15.11.2018 в 20:01
Пишет Sindani:URL записи15.11.2018 в 14:47Пишет Дариона:
Введение в биологию драконовURL записи
Интересная попытка поверить алгеброй гармонию, а биологией - сказку
Драконоведение
Андрей Николаевич Квашенко, 2007-2008 учебный год
Этот курс был полностью записан в 2011 году на летней школе в Щёлкино.
Предания о драконах или очень похожих на них существах встречаются чуть ли не во всех культурах. Может быть, это реальные существа, некогда взаимодействовавшие с людьми, а затем исчезнувшие? В этом случае описания драконов превращаются в предмет рассмотрения не только гуманитариев, но и биологов.
Фэнтэзистам на заметкуCоставим обобщённое описание драконов, как они известны по европейским источникам, и подумаем, могли ли они существовать. Драконы — это летающие, огнедышащие, часто многоголовые рептилии огромных размеров, покрытые крепчайшей чешуёй. Враждуют с людьми, мудры и коварны, владеют магией, похищают девушек, неравнодушны к сокровищам.
Попробуем представить себе устройство тела дракона на основе реальных крупных рептилий — варанов или крокодилов. Если приделать даже самые могучие крылья к крокодилу, то он не полетит, а если и полетит, то как на рисунке 1,а. Значит, надо перераспределить массу тела и снабдить его жёсткой продольной осью (рис. 1,б).
Рисунок 1,а
Рисунок 1,б
Но этого мало: если приделаете винт и крылья к грузовику, он всё равно не полетит, наземные конструкции слишком тяжелы. Для создания летающей конструкции (не важно, машины или животного) надо экономить массу буквально на всём, а мощность мотора (мышц) — увеличить. Мощная мышца требует много горючего (питательных веществ) и кислорода. Значит, надо менять как органы дыхания и пищеварения, так и систему доставки — сердце и сосуды.
Теперь бывший крокодил вроде бы может подняться в воздух — но лучше ему это не делать. Ведь ошибка управления на земле имеет одну цену, а на высоте в сто метров — совсем другую... Значит, надо совершенствовать нервную систему и органы чувств. Теперь — на взлёт!
Сейчас всем известно, что возникновение новых признаков живых существ вызвано мутациями — случайными изменениями наследственной информации. Вот мы и представим себе, что у древнего крокодила или ящерицы — предка драконов — сто миллионов лет назад из-за мутации лапа превратилась в крыло. Через пару веков у одного из потомков мутанта произошла новая мутация, и все позвонки в туловище срослись (возникла жёсткая продольная ось тела). Ещё через век у потомка жёсткоспинного крылатого зверя новая мутация привела к повышению интенсивности…
Нет, что-то не получается... Как же они жили с крыльями, на которых нельзя летать? И ходить нельзя: ведь крыло — это изменившаяся передняя лапа! К тому же одной мутацией лапу в крыло не превратишь: и кисть менять надо, и плечевой сустав, и ключицу с лопаткой. А поменял что-нибудь одно, так и получил — ещё не крыло, а ходить уже неудобно.
Кстати, крылья у дракона, с точки зрения зоолога, совершенно неправильные. Не передние конечности и даже не задние, а какие-то средние. И это — отдельная проблема. Не бывает у позвоночного зверя три пары конечностей! Вообразите мутанта со средней парой конечностей (тем более что такие уродства хотя и очень редко, но встречаются). Попытаемся на её основе построить крыло — ничего не выйдет! Каждую конечность надо надёжно прикрепить к телу, а то она под нагрузкой оторвётся. Для этого служат кости поясов конечностей: на передних — ключицы, лопатки и коракоиды (у млекопитающих коракоид слился с лопаткой), на задних — кости таза. Пояса конечностей образуют кольца, сквозь которые проходит полость тела с внутренними органами. Попробуем поставить третий пояс — он запрёт рёбра и станет невозможно дышать (рисунки 2,а и 2,б).
