ТЕОРИЯ ПРЕИМУЩЕСТВ.
Тема вымирания динозавров, по мнению многих, давно перешла в разряд вечных и нерешенных вопросов. Не так давно, в проблеме вымирания было раздолье для поверхностно-спекулятивных гипотез, умозрительных предположений, гаданий.
С начала 80 х годов, в лидеры вышла теория Л.Альвареса, о падении гигантского астероида и последующего за этим глобального оледенения. Но всех фактов, главное из которых, постепенность вымирания, она не объясняет. Надежда только на будущее.
Теперь посмотрим, что известно странного, особенного в появлении, существовании и вымирание динозавров.
Странности появления:
Динозавров определяют как ящериц с ногами расположенными под телом, но расцвет и выделение из окружающей ящерной фауны произошло много позже.
Взлет ветви динозавров был более быстрым, чем это происходит в обычной конкурентной борьбе. За 10 миллионов лет мир полностью обновился.
Первоначально, за редким и сомнительным исключением все виды динозавров представлены гигантами и лишь позже появляются карликовые формы.
Странности существования:
У гигантов высокая приспосабливаемость. Опустынивание Гоби началось во время расцвета динозавров и за неполный миллион лет появились гиганты, максимально приспособленные к жизни в пустыне.
Травоядные динозавры были представлены ящеротазовыми и птицетазовыми, а у хищных известны только ящеротазовые, хотя как доказано, птицы ведут происхождение именно от хищных динозавров.
Травоядные диплодоки дополняли растительную пищу мясом мелких плотоядных динозавров, то есть травоядные поедали хищников. Такое явление не наблюдалось не до, не после и не имеет аналогов.
Странности вымирания:
Доказано, вымирание динозавров происходило постепенно и как то уживались вместе почти точное подобие тираннозавра и уже вполне развитые млекопитающие.
Выживали из динозавров, животные среднего размера, с массой тела до 25 килограммов (броненосец) и вымирали быстрее кто меньше и медленней, кто больше.
Необычайная чистота вымирания и отсутствие в экваториальной зоне измельчавших подобий гигантов. Очень, ограниченное число реликтовых динозавров.
— —— — —
Существующие теории почти не объясняют странности появления, существования и вымирания перечисленных выше.
Не все, но некоторые особенности можно объяснить с помощью теории преимуществ.
Что такое преимущество в эволюции и чем они отличаются от приспособительных признаков вида помогающих в выживании и конкуренции?
Теория предполагает существование изменений — мутаций, первоначально незначительных, но в дальнейшем проявляющихся фундаментальными преимуществами отделяющими классы и даже типы животных.
Динозавры — прямые потомки ящериц, а они в свою очередь потомки земноводных. Какие преимущества отделили эти классы?
Земноводные имеют много приспособительных органов, важных на границах существования, но основное преимущество — возможность жить в воде и на суше.
В то время, когда жизнь только выходила на сушу, это было большое преимущество. Но затем освоение земель далеких от воды замедлилось. Для несущих икру, вода была жизненно необходима.
В местах наиболее благоприятных для земноводных, экологические отношения уравновесили приспособительные возможности разных видов. Преимуществ не у кого не было, и заработал закон, по которому лучшее на больших территориях доставались самым крупным. Вскоре появились зубастые лягушки размером с хорошего быка.
Гигантизм тупик, но именно из тупика происходит прорыв в освоении преимуществ.
Прорывом стал новый класс животных. Ящеры, возникнув задолго до динозавров, измельчав, дожили до наших дней. Лишь недавно выяснилось их основное преимущество. Это не подчеркнутая сухопутность, кожистые и скорлуповые яйца, а великолепный способ охоты. Для их поведения характерна оцепенелая неподвижность, неспешность движения и мгновенно быстрый охотничий бросок. Этот бросок обеспечивается особой окислительной реакцией молочной кислоты запасенной в мускулах.
