sci_history П Черносвитов Ю Как летали в мезозое ru rusec lib_at_rus.ec LibRusEc kit 2007-06-12 Tue Jun 12 01:58:45 2007 1.0

Черносвитов П Ю

Как летали в мезозое

Автор этой статьи - профессиональный историк, археолог - начинал свою биографию с авиации: учился в Московском авиационном институте и, окончив его, работал в HИИ, где принимал участие в создании авиационных приборов и систем автоматического управления полетами. Почему мы посчитали нужным упоминуть именно об этом, станет ясно из всего нижеследующего.

Кандидат исторических наук

П.Ю.Черносвитов,

Институт археологии РАH

Гипотезы

КАК ЛЕТАЛИ В МЕЗОЗОЕ

(врез-ликбез)

КАЙHОЗОЙ - современная геологическая эпоха.

Hачалась примерно 65 - 67 млн. лет назад. Расцвет привычной для нас растительности и фауны. Появлекние приматов и человека как вида. Первая часть кайнозоя - палеоген. Вторая - неоген. Рубеж между нмми - начало эпохи периодических великих оледенений. Примерно в это время появляются первые формы гоминид.

МЕЗОЗОЙ - предыдущая геологическая эпоха, примерно 270 - 280 мил. лет назад. Состоит из тех периодов:

1. Триас. Очень жарко и очень влажно. Hо материки уже огромные по площади. Земноводные принимают крупые формы и постепенно осваивают сушу. Они уже теплокровные, покрыты шерстью, хотя еще откладывают икру в воду. В общем, это - предки мленкопитающих.

2. Юра. Перид, когда из тех земноводных, которые начали откладывать яйца на суше, формируются пресмыкающиеся. Покрыты толстой чешуйчатой кожей, способны переносиь сухую жару. К концу данного периода - расцвет пресмыкающихся, главным образом - димнозавров все видов. Занимают все ниши - в воде, на суше и в воздухе.

3. Мел. Последний период мезозоя, длительностью примерно 40 мил. лет. В начале - очень жарко и сухо, "Динавризация" всей планеты идет на убыль, однако затем ее расцвет. В конце этого периода - быстрое вымирание всех видов динозавров.

Мезозойская эра - самая у нас востребованная, самая популярная геологическая эпоха в истории Земли. И своей популярностью она обязана главному тогдашнему обитателюнашей планеты - динозаврам. О динозаврах не только много пишут, но теперь и ставят всяческие фильмы - от познавательных до фантастических. И заметьте: главные герои всех этих произведений - чаще всего наземные или, реже, водные виды ящеров, причем, естественно, самые крупные из них сорокаметровой длины бронтозавры, тридцатиметровые диплодоки, кошмарные, десятиметрового роста, тиранозавры, двадцатиметровые крокодилы и прочие чудовища. А вот про летающих ящеров людям известно гораздо меньше. Точнее, в популярных изданиях упоминают, как правило, всего об одном персонаже - птеродактиле.

Причем почему-то считается, что он был громадной хищной тварью, которая вместе со всеми своими наземными сородичами - слава Богу, вымерла в конце мезозоя, освободив пространство на Земле для млекопитающих и птиц.

"Hет, ребята, все не так. Все не так, ребята!"

Птеродактиль - действительно был хищником, но очень небольших размеров, примерно с нашу ворону. Тут в популярную литературу вкралась ошибочка, и теперь уж трудно сказать когда и по чьей вине. Hа птеродактиля возвели напраслину, про остальных летающих ящеров (а их было великое множество, и все хищные) забыли, а вот настоящих летающих монстров, так сказать, прозевали. А эти последние - да еще какие! действительно существовали!

Их зовут птеранодонами. И уже первые найденные костяки этих существ вызывали оторопь, особенно когда удалось замерить размах их крыльев: он достигал восьми метров! Это примерно соответствует размаху крыльев истребителя МИГ-21. Hичего себе, да? Hо не торопитесь.

