Все мы хорошо знаем, что
млекопитающие, кроме утконоса и ехидны, рождают
живых детенышей. Все птицы откладывают яйца. Так
же поступают многие рептилии, в том числе все
крокодилы и черепахи. Яйцекладущими были и
исчезнувшие с лица Земли динозавры. А вот о том,
что у многих ящериц и змей существует
живорождение, знают далеко не все.
Правда, большинство живородящих рептилий, строго говоря, не по-настоящему живородящи. У млекопитающих, как мы знаем, образуется особое «место связи» эмбриона с матерью – плацента. Через этот временный орган детеныш получает с кровью матери все питательные вещества и кислород и выводит из своих развивающихся тканей продукты распада. У живородящих рептилий, о которых мы говорим, все несколько по-иному. Развитие эмбриона происходит у них внутри вполне нормальных яиц, которые просто задерживаются в яйцеводах самки на весь срок своего развития. Такие задержавшиеся яйца получают из материнского организма только воду, а питательные вещества эмбрион черпает из заранее запасенного в яйце желтка. Такое живорождение – без образования плаценты – биологи называют яйцеживорождением. Яйцеживородящими являются многие ящерицы и змеи. Некоторым из них, например морским змеям-ластохвостам (сем. Hydrophiidae), выбирать не приходится – всю жизнь они проводят в водной стихии, а в воде яйца рептилий развиваться не могут.
Резкой границы между откладкой яиц и яйцеживорождением не существует. В ряде случаев яйца только на время задерживаются в яйцеводе, а потом самки откладывают их с частично сформированными эмбрионами, доразвитие которых происходит вне организма матери. Например, среди обитающих в Южной Америке колючих, или, как их еще называют, заборных, игуан (род Scelloporus) некоторые виды, живущие на равнине, откладывают яйца, а близкие им высокогорные виды живородящи. Более того, есть виды этих игуан, у которых равнинные популяции яйцекладущи, а в горных популяциях самки производят на свет полноценных детенышей.
Но у нескольких видов рептилий встречается так называемое истинное живорождение – действительно похожее на живорождение млекопитающих. В этом случае количество запасенного в яйце желтка относительно невелико и эмбрион во многом питается за счет материнского организма. У таких видов даже образуется некое подобие плаценты – кожистая оболочка яйца рассасывается и между кровеносными сосудами стенки яйцевода матери и сосудами ящеренка или змееныша устанавливается тесная связь. За примерами такого живорождения далеко ходить не надо – оно свойственно двум нашим самым обычным рептилиям – живородящей ящерице и обыкновенной гадюке. Благодаря такому совершенному способу вынашивания детенышей эти два вида смогли распространиться далеко на север, в холодные районы, где рептилиям в целом приходится нелегко. Истинное живорождение приобрели и многие виды сцинков (Scincidae – семейство ящериц с удлиненным телом и короткими лапками), живущие в почве и заселившие многие горные массивы.
В целом же те или иные формы живорождения встречаются примерно у 20% видов ящериц. В случае с нашей живородящей ящерицей, встречающейся даже в Заполярье, все более или менее ясно, но в отношении многих других видов возникает вопрос: а зачем им это нужно? И если в живорождении есть какая-то польза, то почему ею не могут воспользоваться крокодилы и черепахи, а также птицы? Сначала попробуем ответить на первый вопрос.
Несомненно, польза в живорождении
есть, хотя в разных случаях она разная. В целом
это лучшая защищенность потомства от хищников и
бактерий, а также надежное снабжение яйца водой.
В случае истинного живорождения это и более
надежное питание эмбриона. Наконец, это
благоприятный, без перепадов, микроклимат и как
результат – ускоренное развитие детеныша. Но и в
откладывании яиц есть свои преимущества.
Во-первых, в этом случае их можно отложить
гораздо больше, у некоторых видов аж до двухсот.
Во-вторых, самка меньше истощается и сохраняет
большую жизнеспособность. Все-таки беременность
есть беременность, это всегда жертвование собой.
