Если бы на машине времени можно было отправиться миллионов эдак на двести лет назад, людей ждало бы множество удивительных открытий. На Земле тогда царила мезозойская эра, знаменитый юрский период — эпоха величественных динозавров. Но кроме канувших в Лету гигантских рептилий и прочих исчезнувших с лица Земли существ, путешественники во времени могли бы обнаружить кое-кого, кто и сейчас обитает рядом с нами.

Надежно защищённые от всех невзгод панцирной бронёй, древние черепахи спокойно ползали среди тираннозавров, трицератопсов и ютараптаров. Они пережили все катаклизмы, ледниковые периоды, падения астероидов и извержения супервулканов. Черепах тоже можно назвать путешественниками во времени, ведь время на них попросту не влияет.

Справедливости ради стоит заметить, что черепахи, жившие на планете двести двадцать миллионов лет назад, всё же немного отличались от привычных нам рептилий — не столько внешним видом, сколько физиологией. Первая известная науке черепаха Odontochelys semitestacea (с лат. «черепаха без панциря») обитала в глубинах океана и выделялась уникальным строением панциря, без спинного щита.

Клюв прабабушки всех черепах был усеян острыми зубами, с помощью которых она раздирала пойманных рыб на части. Вторым по древности представителем черепах является проганохелис, который уже мог похвастать полностью сформированным панцирем, хотя и не был способен втянуть в него голову. Во рту у проганохелиса также находились зубы, но для него они были бесполезны, так как этот черепаший предок был вегетарианцем.

Скелет архелона

Наиболее впечатляющей черепахой всех времён, безусловно, является — морской гигант мелового периода. Его панцирь был мягким, как у современных кожистых черепах, но размер и масса с лихвой окупали недостаток защиты. Архелон достигал пяти метров в длину и весил более двух тонн. Существуй он в наше время, ему не составило бы труда перекусить взрослого человека пополам.

Тем не менее, питался этот монстр в основном моллюсками вроде крупных кальмаров, которые водились только на изрядной глубине. Моряки всех времён и народов любили травить байки про встречи с гигантскими черепахами. Исследователи не исключают, что часть подобных историй возникла в результате столкновения людей с чудом выжившими архелонами. Вероятность такого сценария мала, но всё же не исключается.

Кожистые черепахи наших дней не слишком уступают своим огромным предкам, вырастая до двух с половиной метров, и заслуженно хранят титул крупнейших пресмыкающихся планеты. Но и их сухопутные братья иногда преподносят сюрпризы.

Взять, к примеру, знаменитых слоновых черепах, обитающих на Галапагосских островах. Два метра в длину, пятьсот килограммов веса — поднять такую черепаху смогут разве что десять человек. К несчастью для травоядных и абсолютно безобидных громадин, люди довольно часто поднимали их, чтобы затем пустить на мясо.

В начале XIX века после открытия европейцами Гагапагосских островов популяция слоновых черепах сильно пострадала. Моряки использовали их в качестве «живых консервов», помещая в трюмы, где черепахи могли месяцами существовать без пищи и воды.

Лишь за одно столетие было съедено около двухсот тысяч галапагосских черепах, что привело к их вымиранию на многих островах. В начале XX века человечество опомнилось и взялось восстанавливать потерянную популяцию. Количество черепах возросло с трех тысяч в 1970 году до двадцати тысяч в начале XXI века.

К слоновым черепахам относился легендарный Одинокий Джордж — один из живых символов охраны природы. Он прожил около ста лет и скончался в 2012 году, так и не оставив потомства. Учитывая то, что Джордж был единственным представителем небольшого подвида абингдонских слоновых черепах, его смерть опечалила биологов всего мира. Сородичи Джорджа порой демонстрировали и более длительный жизненный срок — до ста семидесяти лет в неволе.

Одинокий Джордж — самец галапагосской черепахи

Черепахи — одни из наиболее почитаемых животных в мифологии и культуре. Там, где другие представители фауны выступали как двойственный символ с определенными негативными чертами, черепаха всегда являлась символом положительным.