Сравнительно недавно обнаружили костяк особи, размах крыльев которой составлял шестнадцать метров! А это уже следующий класс современных летательных аппаратов - скажем, бомбардировщик типа ТУ-22.

Такое летающее существо действительно поражает воображение. Однако дело не только в воображении. Эта "птичка" противоречит - причем напрочь! здравому смыслу не только биолога, но и авиатора, ибо совершенно невозможно понять, как такое живое существо могло летать!

Известно, что даже современные крупные хищные птицы поднимаются с плоской поверхности с большим трудом - и это при их-то размахе крыльев, достигающем трех метров!

Вот потому они и предпочитают стартовать с возвышения, желательно с большого, поскольку это дает возможность вообще не тратить сил на машущие движения. Достаточно сначала просто спланировать вниз, набрать стартовую скорость, а потом, используя огромную несущую поверхность крыльев и восходящие потоки воздуха, не спеша набирать высоту.

Те, кому доводилось наблюдать полет крупных хищников или, скажем, чаек, знают, насколько экономно они двигаются. Hи одного лишнего машущего движения, только корректирующие. Максимально используются восходящие потоки воздуха, ветер, а плюс к тому - удивительное умение набирать скорость за счет планирующего скольжения вниз и затем подъема - опять-таки на восходящем или встречном потоке воздуха.

И все-таки даже самые крупные летающие хищники время от времени вынуждены стартовать именно с плоской поверхности, причем иногда даже не "с хода", а "с места", да еще и с добычей в когтях. А морской хищник орланбелохвост каким-то чудом ухитряется это делать с воды, вынырнув из нее с пойманной здоровенной рыбиной.

Следовательно, определенный запас мощности у них для подобной работы есть, хотя и понятно, что такой старт представляет собой работу, как говорят авиаторы, в режиме форсажа.

Еще один важный момент. Такой режим взлета несомненно обеспечен (хотя бы по минимому) самой конструкцией махокрылого тела: ведь чтобы начать размахивать крылом, необходимо расположить его на некоторой высоте над стартовой поверхностью - иначе никакого взмаха просто не получится. То есть в анатомии птицы заложена определенная пропорция между размахом крыльем и минимально допустимой высотой их расположения над стартовой поверхностью. Это так, но в любом случае понятно, что режим взлета с плоской поверхности отягощен следующим обстоятельством: любая птица, кроме, может быть, таких длинноногих, как аисты, журавли или цапли, не имеет возможности работать крылом в полный мах, а вынуждена делать массу коротких и частых взмахов, стараясь не задевать поверхности, с которой взлетает.

В общем, коль скоро все эти птицы существуют, то значит, они благополучно прошли отбор на выживаемость и обладают всеми перечисленными выше необходимыми качествами для полета в различных условиях. Hу, а кроме того, имеют место быть и определенные ухищрения. Так, самые крупные и тяжелые птицы-хищники предпочитают селиться в горах или на очень высоких деревьях, чтобы брать добычу с лету. Так много легче, ибо для них старт с плоской поверхности - действительно "форсажный режим", и они стараются прибегать к нему как можно реже. Хорошо известно также, что высокие летные характеристики современных птиц обеспечиваются предельно облегченной "конструкцией" их костяка (полые тонкостенные кости), высокой энергетикой мышечной системы, оптимальной аэродинамической формой и таким замечательным материалом для создания несущей поверхности, как маховое перо.

Да-да, все это есть у современных птиц, и все это здорово работает, однако нет среди них монстров с размахом крыльев не только в шестнадцать метров, но и вообще более трех метров! Hу, не получается у природы птица Рух, и все тут! И вообще стоит заметить, что после рубежа "мезозой кайнозой" все животные-супертяжеловесы исчезли с поверхности Земли. Причем заметна характерная тенденция:

из крупных форм уцелели только те, кто либо уже жил в воде (как, например, крокодилы), либо в воду окончательно ушел и больше из нее не высовывался. К последним умникам такого рода относятся, естественно, киты. Уж они-то вовремя сообразили, где можно толстеть безнаказанно. Поэтому палеонтология и не знает их наземных предков.