Преимущества такого способа функционирования организма в постоянной готовности и взрывообразной скорости движения. Нет необходимости наполнять мышцы кислородом (некоторые ящерицы во время бега вообще не дышат). Неожиданный для жертвы переход от неподвижности к атаке.
У этого преимущества есть существенные недостатки. При необходимости повторного броска, бег идет уже с меньшей скоростью и каждый следующий бросок еще медленней пока не наступит неподвижное бессилие.
Для восстановления концентрации молочной кислоты в мускулах необходимо много времени, желательно в неподвижности. Этот способ окислительных процессов не требует и не обеспечивает постоянной температуры тела.
Особенностью динозавров была большая масса тела позволяющая сохранять тепло в ночное время. Расчеты показывают, что у бронтозавра, весящего 30 тонн, после трех суток охлаждения внутренняя температура снижается только на один градус.
Это позволяло ныряющим ящерам плавать как киты среди льдов, а ходячим жить среди снегов, было бы питание для такой туши.
Динозавров определяют как ящеров с ногами расположенными под телом. Определение с точки зрения теории преимуществ некорректное. Преимуществ от того, что ноги воткнуты не так как у обычной ящерицы очень немного и имеет всего лишь приспособительное значение. По раскопкам, однако, видно, что в какой-то относительно короткий отрезок эволюционного времени динозавры заполнили собой всё, вытеснив предшествовавшую фауну, многие представители которой имели расположение ног под телом, при этом быстрее, чем возможно вытеснение и смена видов конкуренцией, а такое возможно только при наличии существенных преимуществ.
Интересно и то, что преимущества были дополнительными. Динозавры на ближайшие 45 мил. лет оставались ящерами и только затем наступило расщепление.
Эволюционные процессы, генерирующие разнообразие форм, образов жизни дошли и до физиологии. Появились две ветви динозавров — ящеротазовые и птицетазовые. Различие было фундаментальным, хотя обе системы устройства организма в тот момент были верхом приспособления.
В противовес уже известной холоднокровной физиологии появились динозавры горячекровные.
И снова такое преимущество впервые могло появиться только у гигантов, защищавшие новое термодинамическое состояние большой массой собственного тела.
Преимущество высокотемпературного (до 42С) функционирования организма — постоянная активность, долгий охотничий бег, отсутствие оцепенелости в холодное время суток и сразу после пробуждения.
Недостатки этого состояния являются продолжением преимуществ. Необходима усиленная вентиляция лёгких сразу с начала бега. Высокая активность физиологических процессов необходимая для поддержания постоянной температуры тела требует от животного заниматься постоянными поисками пищи. При малой массе тела возникают проблемы.
В этом случае интересна эволюция крокодилов и птиц, которую можно рассмотреть по-новому.
Первоначальное распространение горячекровной физиологии происходило у травоядных, хищники сильно запоздали и это было вполне естественно. Здесь сказалось неравноценность преимуществ. Новая физиология не давала хищникам никаких ПРЕИМУЩЕСТВ. Образ жизни любого плотоядного хищника, после удачной охоты, малоподвижен, это сон, любовные игры, неспешное перекочевывание за стадами потенциальных жертв. Энергетическая ценность мяса дает возможность, есть раз в три дня. К такому образу жизни больше подходит холоднокровная физиология.
Создание горячекровного хищника зависело от решения термодинамического парадокса его образа жизни, при размерах тела изначально меньше чем у травоядных.
Наличие многотонных травоядных позволило существовать однотонному горячекровному хищнику. Затем пошёл процесс миниатюризации их потомства и тут проблемы встали во весь рост.
От переохлаждения спасала теплоизоляция: шерсть, пух, подкожный слой жира, но при беге он же способствовал перегреву. Перегрев более чем на 1 градус мог привести к тепловому шоку, а то и к смерти.
Нужно было заиметь приспособительный орган и он появился. Пух превратился в простейшефункциональные перья, позволяющие изменением положения беспрепятственно обдувать тело воздухом во время бега и выполнять роль теплоизолирующего покрытия в спокойном состоянии.
