Высказывали также мнение, что водные животные, переполнявшие море, будто бы задыхались в морской воде, ощущали потребность в свежем воздухе, и их привлекали неисчерпаемые запасы кислорода, находящиеся в атмосфере. Так ли это было в действительности? Вспомним о летающих морских рыбах. Они то плавают у поверхности моря, то сильным всплеском поднимаются из воды и несутся в воздухе. Казалось бы, им всего легче начать пользоваться воздухом атмосферы. Но они как-раз им не пользуются. Они дышат жабрами, т. е. органами дыхания, приспособленными для жизни в воде, и вполне довольствуются этим.
Зато среди пресноводных имеются такие, которые обладают особыми приспособлениями для воздушного дыхания. Они вынуждены пускать их в ход тогда, когда вода в реке или озере становится мутной, засоренной и беднеет кислородом. Если засоряется морская вода какими-нибудь потоками грязи, стекающими в море, то морские рыбы уплывают в другое место. Морские рыбы и не нуждаются в особых приспособлениях для воздушного дыхания. В другом положении оказываются пресноводные рыбы, когда окружающая их вода замутняется и загнивает. Стоит понаблюдать за некоторыми тропическими реками, чтобы понять, что при этом происходит.
Рис. 21. Морская рыба илистый прыгун, выползшая из воды по корням мангрового дерева
Вместо четырех наших времен года в тропиках жаркая и сухая половина года сменяется дождливой и сырой. Во время бурных дождей и частых гроз реки широко разливаются, высоко вздымаются воды и насыщаются кислородом из воздуха. Но вот картина резко меняется. Дождь перестает лить. Воды спадают. Палящее солнце высушивает реки. Наконец, вместо текучей воды остаются цепи озер и болот, в которых стоячая вода переполнена животными. Они массами гибнут, трупы быстро разлагаются, а при гниении потребляется кислород, так что его становится, таким образом, все меньше и меньше в этих набитых организмами водоемах. Кто же может уцелеть при таких резких переменах условий жизни? Конечно, лишь тот, кто имеет соответствующие приспособления: он может либо впадать в спячку, зарывшись в ил на все сухое время, либо перейти к дыханию атмосферным кислородом, либо, наконец, может делать и то, и другое. Все же остальные обрекаются на истребление.
У рыб есть два рода приспособлений к воздушному дыханию: или жабры их имеют губчатые выросты, которые задерживают влагу, и вследствие этого кислород воздуха легко проникает в омывающие их кровеносные сосуды; либо у них есть измененный плавательный пузырь, который служит для удержания рыбы на определенной глубине, но вместе с тем может выполнять и роль органа дыхания.
Рис. 22. Строение жабер у лосося. А — удалены черепные кости и видны жаберные дуги и жаберные лепестки. Б — снята жаберная крышка, видны жабры
Первое приспособление встречается у некоторых костистых рыб, т. е. имеющих уже не хрящевой, а вполне окостеневший скелет. У них плавательный пузырь не участвует в дыхании. Одна из таких рыб — «ползающий окунь» — живет в тропических странах и теперь. Подобно некоторым другим костистым рыбам, он обладает способностью покидать воду и с помощью плавников ползать (или прыгать) по берегу; иногда он забирается даже на деревья в поисках слизняков или червей, которыми питается. Как ни удивительны привычки этих рыб, они не могут разъяснить нам происхождения тех изменений, которые позволили водным животным стать обитателями суши. Дышат они при помощи особых приспособлений в жаберном аппарате.
Обратимся к двум очень древним группам рыб, к тем, которые жили на Земле уже в первой половине древней эры истории Земли. Речь идет о кистеперых и двоякодышащих рыбах. Одна из замечательных кистеперых рыб, называемая полиптер, живет и в настоящее время в реках тропической Африки. Днем эта рыба любит прятаться в глубоких ямах на илистом дне Нила, а ночью оживляется в поисках пищи. Она нападает и на рыб и на раков, не брезгует и лягушками. Подстерегая добычу, полиптер стоит на дне, опираясь на свои широкие грудные плавники. Иной раз он ползет по дну на них, как на костылях. Вытащенная из воды, эта рыба может прожить часа три-четыре, если ее держать в мокрой траве. При этом ее дыхание происходит с помощью плавательного пузыря, в который рыба то-и-дело набирает воздух. Этот пузырь у кистеперых рыб двойной и развивается как вырост пищевода с брюшной стороны.
