Почему животные размером с небоскреб обречены?

Помните, что погубило злодея Джафара в мультфильме (и фильме) "Аладдин"? Он пал жертвой собственных аппетитов. Пожелав стать джинном, он забыл о проклятии, которое преследует этих существ: они — рабы лампы и обязаны служить своим хозяевам.

Если бы кто-то вдруг пожелал стать в десять раз крупнее, его бы тоже настигло проклятие. Точнее, несколько проклятий, и все они связаны с законами нашего мира.

Проклятие Галилея

В фильмах о Кинг-Конге мы видим, как гигантская обезьяна делает то же самое, что и ее сородичи, — резво скачет по земле, карабкается по скалам и домам, даже прыгает. Кажется, собственные габариты для нее вовсе не препятствие. Но если законы физики в фильме работают так же, как и в нашем мире, такой зверь едва мог бы двигаться.

Почти четыре века назад Галилео Галилей открыл закон масштабирования объектов, известный как закон квадрата — куба. Согласно ему, если увеличить объект в два раза, площадь его поверхности увеличится уже в четыре раза (два в квадрате), а его объем — в восемь (два в кубе). Чем больше множитель, тем больше нагрузка на конструкцию. Это одна из причин, почему сложно проектировать сверхвысокие здания.

При этом пропорционально объему будет расти и масса. Если применить этот закон к нашему "подопытному" — обезьяне — получится следующая картина. Средний вес гориллы — 150 кг, а рост — 1,6 метра. Горилла ростом 30 метров будет весить больше 1000 т. Но такая массивность ей только помешает: ведь сила мышц растет пропорционально площади. На практике Кинг-Конг должен быть почти в 20 раз слабее, чем показано в фильме. Он едва ли смог бы поднять даже свои руки.

Роберт Уодлоу, 1938 год

Хуже того: прочность костей и связок была бы недостаточна, чтобы выдержать такой вес. В нашем мире аномалии развития, приводящие к гигантизму, создают неадекватную нагрузку на скелет. Самый близкий к нам пример — Роберт Уодлоу, который был самым высоким человеком в истории. Уже при достижении совершеннолетия он был высотой 2,5 метра. И продолжал расти. В 18 лет он был вынужден опираться на трость, так как его ноги быстро уставали и болели.

Проклятие Гарвея

Английский физиолог Уильям Гарвей был современником Галилея. Он открыл, что сердце работает как непрерывно работающий насос. Если какой-то орган плохо снабжается кровью, он недополучает питательных веществ и кислорода. Чем крупнее существо, тем труднее природе выстраивать "логистику" кровоснабжения. Например, у того же Уодлоу были проблемы с сердцем, вынужденным перекачивать кровь почти вдвое интенсивнее.

А Кинг-Конгу для подачи крови к голове — на высоту больше 30 метров — понадобилось бы неимоверно мощное сердце. Больше всего страдал бы мозг Кинг-Конга, учитывая, что по объему этот тот же мозг гориллы, но возведенный в куб. Гигант испытывал бы постоянное головокружение, а любое резкое движение могло бы спровоцировать в лучшем случае обморок. А в худшем — гибель от разрыва сосудов.

Даже самые высокие из известных наземных существ — динозавры-зауроподы — были не выше 17 метров. И мы до сих пор не знаем, как точно работало их кровоснабжение. Возьмем самых высоких из современных, хорошо изученных животных — жирафов. Их сердце в три раза мощнее сердца человеческого, а кровь — в три раза гуще нашей. Без этих приспособлений животные немедленно погибали бы от перепада давления при подъеме или опускании головы.

Проклятие Дарвина

Понятно, что если бы животные колоссальных размеров существовали, они бы не появились из ниоткуда. Мог бы Кинг-Конг возникнуть в процессе эволюции? Такой вариант означал бы, что он смог занять экологическую биологическую нишу. Как минимум ему нужно было бы обеспечить себя питанием. И не ему одному, а целой популяции таких, как он.

Возьмем самое крупное животное Земли — голубого кита. Он весит 136 т и должен съедать примерно 3600 кг планктона (маленьких водяных рачков) каждый день, чтобы удовлетворять свою потребность в калориях. Но кит живет в океане, и такой рацион возможен благодаря тому, что каждый день он постоянно бороздит водные просторы.

Средний взрослый самец гориллы съедает примерно 20 кг еды в день — одну восьмую часть веса своего тела. Кинг-Конгу пришлось бы съедать около 125 т еды в день, а это несколько грузовых вагонов. Для экосистемы появление вида гигантских обезьян, подобных Кинг-Конгу, было бы разрушительным. Но более вероятно другое: такое существо просто не могло бы появиться, так как не смогло бы обеспечить себя пищей.

И все-таки, где предел?

В природе ничто не возникает без причины. Увеличение габаритов тоже происходит не просто так. Это должно давать виду определенное преимущество, возможность выжить в новых условиях. Например, получить больше пищи. Тому же жирафу внушительный рост позволяет доставать до растений, недоступных другим животным. А голубому киту пришлось стать крупнее, чтобы поддерживать температуру тела в холодной воде. Крупные животные также менее подвержены нападениям хищников.

С другой стороны, слишком большие размеры делают вид уязвимым. Одной из жертв изменений климата в прошлом оказались именно биологические гиганты — динозавры и насекомые. Ведь чем крупнее животное, тем оно более прихотливо. Ему нужно много пищи и пространства для жизни. Резкое похолодание или потепление одинаково губительны для тех, кому трудно приспособиться к изменениям.

Впрочем, речь идет о земных условиях. На планете размером поменьше, такой как Марс например, существа, подобные земным, могли бы быть и крупнее. Гравитация была бы слабее, а значит, преодолеть бремя собственного веса им было бы проще. Но остались бы другие проблемы: где добыть пищу, как доставлять питательные вещества, как защититься от хищников. Более мелкие, проворные и умные существа были бы угрозой для гигантов. Как когда-то люди — для мамонтов.