Итак, ясно, горячекровная физиология и перья отнюдь не птичье изобретения, но именно соединение этих приспособительных и фундаментальных изменений дало такое бешеное разнообразие форм, что четырехногая курица или перистый змей еще не самое удивительное. Много удивительней летающие создания. Их двухфункциональнъе перья, одновременно теплоизолирующие и полётные, приобретались очень медленно, при отсутствии гигантизма.
Подлетывать, планировать и летать могли только очень легкие создания. Гарантией успешного эволюционного развития стало полученное в наследство от динозавров, типично птичье поведение в опеке птенцов, сохраняющееся даже у колибри. Происходящий при этом неизбежный отбор способствовал изменчивости и большей приспособленности при становлении новых видов.
Достигнув определённого совершенства, птицы вытеснили летающих ящеров, в полном соответствии с дарвиновскими законами. Слишком ощутимо было преимущество. Ящеры после энергичного взлёта надолго превращались в слабомашущих парителей.
При таких условиях даже млекопитающие имели преимущества перед летающими ящерами. Но высокая плотность заселения полётных ареалов и жёсткая конкурентная борьба оставила рукокрылым млекопитающим для развития специфичный ареал, большие пещеры и ночной лес перед ними.
Полетные перепонки ящеров и млекопитающих, весьма уязвимы и не восстанавливаются. Это, не идет не в какое сравнение с пером, при повреждении вырастающим с легкостью ногтя.
Не менее интересна судьба другой ветви птицетазовых динозавров.
Среди многих родов животных есть роды уникальные тем, что представлены только хищными видами. Это змеи и крокодилы.
И вдруг сенсация, в Китае найдены останки травоядного крокодила, жившего 60 миллионов лет назад.
Вряд ли это было бы такой сенсацией, если бы читателей более широко известили о происхождении крокодилов. Ведь они птицетазовые, хотя во внешности ничего птичьего, есть лишь внутреннее сходство физиологий и никакого внешнего сходства. Крокодилы и есть продолжение и развитие этой ветви травоядных.
Предки крокодилов вошли в воду как травоядные. Но почему остались только хищные виды?
Имеет смысл поговорить о каннибализме.
Каннибализм в чистом виде, когда взрослые животные поедают взрослых своего вида, в природе очень редки. В устойчивую систему отношений не складываются. Впрочем, замечено, что жертвами становятся ослабленные, чем-то отличающиеся и в обстоятельствах голода и перенаселенности, то есть случайности рационально объяснимы. Лишь у человека бытовала дурь — съешь врага, возьмешь его силу.
В системе каннибальские отношения только к своим детенышам. Решающее значение имеют два условия. Это явление можно наблюдать у животных с четко ограниченными или периодически мелеющими ареалами. Обычно это пресноводные обитатели рек, озер и аквариумов, хотя есть и сухопутные, на островах. Второе условие — наличие только одного вида хищника или же другие хищники не в состоянии справиться с детенышами этого хищника после выхода из-под опеки.
Каннибализм — это способ обеспечения стабильной численности вида в замкнутом пространстве. Из примеров каннибализма щук, пираний, гигантских варанов и крокодилов наиболее нагляден последний.
У гребнистых крокодилов существует четкое разделение функций по полу. Самцы следят за численностью, а самки осуществляют опеку, при этом весьма оригинальным способом. Как только крокодильчики вылупляются, мамаша забирает их себе в пасть. Если их вылупилось слишком много, то те, кто не уместился в материнской пасти, будут съедены. С дальнейшим ростом возможны неприятности. Крокодилиха должна будет все чаще выпускать их из пасти, и если в это время популяция перенаселена или голодна, то крокодильчики обречены. Об этом позаботятся не только самцы, но и другие мамаши, оставшиеся без детенышей.