Так что вариантов «за» и «против» может быть
много, и в каждом конкретном случае природа
делает выбор. Как можно было предполагать,
наибольшее число живородящих рептилий
встречается в районах с холодным климатом.
Теперь, зная о возможных выгодах живорождения, можно попробовать удивиться: почему те разнообразные природные стечения обстоятельств, в которых ящерицы и змеи столь легко переходят к живорождению, ничуть не влияют на черепах, крокодилов и птиц? В этих группах нет ни одного случая перехода к живорождению, хотя бы в виде редчайшего исключения! Это действительно странно. Ведь крокодилы и многие черепахи являются водными животными, для которых связь с сушей в период размножения весьма тягостна, а иногда и опасна для жизни. Сколько сотен, а нередко и тысяч километров должны проплыть морские черепахи, чтобы попасть на те океанические острова или песчаные участки побережья, где они выводят потомство! И что их там ждет? Гибель тысяч яиц и вылупившихся черепашат! Спасает лишь непомерное число откладываемых одной самкой яиц – до полусотни и даже больше, и повторяемость кладок – до семи за год. Но сколько сил уходит на все это! Не проще ли вырастить одного-двух детенышей в себе, тем более что смертность взрослых черепах очень мала, а живут они долго... Ведь были же живородящими ихтиозавры! Мы знаем об этом точно, поскольку в скелете взрослого «рыбоящера», как раз «под самым сердцем», нашли скелет маленького, еще не родившегося ихтиозаврика. Да и не могло быть по-другому, ведь рыбоящеры не могли выходить на сушу и, следовательно, были обречены на живорождение. Три из четырех групп водных змей также живородящи. Вне всяких сомнений живорождение для водных рептилий и удобно, и безопасно. Так какое обстоятельство заставляет черепах так мучиться?
А птицы? Уж кому, как не теплокровным животным, быть живородящими! Здесь уж преимущества налицо – достаточно вспомнить, сколько яиц гибнет от переохлаждения, от затопления гнезд и, главное, уничтожается хищниками. Сколько проблем у эмбриона, замурованного в известковую крепость скорлупы! Да и для самой птицы насиживание зачастую является самым уязвимым периодом в жизни – нередко хищник ловит наседку прямо на яйцах. Живорождение решило бы многие проблемы, и это прекрасно демонстрируют млекопитающие.
Конечно, птицы приспособлены к полету... Ну и что? Этот обычный аргумент «против» на самом деле не так уж страшен. И прежде всего потому, что многие виды птиц откладывают всего-то одно яйцо. Так поступают многие морские пернатые – альбатросы, буревестники, фаэтоны и фрегаты; некоторые крупные хищные птицы и не только они. Еще больше птиц откладывают по два яйца – тоже невелика ноша. Ведь с одним яйцом, пока оно не отложено, птица летает! Многие утки во время насиживания яиц линяют и разом теряют все маховые перья. Летать им в это время не приходится. Наконец, пингвины совсем не летают, а сколько мучений вынуждены испытывать из-за необходимости насиживать яйцо!
Представьте себе антарктическую зиму – май–июль по нашему календарю. Сорокоградусный мороз, ураганные ветры, темная полярная ночь. И в самый разгар зимы самцы императорских пингвинов, сбившись в кучу среди ледяной равнины, насиживают яйца! Невероятно, но факт. Правда, гнезд у них нет. В такой холод на любом грунте яйцо бы моментально погибло. Каждый самец держит единственное яйцо на лапах, и оно утоплено в особую кожистую складку на брюшной стороне тела. Со всех сторон яйцо окружает тепло, но каково несчастной птице! К тому моменту, когда вылупится птенец (сначала он сидит на папиных лапах и греется в его теплой кожистой складке) и вернется с моря отъевшаяся, нагулявшая жир мамаша, самец потеряет до 40% своего веса. А ему еще надо идти до открытой воды, где он сможет наконец перекусить, многие десятки километров по образовавшемуся за зиму прибрежному льду! Теперь два месяца будет голодать самка. Поистине самоотверженные птицы. Но ради чего такие невероятные жертвы? Если бы самка могла удерживать свое единственное яйцо в яйцеводе, как это делают ящерицы и змеи, то не было бы никаких проблем. Плавай, питайся, нагуливай жир, да и вылупившемуся птенцу не пришлось бы преодолевать десятки километров через снега. Ан нет. Так что же препятствует птицам перейти к живорождению?
