В старинных сказках и легендах люди бывают наделены сверхъестественными силами и часто изображаются летающими по воздуху.
Но лишь около 150 лет назад наука впервые подошла вплотную к этому вопросу, и фантазия начала воплощаться в действительность. Начались первые полеты на воздушных шарах. На этой ступени воздухоплавание держалось до конца XIX века, когда был сделан новый и крупный шаг вперед в развитии воздухоплавательной техники—создан летательный аппарат, поднимающий и летчика, и двигатель, и запас топлива. Но и теперь, несмотря на огромные достижения авиации, современные аэропланы в некоторых отношениях еще далеки от того совершенства, каким отличается удивительная «летательная машина» — птица. Достижение птичьего совершенства в полете — задача будущей техники.
Остатки древней представительницы пернатых — первоптицы — удивительным образом сохранилась до наших дней.
Это было в юрском периоде. Если бы человек мог перенестись в то время, он на месте большей части современной Европы увидел бы огромное мелководное море, покрытое бесчисленными островами и островками. В теплых водах этого моря процветала богатая жизнь. Пестрые кораллы громоздили свои постройки, и в них находили приют бесчисленные рыбы, рачки и черви. Особенно много было мягкотелых, обладающих разнообразными раковинами (аммониты, белемниты). От времени до времени из воды высовывалась крокодилообразная голова ихтиозавра и поднималась длинная лебединая шея плезиозавра, этих прожорливых хищников тогдашних морей.
Дно моря было сплошь усеяно множеством скорлупок, раковин и скелетов умерших животных и представляло собой нежнейший и мельчайший известковый ил. Порывы ветра нередко заносили с соседних островов семена растений, зеленой рамкой окаймлявших известковые берега, а иной раз и насекомых — крупных стрекоз, носившихся в воздухе за добычей. Упав на мягкий ил, эти животные нередко оставляли на нем нежные отпечатки своего строения. Волны приливов и отливов несли с собой тела других животных. Остатки морских пород они выбрасывали на сушу, а сухопутных увлекали в море. Эти последние находили здесь для себя могилу в мягком известковом иле, в котором из года в год, из столетия в столетие накоплялось все больше остатков и отпечатков живых существ.
Ил морского дна постепенно превращался как бы в подводный музей, сохранявший бесчисленные остатки тогдашних растений и животных. Даже те из них, которые не имели твердых скелетных частей, а целиком состояли из мягкого студенистого вещества, иногда оставляли на нем свои следы. Их нежные тельца окутывала мягкая масса, которая постепенно затвердевала; когда от животного уже не оставалось ничего, на месте его погребения сохранялась как бы посмертная маска из затвердевшего, нередко окаменевшего ила.
Медленно тянулись миллионы лет. Если бы мы могли ускорить их течение и наблюдать, как в кинематографе, за переменами, которые совершались там, где теперь простирается среднеевропейская равнина, мы заметили бы, как поднималось морское дно и отступали волны, как двигалась земная кора, как возникали и росли горы, как одни растения и животные сменялись другими, пока, наконец, не сложилась картина современной Европы.
Какая судьба постигла тот мягкий ил, в котором были захоронены коллекции животных и растений юрского времени? Этот ил превратился в тот замечательный литографский камень, на котором так удобно вытравлять рисунки, предназначенные для печатания. Камень этот стали добывать, а вместе с ним обнаружились и погребенные в нем сокровища, — следы жизни, процветавшей в юрском море и на его островах. Среди этих сокровищ оказалось и то, которое открывает нам глаза на происхождение птиц: это два отпечатка животного, названного учеными археоптерикс (т. е. первоптица).
По отпечаткам перьев вы сразу видите, что перед вами — остатки птицы, а не какого-либо другого животного. Однако не все ученые сразу с этим согласились. Некоторые настаивали, что это отпечаток ящерицы, только «покрытой перьями».
Почему же они так думали? Да потому, что отпечатки костей действительно очень похожи на кости ящериц. Всмотритесь хотя бы в отпечаток головы. Вместо рогового птичьего клюва перед вами челюсти, усаженные зубами. У современных птиц, как всякому известно, зубов нет. А те кости, которые поддерживали крылья? Они заканчивались пальцами, вооруженными когтями. У теперешних же птиц на концах крыльев когтей почти никогда не бывает.
Не менее замечателен хвост археоптерикса. Он очень длинный и состоит из множества косточек—позвонков, причем по бокам каждого позвонка сидит пара перьев. Получался длинный хвост с двумя длинными рядами перьев, похожих на листочки папоротника; такого хвоста у птиц никогда не бывает. У них перья на хвосте сидят веером и прикрепляются не к хвостовым позвонкам, которых нет, а к особой копчиковой косточке (которая происходит путем слияния нескольких хвостовых позвонков).
Чем больше изучали остатки этого животного, тем больше открывали у него сходства то с птицами, то с пресмыкающимися. После внимательного изучения пришли, наконец, к тому выводу, что археоптерикс был существом промежуточным между пресмыкающимися и птицами и что он указывает нам путь, по которому шло изменение пресмыкающихся, когда они превращались в птиц. Таким образом, первоптица говорит нам, что предками птиц были пресмыкающиеся животные.
