Приведенных примеров достаточно для того, чтобы уразуметь, что живая природа, окружающая человека, с течением времени изменяется; на наших глазах происходит истребление целых пород, вымирание видов, распространение новых пород животных и растений в той или другой стране. Если вдуматься во всю совокупность подобных фактов, в изобилии доставляемых нам современной наукой, то становится очевидным, что основным фактором в окружающей нас природе является изменение, перестройка, прогресс.
Существует бесчисленное множество наглядных доказательств, что организмы в течение веков прогрессируют в своей организации, что древние формы обладают менее совершенной организацией, чем современные.
Однако изменения в органической природе не везде совершаются с одинаковой скоростью. В тропических странах современные животные и растения более сходны с древними, чем формы умеренных или полярных стран. Так, в жарких странах мы в настоящее время находим многочисленные формы растений бесцветковых и однодольных, которые, как известно, были господствующими в прежние эпохи и появились на земле ранее цветковых и двудольных. В животном царстве тропических стран мы находим сумчатых,[13] однопроходных, лемуров, которые в настоящее время совершенно отсутствуют в умеренном поясе, но были там в древнюю эпоху. Из класса птиц в тропических странах также находятся многие породы, близко родственные к вымершим допотопным животным, как-то: страусы, казуары, бескрылы и др. Таким образом оказывается, что фауна и флора жарких стран менее удалилась в современную нам эпоху от форм прежде существовавших, тогда как в странах умеренных и холодных произошли более коренные изменения в составе органического мира.[14]
Если принять во внимание изменение физических условий на земле, которое происходило в прежние эпохи, то вышеуказанный факт сделается понятным. Действительно, мы знаем, что в одну из предшествующих нам эпох в нынешних полярных странах был такой же жаркий климат, как теперь на экваторе; здесь росли пальмы и тропические папоротники, в море обитали полипы, которые могут жить лишь в теплой воде (20 °C), но с течением времени климат этих стран постепенно изменился, а соответственно новым физическим условиям должна была измениться организация растений и животного населения; отсюда понятно, почему формы умеренных и полярных стран ушли в своем развитии далее форм тропических, которые и теперь живут приблизительно в тех же самых условиях, как и раньше. Еще большую устойчивость форм животного и растительного царства можно наблюдать на глубине морей. Физические свойства воды, — температура, плотность, степень солености, на большой глубине не подвергаются во времени почти никаким изменениям. Отсюда понятно, что растительные и животные организмы, обитающие в глубине морей, имеют большое сходство с самыми древними организмами, которые в своем развитии как бы задержались.[15]
Глава вторая
Основные формы животных
Мы видели, что в природе все беспрестанно изменяется, перестраивается, совершенствуется, но вместе с тем каждому известно, что основная форма тела[16] животных сохраняется неизменной, не только при самых разнообразных внешних условиях, но и во времени; говоря об основной форме тела, мы имеем в виду не мелкие, более или менее случайные, изменения в наружности или во внутренней организации, которые наблюдаются у различных индивидов, даже у одного и того же вида, — дело идет об основной форме или основном плане построения организма, т. е. о неизменно закономерном размещении внутренних и наружных органов. Вот этот-то общий план тела у всякого животного остается более или менее неизменным и является результатом определенного устройства и деятельности организма на окружающую среду, которая, со своей стороны, оказывает обратное взаимодействие. Самым главным свойством животного организма, которым он наиболее отличается от растительного, несомненно, является подвижность, и ею главным образом определяется тот или иной план строения животного.
Можно различить три основных формы животных организмов: сфероидальную,[17] лучистую[18] и двустороннесимметричную.[19]
Сфероидальная форма встречается только у низших животных и характеризует наименее сложную организацию. Простота устройства тела таких животных (например, амебы, корненожки, грегарины, а также и множества низших растительных организмов) доходит до полного почти устранения всяких внутренних органов и внешней дифференцировки. Вследствие этого все точки поверхности тела во всех отношениях равнозначны. Такое животное может передвигаться в любом направлении, так что осей движения у них существует бесчисленное множество.
Лучистая форма тела наблюдается у животных с более совершенной организацией. У них все тело разделено на несколько одинаковых частей, которые лучеобразно расходятся от одного общего центра. Самым характерным представителем таких животных являются морские звезды. Животные эти сравнительно высоко организованы: у них есть внутренний скелет, мускулы, пищеварительные, кровеносные и выделительные органы, нервная система, органы чувств.
Главнейшей особенностью этих животных является то, что все пять лучей совершенно сходны между собой по внутреннему строению и наружной форме, имеют такой же скелет, такие же органы и независимы в своих отправлениях. Каждый из таких лучей, если его отделить, может превратиться в новое животное.
По отношению к движению, лучистая форма имеет то удобство, что животное может передвигаться по направлению нескольких осей, именно по оси каждого луча. Если морская звезда желает переместиться по какому-нибудь направлению, то ей нет надобности предварительно устанавливать тело в определенном положении, так как она легко может передвинуться по направлению любого из своих лучей. Лучистые животные, к которым, кроме звезд, также принадлежат морские ежи, медузы, лилии и др., живут исключительно в воде и двигаются очень медленно.
У других животных соответственно более сложным внешним влияниям и вследствие потребности в более быстрых передвижениях выработалась двусторонне симметричная форма тела: у них все органы тела группируются вокруг одной оси, по которой и совершается передвижение. Обе половины тела, расположенные по бокам оси, являются совершенно одинаково устроенными, а верхняя и нижняя различны, точно также как передние и задние концы главной оси. Хотя двусторонняя симметрия свойственна многим водным животным, но для наземных животных она является единственным планом строения.