Рисунок 2,а
Рисунок 2,б
И самое неприятное — этот пояс должен быть очень жёстким и прочным, иначе мышцы, опускающие крыло, раздавят грудную клетку вместе с лёгкими и сердцем (рис. 3)!
Рисунок 3
Что же выходит? Мы рассмотрели только одну характеристику драконов. Характеристику не самую необыкновенную — способность к полёту. И сразу — море проблем. Составим список важнейших.
Создание эффективного крыла и полётной мускулатуры.
Защита лёгких и сердца во время работы полётной мускулатуры.
Создание жёсткой продольной оси тела и компоновка массивных органов.
Вентиляция лёгких в полёте.
Совершенствование кровообращения.
Всемерная экономия массы тела.
Совершенствование нервной системы и органов чувств.
Как видите, объединить все черты дракона в одном существе довольно сложно. Теперь выделим черты, которые должны насторожить биолога. Это шестилапость, огнедыхание, многоголовость. Так… В двух случаях из трёх речь идёт об увеличении нормального количества частей тела. Что-то есть на эту тему.… Ах да, конечно — эмбриональные сращения при полиэмбрионии. Проще говоря, сиамские близнецы! Подобные случаи хорошо известны не только у людей, но и у других позвоночных. Кстати, сращение не обязательно симметричное. При этом у одного из близняшек нормально развивается только часть тела, а те части, которые по той или иной причине не могут развиться, редуцируются. Здесь нам и шестиногость, и многоголовость!
Гипотеза
Предположим, что европейские драконы происходят от сиамских близнецов, но не от двойни, а от тройни. Тогда исходна для драконов именно трёхголовая форма, а все прочие произошли от трёхголовой в ходе последующей эволюции. Тела тройняшек объединяются таким образом, что центральный эмбрион развивается полностью, а у двух боковых партнёров могут развиваться только передние половины (рис. 4). Кроме этого, они немного сдвинуты назад по отношению к центральному телу.
Рисунок 4
У боковых тел возникает масса проблем: прирастая к центральному, они оказываются как бы косо срезаны до середины туловища. Совершенно нормально формируются только головы и шеи. Задние половины туловища, задние лапы и хвосты не могут развиться совсем. В передних половинах туловища возникает асимметрия: органы, расположенные со стороны центрального тела, нормально развиваться не могут. Посмотрим, что и как в них может сложиться. С осевыми органами примерно до пупка проблем нет: пищевод, желудок и начало кишечника строятся нормально. Правда, чуть дальше три кишечника должны объединиться. Сердца имеют срединную закладку, значит, у боковых тел они развиваются, а крупнейшие кровеносные сосуды — аорты и нижние полые вены — в районе пупка сливаются. Лёгкое может нормально развиться только одно, второму будет мешать центральное тело. Такая же история с почками конечностей. У боковых тел развивается только по одной лапе. Если такой сценарий пройдёт до конца, на выходе мы получим рисунок 5. Узнаёте? Три головы, шесть лап. Каждая средняя лапа связана со своим поясом конечности.
Рисунок 5
Поперечные сечения через разные участки туловища должны выглядеть примерно так, как показано на рисунке 6. Рисунок 6,а — сечение по плечам центрального тела; 6,б — по плечам (основанию крыльев) боковых тел; 6,в — через все три сросшиеся грудные клетки за крыльями. Видно, что внутренние рёбра боковых тел срастаются с рёбрами центрального тела, образуя жёсткую коробку.
Рисунок 6,а
Рисунок 6,б
Рисунок 6,в
Если средняя пара конечностей превращается в кожистые крылья, как у летучих мышей, то общий скелет должен выглядеть примерно как рисунок 7.
Рисунок 7
На естественные вопросы — почему лапы превращаются в крылья и вообще как подобный урод-тройняшка не вымирает — в этом кратком введении ответить совершенно невозможно. Это станет ясно из всего курса. Поверьте — всё будет учтено!
