Четверокрыл

Что мы знаем о полёте птиц? Такой вопрос задаёт читателю автор статьи П.Ю. Шмидт. Можем ли мы воссоздать механику этого движения? Далее рассматриваются достижения человечества в стремлении покорить небо: аэропланы начала двадцатого века, функциональность пропеллера, которая сродни ввинчиванию инфузории в толщу воды, планирование летучей рыбы в воздухе и многое ещё из того, что никак не объясняет нам чудо передвижения пернатых. Следует экскурс в доисторическое прошлое планеты с целью найти предшественников того же воробьишки или вороны, легко перелетающих с места на место. Мы словно воочию увидим археоптерикса, найденного в отложениях юрского периода и зубастых крылатых из мелового. Нам даже покажут пока не найденное промежуточное звено между этими полупресмыкающимися-полуптицами, каким, наверное, был гипотетический тетраптерикс (четверокрыл), которому приписывают не только свойство замечательно лазать по деревьям, но и летать.

Загадка птичьего полета.

Ежедневно перед нашими глазами совершается чудо, не разгаданное до сих пор. несмотря на все высокое развитие современной науки... Это чудо - полет птиц! Мы не можем его постичь механически, не можем выразить в цифрах, а что не выражается в цифрах, в простых числовых отношениях размеров, веса, движения, того мы и не понимаем до конца. Нам только кажется, что мы понимаем. Ведь так, как будто бы, просто: птица взмахивает крыльями, упирается их поверхностью в воздух, получает неко­торый толчок вперед и вверх, достаточный для прео­доления силы тяжести, отделяется от земли, взмахивает еще и еще раз и летит...

Это так просто, так обыденно, что мы и внимания не обращаем на выпорхнувшего из-под самых ног во­робья или на перелетевшую с крыши на крышу ворону...

Но, если это просто и понятно, то, казалось бы, нам нетрудно было бы и воспроизвести это явление. Ведь человек во многом даже превзошел природу, перемудрил ее! Полет птиц ему, однако, до сих пор не удалось воссоздать... И не потому, чтобы не было достаточно легких материалов или столь же сильных двигателей - в малом масштабе и на короткий срок можно было бы получить и легкость, и силу, хотя бы путем применения сжатых газов... Нет, не хватает главного - не хватает понимания механического принципа полета птиц, точного знания числовых соотношений в пространстве и во времени... И потому для нас птица до сих пор чудо, с которым не может и отдаленно сравниться неуклюжий аэроплан!

Ведь не следует забывать, что полет аэроплана не имеет ничего общего с полетом птицы. Если уж угодно зоологическое сравнение, то скорее аэроплан можно сравнить с летучей рыбой, выносящейся на воздух, благодаря сильному удару хвоста, и затем па­рящей на своих неподвижно растянутых плавниках - крыльях, как бумажный змей или парашют... Отличие аэроплана лишь в том, что он получает поступатель­ное движение не от первоначального толчка, а от непре­рывного действия находящегося при нем пропеллера, который ввинчивается в воздух. Этот способ поступатель­ного движения тоже небезызвестен в природе: таким именно способом ввинчиваются в воду жгутиковые инфу­зории, у которых жгутик находится на переднем конце тела и производит быстрые вращательные движения, описывая нечто в роде поверхности конуса.

Птица для нас до сих пор чудо еще и в другом отношении: мы не знаем, откуда она взялась, как вы­работались ее дивные летательные приспособления. Не знаем даже хотя бы с той степенью приближения, с какой это нам известно, например, для млекопитающих.

Прародители птиц. Археоптерикс.

Потому ли, что предки птиц были мелкие жи­вотные, нежные по своему строению, с тонкими костями или по каким-либо другим причинам, но ископаемых остатков родоначальников птиц нам пока известно чрезвычайно мало. Две ископаемые зубастые птицы — Ichthyornis и Hesperornis — известны из мелового пери­ода, отдаленного от нашего времени, по исчислению геологов (впрочем, их мнения в данном отношении сильно расходятся), на 6 или 7 миллионов лет! Обе упомянутые формы, хотя и снабжены зубами, пред­ставляют собой типичных птиц со вполне уже сло­жившейся птичьей организацией.

Единственным более древним предком птиц является знаменитый археоптерикс (Archaeopteryx), найденный в отложениях юрского периода, древность которых определяется примерно в 10-11 миллионов лет. Археоптерикс, к счастью, довольно хорошо нам известный по двум превосходным отпечаткам в Золенгофенских литографских сланцах, сохранил еще много черт, свойственных его ближайшим предкам — ящерам, сходным с нынешними пресмыкающимися. Его голова похожа на голову ящерицы, и челюсти вооружены такими же, как у ящерицы, зубами. Глаза были окру­жены кольцами мелких косточек, как у многих иско­паемых ящеров. Туловище, по форме птичье, оканчи­валось длинным, как у ящерицы, хвостом, по бокам которого, однако, сидели настоящие перья.

Интереснее всего конечности этой «первоптицы». Ее передние ноги были превращены, благодаря при­сутствию длинных перьев, в настоящие большие крылья, но кисть все же не претерпела еще такого чрезвычай­ного сокращения, как у птиц, — она состояла из трех хорошо развитых пальцев, снабженных когтями и превосходно приспособленных для лазанья по де­ревьям. Задние ноги были, по своему скелету, почти птичьи, но обнаружили меньшее слияние костей, чем у современных птиц. По-видимому, и все тело этой первобытной птицы было покрыто мелкими перьями.

