Чем питалась меганевра

Гигантские насекомые каменноугольного периода... Вроде бы простой вопрос: а что они ели?..                                    





Один из самых удивительных периодов в истории нашей Земли - каменноугольный, или, по-другому, карбон. Начался он 350 миллионов лет назад и длился целых 50 миллионов лет. В это время Землю покрывали бескрайние джунгли - именно тогда растения научились "производить" древесину и стали деревьями.    


Однако животные, бактерии и грибы в те далёкие времена ещё не умели эту самую древесину (точнее, вещество, которое называется лигнин) перерабатывать, поэтому упавшие стволы деревьев не превращались в труху и не разрушались, а захоронялись в земле целиком. За миллионы лет эти древесные стволы превращались в уголь - в тот самый уголь, которым сейчас топят котельные. Одновременно в атмосфере накапливалось огромное количество кислорода - намного больше, чем в наше время. Большое количество кислорода позволяло существовать насекомым невероятных размеров. Самым известным из них является метровой величины стрекоза меганевра. Её очень любят изображать на картинках и показывать в научно-популярных телепередачах.
Правда, в телепередачах меганевру показывают как-то неинтересно - ну летает она себе и летает. Так, пустяки, подумаешь, стрекоза размером с половину школьной парты... Однако зададим себе простенький (казалось бы) вопрос - а что эта самая меганевра ела? Чем она питалась?    


Кулинарная математика
Мышцы насекомых намного сильнее и быстрее, чем мышцы четвероногих животных или рыб. Если бы у человека были такие же мышцы, как у муравья, он мог бы бегать со скоростью 60 километров в час и поднимать руками грузовую "Газель" весом в 2 тонны.Но за всё в этом мире приходится платить - в частности, для работы таких могучих мышц требуется огромное количество "топлива", то есть еды. За день травоядная саранча съедает столько же растительности, сколько весит сама! Хищные стрекозы съедают за день около 30% от собственного веса! Только попробуйте представить себе пятиклассницу Наташу, которая в сутки съедает 35 килограммов капусты или 10 килограммов мяса (для сравнения: взрослый лев съедает 7 кг мяса в день)! Ничего себе аппетит, правда?    


У современной крупной стрекозы размах крыльев - 10 сантиметров, а вес - 1,5 грамма. Если мы увеличим её размеры в 10 раз (и получим меганевру), то весить это чудовище будет уже 1,5 кило! И если аппетиты у меганевры были такие же, как у современных стрекоз (а почему должно быть иначе?), то в сутки ей нужно 0,5 килограмма мяса! Как здоровому мужчине!    


А теперь представьте: такая стрекоза откладывает 250-300 яиц. Значит, чтобы прокормиться хотя бы месяц, потомству одной такой стрекозы понадобится как минимум стадо коров! Ведь в карбоне нет ни птиц, ни насекомоядных млекопитающих, ни жаб - некому есть стрекоз и ограничивать их численность! Учёные утверждают, что меганевры питались другими гигантскими насекомыми - палеодиктиоптерами. Хорошо, а палеодиктиоптеры чем питались? Если думаете, что травой и листьями, то ошибаетесь. У растений карбона (папоротников и семенных папоротников) листва была тонкая и малопитательная. Можно предположить, что палеодиктиоптеры ели пыльцу растений или высасывали их соки - пусть так, но сколько же пыльцы нужно в сутки килограммовой палеодиктиоптере? Подсчитаем на пальцах.    


Палеодиктиоптера
Предположим, палеодиктиоптера съедает в сутки собственный вес, как современная саранча, - то есть ровно килограмм. Возьмём растение - скажем, цветущую кукурузу. Высотой оно 2,5 метра, выше взрослого мужчины. С одного такого растения можно собрать всего-навсего... 4 грамма пыльцы! С гектара кукурузы можно собрать около 150 килограммов пыльцы - этого 10 палеодиктио-птерам хватит всего лишь на 2 недели! Так что предположение о полной растительноядности этих насекомых упирается в математику. Скорее всего, палеодиктиоптеры были, подобно современным сверчкам, всеядными - то есть питались всем, что попадалось, так сказать, "под руку", точнее, под челюсти. В том числе и другими насекомыми или мелкими позвоночными.А ведь меганевры и палеодиктиоптеры - далеко не единственные гигантские членистоногие каменноугольного периода! В тогдашних лесах бегали и чудовищных размеров мигаломорфные пауки с туловищем размером в полметра, и огромные хищные тараканы, и колоссальные многоножки, скажем, знаменитая двухметровая артроплевра.
Элементарные расчёты показывают, что все эти животные не могли быть чисто растительноядными и, скорее всего, поедали друг друга. Вообще, членистоногие едят всё, что только позволяет размер. Современная гигантская сколопендра с удовольствием может полакомиться и птичкой, и лягушкой, и ящерицей - а теперь представьте себе сколопендру размером с автомобиль и задайтесь вопросом, что же она ела...    