Отмечая медлительность бронированных рептилий, люди, тем не менее, уважали их за спокойствие и миролюбие. Это, кстати, хорошо оттеняет факт, что человечество в основном имело дело с сухопутными травоядными особями. Практически все водяные черепахи — свирепые хищники.

Черепаха присутствует во множестве сказаний о сотворении мира — малайских, иранских, индийских. По одним версиям, она приносит и высиживает яйцо, из которого затем появляется Земля, по другим — несет землю на своем панцире.

Индийцы представляли Землю в виде полусферы, опирающейся на огромных слонов. Слоны стоят на гигантской черепахе, которая расположена на свернувшейся кольцом змее, замыкающей пространство и олицетворяющей собой небо. Позднее этот образ использовал писатель-фантаст Терри Пратчетт, описывая свой знаменитый «Плоский мир».

Даосизм пошел еще дальше, объявив черепаху не просто носителем мира, но самим миром во плоти. Верхний панцирь черепахи символизирует купол неба, нижний (так называемый пластрон) — мировой океан, а тело — нашу Землю. Во многих даосских храмах было принято содержать минимум одну черепаху, которая якобы могла определять срок жизни посетителей. Черепаха считалась и считается до сих пор талисманом, который приносит удачу и отгоняет невзгоды.

Китайцы всегда очень любили и почитали черепах, для них она является таким же священным животным, как дракон, цилинь и феникс. Забавно, что из этого квартета она — единственное реально существующее животное.

Скульптура черепахи в Запретном городе, Пекин

К сожалению, миф о мудрости черепах не имеет прочной основы. Рептилии в целом не проявляют чудеса сообразительности, лишь немногие особи поддаются простейшей дрессировке. Наиболее умными по черепашьим меркам являются пресноводные красноухие черепахи, одни из популярных домашних питомцев.

Кроссворд, конечно, они решить не смогут, но привыкнув к хозяину, начнут безошибочно узнавать его, следовать за ним по квартире и выпрашивать что-нибудь вкусненькое. Не стоит, впрочем, упрекать черепах за скудоумие, ведь они специалисты в других областях и, в первую очередь, касающихся выживания. Прожить пару месяцев без еды и воды? Легко.

Их жизненная стратегия оказалась настолько эффективна, что даже внешний вид остался неизменным за сотни миллионов лет. Черепахи ползают по земле, плавают под водой, ловят добычу мощными челюстями или мирно пережевывают травку, пока вокруг эпоха сменяется эпохой, вымирают динозавры и огромные млекопитающие, человечество выбирается из пещер и начинает строить города.

Им не нужно приспосабливаться к переменам, так как они изначально были совершенны. Неудивительно, что наши предки так полюбили черепах, потому что они, воистину, олицетворяют незыблемость мироздания. К тому же, они очень симпатичные.

Почему черепахи долго живут?

Если ответить совсем коротко, то черепахи живут долго, потому что они а) холоднокровные и б) большие. Поясним эти два ответа.

Жизнь поддерживается химическими реакциями. Чтобы существо оставалось живым, химические вещества в нем постоянно должны превращаться друг в друга, или, как еще говорят, обмениваться. Скорость этих превращений, или обмена веществ, напрямую связана с тем, насколько активным может быть животное, сколько пищи ему нужно употреблять, сколько ему нужно спать и сколько оно проживет.

Скорость обмена веществ зависит от размера животного. У маленьких животных поверхность тела большая относительно объема, а с увеличением размера животного площадь поверхности растет медленнее, чем его объем. Например, у слона на 1 кубический сантиметр объема тела приходится примерно 0,03 квадратных сантиметров поверхности тела, а у хомячка — целых 0,6, то есть в 20 раз больше. Через эту большую поверхность улетучивается тепло, которое хомячок старательно вырабатывает, поэтому хомячку приходится есть и сжигать намного больше питательных веществ в расчете на единицу массы тела, чем слону. Обмен веществ хомячка с неизбежностью идет быстрее, потому что он много ест и вырабатывает много тепла, а от переработанной пищи быстро избавляется и немедленно поглощает новую.

