых теперь вытянулись столбиками суслики). Купола сливались в гигантский риф, который до сих пор топорщится мощными километровыми гребнями по всему Хасаг-Хайрхану. Образовался он очень вовремя, поскольку для новых обитателей завханского моря была нужна обширная известковая площадка. К прежним малозаметным рифостроителям присоединяются обызвествленные губки – археоциаты. И эти новые персонажи исторического романа подсказывают, что здесь было 520 млн лет назад. Ведь до этого момента археоциаты жили только в одном месте – в мелководном море Сибирского континента. Значит, за прошедшие 300 с гаком миллионов лет Завханский микроконтинент полностью порвал со своим китайским прошлым и сблизился с Сибирью.

Эти перипетии микроконтинентальной жизни мы обсуждаем за ужином: на столе плов, в котором мяса больше, чем риса, ящик с китайскими приправами (содержимое еще одного чемодана), ячий сыр, похожий на макароны, бутыль с парным ячьим же молоком и пол-литровый сосуд с прозрачной жидкостью – архи (монгольский бренд крепостью ровно 39,5°) с портретом Чингисхана на этикетке. За тостом с «чингисхановкой» я объясняю, что во время правления Великого хана и его преемников предки всех, собравшихся в этой палатке, – и монголов, и китайцев, и русских – были подданными одного государства. «Ну, за землячество!»

На следующий день мы уже были на южных отрогах хребта, где нам предстояло пройти 15 км в одну сторону и вернуться. Вот туда даже пикап не мог бы пробиться при всем желании: настоящее ущелье с километровым слоем (и это по вертикали, которая, правда, стала здесь горизонталью) конгломератов. Видимо, то была краевая часть бассейна, ограниченная островами. Но…

Давешний сыр был слишком похож на макароны, а молочные продукты не всем «землякам» показаны. Двое даже ушли в палатки и больше оттуда не выползали. Еще двоих пришлось вернуть с первого же подъема: смотреть на то, как они, пошатываясь, бредут и поминутно присаживаются на камушки и за камушки, было невмоготу. Намеченную на день программу все-таки выполнили и, минуя водопад в грандиозном гранитном ущелье, двинулись на запад – в Котловину Больших Озер…

Глава 6

Внятные отпечатки: о том, что можно увидеть в окаменелостях и даже услышать

Пока палеонтологи разбирались с окаменелостями, помощь пришла с неожиданной стороны. В 1993 г. на мировые экраны вышел фильм «Парк юрского периода» (Jurassic Park) Майкла Крайтона (сценарист) и Стивена Спилберга (режиссер). Хейтеры сразу отметили, что в юрском парке почти все главные герои – меловые (ужасающий тираннозавр, коварные велоцирапторы, в муках от несварения желудка умирающий трицератопс). Впрочем, этот коммерческий ход авторам можно было простить: попробуйте выговорить Cretaceous Park. Ход сработал так, что в главном холле факультета наук о Земле Кембриджского университета декан лично был вынужден прикрепить объявление, что курсовые работы под титулами Jurassic arc (вулканическая дуга юрского периода), Jurassic shark (это и так понятно) и тому подобными больше приниматься не будут!

Успеху блокбастера и у зрителей, и у Американской академии кинематографических искусств и наук (не поскупившейся на три «Оскара», пусть и в технических номинациях), конечно, способствовал выбор научного консультанта – специалиста по динозаврам Джека Хорнера из Музея Скалистых гор в Монтане, не признающего никаких авторитетов. Его неиссякаемая энергия превратила киношных ящеров из медлительных, страдающих ожирением и тупоумием тварей в стремительных, весьма сообразительных и общительных существ, почти как птицы. (Идея, что птицы – это динозавры, пережившие мел-палеогеновое вымирание, большинству специалистов тогда еще казалась ересью.) А главное, позволила палеонтологам понять, что с помощью компьютерной графики можно воссоздавать доисторический мир гораздо точнее: исследовать движение конечностей, сокращение отдельных мускулов, мощь челюстей – и все это в трехмерном формате. Сейчас, четверть века спустя, во многих научных статьях можно найти приложение с трехмерной реконструкцией самой окаменелости в дополнение к обычным фотографиям и рисункам (и даже фильм, где она показана со всех сторон), что, конечно, позволяет понять ее природу гораздо лучше.