А теперь вернёмся к предложенной конструкции дракона. Интересно, что такие тела преадаптированы (заранее подготовлены) к решению многих важных задач, возникающих у летунов. Основная масса тела сконцентрирована в районе отхождения крыльев. Не требует специального решения задача защиты грудной клетки и обеспечения дыхания в полёте. В передней трети туловища рёбра центрального тела срастаются с внутренними рёбрами боковых тел. Здесь образуется жёсткая неподвижная коробка, надёжно защищающая грудную полость от сжатия (рис. 6). Внешние рёбра боковых тел и задние рёбра центрального тела остаются вполне подвижными. Их движения одинаково успешно будут вызывать вентиляцию лёгких как в полёте, так и на земле. Плюс к этому, ничто не мешает предположить возникновения двойного прямоточного дыхания с использованием воздушных мешков — как у птиц в полёте (этот тип газообмена — самый эффективный из всех известных). Ведь воздушные мешки встречаются в дыхательных системах многих современных рептилий. У дракона четыре лёгких, так что относительная площадь газообмена даже больше, чем у птиц. Воздушные мешки, врастая в крупнейшие кости, эффективно снижают вес тела.
Продольная ось уже укреплена за счёт срастания трёх позвоночников. В этом месте ещё у ранних протодраконов должно было сформироваться интереснейшее неподвижное образование — тройник (рис. 8).
Рисунок 8
С нервной системой вообще чудеса: одна голова хорошо, а три — лучше! Три разнесённые в пространстве головы потенциально способны дать такой стереоэффект восприятия, что позавидуют даже приматы (то есть мы), имеющие объёмное зрение. И, наконец, в кровеносной системе параллельно работают три сердца, создавая мощный поток крови.
Естественно, у такого монстра можно ожидать появления многих очень своеобразных проблем. Остановимся на одной, связанной с пищеварением. Три кишечника сливаются в центральном теле в единственный путь. Это создаёт проблемы с проходимостью для боковых тел. Застаивание пищи, развитие атипичной микрофлоры, как следствие — газы. «Пробиться на улицу» через три свободных глотки многократно проще, чем через один забитый кишечник. Следствие — драконов должна мучить хроническая отрыжка. А пережёвывать пищу большинство рептилий не умеют — конструкция глотки не позволяет. Им приходится глотать камушки (гастролиты), которые, двигаясь в желудке, размельчают пищу, как жернова.
Среди камушков в предгорьях и горах встречаются обломки золотистого минерала — пирита, про который в геологических справочниках написано: «очень распространён». «Пирос» по-гречески означает «огонь», так как при ударе по кристаллу получаем целый сноп искр. Важно уточнить, что у всех родичей варанов (вараноидов) есть дополнительный сустав нижней челюсти, позволяющий широко открытую пасть распахнуть ещё шире. При этом передняя часть нижней челюсти сдвигается вперёд и поворачивается относительно верхней. А если кусок пирита случайно застрял между зубами нижней челюсти? Дракон, рыгая, распахивает пасть, и кристалл с силой бороздит по зубам верхней челюсти… Представьте, что будет: газы, образующиеся в кишечнике, горючи!
Экзотическая возможность огнедыхания, прежде чем стать совершенной, должна пройти жёсткий естественный отбор. Первое очевидное направление — защита собственной глотки от рождённого в ней факела. Вопросы эволюции подробно разобраны в курсе драконистики. Сейчас наша цель — не подробное рассмотрение происхождения системы признаков, а построение непротиворечивой картины строения дракона.
Мы придумали постоянно действующий источник горючей смеси и зажигалку. Обезопасить глотку от достаточно эфемерного газового факела (это не напалм!) можно разными путями. Самая элегантная группа решений — при одновременном с отрыжкой выдохе. Струя выдыхаемого воздуха, закручиваясь по спирали или образуя кольцевые вихри (как кольца дыма у курильщика), создаёт воздушный барьер, защищающий глотку и фокусирующий пламя (рис. 9).
