Невероятные уменьшающиеся яйца

Примерно в начале девонского периода сухопутные растения начали возникать из водорослевой пены и ползучего мха и развиваться в настоящие трехмерные формы. Они закапывались корнями вглубь, раскидывались ветвями вширь и постепенно достигли такой высоты, что их стало можно называть деревьями. Заселив всю доступную сушу, эти деревья сбрасывали кусочки себя в ручьи и реки, которые уносили все в море.

Щедрый приток съестного привел к обильному размножению мелкого дрейфующего планктона. Не весь планктон наловчился питаться разлагающимися листьями, но тот, который сумел это сделать, стремительно преумножался и становился пищей для других видов планктона. Прилив энергии со дна пищевой сети запустил повсеместную эволюционную радиацию^{8}.

Пока все понятно. Довольно легко представить, как такая последовательность событий могла сработать заодно с эволюцией челюстей, чтобы запустить нектонную революцию Клуга. А потом аспирант Клуга, Кеннет де Батс, стал вести исследования в ином направлении[77]. Да, безусловно, на протяжении девонского периода раковины аммоноидов в целом закручивались все туже. Но то же самое происходило и с самой маленькой частью раковины — аммонителлой. К тому же, по мере того как аммонителлы закручивались туже, они еще и уменьшались. В чем же тут дело?

Де Батс — еще один фанат головоногих, который начинал как любитель динозавров. Когда первоначальный интерес к динозаврам привел его к изучению геологии, он стал все больше интересоваться беспозвоночными. Однажды в каком-то документальном фильме он услышал знаменитую, часто пересказываемую историю про осьминога, который выбрался из собственного аквариума и залез к соседям-рыбам, чтобы полакомиться ими[78]. Тогда де Батс задумался о том, как проходила повседневная жизнь дальних предков осьминога. Среди прочего его интересовал вопрос об их репродуктивном поведении.

Он знал, что у тех видов современных осьминогов, для которых характерны более крупные яйца, сами кладки меньше, чем у осьминогов, откладывающих относительно мелкие яйца. Разница в количестве яиц в кладке может достигать нескольких порядков. Взявшись за изучение древних аммонителл, де Батс обнаружил не менее существенные различия: по приблизительным оценкам — от 35 крупных яиц до 220 000 мелких яиц на самку. Хотя различия между видами аммоноидов по этим признакам существовали на протяжении всего девона, маленькие яйца и плодовитые родители, как правило, встречались позже.

Со времен своего возникновения в кембрии большинство головоногих откладывали сравнительно немного крупных яиц, полных питательного желтка, чтобы обеспечить развивающихся отпрысков всем необходимым. Это было важно, поскольку окружающая среда не изобиловала детским питанием. Начиная с ордовика, некоторые из ранних прямораковинных головоногих могли начать экспериментировать и откладывать яйца помельче, и тогда на свет появлялись более мелкие детеныши, которым приходилось самим добывать себе пищу в планктоне. Но именно великий расцвет планктона в девоне оправдал стратегию головоногих родителей отправлять самих детей за едой, а не запасать им дорогой обед в виде желтка. Аммоноиды откладывали яйца все меньшего размера, из которых быстро вылуплялись пожирающие планктон детеныши — и чем мельче становились яйца, тем больше яиц могла отложить каждая самка.

К сожалению, побочным эффектом уменьшения размера яиц стало то, что только что вылупившиеся малыши оказались уязвимыми для большего количества хищников. Все более тугое скручивание аммонителлы, вероятно, выработалось в качестве защиты, а усилившееся преследование со стороны хищников приводило к естественному отбору более туго закрученных раковин у взрослых особей.

Возможно, вы спросите, не приходилось ли более мелким детенышам расти дольше, то есть не приводило ли сокращение размеров яйца к увеличению продолжительности жизни животного. По-видимому, все-таки нет. Исследуя развитие раковины от зародышевого центра до конечной жилой камеры, мы можем узнать, как быстро животное росло и взрослело, и для большинства аммоноидов ответ будет — очень быстро. Аммоноиды некоторых видов могли созревать всего за год, других — за пять или максимум за десять лет.