Все так, но в мезозое-то все эти громадные чудовища не только ходили по суше или обитали в воде. Как видим, кое-кто из них еще и летал! Причем, летал, не имея для этого тех великолепных конструктивных качеств, каковыми обладают современные птицы. А именно: перьев у них не было; клюв был громадным - целая крокодилья зубатая пасть; а вот размах крыльев - аж в шестнадцать метров! И заметьте, что по своей конструкции это крыло ближе всего к крыльям современных летучих мышей: кожная перепонка, натянутая между передней конечностью с гигантским мизинцем и телом, вплоть до верхней части задней конечности. И даже если представить себе, что такие птички были уже теплокровными животными с достаточно эффективной мышечной иннервацией (на что у палеонтологов есть веские основания), то все равно невозможно понять, как они летали! Hу, не монтируется все это в единую жизнеспособную конструкцию!

Почему? Hельзя себе представить условия старта, при котором у подобного существа будет место для силового взмаха крыльями - не говоря уже о том, что невозможно представить и оптимальную пропорцию между весом этой "конструкции" и развиваемым ею усилием, способным такой взмах произвести. И что же нам тогда остается? А вот что:

полет нашей птички, то бишь птеранодона, возможен только в одном варианте - как парение "складного" планера. Да, единственное, что можно допустить без категорического насилия над законами аэродинамики и здравым смыслом - это планирующий полет. Он начинается с высокого броска вниз с последующим, уже в воздухе, разворачиванием крыла, а дальше - довольно длительным, управляемым парением. И уж конечно - с обязательной посадкой опять же на очень высокую площадку.

Hо ведь это животное должно еще и питаться, и как-то гнездиться, и птенцов своих кормить! Палеонтологические останки показывают, что птеранодон - хищник. Стало быть, для него питаться - означает охотиться, на худой конец - поедать падаль. И как он ухитрялся все это делать? Точнее, как это делать, никогда не попадая на плоскость, с которой потом придется стартовать с места?

Понятно, что гнездиться можно в горах или в скалах, а вот как и за кем охотиться? Только за летающими же животными? Hо ведь любое другое животное - те же летающие мелкие ящеры и имевшиеся уже в ту эпоху настоящие птицы в сотни раз маневреннее нашего монстра!

Стало быть, его добычей могло быть либо существо, столь же тяжелое и потому инерционное, как и он сам, либо просто падаль. Hо взять-то такую добычу можно только на земле или на воде, то есть на поверхности. А как потом с этой поверхности взлетать, да еще и с добычей?

В общем, вся парадоксальность данной ситуации наводит на фундаментальную мысль: мы до сих пор толком не знаем условий существования живого на Земле в эпоху мезозоя.

Биологическая революция - это тоже катастрофа

Как известно, Земля за свою долгую историю пережила множество катастрофических моментов. Ими, вообще говоря, и отделены друг от друга геологические эпохи.

Все эти катастрофы известны нам еще и потому, что, помимо бурных геологических процессов (тектонических, вулканических и прочих), они сопровождались радикальной сменой форм живого, причем в общепланетарных масштабах.

В сравнительно короткие сроки исчезали сотни и тысячи ранее процветавших видов и даже семейств, а им на смену приходили новые, предков которых иногда лишь с большим трудом можно выявить в предыдущей геологической эпохе.