Рисунок 9
Но этого мало. Пирит — он же железный колчедан — это сернистое железо. Попадая в пищеварительную систему, он вызывает выделение сероводорода — весьма ядовитого газа. Помните, судя по легендам, дыхание дракона ядовито? Дальше — больше. Железо входит в состав гемоглобина, который, собственно, и переносит кислород в крови, попутно придавая ей красный цвет. Это может значить облегчение переноса кислорода (помните, как это важно для полёта?) кровью, имеющей очень тёмно-вишнёвый цвет. Какого там цвета кровь драконов, судя по легендам?
Излишки железа, попавшие в организм, способны убить не хуже свинца или мышьяка. Тело избавляется от опасных металлов, откладывая их в межклеточном веществе кости или в покровах — их внешний слойпостоянно стирается и покидает организм. Накапливать тяжёлое железо в костях летун не может. Другое дело — покровы, тем более что у рептилий всё равно происходят регулярные линьки. Богатые железом щитки и чешуи с разложившихся кусков отлинявшей кожи надолго задерживаются в пещере хозяина. Ползая по своему дому, дракон со временем отлично их полирует о каменный пол. Помните, что находили в кладах драконов кроме золота? Правильно — магические клинки.
Кстати, откуда золото в пещере? Это результат трагического недоразумения! Пирит, как видите, необходим драконам по многим статьям, а встречается хоть и часто, но всё же не на каждом шагу. Вполне естественно, что со временем драконы начинают запасать у себя дома этот необходимый для них ресурс. Так делают очень многие животные. Но у пирита есть и ещё одно название — «золото дураков», «золотая обманка». Дело в том, что этот блестящий, золотого цвета тяжёлый камень с первого взгляда трудно отличить от золота. Собирая колчедан, драконы иногда ошибались, и потом дома с раздражением выбрасывали бесполезные слитки. Так как жили драконы очень долго, то со временем в пещерах накапливались внушительные блестящие помойки.
А теперь вообразите, что местный пастух или странствующий воин укрылся от непогоды в горах в пещере, пока её хозяина нет дома. Что он видит? Кучи золота и невообразимые клинки, разбросанные по полу пещеры. Если посетитель явился, когда хозяин дома, начнётся нешуточная драка. А потом поползут слухи, что дракон непомерно жаден — насмерть дрался за свои сокровища (за что там ещё драться в этой вонючей пещере?). Да если бы дракон знал, что все неприятности из-за его мусорного ведра, то может дело кончилось бы совсем иначе…
Итак, сделав одно предположение (о сиамских тройняшках), мы без противоречий получили конструкцию существа, обладающего важнейшим набором интересующих нас признаков: трёхголовостью, крыльями и способностью к полёту (сохранив четыре конечности для ходьбы!), огнедыхание, горные и предгорные места обитания (сравните со Змеем Горынычем!), появление кладов по месту жительства.
Без объяснений пока остались мудрость, речь, размеры, магия и пристрастие к девушкам. Об этом и о многом другом шла речь на лекциях по драконистике, которые были прочитаны на Малом Мехмате в 2007-2008 учебном году. Вводная лекция — 13 октября 2007 года с 16 часов 40 минут до 18 часов 40 минут в аудитории 16-10 главного здания МГУ, все следующие — по субботам в аудитории 14-08 с 15 часов до 16 часов 35 минут. Примерно такие лекции уже читались в гимназии №1543 на Юго-Западе и в школе «Муми-Тролль». Было выяснено, при чём здесь девушки, что такое магия и мудрость драконов, а самое главное — как и почему шла эволюция этих удивительных существ. Правда, по-настоящему интересны такие игры становятся, только если всерьёз разбираться с зоологией, экологией, генетикой и теорией эволюции. А заодно — с историей, социологией, психологией. Да и физика с химией не помешают.
www.mcnmo.ru/circles/spivak/kvashenko.htm
@темы: Арагарта