Растущая Земля: из планет в звёзды (стр. 33 )

Пусть gп и gн - гравитационные ускорения прошедших эпох и настоящего времени, а их отношение gн : gп = z. Равную прочность на сжатие древних и современных скелетов можно выразить через равенство предельных напряжений в древних dп и современных dн скелетах, т. е.

Мgн mgн

dп = ––––– = dн = –––––. (5.10)

А2 а2

Здесь М и gп - масса животного и гравитационное ускорение прошлых эпох, а Мgн - нагрузка на среднюю площадь А2 опорных костей. Аналогично, m и gн - масса животного и ускорение в современную эпоху, а - современная нагрузка на среднюю площадь опорных костей. Поскольку линейные размеры в теории подобия связаны отношением А : а = z , то согласно (5.1) и (5.10) гравитационные ускорения настоящего и прошлого при r = const связаны аналогично gн : gп = z , т. е. так же как и радиусы древней r и современной R Земли: R : r = z. Подставляя названные соотношения в (5.10), получим

М : m = z3. (5.11)

§ 5.3. Живые организмы об увеличении веса 125

Необходимо отметить, что реальная работа опорных костей скелета животного очень сложна. Кости подвергаются не только статическому сжатию, но и изгибу с кручением, а также динамическим воздействиям. В борьбе с силой тяжести у животных развился пустотелый (более легкий и рациональный) скелет, трубчатые кости которого при той же массе, что и сплошные, лучше противостоят сжатию, кручению и изгибу. С учетом изгиба, кручения и динамических нагрузок напряжения в костях скелета должны быть значительно больше, чем при сжатии от собственного веса, а в соотношение прошлых и современных масс животных должно входить z в более высокой степени, чем в зависимости (5.11). Но даже согласно (5.11) максимальные массы животных сильно зависят от гравитационного ускорения. Например, если максимальная масса сухопутных животных на Земле в современную эпоху составляет 7 т (вымершие мамонты), то на планете, у которой g в два раза меньше земного, максимальная масса по критерию прочности костей на сжатие составляет 56 т.

Существенное влияние гравитации на предел масс животных приводит к однозначному выводу о том, что сухопутные животные с массой 50-60 т на современной Земле существовать не могут. Они были бы раздавлены собственным весом. Тем более, они не могли бы существо-вать на планете с большей силой тяжести в прошлом. Отсюда становятся закономерными представления концепции роста Земли о меньшей палеовесомости тел в прошлые эпохи и не могут быть оправданы утверждения о большей силе тяжести в прошлом. Этому же представлению соответствуют некоторые закономерности развития скелетов в ходе биологической эволюции.

В начале пути своего развития живые организмы были бесскелет-ными. Затем в ходе эволюции появляются животные с наружным скелетом-панцирем и после них развиваются виды с внутренним скелетом. [304] изобразил этот ход развития графиком, в котором кривая эволюции пересекла ось абсцис-времени. Однако удовлетворительного объяснения такого хода развития скелетов живых существ не имеется. Почему жизнь развивалась таким путем?

Представляется, что ответ на этот вопрос заключен в тенденции живых организмов увеличивать биомассу в условиях возрастающей весомости тел. Появление внешнего скелета объясняется относительно просто: он надежно защищал животных от врагов и воздействий внешней среды. Казалось бы, что жизнь должна была развиваться унаследуя внешний скелет, по причине его надежности. Но внешний скелет эффективен при малой силе тяжести, когда он причиняет минимум неудобств. При возраставшей силе тяжести, даже в воде, внешний скелет неизбежно должен был становиться прочнее и массивнее. Он должен был противостоять ударам о камни при волнении, сила которых возрастала с увеличением весомости. И эволюция пошла вначале по пути упрочнения внешнего скелета. Как отмечает [159], у пелеципод внешний скелет сначала был хитиновый, затем фосфатный, а с кембрия известковый.

126 Глава 5. Сила тяжести на растущей Земле .

Тенденция увеличения биомассы отдельных организмов (вспомним огромных морских черепах и не менее массивных створчатых моллюсков, которых не было на заре жизни) привела к тому, что объем и вес внешнего скелета при увеличивавшейся силе тяжести становились нерациональными: препятствовали перемещениям. Внешний скелет оказался непреодолимым препятствием для укрупнения животных. На ветви развития панцирных существ, особенно в условиях увеличения весомости, не могли появиться не только гиганты-динозавры, но и менее крупные организмы. И жизнь избрала другой путь: она предпочла легкий внутренний скелет, который мог обеспечивать появление гигантских животных даже при увеличивавшейся силе тяжести.