То есть аммоноиды конвергентно пришли к тому же образу жизни, что и большинство современных колеоидов, известных тем, что живут быстро и умирают молодыми. Современные кальмары откладывают тысячи, иногда миллионы яиц и тут же умирают — так и не увидевшись с собственным потомством. У большинства видов детеныши вырастают, откладывают собственные яйца и умирают меньше чем за год. Аммоноиды и кальмары — едва ли единственные животные с такой жизненной стратегией: она характерна для большинства насекомых и, что удивительно, для еще одной чрезвычайно успешной когда-то, а ныне полностью вымершей группы животных — динозавров.

Динозавры жили намного дольше, чем комары или кальмары, но их созревание шло очень быстро по сравнению с другими позвоночными, особенно с первыми млекопитающими. Каждое новое поколение создает новые возможности для естественного отбора, и при более быстрой, чем у млекопитающих, смене поколений динозавры просто быстрее эволюционировали. Они быстрее приспосабливались, распространялись и наращивали разнообразие, оттеснив млекопитающих более чем на сотню миллионов лет[79].

История раннего воцарения динозавров на суше повторилась у головоногих в океане: в течение долгих геологических периодов аммоноиды процветали, и после первого из множества серьезных ударов — вымирания в конце девона — они довольно быстро восстановились.

Этот кризис, вероятно, был вызван тем же притоком растительного материала с суши, который послужил критическим толчком эволюции первых аммоноидов. На примере современных океанов мы видим, как огромные количества питательных веществ, сброшенных в воду (например, сток удобрений с сельскохозяйственных предприятий), могут оказывать вредоносное воздействие на экосистему. Морские бактерии трудятся, чтобы переварить избыток питательных веществ, в процессе вбирают слишком много кислорода из окружающей воды — и животные, которым необходимо дышать, лишаются этой возможности[80]. Подобная цепь событий предположительно произошла и в конце девона, когда широкомасштабное вымирание вызвало гибель великих рифовых систем и привело к исчезновению множества видов аммоноидов[81].

Благодаря многочисленному потомству и быстрой смене поколений выжившие аммоноиды смогли вскоре вернуться к большому разнообразию размеров и форм в последующие периоды (карбон и пермь). Вероятно, стремительная эволюция позволила им затмить наутилоидов, которые всю вторую половину палеозоя оставались на заднем плане. Подобно древним ордовикским головоногим, наутилоиды продолжали откладывать довольно крупные яйца и неспешно расти. Из-за этого их эволюция протекала неторопливо, раковины не отличались богатством форм, и все это на фоне ошеломляющего разнообразия аммоноидов.

Совсем не удивительно, что древние наутилоиды росли медленно: так происходит и у современных наутилусов, ведь их возможности ограничены необходимостью строить раковину. Но если уж на то пошло, аммоноидам тоже нужно было строить раковины — и как им тогда удавалось расти настолько быстрее наутилусов?

Чит-код аммоноидов

Одна из самых красивых и впечатляющих особенностей ископаемых аммоноидов — линии швов в месте соединения септ и наружной стенки раковины. Чем более извилисты линии, тем больше складок в септах. Существует множество научных гипотез, объясняющих предназначение столь сложной конструкции. Самая распространенная гипотеза указывает на связь сложности швов с прочностью раковины, позволяющей ей противостоять давлению морской воды.

Любая емкость с газом, погруженная в воду, может смяться под огромным давлением воды. Людям не приходится об этом беспокоиться: мы по большей части состоим из воды, а вода в основном не поддается сжатию. Воздух у нас присутствует лишь в нескольких местах; наши мягкие легкие могут безболезненно сжиматься, а давление в более твердых синусовых пазухах можно отрегулировать, добавив воздуха из легких. Вы чувствуете, как это происходит, когда ныряете на дно бассейна: в ушах в этот момент слышится легкий щелчок (если этого не происходит, можно выдохнуть, зажав нос).

Раковины так не щелкают, потому что у головоногих нет другой емкости с газом для обмена. Что же тогда делать аммоноидам и наутилоидам? Один из вариантов заключается в том, чтобы оставаться на небольшой глубине, ближе к поверхности, где давление минимально. Можно также укрепить раковину, чтобы она могла выдерживать давление; по такому принципу, например, мы строим подводные лодки. Люди делают это при помощи инженерии, головоногие — в результате эволюции.