Так фантастический фильм стал одним из предвестников технической революции в палеонтологии, превратившей ее в XXI столетии из «конкурса баек» в серьезную и в то же время захватывающую своими возможностями науку.

В начале 1990-х было проведено первое всестороннее исследование самых молодых лагерштеттов – образовавшихся в ледниковом периоде (плейстоценовая эпоха). Дэйлу Гатри, заслуженному профессору Аляскинского университета в Фэрбенксе, повезло самому извлечь из породы почти целого (по палеонтологическим меркам, конечно) первобытного бизона (Bison priscus) Блу Бэйба, или Синего красавца (рис. 6.1). Около 36 000 лет назад бизон жил на северо-западе Америки – восточной окраине обширной суши Берингии, охватывавшей ушедшие ныне под воду шельфы арктических морей. Его остатки золотоискатели обнаружили при разработке небольшого прииска в Центральной Аляске. Сначала Гатри с командой более месяца тщательно изучал место находки. Было установлено, что сплющенный бизон находится как бы в ореоле своих волос, вытянутых из шкуры, и все это покоится в яйцевидном «хрустальном гробу» – вода, когда-то выжатая из тела, образовала полую ледяную линзу. Вся поверхность шкуры и рога были покрыты синим налетом, подсказавшим имя находки. «Синька» представляла собой тонкую корку водного фосфата железа – вивианита. В бескислородной среде вивианит белый, но, оказавшись на воздухе, быстро окисляется и синеет.

Значит, остатки млекопитающих ледникового периода вовсе не мороженые тушки, как принято было считать после статьи Адамса о первой находке сибирской мумии, переизданной в 1890 г. Именно иллюстрация в ней, где ученый был изображен перед прозрачной глыбой льда, в которой виден целехонький мамонт, породила миф о кладбищах вмороженных в лед зверей. На всякий случай Гатри провел показательный опыт: оставил «зимовать» в аляскинской тайге труп крупного лесного бизона, полученный из национального парка Биг-Дельта. Температура упала до –34 ℃, и тело казалось совершенно промерзшим. Однако бактериальное брожение и разложение в брюхе не прекращались. Пришлось экспериментаторам принять чрезвычайные меры и извлечь все внутренности на радость окрестным воронам. Но и в таком виде труп долежал лишь до первых теплых дней, когда за неделю был полностью съеден мелкой живностью вроде опарышей. Избежать подобного разложения можно только в одном случае: если труп будет быстро захоронен естественным путем – под оползнем, в глубокой проталине, в болоте. Прежде чем попасть в водную среду Синий красавец был убит и частично объеден пещерными львами. Почерк хищников узнается по следам на шкуре: один лев душил быка, сомкнув челюсти на его морде, другой набросился сзади, оставив глубокие раны от когтей. Съесть всю тушу звери не успели – ее унесло паводком. Что было дальше, подсказывает вивианит, который образовался в бескислородном, насыщенном железом растворе на поверхности туши, поскольку именно в ней в избытке содержится второй главный компонент этого минерала – фосфор. Раз так, можно заключить, что именно бескислородная кислая среда уберегла остатки от микроскопических падальщиков. Позднее все, что осталось, было засыпано осадком, давление которого привело к обезвоживанию кадавра и превращению его почти в лепешку. На этом посмертная «жизнь» бизона не закончилась: из-за протаивания грунта корни волос разрушились и почти все шерстинки выпали.

