Осьминоги, каракатицы, адские вампиры. 500 миллионов лет истории головоногих моллюсков

Струя, бьющая из раковины

Внутренняя раковина самого изученного древнего колеоида Hematites сохраняла твердую цилиндрическую жилую камеру, в которой помещалась бóльшая часть плоти животного. Его реактивное движение осуществлялось путем малоэффективной накачки через раковину, которую мы видим у современных наутилусов: животное выдавливает воду из сифона, втягивая тело глубже в камеру. Вскоре эволюция освободит мантию от оков раковины, открывая путь к более эффективному реактивному движению, которому помогают еще и плавники.

Hematites, скорее всего, был чем-то похож на жившего в силурийском периоде сотню миллионов лет назад головоногого моллюска рода Sphooceras, каким мы его себе представляли: его мантия покрывала наружную сторону раковины. У этих двух головоногих могло быть и еще кое-что общее: укорачивание раковины. У многих ископаемых Hematites не хватает первых камер фрагмокона, которые должны были формироваться в яйце и сразу после вылупления: на основании этого некоторые ученые предположили, что это животное появлялось на свет с частично внешней раковиной. Сломав «младенческую раковину», мантия, видимо, обрастала вокруг оставшейся части раковины и выделяла не просто материал для крышечки, как у Sphooceras, а полноценный ростр{11}, и всю дальнейшую жизнь животное проводило с полностью внутренней раковиной[128]. Впрочем, находили экземпляры Hematites и с нетронутой младенческой раковиной, так что гипотеза укорачивания остается неподтвержденной. Но несомненно, что мантия всегда выделяла материал для ростра вокруг кончика фрагмокона.

Внушительный ростр Hematites станет обязательным атрибутом колеоидов в последующие 200 млн лет, вплоть до их вымирания в конце мелового периода. Это всего лишь усложненная версия тактики эндоцераса (древнего крупного прямораковинного головоногого, с которым мы познакомились в главе 2), который откладывал минеральные вещества в камеры на кончике фрагмокона, чтобы создать противовес и удерживаться в горизонтальном положении в воде.

Белемниты, с которыми связана грандиозная история успеха колеоидов в мезозое, всегда оснащены рострами. Точнее сказать, прекрасно сохраняющийся в окаменелом виде ростр зачастую оказывается единственной найденной частью белемнита. Однако обнаружено достаточно много целых окаменелостей, служащих свидетельством эволюционного прорыва у белемнитов: цилиндрическая жилая камера сократилась до одной только крыши. Теперь мантия могла не оборачиваться вокруг раковины, а свисать со стержня (который носит замысловатое название «проостракум»{12}). Переход от цилиндра к стержню позволил белемнитам развить более эффективный способ реактивного движения — накачивание через мантию, которое можно сравнить с тем, как мы надуваем, а затем сразу выпускаем из рук воздушный шар.

Рис. 5.3. Оставшиеся от белемнитов окаменелости ничем не напоминают кальмаров, однако живые белемниты были вполне на них похожи. Заметное отличие — десять одинаковых рук и тяжелый «хвост», в котором скрывается ростр

C. A. Clark

На изображении белемнита вы видите пару плавников: это первый головоногий с плавниками, который встретился нам в нашем рассказе об истории этой группы животных. Почему именно плавники? Реактивное движение в принципе менее эффективно, чем гребковые или волнообразные движения, при помощи которых плавают рыбы, морские рептилии, морские млекопитающие и практически все другие активно передвигающиеся водные существа. У головоногих независимо друг от друга развились различные способы для повышения эффективности плавания. Так, наутилусы развили альтернативный способ движения с помощью сифонов. У колеоидов появились плавники. Некоторые современные колеоиды (например, каракатицы) при движении почти постоянно пользуются плавниками, оставляя реактивный способ движения только для чрезвычайных ситуаций.

Художники уже почти целый век рисовали белемнитов с плавниками, но их существование почти все это время оставалось чисто гипотетическим. Первым наличие плавников у белемнитов предположил гениальный исследователь головоногих швейцарец Адольф Нэф, родившийся в 1883 г. Как и многие ученые того поколения, Нэф публиковал работы, посвященные широкому спектру дисциплин: систематике, палеонтологии и биологии развития. Но при этом всегда возвращался к головоногим. Нэф был одним из первых, кто стал работать с обыкновенным кальмаром как с подопытным животным, заложив основы для фундаментальной работы Ходжкина и Хаксли по гигантским аксонам. Он составил каталог стадий эмбрионального развития кальмара, которую я регулярно цитировала в своих университетских работах, а это было еще в самом начале 2000-х гг.[129]