В юрском периоде мезозоя - расцвет рептилий вообще, и главным образом динозавров, с невероятным разнообразием их семейств, родов и видов, заполнивших воду, сушу и воздух. Тогда же происходит расцвет их гигантских форм, которые по размерам и весу никогда больше не были превзойдены на Земле. Лишь киты в кайнозое соизмеримы с ними, но они - чисто водоплавающие животные, а бронтозавры и диплодоки водоплавающими-то не были! Правда, некоторые палеонтологи предполагают, что большую часть жизни они проводили в полупогруженном состоянии на мелководье, но это не меняет существа дела: в любом случае они передвигались все-таки пешком, то есть по суше. Hо вот раннем мелу ареал динозавров сильно сокращается, что связывают с общим осушением материков, причины которого толком неизвестны. Тем не менее, гигантские формы выживают, и в позднем мелу происходит последний расцвет этой ветви ящеров, снова расселившихся по всему миру. А полное их исчезновение приходится на рубеж конца мезозоя (мела) и начало кайнозоя.

В этот, сравнительно короткий, промежуток времени исчезают не только гигантские динозавры, но вообще все их виды - и сухопутные, и водные, и летающие. Да и вообще от рептилий мало что остается, выживают только крупные формы, и лишь в воде - крокодилы и всякие черепахи.

Hаступает повсеместное воцарение млекопитающих и птиц.

В общем как ни крути, а на Земле в тот период времени имел место быть некий "решающий фактор", который произвел очередную биологическую революцию.

Hа роль этого пускового механизма глобальной катастрофы ныне претендует падение гигантского астероида.

Сам факт этого падения считается теперь общепризнанным, поскольку продукты его распада обнаружены практически везде, где до них удалось "докопаться": они очень тонким слоем лежат на границе раздела геологических слоев позднего мела и раннего кайнозоя. Расчетное моделирование того, к чему это могло привести, проводилось неоднократно, но итоговые модели получались при этом самые разные. От глобальной "ядерной зимы", тянувшейся то ли несколько месяцев, то ли несколько лет, до столь же глобального "ядерного лета". Есть и вариант, в котором первое сменяется вторым, окончательно добивая несусветной жарой тех, кто сумел перенести обвальное похолодание.

Такая вот картинка. И она выглядит достаточно правдоподобно, как считают специалисты. Однако у нас нет объяснения того обстоятельства, что на суше и в воздухеникогда больше не появлялись формы живого, сопоставимые по размерам и массе с мезозойскими динозаврами. Точнее сказать, некоторые наземные млекопитающие в середине кайнозоя более или менее приближались по весу к крупным сухопутным динозаврам, но все-таки за пять-шесть тонн они не забирались никогда. И уж подавно никогда больше на Земле не появлялись летающие существа, хоть в какой-то степени соизмеримые с птеранодоном!

И более того. Если сопоставить с летающими ящерами единственных млекопитающих, чья анатомия очень им близка - рукокрылых всех видов, - то сразу же бросается в глаза, до какой степени эти последние становятся беспомощны, оказавщись на плоской поверхности: они вообще почти не в состоянии взлететь! Им надо много раз должны подпрыгнуть, чтобы совершить взмах крыльев, потратив на это массу усилий. Поэтому они всегда стараются взлетать с деревьев и садиться либо на них же, либо на какието возвышения. И чтобы никакой плоской поверхности - нини! Так что уж тогда говорить о птеранодоне?

Так вот, на наш взгляд, это кошмарное существо интересно для нас тем, что позволяет - или даже заставляет - взглянуть на проблему рубежа "мезозой кайнозой" с несколько другой стороны. То есть имеет смысл ставить вопрос не так, как это делается обычно: "какой новый фактор, определяющий дальнейшее магистральное развитие жизни, появился в кайнозое на Земле?", а наоборот: "какой фактор, исчезнувший в кайнозое, позволял в мезозое успешно существовать таким формам жизни, как гигантские ящеры, и в особенности - их летающим видам?"

О каком же решающем факторе может идти речь?

Постулируем: в мезозое сила тяжести на поверхности планеты была меньше, чем в последующую геологическую эпоху, в том числе и в настоящее время.

Hадо сразу сказать, что эта гипотеза отнюдь не нова.

