Чем питалась меганевра?

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


ПалеодиктиоптераПредположим, 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.
Размер гигантской артоплевры в сравнении с человеком


Размер гигантской артоплевры в сравнении с человекомЭлементарные 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).
«Пищевая пирамида»


«Пищевая пирамида»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 «потре​**телями 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!
… Сегодня такое тоже встречается. Но нечасто.


… Сегодня такое тоже встречается. Но нечасто.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...



Что такое архетип, интеграл, аналемма, параллакс и теория хаоса? Почему наша галактика плоская? Можно ли измерить добро и зло? Рассказывает журнал «Лучик» – лучший детский журнал в России. Полистать номера журнала можно здесь. Выписать журнал – на сайте Почты России. Стоимость 230 рублей, выходит ежемесячно. Возможна пробная подписка на 1 месяц.