Что касается ископаемых головоногих, Нэф тщательно изучал ростры белемнитов и обнаружил пары бороздок, которые могли быть идеальным местом крепления плавников. И с тех пор, как Нэф опубликовал это предположение в 1922 г., плавники белемнитов вели свое безмятежное гипотетическое существование на страницах многих научных и научно-популярных работ. Накапливались новые данные, в том числе были обнаружены следы кровеносных сосудов в некоторых хорошо сохранившихся рострах. Наконец, в 2016 г. благодаря одной уникальной находке плавники белемнитов из области гипотез перешли в область доказанных фактов. Группа ученых, в которую входили Клуг, Фукс и Крюта, впервые обнаружила и плавники, и сифон у ископаемого белемнита Acanthoteuthis (что означает «колючий кальмар»), найденного в районе Зольнхофена в Германии, известняковые карьеры которого известны своими окаменелостями[130].

С первого взгляда плавники показались еле заметными следами на камне. Но, направив на образцы ультрафиолетовый свет и рассмотрев их сквозь специальные фильтры, ученые смогли увидеть плавники полностью — они сохранились в виде структур из фосфата, светящегося в ультрафиолете. Ультрафиолетовый свет также высветил сифон и два вида соединительной ткани, которыми голова и сифон прочно крепились к мантии.

Если вы когда-нибудь разреза́ли кальмара или пользовались им как наживкой для рыбной ловли, вы могли заметить, как слабо голова соединяется с телом, особенно если кальмара заморозили, а затем разморозили. Поднимите его за голову, и тело отвалится (или наоборот). При жизни животного это соединение укреплено мускульным воротником, а специальный хрящ удерживает сифон на месте, по словам Клуга и его коллег, «усиливая действенность водяной струи для быстрого плавания»[131]. Конечно, животное может пускать и более сильную струю, если не побоится, что она разорвет его тело на части.

Вдобавок к плавникам и сифону ультрафиолетовые лучи высветили небольшую, но показательную особенность ископаемого головоногого — статоцисты, аналог нашего внутреннего уха. Статоцисты — это крошечные полости, выстланные волосками и заполненные жидкостью; в каждой из них находится маленький камешек — статолит. При ускорении статолит «вжимает в спинку сиденья», как человека в разгоняющейся машине. При замедлении статолит катится вперед. Его движение давит на волоски, которые посылают сигналы в мозг. Таким образом кальмар удерживает равновесие.

Статоцисты современных головоногих различаются в зависимости от плавучести животного и его умения передвигаться в воде. Статоцисты Acanthoteuthis больше всего похожи на статоцисты гладких мускулистых хищников вроде кальмара Гумбольдта. Структура плавников, сифона и воротника белемнита подкрепляют это сравнение.

Клуг и его коллеги предупреждали: «Невозможно достоверно восстановить истинную скорость движения доисторического животного», но потом все же попытались это сделать: «Таким образом, мы предполагаем, что белемнитиды развивали скорости 0,3–0,5 м/с, сравнимые со скоростью современного Todarodes [тихоокеанского летающего кальмара] во время миграции»[132]. Это примерно соответствует скорости плавания «по-собачьи», достаточной, чтобы продвигаться против океанских течений на дальние расстояния. Неизвестно, как обстояли дела у белемнитов, а современные кальмары могут двигаться и быстрее. Передвигаясь короткими рывками, Todarodes развивает в среднем скорость до 11 м/с. Человеческий рекорд скорости плавания — 2,39 м/с. Фукс говорит: «Олимпийским пловцам понадобилось бы очень много допинга, чтобы состязаться с Todarodes, но белемнитов можно было бы обогнать и без него»[133].

Но даже если белемнитам не светили олимпийские победы, им хватало скорости, чтобы ловить рыбу.

Мой университетский профессор биологии радовался как ребенок каждый раз, когда среди окаменелостей попадались доказательства охоты беспозвоночных на позвоночных. Я с теплотой вспомнила его, когда в 2019 г. прочитала об одном из таких случаев, сохранившихся на века. Четыре белемнита рода Clarkiteuthis запечатлелись в камне буквально в момент поедания древней рыбы. Белемниты так увлеклись ужином, что погрузились глубоко в воду, задохнулись и были погребены под осадками. Трагический финал, но эти окаменелости продемонстрировали нам, что, несомненно, многие другие, более удачливые особи могли вести успешный образ жизни, питаясь рыбой[134].

Раковина белемнита с твердым ростром и прочным фрагмоконом доказала свою полезность, однако другие колеоиды пошли по пути дальнейшего сокращения раковины.