Но как могло совершиться такое изумительное превращение пресмыкающейся ящерицы в свободно порхающую в воздухе птицу? На первый взгляд кажется невероятным, чтобы пресмыкающееся, «ползающее на брюхе», могло стать птицей. В самом деле: существует ли большая противоположность, чем между быстро несущейся ласточкой и медленной, неуклюжей черепахой, чем между холодным, полусонным ужом и носящимся в облаках соколом? Пресмыкающееся покрыто чешуей, птица одета перьями; пресмыкающееся имеет «холодную» кровь, т. е. не может поддерживать в своем теле постоянную температуру и потому только в теплом месте нагревается и оживляется (на холоде же погружается в спячку), а у птицы кровь всегда горячая, нагретая до 40 градусов.
Однако более глубокое изучение показывает нам, что это превращение не так невероятно, как кажется с первого взгляда, и что птицы на самом деле представляют собой высшую ступень развития пресмыкающихся.
Пресмыкающиеся должны были, конечно, пережить целую биологическую революцию, чтобы стало возможно такое превращение. Толчком к ней был воздушный образ жизни, который начали вести некоторые мелкие древесные пресмыкающиеся юрского времени.
При древесной жизни у животных нередко вырабатывается острые когти, которыми они цепляются за кору деревьев, и способность к большим прыжкам, чтобы перескакивать с ветки на ветку. Это поймет всякий, кому случалось наблюдать в лесу белку. Пресмыкающиеся предки птиц ловко взбирались на деревья главным образом с помощью задних ног, не служивших у них для прикрепления кожистых крыльев, как у пальцекрылов и летучих мышей. Пальцы на передних ногах были удлинены, хвост тоже был длинным и тонким. Судя по сохранившимся отпечаткам, у некоторых мелких древесных пресмыкающихся чешуи уже были удлиненными и покрыты полосками, точно они готовы распуститься в небольшие перышки. Такое удлинение чешуй, вероятно, было полезно этим животным тем, что согревало их в холодные ночи. У прыгавших по веткам животных тело больше согревалось, сердце билось быстрее, дышали они чаще и глубже и потому легче могли стать теплокровными, чем другие пресмыкающиеся. А удержание в теле теплоты в свою очередь помогало дальнейшему разрастанию чешуй. Они разрослись, разветвились и дали начало теплому мягкому покрову из перьев, сохраняющему температуру тела.
Ведь и у современных птиц чешуи еще сохранились на теле. Каждый может их видеть на птичьих ногах; по их цвету хозяйки узнают, молода курица или стара. А если следить за тем, как развиваются перья у птичьего зародыша, то видно, что первоначально они бывают удивительно похожи на чешуи пресмыкающихся. В коже зародыша закладываются маленькие чешуйки, потом они разрастаются, разветвляются очень тонко и превращаются в пух, а потом и в перья. Таким образом, были приобретены теплокровность и оперение — главные черты, отличающие птиц от пресмыкающихся.
Древесная жизнь повела также к возникновению крыльев. Необходимость скакать с ветки на ветку вызвала разные приспособления к полету. Такие приспособления можно видеть и у некоторых млекопитающих, например у водящейся в Сибири белки-летяги. Конечно, вначале этот полет скорее был похож на порхание и был очень непродолжительным и неуклюжим: предки птиц при своих парящих прыжках с дерева на дерево или с дерева на землю пускали в ход не только передние конечности, но и хвост. Конечно, умея хорошо взбираться на деревья, они могли бегать и по земле и не чувствовали себя на ней такими беспомощными как летучие мыши. В отличие от пресмыкающихся первоптицы и на землей в воздухе были очень активными, быстрыми существами, гонявшимися за добычей; это помогало им стать теплокровными и, в конце концов, сделало их господами положения в воздухе.
Но все это пришло не сразу, а путем долгой эволюции и было куплено ценой гибели множества мало приспособленных к полету пород. Давно вымерли и сами первоптицы и их изменившиеся потомки, о которых мы дальше скажем несколько слов. Почему они вымерли? Да потому, что не стали еще хорошими летунами. Форма их крыльев очень похожа на крылья некоторых теперешних куриных птиц (на фазанов). А кто не знает, как летает курица? По всей вероятности, и первоптица сначала могла делать лишь несколько быстрых взмахов крыльями и пролетать небольшое расстояние, а потом опускалась на землю или цеплялась за ветку дерева. Да и крылья у нее были небольшие. Сама она была величиной с ворону, а крылья были по крайней мере вдвое меньше вороньих. На них трудно было далеко улететь. Крылья были малы потому, что перьев (маховых), которые растут у птиц по краю крыла, у первоптицы было гораздо меньше, чем у теперешних даже нелетающих птиц (например, у страуса).
Затем особенно замечательно, что ноги первоптицы обрастали перьями в два ряда, чего у наших птиц не бывает, а это указывает на то, что перья на ногах служили как бы перепонкой, которая предохраняла первоптицу от быстрого падения на землю. Ту же роль, вероятно, играл и длинный хвост, тоже усаженный двумя рядами перьев. Все это заставляет думать, что первоптица была порхающим животным, которое, взмахнув слабыми крыльями, поднималось невысоко над землей, но быстро уставало и медленно падало вниз, растопырив крылья, хвост и ноги наподобие парашюта. Некоторые ученые даже думают, что у нее была и кожистая перепонка между пальцами.
Читатель в праве спросить: почему же не вымирают куриные птицы и многие другие, плохо летающие? Дело в том, что у всех этих птиц выработались разные новые приспособления, которые помогают им держаться в борьбе за существование: у них большая плодовитость, они выводят очень развитых птенцов, способных вскоре по вылуплении из яйца добывать себе пищу, у них много приспособлений, позволяющих им скрываться от врагов, и т. д. И тем не менее очень многие из предков куриных птиц вымерли, а некоторые куриные и теперь приближаются к вымиранию.