Оказалось, что мумии ледникового периода отличаются от остатков мезозойских пернатых динозавров и кембрийских червей только степенью минерализации. У более древних окаменелостей от тела сохраняется лишь тончайшая, в несколько десятков микронов, органическая пленка, а разные системы органов замещаются минералами – в основном фосфатами, серным колчеданом (пиритом) и глинистыми алюмосиликатами. Экспериментально показано, что превращение погребенного тела в коллекцию минералов даже при комнатной температуре происходит за считаные недели и месяцы. Главное – остатки животного должны как можно быстрее оказаться в осадке и «дозреть», лучше без притока кислорода, чтобы отрезать к ним доступ хищников и падальщиков. Переходящая из одного учебника в другой (и во многие популярные книжки) серия картинок с изображением «дохлой тушки», которая долго плавает в воде, медленно оседает на дно и постепенно засыпается осадком, совершенно неверна: рано или поздно растащат и съедят, и ничего не останется.

Способов «после непродолжительной гражданской панихиды… тело было предано земле» совсем не мало, например мутьевой поток, пеплопад, паводок. Важно, чтобы частицы осадка были тонкие («некий ил или глина», как правильно отметил Роберт Гук) для плотной упаковки. Деятельность бактерий ускоряет минерализацию. Даже самые плоские остатки животных, которые принято называть «отпечатками», это на самом деле сложные слепки, где часто сохраняется и органическое вещество (рис. 4.10, 4.11, 6.2). Знания о том, как живые организмы превращаются в окаменелости – предмет тафономии, необходимы для того, чтобы разобраться, какие органы сохранились, а какие нет и кто это был при жизни.

По мере накопления материала (бесчисленных палеонтологических описаний) ученые пытались понять, а можно ли из него извлечь что-то еще, кроме факта существования в каком-то месте в определенное время некоего вида? Один из основоположников палеоботаники, как настоящей науки, и замечательный популяризатор Сергей Викторович Мейен из Геологического института АН СССР вернул почти из небытия гомологичные группы Эдварда Копа и закон гомологических рядов в наследственной изменчивости великого ботаника Николая Ивановича Вавилова. (Открытие в изменчивости видов регулярных повторов, которые позволяли предсказывать существование еще не открытых в природе форм или правильно выбирать направления селекции культурных растений, сделанное Вавиловым, современники сравнивали с созданием периодической системы элементов Дмитрием Ивановичем Менделеевым.) На палеонтологическом материале гомологические ряды прослеживаются гораздо лучше: существующие сейчас растения и животные еще не закончили свой эволюционный путь, а вымершие уже «перепробовали» все варианты изменчивости, которые им, возможно, были доступны. Например, многообразие форм листьев у растений, оказывается, не бесконечно: вымершие папоротники, голосеменные и множество промежуточных групп разыгрывали всю ту же «тему с вариациями», которую повторяют современные цветковые. Мейен считал вавиловский закон «неизбежным следствием многообразия природы» и лишь частным случаем развития всего живого и неживого. Причем переход от одного упорядоченного сочетания внешних (морфологических) признаков к другому, затем к третьему и так далее тоже происходит не случайным образом, а как по накатанным рельсам, в строго определенных направлениях. Множества форм, связанных общим правилом преобразования, Сергей Викторович назвал рефренами.

На палеонтологическом материале прекрасно видно, что параллелизмы были весьма распространенным явлением при становлении многих групп. Первым на это обратил внимание Леонид Петрович Татаринов из Палеонтологического института АН СССР: на начальных этапах эволюции звероподобных рептилий сразу в нескольких линиях вырабатывались признаки млекопитающих, такие как шерстяной покров, новое челюстное сочленение и сопряженный с этой структурой скелет среднего уха. Это явление было названо маммализацией. Примерно так же проходило становление членистоногих (артроподизация), цветковых растений (ангиоспермизация), птиц (наверное, «авизация», хотя в этом случае термин еще не придумали), наземных четвероногих (тетраподизация) и, вероятно, многих других крупных групп организмов.