Рис. 23. Африканская легочная рыба полиптер
Мы не знаем полиптера в ископаемом состоянии. Другая кистеперая рыба, близкий родственник полиптера, жила в очень далекие времена и дышала хорошо развитым плавательным пузырем.
Двоякодышащие, или, легочные, рыбы замечательны тем, что их плавательный пузырь превратился в орган дыхания и работает, как легкие. Из них до нашего времени дожило только три рода. Один из них — рогозуб — живет в медленно текущих реках Австралии. В тишине летних ночей далеко разносятся хрюкающие звуки, которые издает эта рыба, выплывая на поверхность воды и выпуская воздух из плавательного пузыря (рис. 24). Но обычно эта большая рыба лежит неподвижно на дне или медленно плавает среди водяных зарослей, общипывая их и отыскивая там ракообразных, червей, моллюсков и другую снедь. Дышит она двойным способом: и жабрами, и плавательным пузырем. И тот, и другой орган работает одновременно. Когда летом река пересыхает и от нее остаются небольшие водоемы, рогозуб чувствуем себя в них великолепно, тогда как остальные рыбы гибнут массами, их трупы сгнивают и портят воду, лишая ее кислорода. Путешественники по Австралии много раз наблюдали эти картины. Особенно интересно, что подобные картины чрезвычайно часто развертывались на заре каменноугольного века по лицу Земли; они дают представление о том, как в результате вымирания одних и победы других стало возможно великое событие в истории жизни — выход водных позвоночных на сушу.
Рис. 24. Рогозубы (австралийские легочные рыбы), поднявшиеся на поверхность воды, чтобы подышать
Современный рогозуб не склонен перебираться для житья на берег. Он круглый год проводит в воде. Исследователям пока-что не удалось наблюдать, чтобы он впадал в спячку на жаркое время.
Его дальний родственник — цератод, или ископаемый рогозуб, — жил на Земле в весьма отдаленные времена и был широко распространен. Его остатки нашли в Австралии, Западной Европе, Индии, Африке, Северной Америке.
Две другие легочные рыбы нашего времени — протоптер и лепидосирен — отличаются от рогозуба устройством своего плавательного пузыря, превратившегося в легкие. Именно, он у них двойной, тогда как у рогозуба — непарный. Протоптер довольно широко распространен в реках тропической Африки. Вернее сказать, он живет не в самых реках, а в болотах, которые тянутся рядом с руслом рек. Питается он лягушками, червями, насекомыми, раками. При случае протоптеры нападают и друг на друга. Их плавники не годятся для плавания, а служат для опоры о дно при ползании. У них имеется даже нечто вроде локтевого (и коленного) сустава приблизительно на середине длины плавника. Эта замечательная особенность показывает, что у легочных рыб еще до оставления ими водной стихии могли выработаться приспособлений, которые очень пригодились им для жизни на суше.
От времени до времени протоптер поднимается на поверхность воды и набирает воздух в легкие. Но рыбе этой приходится туго в сухое время года. Воды в болотах почти не остается, и протоптер закапывается в ил на глубину около половины метра в особого рода нору; здесь он лежит, окруженный затвердевшей слизью, выделенной его кожными железами. Эта слизь образует вокруг протоптера как бы скорлупу и не дает ему вполне высохнуть, поддерживая кожу во влажном состоянии. Сквозь всю корку идет ход, который оканчивается у рта рыбы и через который она дышит атмосферным воздухом. Во время этой спячки плавательный пузырь служит единственным органом дыхания, так как жабры тогда не работают. За счет чего идет в это время жизнь в теле рыбы? Она сильно худеет, теряя не только свой жир, но и часть мяса, подобно тому, как за счет накопленного жира и мяса живут во время зимней спячки и наши звери — медведь, сурок. Сухое время в Африке длится добрые полгода: на родине протоптера — с августа по декабрь. Когда же пойдут дожди, жизнь в болотах воскреснет, скорлупа вокруг протоптера растворяется, и он возобновляет свою оживленную деятельность, готовясь теперь к размножению.
Вылупившиеся из икринок молодые протоптеры больше похожи на саламандр, чем на рыб. У них длинные наружные жабры, как у головастиков, и кожа покрыта разноцветными пятнами. В это время плавательного пузыря еще нет. Он развивается тогда, когда наружные жабры отпадают, совершенно так же, как это бывает у молодых лягушат.
