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.
Третья легочная рыба — лепидосирен — живет в Южной Америке. Свою жизнь она проводит почти так же, как африканский ее родственник. И потомство у них развивается очень сходно.
Рис. 25. Южноамериканская легочная рыба лепидосирен во время летней спячки
Больше двоякодышащих рыб не сохранилось. Да и те, которые еще остались, — рогозуб, протоптер и лепидосирен — приблизились к закату своего века. Их время давно миновало. Но они дают нам понятие о далеком прошлом и тем особенно для нас интересны.
Когда и как возникли сухопутные позвоночные
Земля сохранила немного остатков ископаемых двоякодышащих рыб и еще меньше следов тех животных, которые первыми вышли из воды и стали наземными. Самые древние из таких следов относятся к первой половине палеозоя — к девонскому периоду, предшествовавшему каменноугольному. Значит, переход от водной жизни к наземной совершился самое позднее — в начале девона. Но настоящее завоевание суши началось только с середины девона.
К каменноугольному периоду жизнь уже роскошно расцвела на огромных пространствах суши.
В первую половину девонского периода было очень жарко и очень влажно. Но с середины девона климат стал изменяться. Полосы проливных дождей стали сменяться долгими засухами, наподобие того, как происходит сейчас в тропической Африке. Это и было время величайшего расцвета на земле кистеперых и двоякодышащих рыб. Они кишели в тогдашних реках, озерах и болотах, как теперь костистые, которые тогда еще не существовали. Многие из этих рыб, конечно, приспособились к сухому времени не хуже, чем их теперешние потомки. Но засухи стали еще более продолжительными, время дождей так сократилось, что уже нельзя было успеть ни откормиться, ни вырастить потомство. Тогда и произошло завоевание водными животными суши. Животным этим пришлось бы погибнуть, если бы у них не выработались приспособления к жизни на суше. Место спячки заняла активная жизнь. Наиболее приспособившиеся из легочных рыб покинули древнюю колыбель жизни — воду, в которой так хорошо жилось бесчисленным поколениям их предков. Стесненные на родине, потомки вышли на сушу, на новое и дотоле неизведанное место обитания. Из многих пород, пытавшихся это сделать, лишь одна оказалась действительно способной справиться с огромными трудностями, бывшими на этом пути. Безжалостная борьба за существование истребила всех остальных. Зато уцелевшая при естественном отборе порода дала начало новой жизни, из нее развился новый класс позвоночных животных — класс земноводных, или амфибий.
Было бы ошибкой думать, что земноводные произошли от какой-либо двоякодышащей рыбы. Дело в том, что конечности двоякодышащих так устроены, что из них не могла развиться ходильная нога сухопутного земноводного. Предками земноводных считаются кистеперые рыбы, которым, как мы уже видели, тоже не чуждо дыхание с помощью плавательного пузыря, у некоторых из них раздвоенного, как легкие. Поэтому современные ученые полагают, что именно от каких-то кистеперых рыб и произошли земноводные животные.
Этот переход не прошел даром для всего устройства их тела. Оно подверглось коренной перестройке. Самые важные перемены произошли в коже, плавниках, жабрах и сердце.
Кистеперые рыбы, как это можно видеть и по их родственникам — теперешним осетровым, несут на своем теле ряды блестящих чешуй, называемых у осетровых рыб «жучками». Это тяжелое вооружение не сохранилось у земноводных. Древнейшие из них еще имели костные щиты на голове и отчасти на груди, но большая часть их тела стала свободна от щитков.
Непарные плавники играют важную роль при плавании и поэтому очень нужны при жизни в воде; на суше они только мешали бы. Эти плавники исчезли уже у первых земноводных. Однако в тех случаях, когда земноводные почему-либо возвращаются к водному существованию, у них, например у саламандры, имеющей хорошо развитую оторочку вокруг хвоста, такие плавники снова появляются; у некоторых самцов саламандр оторочка в виде высокого гребня продолжается вперед вдоль спины. То же у лягушек: пока молодые лягушки, называемые головастиками, живут в воде, они тоже несут непарные плавники на своем теле. Но эти плавники нельзя считать остатками старинных рыбьих плавников. Они образовались заново: в них нет поддерживающих лучей, которыми отличаются плавники рыб.
Самые замечательные изменения произошли в устройстве парных плавников, давших начало ходильным конечностям. У самых различных наземных позвоночных кости конечностей устроены сходно и очень сходно расположены. Для их прикрепления к туловищу служат особые «пояса» (рис. 26): плечевой пояс (ключица и лопатка) для передних и тазовый — для задних. К поясам прикрепляется по одной кости, которой начинается свободная конечность. На передних конечностях эта кость называется плечевой, а на задних — бедренной. Дальше в каждой конечности идут по две кости; потом число их еще больше увеличивается, так что каждая конечность заканчивается пятью костными лучами (фалангами), принадлежащими пальцам.
Описанное устройство конечностей имеется у всех наземных позвоночных. Правда, некоторые из них теряют ту или другую кость или даже несколько костей; в других случаях отдельные кости могут между собой срастаться, и тогда число их становится меньше. Но стоит обратиться к изучению зародышей таких животных с неполным скелетом конечностей, как сразу станет ясно, что у них закладывается полное число этих костей, и лишь в дальнейшем та или другая кость недоразвивается.
Вот теперь нам и надо проследить, как из плавника кистеперой рыбы могли возникнуть конечности с их многочисленными и очень постоянными костями.
Рис. 26. Скелет верхней (слева) и нижней (справа) конечности человека: 1 — ключица, 2 — лопатка, 3 — плечевая кость, 4 — локтевая, 5 — лучевая, 6 — запястье, 7 — пясть, 8 — фаланги пальцев, 9 — таз, 10 — бедренная кость, 11 — малая берцовая кость, 12 — большая берцовая, 13 — одна из костей предплюсны, 14 — кости плюсны, 15 — фаланги пальцев
На рис. 27 изображен замечательный документ, дошедший до нас от девонского времени. Это — отпечаток переднего плавника рыбы «ящеропер» (завриптер). Всматриваясь в рисунок, вы видите, что в нем намечаются все главные части скелета сухопутной конечности. Скелет плечевого пояса представлен здесь несколькими частями, в которых можно найти зачатки будущих лопатки (7) и ключицы (2); к этому поясу причленяется одна небольшая хрящевая пластинка — зачаток плечевой кости; к ней прикрепляются две пластинки, соответствующие лучевой и локтевой костям, а дальше идут многочисленные лучи, в которых можно узнать предшественников запястных косточек и костей пальцев. Если бы рыба с такими плавниками очутилась на суше, она смогла бы не только опереться на плавники, как рогозуб или протоптер, но и кое-как ползать по земле. Такой плавник без больших трудностей мог бы дать начало настоящей ноге.
Рис. 27. Скелет грудного плавника ископаемой девонской рыбы завриптера: 4 — плечевая кость, 5 — лучевая, 8 — локтевая; к ним причленяются хрящи, соответствующие костям запястья и кисти
Но было ли так на самом деле? Нельзя ли привести какие-нибудь точные факты в защиту этого мнения? Один такой факт есть. Недавно выбравшиеся из воды существа, полурыбы-полуземноводные — ученые называют их тинопами — ползали когда-то по мягким песчаным берегам в Северной Америке. На песке они оставляли следы своих неуклюжих, еще не вполне сложившихся ног. Следы были занесены песком и пылью и погребены навеки в толщах земли. Но вот через сотни миллионов лет молоток геолога, разбивая каменную породу, в которую превратился древний песок, открыл в ней эти замечательные следы. Один из них показан на рис. 28. Остановите на минуту на нем свое внимание — он заслуживает этого: это — след далекого прародителя всех сухопутных позвоночных животных, а стало-быть, отдаленнейшего предка человека. Вы застаете здесь природу как бы за работой, которая еще далека от окончания. Только первый — большой палец успел развиться. Глубокая выемка отделяет его от остальной ноги. Второй палец, как видно, тоже скоро оформится. Но третий только начинает возникать, возвышаясь как бы почкой сбоку от второго; четвертый едва намечается. На пятый палец нет и намека.
Рис. 28. След ноги тинопа