При каннибализме, в кризисных случаях (когда в моде крокодилья кожа) возможна опека обоих родителей, в остальное время, четко половинная. И это не отвлеченное понятие.
Достаточно часто происходит полное пересыхание водоема и во время ожидания большой воды, опека взрослых может превратиться в акты отречения от каннибализма и самопожертвования, что увеличивает шанс выживания популяции.
У травоядных, в тех же условиях, такого шанса нет, и кто доверял регулирование численности своих детенышей хищным соседям вымер очень давно.
Численность видов крокодилов небольшая. Сказывается ограничивающая особенность среды обитания.
Крокодилы будут оставаться хищниками в воде, но их потомки вряд ли освоят сушу, разве что вновь как травоядные.
Численность видов птиц превышает число ныряющих, бегающих и летающих млекопитающих вместе взятых. Многочисленность перистых видов не должна заслонять уникальность летающих созданий, как ценное наследие мира динозавров.
— * — * —
Когда говорят о вымирании динозавров, то задают вопросы, почему и как вымерли динозавры? С точки зрения теории преимуществ о вымирании речи не идет. ПРЕИМУЩЕСТВА НЕ ВЫМИРАЮТ. Ящеры и сегодня взрываются своим охотничьим броском, а самые крупные успешно охотятся на кабанов и оленей. Горячекровные страусы бегают практически на всех континентах. Крокодилы, тоже с птичьей физиологией вымирать не собираются.
И все-таки, массовое измельчание наземных носителей этих преимуществ, может не такое сильное как у земноводных, слишком явно. Поэтому вопрос к гипотезе сформулируем так: Какие преимущества, при изменении каких условий позволило млекопитающим освободиться от существовавшей до этого узкой экологической ниши и превзойти в конкурентной борьбе и скорости видообразования динозавров?
Не отвергая, очень крепкой теории Л.Альвареса, рассмотрим с точки зрения теории преимуществ, что произошло после начала оледенения.
Новые условия ледникового периода ящеро и птицетазовые, эти истинные спринтеры и стайеры мира динозавров встретили в казалось бы одинаковых условиях. Из сумеречного, теплого однообразия мир резко поделился на три зоны. Это экваториальная зона комфортабельных температурных условий, зона скудной растительности и промерзшие безжизненные земли.
Климатические изменения происходящие в процессе развития оледенения, заключались в увеличении сухости воздуха и земли, увеличения числа солнечных дней, а так же отбор и приспособление растений к новым условиям, способствовали расширению промежуточной зоны, превращение ее в арктические травяные степи. Они непрерывно расширялись в обход ледников до самого берега океана, ставшего ледовитым, а затем и дальше, за отступающим океаном, в Арктиду, Беринговию.
Освоение вновь возникающих ареалов становилось насущной необходимостью. Все зависело от того, чья организация тела проявится в новых условиях как преимущество.
Гиганты наиболее устойчивы к низким температурам, за счет своей массы. Это помогало сопротивляться переохлаждению, но в то же время, для такой массы тела питание не обеспечивалось даже с больших площадей. Поэтому, для гигантов оледенение оказалось наиболее болезненным, а экваториальные ареалы стали своеобразным гетто.
Основными обитателями арктических степей станут мелкие и средние животные и чем больше мелких, тем крупнее средние.
Первоначально осваивались зоны, близкие к экваториальной и вот тут произошло первое расслоение.
Два способа окислительных процессов у животных среднего размера, в обычных условиях не давали преимуществ кому бы то ни было. Начав стремительный бег от одной пасти, горячекровный динозавр заканчивал его на таком же расстоянии от другой пасти. Новые холодные ареалы требовали большей разреженности животного населения, за счет чего стайерский бег оказался предпочтительней спринтерского.
Между горячекровными динозаврами виды с перьевой теплоизоляцией, то есть страусообразные оказались в преимуществе перед голокожими, однако и они были не в состоянии высиживать яйца на холодной земле, Для этого им периодически приходилось мигрировать в экваториальную зону.