В учебниках мы не найдем ответа на
этот вопрос. Да и не ставился он. Остается самим
подумать, поразмышлять. Ясно одно – существует
какой-то принципиальный запрет, не позволяющий
черепахам, крокодилам и птицам перейти к
живорождению. Что же объединяет этих животных?
Одни летают, другие почти не выходят из воды,
третьи, как сухопутные черепахи, исключительно
ползают по суше. Все они различны по своему
строению, физиологии, поведению и все...
откладывают яйца с твердой скорлупой – чего не
делают ящерицы и змеи. Не здесь ли отгадка? Не
стала ли скорлупа непреодолимым препятствием на
пути перехода к яйцеживорождению? Очень
возможно, что именно так.
Дело в том, что зародыш в яйце с твердой скорлупой, развивающемся в яйцеводе (если только не образуется плацента), будет испытывать кислородную недостаточность. Скорлупа – препятствие для газообмена, и ее редукция, то есть рассасывание, в этом случае просто обязательна. Но возможно ли удаление скорлупы? По-видимому, нет.
У эмбриона курицы, если он развивается в бесскорлуповом яйце (такое можно устроить в эксперименте), недооформляется скелет. Все дело в том, что у крокодилов, черепах и птиц (как раз в этих трех группах!) эмбрион получает кальций для своего скелета в основном из скорлупы, тогда как у ящериц и змей – из желтка. А «накачка» кальция в яйцо и скорлупу – это часть единой системы кальциевого обмена организма. Перестройка ее очень сложна, а может быть, и невозможна, так как с кальциевым балансом в организме лучше не шутить. Здесь чуть ошибся – и смерть.
И все-таки мы вправе говорить только о возможном объяснении «запрета» на живорождение у птиц, черепах и крокодилов. Науки о природе учат, что одно объяснение никогда не бывает исчерпывающим. Другое объяснение этого «запрета», возможно, кроется в механизме определения пола. Известно, что у крокодилов пол определяется не хромосомами, а температурой инкубации яиц. Так же происходит у многих черепах. В этом случае постоянство среды внутри организма матери было бы губительным для вида – вылуплялись бы особи только одного пола. Примечательно, что у тех ящериц, у которых почти нет живородящих видов (агамы и гекконы), пол опять же зависит от температуры среды, а не от хромосом.
Не лучше ли это объяснение? Снова трудно дать определенный ответ. Например, среди варанов и настоящих ящериц тоже нет живородящих форм (кроме живородящей ящерицы). А у них пол определяется хромосомами. Другое дело, что им, быть может, живорождение ни к чему, а когда оно потребовалось, то и возникло у живородящей ящерицы. С другой стороны, среди агам и гекконов тоже есть исключения, следовательно, в принципе, возможно как-то управлять температурой развития и определением пола зародыша и при живорождении. И наконец, что делать с «яйцекладущими» птицами, которым свойственно исключительно хромосомное определение пола, хотя и обратное по отношению к млекопитающим (X и Y хромосомы определяют здесь «девочек», а ХХ – «мальчиков»)? Здесь уже на температурные проблемы не сослаться. Это объяснение «не работает».
Что ж, какое бы из объяснений ни оказалось правильным (а скорее всего, оба, как это часто бывает в науке), запрет на живорождение у птиц, крокодилов и черепах очевиден. Ни одного живородящего вида у этих животных не существует. Но нет худа без добра – ведь скорлупа позволяет птицам откладывать яйца где угодно, вне связи с влажным субстратом.