Что такое пищевая пирамида?
Существует такая наука - экология. Многие думают, что экология - это что-то про  загрязнение окружающей среды и охрану природы. Однако на самом деле экология изучает взаимодействие разных животных и растений между собой и окружающей средой. С точки зрения экологии животные и растения образуют биоценоз, или стабильное биологическое сообщество, в котором у каждого животного и растения есть своя роль. Травоядные поедают растения, а хищные питаются травоядными, верно? Возьмём для примера старинную загадку про волка, козу и капусту. Могут ли волк (один), коза (одна) и капуста (кочан) составить полноценное биологическое сообщество? Нет. Потому что сперва коза съест капусту. Потом волк съест козу. А потом волк умрёт с голоду - кушать-то ему больше нечего! Значит, нужно, чтобы коз было много. Скажем, штук десять.  Но тогда и капусты нам тогда потребуется не один кочан. Математические расчёты показывают, что для устойчивого существования должна соблюдаться пропорция один к десяти: на одного волка - 10 коз, а на каждую козу - 10 кочанов капусты (или других съедобных растений).
Проиллюстрировать её можно в виде пирамиды. В самом низу пирамиды у нас будет капуста (или другие растения), причём очень много. Выше располагаются козы, которые эту капусту едят. А ещё выше - волк, хищник, точнее - сверххищник. Сверххищниками учёные называют таких животных, которые находятся "на вершине" пищевой цепи.    


Вернёмся к нашим стрекозам
Давайте внимательно подумаем: что у нас располагается в самом-самом низу пищевой пирамиды? Растения? А вот и не угадали! Растения не растут на пустом месте - им нужны вода и питательные вещества, которые содержатся в почве. Если в почве нет питательных веществ, она называется истощённой. Сколько ни закапывай в такую почву семена, расти они не будут - им попросту "нечего кушать"! Это раз. А два - в каждом биоценозе обязательно должны быть так называемые "падальщики", то есть животные, которые возвращают питательные вещества обратно в почву. Жуки-навозники, жуки-могильщики, грибы, бактерии, черви. Без них биологический цикл не замкнётся! Без них растения высосут из почвы все питательные вещества, затем травоядные животные съедят все растения, хищники съедят всех травоядных и... всё окончится очень быстро и печально! А вот теперь снова вернёмся в каменноугольный период. Как мы уже рассказывали в самом начале, в те далёкие времена животные, бактерии и грибы не умели разлагать древесину - и мёртвые древесные стволы попросту целиком превращались в уголь. Это означает, что питательные вещества, причём в огромных количествах (по расчётам учёных, в земле содержится как минимум триллион тонн угля!) не возвращались обратно в почву! Таким образом перед нами загадка не просто про гигантских пауков и насекомых - главный вопрос даже не в том, "что кушала меганевра", а в том, как вообще могли существовать бескрайние джунгли каменноугольного периода (а они благополучно просуществовали без малого 50 миллионов лет)!
Дерево - суперхищник?
Вероятно, в те далёкие времена основным источником питательных веществ для почвы (то есть суши) служило море, Мировой океан. В самом низу тогдашней пищевой пирамиды были водоросли, которыми питались рыбы. Древние земноводные, предки современных лягушек и саламандр, питались рыбой - а потом, выползая на сушу, в свою очередь становились жертвами гигантских насекомых, пауков и многоножек (вот что ела меганевра). Останки амфибий и насекомых перерабатывались бактериями и грибами - и служили источником питательных веществ для деревьев. Таким образом, пищевая пирамида каменноугольного периода была как бы "вывернута наизнанку" - потому что деревья были "потребителями высшего порядка", они располагались на самой верхушке пищевой цепи! Да и с насекомыми всё было "с точностью до наоборот": это в наше время лягушки и жабы едят мух и комаров, а 350 миллионов лет назад насекомые были сверх-хищниками - то есть насекомые ели лягушек и жаб!    


И в самом деле - что тогдашние земноводные, на суше неуклюжие и неповоротливые, ничем не защищённые, покрытые тонкой кожей, могли противопоставить проворным и прожорливым гигантским членистоногим, вооружённым острыми, как бритва, челюстями? Ничего... Однако, как говорит пословица, "всё хорошее когда-нибудь кончается". Бактерии и грибы постепенно научились перерабатывать лигнин, то есть питаться древесиной, как живой, так и мёртвой, и накопление угля в земле прекратилось. Деревья с "верхушки" пищевой пирамиды переместились в её нижний ярус. Массовый перенос питательных веществ из океана на сушу завершился. Количество кислорода в атмосфере уменьшилось. А неповоротливые земноводные эволюционировали впресмыкающихся - быстрых, активных, защищённых прочной чешуёй. Гигантским многоножкам, насекомым и паукам стало нечем дышать - хуже того, им стало нечего есть! И уникальные биосообщества каменноугольного периода с насекомыми в качестве сверххищников исчезли навсегда...