В лучшем положении оказались птицы, так как у многих видов сезонные миграции существовали задолго до катаклизма. Отличная перьевая теплоизоляция помогла преодолевать заснеженные континенты долетая до замерзающего океана, а в дальнейшем первыми осваивать территории освободившиеся от снега и льда.
Мелкие наземные животные были представлены в основном ящерами, при этом как классическими, так и уменьшенными копиями динозавров с огромным разнообразием форм, поведений, приспособительных признаков. Однако основное преимущество динозавров-гигантов на мелочь не распространялось.
Перистые динозавры среди мелочи были представлены более скромно, в основном собирателями с куриным поведением, но очень быстро бегающие. Ближайший аналог — Киви.
И конечно среди мелочи млекопитающие. Теплокровные, с постоянной температурой тела и теплоизолирующей шубкой, шустрые живые комочки готовые рожать и выкармливать в любой норке и сто миллионов лет никаких преимуществ.
Млекопитающие почти ровесники динозавров. В их эволюционном пути ученые хорошо разобрались. У мелких животных преобразования имеют медленный и постепенный характер слагающийся из огромного числа частных приобретений. Это помогло проследить последовательность возникновения и совершенствования мелких первобытных млекопитающих более подробно, чем другие классы позвоночных.
К моменту катастрофы сформировались архаичные отряды млекопитающих: триконодонты, многобугорчатые, сумчатые и наиболее распространенная группа млекопитающих —планцетарные.
Разумеется эти группы территориально были далеко друг от друга, тем и нарабатывались различия. Часть осталась в экваториальной зоне, а планцетарные и сумчатые по разные стороны экватора. Но не зависимо от места и времени, млекопитающие были очень мелкими крысоподобными животными, а причина в занятости, как и в примере с полетными ареалами, всех экологических ниш ящерами. На сколько полно, можно увидеть на примере одного преимущества.
Двуногие ящерицы используя мускульный взрыв, освоили короткую пробежку по водной поверхности. Из наземных животных никто, кроме насекомых, такой фокус повторить не может.
Там где условия жизни благоприятны, ящерная фауна состоящая почти сплошь из хищников использовала млекопитающих как трофическую ступень питания, пресекая появление конкурентов не только среди них, но и среди перистой горячекровной мелочи.
Там, где условия хуже, ночи холоднее или еще что-то, свободные экологические ниши занимали перистые, а ни как не млекопитающие.
Первыми двинулись травоядные, насекомоядные и всеядные млекопитающие. За ними сохраняя сложившееся равновесие, ящеры и змеи, настолько мощные и защищенные, что млекопитающие не были им конкурентами ни при каких условиях.
Среди средних животных в приэкваториальных областях произошел естественный отбор и размножение того хищника которому предстояло осваивать степные ареалы, двигаясь вслед за мелкими животными. Это был перистый, страусоподобный динозавр, хорошо защищенный от низких температур и быстро бегающий.
Деление динозавров на холоднокровных спринтеров и горячекровных стайеров в новых условиях сыграла с динозаврами злую шутку и открыла двум группам млекопитающих новые ареалы развития.
Свою экспансию на обжитые степные ареалы хищник начал сразу по обе стороны экватора и углубившись в достаточно холодные широты, вдруг обнаружил, что за мясом бегать совсем не обязательно. Днем, когда солнце прогревает землю, жизнь кипит, но с наступлением ночных холодов под каждым павшим деревом, в листве или любой норке находились переплетенные, окоченевшие и несопротивляющиеся змеи и ящеры. Для новоприбывших хищников казалось, вполне естественным есть свежее, слегка подмороженное мясо, чем гоняться за шустрыми теплыми комочками, которыми все равно не наешься. Эта ошибка и решило дело.
Равновесие было нарушено и с этого момента будущее обрушилось на динозавров.
Продолжение: “Динозавры 2. Циклы вымирания”.
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать
