shkrobius (shkrobius) wrote,
shkrobius
shkrobius

Category:

Ножки и крылышки. 3

Попробую кратко рассказать свою мысль про мух и пауков.

У гипотез о происхождении полета насекомых, что я видел, есть общая черта, которая мне не нравится: ацент всегда ставится на крылышки. Причиной, вероятно, является то, что большинство таких гипотез предполагает первоначально пассивное пользование крылышками: парашютики, планирование, парус. После того, как возникают пассивные крылья, они непонятным образом "обрастают" мышцами и нервами. По сценариям такого типа трудно сказать, почему среди беспозвоночных летают лишь насекомые: пассивные крылья ведь можно представить у кого угодно.

Но возможно представить обратный сценарий: сначала возникают сильные грудные мышцы и способность к их быстрому сокращению, и только потом крылья. Тому есть прецедент: птицы. Развитые мышцы на ногах использовались их предками для обогрева яиц во время похолоданий, для того же им потребовалась высокая скорость метаболизма и увеличенная аэробная емкость; все это были преадаптации к полету. Без этого птицы не смогли бы взлететь.

***

Насекомые считаются хладнокровными, но это не совсем так. Перед полетом многие из них разогревают грудину (ровно как двигатели у наших самолетов), без этого они не могут развить достаточной тяги. Разогрев происходит быстрым сокращением грудных мышц. Во время полета, выделяется даже слишком много тепла (большая часть энергии превращается в тепло, а не механическое движение), и поток воздуха не успевает охладить грудь, где производится тепло. У насекомых есть сердце, но оно бьется слабо и только в состоянии покоя. Во время движения (даже ползком) достаточно гидродинамического возмущения гемолимфы для снабжения тела (газообмен идет полностью через трахеи). Во время полета гемолимфа переносит тепло из груди к задней части тела, и там оно теряется в воздух.

В девонском периоде были два серьезных похолодания; по аналогии с предками птиц, можно предположить, что предки насекомых нуждались в активном разогреве тела. Для этого у беспозвоночных есть только один метод (сокращение мышц). Анатомически не так много мест в теле насекомого, куда такие гипертрофированные мышцы для выделения тепла можно поместить, и грудь удобнее всего. Однако, из-за слабой циркуляции сокращения этих мышц не будет достаточно, чтобы распределять тепло через гемолимфу, нужно постоянное возмущение тела. Поэтому можно представить себе два симметричных отростка-маятника на спине, чья функция - "взбалтывать" тело при сокращении мышц, чтобы гемолимфа быстро распределила тепло, создаваемое в грудине.

Я предлагаю, что зачаточные "крылья" возникли для подобной терморегуляции. В принципе, есть б/м классическая терморегуляционная теория возникновения крыльев, но она другая: "крылья" возникли для улавливания солнечного тепла с большой площади. Моя гипотеза не противоречит такой функции: зачаточные "крылья" (раз они все равно нужны) могли бы использоваться и для улавливания тепла.

***

Такая гипотеза, кроме прочего, сразу объясняет, почему такие прото-крылья не могли бы возникнуть у пауков. У них другая система циркуляции: у паукообразных (в дополнение к трахеям) есть постоянно бьющееся сердце и легкие для газообмена. У пауков высокая скорость метаболизма, и их тело немного теплее окружающей среды, но активной эндотермии у пауков не находят. У них еще гидравлическая система управления конечностями: гемолимфа закачивается в ножки через систему клапанов, разгибая их, а мышцы их сгибают. Если нет давления гемолимфы, паучок не может двигаться (у мертвого паука всегда поджаты лапки). Если температура низкая, паук либо погибает, либо впадает в спячку. Паук не мог бы активно разогревать себя на холоду: из-за своей системы циркуляции, он постоянно терял бы воду через газообмен в легких. Из-за гидравлической системы, такая потеря воды означала бы постепенную потерю подвижности.

Другая проблема: в головогруди паука нет места для грудных мышц, к которым можно прикрепить крылья. Сердце не создает достаточное давление для ножек, для этого есть дополнительные мышцы груди, и они занимают там много места. Все оставшееся место занимают жизненно необходимые органы и мозг, который еще может в ножки проникать: гидравлическая система сложна, и она требует сложного управления. Из-за такой плотной компановки возникает сразу много инженерных проблем. Во-первых, тепло от сокращения грудных мышц шло бы прямо в мозг (у насекомого ганглии отделены в голове). Во-вторых, пауку не нужно "прото-крыльев" для разгона гемолимфы по телу, для этого у него есть сильное сердце. В-третьих, тепло и вода терялись бы в легких. В-четвертых, непредсказуемое расширение гемолимфы стало бы нарушать тонкую работу гидравлики. Наконец, наиболее вероятным кандидатом на создающие тепло мышцы были бы те мышцы, которые накачивают гемолимфу в ножки, а не те, к которым можно было бы прикрепить крылья.

Выходит, что для паука нет возможности эндотермии нужного типа, и тем отрезан путь к полету. Я не могу проделать подобный анализ для всех сухопутных беспозвоночных, так как не знаком с деталями их анатомии, но, мне кажется, там не одна проблема, так другая.

Если есть контрпримеры, было бы интересно узнать.

PS. https://shkrobius.livejournal.com/642843.html?thread=13085467#t13085467
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Contents

    If a man will begin with certainties, he shall end in doubts; but if he will be content to begin with doubts, he shall end in certainties. (Bacon)…

  • Канадские загадки

    Гостил у сына в Монреале и увидел в местной газете неизвестную мне загадку (они ее binaire называют). Пишут, она возникла в Японии, оттуда…

  • Индийский желтый

    Мне нечего стыдиться: мои Тернеры висят в Лондоне, Нью-Йорке, Париже, Берлине, Вене. Я прочел все, написанное о его живописи, - а это сотни полотен…

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 12 comments