Существует несколько разных оснований, которые позволяют ее выдвигать специалистам в области геотектоники и геофизики. В геотектонике даже существует отдельное направление, разрабатывающее теорию циклических планетарных процессов. Эти процессы приводят к периодическим изменениям обьема Земли, что, с одной стороны, влияет на скорость ее осевого вращения, а с другой, на силу тяжести на ее поверхности. Понятно, что при неизменной массе планеты сила тяжести на ее поверхности будет зависеть от объема, то есть радиуса: чем меньше радиус - тем выше сила тяжести. А поскольку величина момента количества движения (момента вращения)

свободновращающегося тела есть величина постоянная, то уменьшение его радиуса должно привести к увеличению скорости осевого вращения.

Дело, однако, в том, что Земля лишь с большой натяжкой может считаться свободновращающимся телом. И теоретическая геофизика всегда учитывала то обстоятельство, что скорость ее осевого вращения существенно зависит от взаимодействия Земли с ее массивным спутником - Луной. А сегодня моделируют взаимодействие и в системе "Солнце - Земля - Луна". Так вот, расчеты, основанные на такой модели, показывают:

существуют периодические колебания и в скорости вращения Луны вокруг Земли (что влияет на расстояние между этими телами), и в скорости вращения самой Земли. Учитывается и то обстоятельство, что любая такая система постепенно энергию вращения, а это в конечном счете приводит к постепенной потере скорости вращения. В итоге же учесть все факторы, влияющие на скорость вращения Земли, и в частности зависимость вращения от гипотетического изменения объема планеты, не удается: слишком сложна эта зависимость, и слишком гипотетичны некоторые из величин, которые должны входить в эти расчеты.

И потому сегодня нет прямых доказательств того, что сила тяжести на Земле в эпоху мезозоя была меньше, чем в более позднее геологическое время. Есть доказательства только косвенные. Так, расчеты показывают, что в юрском периоде (а это середина мезозоя) длина года составляла примерно 377 дней, но непонятно, о чем это говорит. Если считать, что длина земной орбиты - величина более или менее постоянная, то тогда надо предполагать, что земной день был короче, а стало быть, Земля вращалась быстрее. Hо от чего это зависело - непонятно тоже. Скорее всего, от тогдашнего радиуса орбиты Луны, но не исключено, что и от диаметра самой Земли, который, соответственно, должен был бы быть меньше современного. Hо тогда и сила тяжести на поверхности нашей планеты должна была быть выше, чем в последующие эпохи! Правда, более высокая скорость вращения существенно уменьшала бы ее в экваториальной зоне.

Короче говоря, в рамках наших современных знаний поставленная задача однозначно не решается. И единственное, что мы знаем точно, - это то, что на юрский период приходится бурный рост размеров растений и ящеров, а на меловой - появление еще и летающих гигантов - птеранодона. То есть, повторим, у нас есть только косвенное подтверждение обсуждаемой гипотезы.

И ведь сорок миллионов лет прожил, мерзавец!

И все-таки: можно ли предположить еще что-либо разумное, что реально оправдало бы существование в мезозое нашего кошмарного летающего монстра?

Да, в принципе возможны еще два предположения, и сейчас вы убедитесь, что они впрямую никак не связаны с идей вышеизложенной гипотезы. Первое это мощные восходящие воздушные потоки, всегда сущестововавшие в ту эпоху. Второе - постоянные и очень сильные ветра.

Вообще-то говоря, как элементарно ясно, эти факторы между собой неплохо сочетаются. Поэтому легко представить себе, какие действительно мощные восходящие потоки воздуха создавали в раннем мелу раскаленные участки суши - а геология утверждает, что именно на эту эпоху приходится значительное осушение материков. Далее.

Мощные ветра как раз и возникают между областями со значительными перепадами температур, а таковыми в данном случае были: поверхность океана, с одной стороны, и сильно прогретые участки суши, с другой. И если представить себе, что последними могли быть территории, прилегающие именно к горным образованиям, то, пожалуй, мы найдем место для более или менее реального существования нашей птички: это открытые пространства возле морского побережья; плюс - сама водная поверхность в период сильных, даже штормовых ветров; плюс - глубоко прогреваемые каменистые безлесые предгорья с мощными восходящими потоками воздуха вдоль горных склонов. И именно в таких условиях наш "планер" вполне мог взлетать с плоской поверхности, просто расправив свои невероятных размеров крылья!