Таким образом, археоптерикс являлся уже типич­ной птицей, лишь с некоторыми сохранившимися у него чертами пресмыкающихся. Но каковы же были его предки, и как у них возникли эти главнейшие и основные признаки птиц — крылья и перья? На этот вопрос мы до сих пор можем ответить лишь догадками — никаких точных данных у нас нет, так как нам неизвестно ни одной переходной формы между настоящими бегающими и лазящими ящерами и архе­оптериксом, который, может быть и плохо, но все же, несомненно, летал.

Несколько очень остроумных соображений было высказано недавно американским орнитологом Виль­ямом Бибом в Трудах Нью-Йоркского Зоологического Общества, — эти соображения нам представляются весьма правдоподобными и, что особенно важно, они находят себе подтверждение в некоторых чертах стро­ения современных птиц.

По мнению Биба, летающие предки птиц про­изошли от ящеров, лазавших по деревьям. Нередко и теперь можно наблюдать, что игуаны и другие яще­рицы залезают на ветви деревьев и оттуда бросаются вниз, вытягивая все свои четыре ноги и делая тело возможно более плоским и широким. Некоторые из современных ящериц, так называемые летающие дра­коны, получают в видах такого «летанья» особые парашютообразные приспособления, в виде боковых, растянутых между конечностями перепонок, поддержи­ваемых сильно вытянутыми в длину ребрами.

У предков птиц создание парашютообразных при­способлений могло пойти иным путем. Роговые чешуи, покрывавшие все тело ящеров, и нередко и у нынешних ящериц принимающие форму различных фигурных пластинок и выростов, могли получить форму тех сложных, рассеченных на мелкие дольки пластин, ка­кими являются перья. Разумеется, особенно сильно должны были развиться эти перья по заднему краю конечностей и, может быть, по бокам хвоста, так как именно здесь они могли получить необходимую твер­дую опору в костях скелета; как раз ноги и хвост и вытягивались животным в целях увеличения поверхности тела.

Четверокрыл.

Нет никаких оснований думать, чтобы при таком способе передвижения парашютные поверхности должны были развиться исключительно на передних конеч­ностях. Напротив, пока перья не достигли чрезмерно большого развития, они должны были распределяться равномерно и на передних, и на задних конечностях, и логически необходимой промежуточной стадией в истории возникновения птиц должен был явиться четверокрыл (Tetrapteryx).

Этот предполагаемый предок птиц был по общим очертаниям, быть может, сходен с архе­оптериксом, но еще совершеннее был приспособлен к лазанию. Когда же он бросался вниз с дерева, чтобы спа­сти свою жизнь от какого-нибудь более крупного ящера-хищника, он распускал все свои четыре крыла и свой длинный, усаженный перьями хвост и медленно «плани­ровал» вниз, как аэроплан с остановленным мотором...

Надо заметить, впрочем, что и у него уже задние крылья были меньше передних. На передних конечностях перья сидели и на плече, и на предплечье, тогда как на задних — по всей вероятности, лишь на бедрах. Перья на голенях мешали бы лазанью и едва ли сильно помогали бы при полете.

В дальнейшем развитии, происходившем на про­тяжении, быть может, миллионов лет, перья, являвшиеся сперва лишь роговыми чешуями сложного строения, мало-по-малу совершенствовались, удлинялись; парал­лельно с этим процессом, шло, вероятно, развитие передних крыльев и постепенное сокращение задних. Конечности летающих существ все более и более распределяли между собой роли, в силу принципа разделения труда: передние приспособлялись для полета, задние — для лазанья и хождения.

Одной из промежуточных стадий между четверокрылом и птицей явился археоптерикс с его уже вполне разви­тыми крыльями и еще ящеричным хвостом. Замечательно, что около задних конечностей на одном из отпечатков археоптерикса имеются явственные отпечатки довольно длинных перьев, которые, по своему положению, вполне могли бы быть приняты за более сильно развитые перья бедра.

Еще замечательнее то обстоятельство, что у це­лого ряда молодых, только что вылупившихся птенцов современных птиц Биб открыл в области заднего края бедра сильно развитые зачатки перьев, которые поз­днее исчезают бесследно! Эти зачаточные перья, конечно, не могут иметь никакого значения для современных птиц. Возможно, однако, что они являются отголоском далекого прошлого, — остатком задних крыльев этого загадочного, пока существующего лишь в нашей фантазии, четверокрыла. Примеры та­ких исчезающих во взрослом состоянии остаточных или рудиментарных органов чрезвычайно многочисленны в животном царстве — стоит вспомнить лишь зубы, появляющиеся у зародышей беззубых китов, жаберные мешки у зародышей млекопитающих, которые во взрослом состоянии никогда не несут жабр, и т. п.

Итак, быть может, тайна происхождения птиц до некоторой степени разгадана! Нельзя, конечно, забы­вать, что пока «четверокрыл» лишь остроумная гипо­теза, имеющая, впрочем, под собой кое-какую реальную почву. Гипотеза эта превратится в теорию, когда будут найдены настоящие ископаемые остатки такого существа. На это, — увы! — надежды пока мало. Надо думать, что одним из первых приспособлений к полету были трубчатые и воздухоносные кости, свой­ственные и современным птицам, и, быть может, именно это обстоятельство сделало кости такими неж­ными, хрупкими и быстро рассыпающимися во прах, что скелеты ископаемых птиц и их предков составляют до сих пор величайшую редкость.

Шмидт П.Ю 1924 г.