Если мы рассмотрим условия передвижений[20] на суше, то нам станет понятным такой план устройства наземных животных. Передвижение по суше представляет для животного менее благоприятные условия, чем в воде, где со всех сторон окружает одна и та же среда и где каждое животное теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им вода. Трение о поверхность земли обусловливает образование снарядов, облегчающих передвижение, которые и появляются у животных в форме конечностей. Чтобы такие подпорки могли удерживать тело в равновесии, они должны быть размещены равномерно по обеим сторонам тела; отсюда и понятно, почему конечности всегда являются в четном числе и размещаются по обеим сторонам оси, причем, в силу закона экономии и возможной простоты, они располагаются на каждой стороне в один ряд. В силу тех же законов, число конечностей, по мере совершенствования организации, уменьшается. Так, у тысяченожек имеется множество пар конечностей, у пауков их только четыре пары, у насекомых — три, а у позвоночных только две пары конечностей и, наконец, у птиц и у человека для передвижения по земле служит лишь одна пара ног. У наиболее высоко организованных животных вдоль главной оси развивается твердая костяная опора или — позвоночный столб, около которого группируются все органы. Так как сторона, на которой образовались конечности, всегда обращена вниз, а противоположная ей — вверх, то произошло определенное размещение внутренних органов, из которых все более чувствительные помешены ниже позвоночного столба, а все менее чувствительные органы, главным образом двигательные мускулы, расположились в верхней части тела. Таким образом выработалось различие между спинной и брюшной половиной тела. Движения у двустороннесимметричных животных нормально совершаются по направлению их главной оси, так что животное перед тем, как двинуться, должно предварительно придать своему телу определенное положение, т. е. поставить свое туловище таким образом, чтобы ось была обращена к точке, куда должно совершиться передвижение. Дальнейшее усложнение организации выражается в выработке приспособлений к передвижению не только по определенному направлению, но и в определенную сторону. Этим обусловливается различие между передней и задней стороной тела. На той стороне, которая при движении находится впереди, располагаются те органы чувств, которые уже на некотором расстоянии могут ознакомить животное с тем, что совершается впереди него; здесь же в большинстве случаев располагаются органы защиты или нападения и органы для принятия пищи. Таким образом передний конец анатомической оси животного превращается в особый снаряд, чрезвычайно сложно устроенный, называемый головою. В то же время на заднем конце тела появляются приспособления, назначение которых также определяется функцией движения. Именно, задний конец позвоночного столба вытягивается и образует хвост, который у водяных животных исполняет то же назначение, как и конечности, т. е. служит органом движения, а у наземных животных имеет самое разнообразное назначение.
13
Своеобразие Австралийской фауны (сумчатые, однопроходные) и фауны Мадагаскара (лемуры) объясняются прежде всего изолированным положением этих территорий. Здесь отсутствуют многие группы животных, зато сохранились те, которые в других районах Земли погибли из-за конкуренции с более молодыми формами.
14
В Европе в среднем плейстоцене был широко распространен пещерный лев (Pantera spelaea), он был самым крупным кошкообразным хищником всех времен (Своими размерами примерно на одну треть превосходил современного льва). Так же в середине плейстоцена из Азии в Европу расселился шерстистый носорог, он имел два рога и длинную густую шерсть, которая защищала его от холода. В это время в Европе были широко распространены мамонты (Mammuthus primigenius), они были крупнее современных слонов и превышали четыре метра в высоту. Последние мамонты и шерстистые носороги вымерли около 10000 лет назад. Эту фауну нельзя называть южной или африканской, эти животные сформировались и существовали в северных условиях.
15
Взгляды автора на эволюцию были взглядами зоолога своего времени. По мере развития биологии в целом и эволюционных исследований в частности, понимание эволюционного процесса и углубляется и расширяется. Генетика, без которой сейчас невозможно представить эволюционную теорию, возникла в 1900 г. и получила некую привязку к теории отбора только в 1926 г. За сто с лишним лет, прошедших с момента написания автором этого труда, теория эволюции развивалась и совершенствовалась. Современные положения эволюционной теории изложены во многих трудах, мы можем порекомендовать читателям учебник А.С. Северцова «Основы теории эволюции».
16
Говоря о форме тела автор имеет в виду симметрию животных. Симметрией называется определенный геометрический порядок в расположении сходных частей тела.
17
Для сфероидальной формы характерна радиально-лучевая симметрия.
Но самые просто организованные формы саркодовых (Amoebina) имеют асимметричное строение, например, амеба, также асимметричное строение свойственно и инфузориям, и жгутиковым. У радиолярий разные формы симметрии относятся только к скелету, а протоплазма имеет асимметричное расположение включений (ядро, вакуоли и пр.).
18
Животным с лучистой формой тела, как их называет автор, свойственна радиально-осевая симметрия, при которой сходные части расположены вокруг оси вращения. Это не только морские звезды, но и кишечнополостные (медузы, гидры, полипы).
19
Единственный план симметрии животных, имеющих три зародышевых листка (экто-, эндо — и мезодерму) — билатеральная симметрия, или, как говорят, симметрия зеркального изображения.
У билатерально симметричных животных существует передний по движению конец тела с центральным мозговым скоплением и основными органами чувств, спинной и брюшной, правой и левой стороны тела.
20
Низшие и высшие черви передвигаются при помощи изгибаний тела. С формированием рычажных конечностей, за немногим исключением (многоножки и змеи), вся двигательная функция перешла на ножные придатки.
Несмотря на то, что движение кажется простым свойством животных, это очень сложная деятельность, в которой задействовано много физических, химических и биологических процессов.
Способы движения можно разделить на шесть типов в зависимости от среды, в которой перемещается животное, и участия разных частей тела: шаг (ходьба, ползание на четырех конечностях, рысь, бег), ползание, рытье, лазанье, полет и плавание.