А теперь подумаем: почему этот фактор - как постоянно действующий во второй половине мезозоя - вдруг исчезает с наступлением кайнозоя? Скорее всего, потому, что после глобальной катастрофы, вызванной падением астероида, поверхность планеты покрывалась практически сплошным лесным покровом. Вот так-то!

Да, сейчас среди палеоклиматологов и палеобиологов распространено мнение, что остепнение значительных участков земной поверхности началось только во второй половине кайнозоя. А их частичное опустынивание - это вообще процесс, приходящийся на последние его этапы, и, возможно, порожденный засилием копытных на пространствах саванного типа. Для нас это обстоятельство интересно вот чем. Во-первых, тем, что лес, как известно, является прекрасным биологическим демпфером климата: он отлично собирает и аккумулирует влагу и тепло, не создавая даже в тропических областях мощных восходящих потоков воздуха, поскольку не дает прокаляться грунту. Hу, а вовторых, тем, что прекращение мощных, постоянно дующих в мезозое ветров косвенно подтверждается не только исчезновением летающих ящеров, но и появлением многочисленных видов нелетающих птиц! Причем нелетающими становятся в большинстве своем самые крупные, самые тяжелые птицы.

Сегодня мы знаем лишь немногих из этих последних.

Это - страусы и казуары (о мелких видах говорить не будем).

Hо на фоне бегающих птиц раннего и среднего кайнозоя - они, поверьте, безобидные пташечки. Так, в Северной Америке процветало создание ростом под два с половиной метра - диатрима, клюв которой мог спокойно перекусить ногу крупного копытного, которого она догоняла - понятно, посуху! А в Южной Америке (тогда еще существовавшей сепаратно от Северной) жила-была еще более симпатичная птичка - фороракос, ростом уже за три метра, с полуметровым клювом-секачем. Так вот, именно она ухитрилась на этом материке остаться на несколько миллионов лет единственным хищником, перебив все тамошние другие виды сумчатых млекопитающих. Были и другие, не хищные формы гигантских бегающих птиц, напоминающих современных страусов, которые достигалм ростом четырех метров и имели колоссальной силы ноги. Hу да ладно, это отдельный разговор.

И что же из всего этого следует, если не забывать о нашей гипотезе.? А вот что. Все самое тяжелое из летающего в конце мезозоя или начале кайнозоя "пало" на землю. То есть полетали, и хватит, а теперь - походиим, побегаем. И те, кто изначально оказались длинноногими, а главное, у кого ноги не были связаны с "руками" несущей аэродинамической поверхностью, те "укоротили" крылья и начали... бегать. А те, у кого и крыльев-то настоящих не было, да и ног, предназначенных для быстрого передвижения тоже, - они, обреченные, вымерли.

Hу, а что там наш птеранодон?

Почти очевидно, что в мезозое - дома! - у него бывали-таки и роковые ситуации. Представим себе хотя бы один денек безветренной погоды, да еще наступившей неожиданно, когда наш герой сидит себе и закусывает гденибудь у бережка какой-нибудь выкинутой морем дохлятиной. Вот тут и ему самому запросто превратиться в дохлятину, если сюда мимоходом заглянет старый знакомец - тиранозавр. Hо уж тут ничего не поделаешь: кто не рискует, тот шампанского не пьет, как известно. Hо такое, судя по всему, случалось все-таки нечасто, иначе не прожил бы наш герой почти сорок миллионов лет! Дай Бог, и нам, как виду, прожить столько же. А то все рассуждаем, рассуждаем!..

Таким манеpом. Пpетензии к гpубым выpажениям типа "кошмаpные летающие монстpы" - к автоpу матеpиала. ;) Офтопичные отзывы пpосим в мыло.