Животные с быстрым обменом веществ более активные (когда не спят), потому что у них вырабатывается много энергии и потому что им всё время нужна новая пища. При этом им нужно больше спать, из-за того что в их мозге быстрее накапливаются токсичные побочные продукты работы нейронов, для избавления от которых, по-видимому, необходим сон. Если мелкие грызуны спят до 20 часов в сутки, то слоны — всего 3–5 часов.

Позвоночные животные с медленным обменом веществ (то есть крупные животные) живут дольше животных с быстрым обменом веществ — это известная закономерность. Рекордсмены по продолжительности жизни среди позвоночных — это киты, слоны и галапагосские черепахи, тоже довольно крупные и растущие, по-видимому, в течение всей жизни.

Почему с медленным обменом веществ можно прожить дольше, чем с быстрым, это не такой простой вопрос. Ответ как-то связан с накоплением повреждений и старением, которые происходят быстрее у животных с быстрым обменом веществ, но не совсем напрямую. К примеру, мелкие грызуны голые землекопы знамениты своим отсутствием признаков старения и устойчивостью к раку (который может возникать из-за самых разных повреждений). Но даже без старения и с замечательной устойчивостью к повреждениям эти животные живут не дольше 30 лет. Это намного больше, чем средняя продолжительность жизни у других животных такого размера (которая составляет около двух лет), но все-таки существенно меньше средней продолжительностей крупных животных, которые при этом не свободны от старения. В теории, голые землекопы могли бы жить до тех пор, пока их кто-нибудь не съест или с ними не произойдет какой-то другой несчастный случай, но все-таки иногда они умирают, не дожив до этого.

Разумнее всего выглядит предположение о балансе рождений и смертей, который должен поддерживаться в популяции. В какой-то момент любая особь должна погибнуть, чтобы освободить жизненное пространство для нового, более приспособленного поколения. Но она должна делать это в определенный момент, сообразный с ее скоростью размножения. У животных с быстрым обменом по сравнению с остальными жизнь проходит как будто в ускоренной съемке — они проживают ее быстрее, но и более активно, оставляя большое количество потомков за достаточно краткий срок. Поэтому они быстро справляются со своей задачей участников популяции и быстро же освобождают место для нового поколения. Слоны или другие крупные животные размножаются намного реже мелких животных и приносят меньше потомства. Их жизнь как бы замедлена, так что им необходимо жить дольше, чтобы всё успеть.

Точно так же замедлена жизнь у холоднокровных животных по сравнению с теплокровными. Холоднокровные животные не тратят ресурсов на поддержание постоянно высокой температуры и тела, а значит, и высокой скорости обмена. Поэтому скорость обмена у них такая, как повезет: если ящерица погреется на солнышке, она будет активнее, а если нет, то ей придется немного замедлиться. Но в среднем скорость обмена веществ у холоднокровных животных всегда ниже, чем у теплокровных, потому что и солнечно бывает не всегда, и нагреться на солнце до таких температур тела, как у млекопитающих или птиц, обычно нелегко. Поэтому жизнь холоднокровных животных еще более замедлена, чем у теплокровных.

Черепаха — холоднокровное животное, и черепахи действительно живут довольно долго. А вот большие черепахи — жители Галапагосских островов, совмещают замедленность обмена крупных животных и холоднокровных животных. Такое удачное сочетание позволило им поставить рекорд среди позвоночных животных (если брать хорошо задокументированные свидетельства) — 177 лет жизни.

Но черепахам не стоит завидовать, потому что, как уже говорилось, их скорость метаболизма отличается от нашей. Скорость метаболизма связана с ощущением субъективного времени: чем она выше, тем медленнее в восприятии животного меняется мир вокруг. Эту скорость индивидуального времени можно узнать, измерив минимальную частоту вспышек света, начиная с которой свет начинает восприниматься как непрерывный, — так называемую критическую частоту слияния мельканий (КЧСМ).