В процессе эволюции сначала появились хрящевые рыбы (конец силура), а затем (начало карбона) - костистые. Здесь снова наблюдается упрочнение скелета, вызванное, видимо, все той же причиной - увеличением силы тяжести. Этим же можно объяснить и увеличение массивности скелета: по данным [148] у хрящевых рыб средний вес скелета составляет 7% , а у костяных - 8,5% от веса тела. Примечательно, что упрочнение внешнего скелета, появление внутренне - го, упрочнение внутреннего скелета происходило в одной среде (воде), что очень трудно объяснить лишь биологическими факторами при постоянной и, тем более при увеличивающейся весомости. Действительно, зачем нужен животному упрочненный (и облегченный) скелет, если сила тяжести уменьшается? При увеличивающейся весомости наблюдаемая эволюция скелетов становится закономерной и необходимой. Не случайно поэтому , анализируя развитие и химический состав скелетов позвоночных животных в различных средах сделал вывод об увеличении силы тяжести со временем [159], причем вне связи с концепцией растущей Земли.

§ 5. 4. Ископаемые гиганты и возраставшая гравитация

Масса китов, живущих в архимедовой невесомости достигает 150 т [20]. На суше таких массивных животных нет и не было. Это обстоятельство, а также более сильное влияние гравитации на суше позволяют заключить, что не физиология, а гравитация устанавливает предел массивности сухопутных животных. И если для растительного мира и обитателей вод физиологический предел массивности, возможно, не достигнут, то для сухопутных животных эпоха существования наиболее массивных видов уже прошла. Массивные сухопутные животные вымирали в то время, когда аналогичные по массе виды, обитающие в воде, сохранялись.

По данным П. Вуда [77] максимальной массой, достигавшей 55 т, обладал брахиозавр, живший на суше 140 млн. лет назад. [231] первенство по размерам отдает диплодокам, вымершим во второй половине юрского периода (150 млн. лет назад). Такие массивные живот-

§ 5.3. Живые организмы об увеличении веса 127

ные (см. рис. 4 4 на стр. 122) вряд ли смогли бы передвигаться, а значит, и существовать при современной силе тяжести. В юрскую эпоху огромная массивность (масса) животных-гигантов на фоне увеличивавшейся тяжести и неблагоприятного влияния других факторов (ведь исчезали и мелкие животные) способствовала их вымиранию. В борьбе с возрастающей гравитацией недостаточно надежными оказались внутренняя система жизнеобеспечения и скелет.

Гигантизм в органическом мире дает и другие свидетельства того, что в прошлые геологические эпохи сила тяжести была меньше. Так, если сухопутные животные с максимальной массой жили во второй половине юры и этот максимум определяла увеличившаяся весомость, то вымирание гигантов должно было происходить в порядке убывания их масс. Объясняется это тем, что менее массивные животные достигали снижающегося предела масс позже1. Такая зависимость действительно существует, она отражена в табл. 5.3, заимствованная у [231] и дополненной значениями масс животных.

Таблица 5.3

Последовательность вымирания животных в зависимости от размеров и массы

Название животных	Время вымирания ископаемых животных	Средняя длина, м	Ориентировочная масса, т
1	2	3	4
Ультразавры Диплодоки Брахиозавры	– 2-я половина юры Конец юры	25 27 24	80 60-65 55
Бронтозавры	- ” -	22	50
Тиранозавры	Конец мела	14	35
Игуанодоны	- ” -	10	28
Коритозавры	- ” -	10	25
Индрикотерии	Олигоцен	7,5	20
Мамонты	Антропоген	5,5	7
Слоны	-	5	5
Бегемоты	-	4	-
Носороги	-	3	-
Львы	-	2	0,2
Жирафы	-	2	-

Различные факторы эволюции благоприятствовали развитию гигант-ских форм жизни. Иначе гиганты не появились бы. По поводу вымирания древних гигантов и динозавров существует множество гипотез [10, 118 и др.]. Но если бы гигантские динозавры погибли из-за каких-то не-достатков физиологии или катастроф, то при постоянной силе тяжести или

_______________________

*При постоянном g существует постоянный предел массивности животных, а при уменьшающейся весомости он возрастает со временем. Если же сила тяжести увеличивается, возрождение прежнего гигантизма невозможно, так как при этом предел массивности понижается и процесс укрупнения прекращается при меньшей массе животных.