Справка: Как изучают критическую частоту слияния мельканий (КЧСМ) у животных

Животное помещают внутрь прозрачного барабана с вертикальными темными полосками на стенках. Снаружи помещают еще один такой же барабан, который может вращаться с нужной скоростью. Конструкция освещается ярким источником света.

За счет вращения наружного барабана относительно внутреннего у животного создается ощущение, что оно попало во вращающееся помещение, и оно делает движения, как бы пытаясь устоять на вращающемся полу (или, если эксперимент проводится на рыбах, они делают движение, как будто попали во вращающееся течение). Но начиная с какой-то частоты вращения барабана животное перестает замечать мелькания полосок на стенках барабана и перестает вести себя так, как будто попало во вращающуюся комнату. Соответствующая частота и есть критическая частота слияния мельканий для исследованного животного.

У человека это число в среднем равно 60 вспышкам в секунду, а у черепахи — 15. Это означает, что по ощущениям черепахи время идет в 4 раза быстрее, чем для человека: за время, за которое человек успевает заметить 4 мелькания, черепаха может заметить только одно.

Легче это представить на примере с мухами, у которых КЧСМ в 4 раза больше, чем у людей, 240 мельканий в секунду. Человеку кажется, что он быстро замахивается на муху газетой, но для мухи его движение выглядит очень медленным, поэтому по ней почти невозможно попасть. А снаружи все выглядит наоборот — животное, которому кажется, что время быстро летит, движется медленно.

То есть 177 лет для черепахи — это не так уж много.

Так что первое, что можно извлечь из этой истории, — что черепахам не стоит завидовать. Второе, немного менее очевидное, — что уменьшение калорийности пищи может увеличить продолжительность жизни. Действительно, чем больше питательных веществ мы перерабатываем, тем выше метаболическая нагрузка на наш организм. Она не проходит бесследно, особенно у тех животных, которые, в отличие от голых землекопов, и стареют, и не обладают невероятной устойчивостью к повреждениям. Особенно обидно перерабатывать лишние калории, которые большинству современных людей, ведущих сидячий образ жизни, не нужны. Эксперименты по ограничению калорийности пищи проводились на мышах и крысах, а также некоторых рыбах и обезьянах, и дали неплохие результаты. У мышей, например, среднюю и максимальную продолжительность жизни удавалось увеличивать на 30–50%, уменьшая калорийность диеты на 55–65%

Источник

Как у черепах появился панцирь

Вам когда-нибудь было интересно узнать, как у черепахи появился панцирь? Ученых этот вопрос занимал долгие годы. И вот впервые им в руки попалась прекрасно сохранившаяся окаменелость древнего предка черепахи, который поможет ответить на приведенный выше вопрос.

Odontochelys semitestacea, или «зубастая черепаха с половиной панциря», обитала на Земле 220 миллионов лет назад, а ее останки были обнаружены на юго-западе Китая. Панцирь этого древнего животного происходил напрямую от ребер и позвоночника, а не кожи, как считали некоторые ученые ранее.

Также находка свидетельствует в пользу теории происхождения черепах в воде, а не на суше, и передвигает время возникновения отряда черепах еще на 10 миллионов лет назад.

Внешний вид черепах практически не изменился со времен динозавров, но вот о том, как у них появился панцирь, ученые спорили почти 200 лет.

Одни утверждали, что панцирь развился из кожи. Небольшие костяные пластины в коже (как у крокодилов) могли со временем увеличиться и объединиться, а затем срастись с ребрами.

Вторая теория гласила, что сперва образовался нижний щит черепах из их ребер, а затем уж и верхний щит из позвоночника.

Именно вторую теорию и подтверждает недавняя находка. У Odontochelys semitestacea верхняя пластина сформирована лишь частично, в то время как нижняя похожа на щиты современных черепах. Эта же особенность позволяет предположить водное происхождение животных, так как именно в воде чаще была необходима защита от атак снизу.

Подробный отчет об открытии опубликован в издании «Nature».

Источник

А это видео не для слабонервных рассказывает, как устроена черепаха.