Зоология: почему слоны не летают

Зоология: почему слоны не летают

Слепые мудрецы из известной притчи не смогли понять, что такое слон. Да и в самом деле, зверь этот слишком удивителен и велик, шутка ли — объять необъятное...

01550007.jpg

Слепцы, числом их было пять,
В Бомбей явились изучать
Индийского слона.
Исследовав слоновий бок,
Один сказал, что слон высок
И прочен, как стена.

Другой по хоботу слона
Провел рукой своей
И заявил, что слон — одна
Из безопасных змей.

Ощупал третий два клыка,
И утверждает он:
— На два отточенных штыка
Похож индийский слон!

Слепец четвертый, почесав
Колено у слона,
Установил, что слон шершав,
Как старая сосна.

А пятый, подойдя к слону
Со стороны хвоста,
Определил, что слон в длину
Не больше чем глиста...

Самуил Маршак.
Ученый спор


Слоны будто составлены из отдельных крупных деталей — паруса ушей, ноги, словно колонны, хобот-труба... При такой величине они не знают серьезных соперников, помимо человека. Даже гиены и львы предпочитают не связываться с этими великанами. Но большой размер и проблемы создает отнюдь не маленькие.

ЗООСПРАВКА
Слон
Elephantidae

iStock-159003241.jpg

Класс — млекопитающие
Отряд — хоботные
Семейство — слоновые
Роды — африканские слоны (Loxodonta — два современных вида), индийские (азиатские) слоны (Elephas — один современный вид)

Самые большие сухопутные животные Земли. Ноздри, сросшиеся с верхней губой, образуют длинный хобот, который у африканских слонов заканчивается двумя подвижными «пальцами», а у индийских — одним. Крупные верхние резцы, превратившиеся в бивни, используются как средство защиты и нападения, для добычи пищи и как элемент полового отбора. Слоны высоко социальны, эмоциональны и умны. Некогда встречались повсеместно, но сегодня их ареал значительно сократился, и слоновым угрожает вымирание.

Значение размера

Тело слонов содержит порядка 100 триллионов клеток. В каждой из них непрерывно производят энергию тысячи митохондрий. Интенсивно работая, они разогреваются до опасной температуры, около 50 °C, требуя постоянного отведения тепла. Для мухи это не представляет трудности, но попробуйте вырастить из нее слона, и насекомое закипит и лопнет. Ведь с каждым десятикратным увеличением длины тела его поверхность увеличивается в сотню, а объем — в тысячу раз. Вырабатываемая этой массой энергия не сможет эффективно рассеиваться и будет накапливаться.

Minden_00545098_HR.jpg
На задней стороне уха африканского слона видны крупные сосуды, помогающие остужать тело

В отличие от насекомых, слоны — мастера отдавать тепло. Их широкие, пронизанные капиллярами уши — у африканских особенно крупные — служат радиаторами. Даже слоновье колено, которое один из слепцов в притче ощупал и установил, что оно шершаво, «как старая сосна», может быть инструментом теплообмена. Предполагается, что густо пронизанная кератином кожа слонов неспроста так легко растрескивается: трещины позволяют накапливать больше влаги, чтобы охлаждаться за счет ее испарения. Но главный секрет удержания температуры в комфортных пределах — никуда не торопиться.

Спешить медленно

Чем крупнее животное, тем, как правило, медленнее его метаболизм. Карликовая землеройка находится в постоянном, будто истерическом движении, она даже моргает больше 10 раз в секунду и за час поглощает 6 л кислорода в пересчете на килограмм массы тела. Для слонов эта цифра не превышает 2 л, и в движениях они сохраняют царственную неторопливость. Их спокойствие можно даже услышать. Сердце млекопитающих совершает за жизнь порядка миллиарда сокращений, но у мышей оно колотится бешено, а у слонов бьется медленно, словно растягивая свой срок на десятилетия.

01338888.jpg
Стадо африканских слонов в дельте реки Окаванго на севере Ботсваны

Скорее всего, замедленный обмен веществ сдерживает и развитие опухолей; для организма, состоящего из столь большого числа клеток, этот риск особенно велик. Наконец, неторопливым слонам нужно меньше пищи. Мыши-полевке в день требуется проглотить почти столько, сколько весит она сама. Слонам достаточно и 5–10% их массы. Впрочем, и это количество добыть не так легко. За день взрослому слону приходится пережевывать сотни килограммов низкокалорийной и жесткой растительной пищи. По счастью, эволюция хоботных во многом связана с их замечательными зубами.

Тяжелая голова

Древнейшие хоботные меритерии появились в районе нынешнего Средиземноморья почти 45 млн лет назад. У них уже имелся «хоботок» и увеличенные резцы, прообразы бивней. Однако меритерии сохраняли почти полный набор зубов, пережевывая мягкую растительность мелководья. Их потомки мастодонты сумели освоить жесткую пищу, сохранив только по 2–3 мощных «жевательных» зуба с каждой стороны челюсти. У современных слонов их осталось лишь по одному. Превратившись в массивные шершавые терки, они мельчат и траву, и кору, и ветки.

01548820.jpg
Трое взрослых слонов мирно встретились у источника воды в Кении

За этой нелегкой работой зубы слонов стираются и сменяют друг друга шестью — а не двумя, как у нас, — поколениями, последнее из которых появляется только в 45–50 лет. Зато пожизненно на своем месте остается пара резцов, образующих бивни. Ими слоны могут валить деревья и раскапывать землю в поисках источников воды, а мамонты разгребали снег и ломали наст, добираясь до растительности — их изогнутые массивные бивни часто стерты с внешней стороны. Столь тяжело вооруженная голова требует надежного основания в виде толстой короткой шеи. Ну, а с такой шеей да при слоновьем росте есть лишь один удобный способ дотянуться до земли, чтобы напиться или сорвать пучок травы.

Совать свой нос

Настоящий хобот появился еще у мастодонтов, но у современных слонов он превратился в нечто невероятное. Тяжелое и опасное оружие, удар которого может быть смертелен и для тигра. Ловкая подвижная конечность, способная поднять с земли монетку или рисовать, удерживая кисть. Тонкое средство тактильного общения, которое чувствует легчайшее поглаживание. И конечно, нос, да еще какой — его считают лучшим в мире. Хобот вмещает рекордное число обонятельных рецепторов, которые кодируются примерно 2000 генов. Для сравнения: у собак их менее 1000.

01102941.jpg
Хобот позволяет обдирать листья с деревьев

Вряд ли удастся хотя бы приблизительно представить многоцветный и подробный мир ароматов, который открывается обладателям этих великолепных носов. Известны случаи, когда слепые слоны управляли стаей сородичей, и отсутствие зрения им ничуть не мешало. Они чуют запах воды с расстояния в 20 км и узнают друг друга по давно высохшему следу мочи. В Анголе слоны избегают минных полей, замечая присутствие тротила, а в Кении различают людей из соседних племен, и сторонятся тех, кто на них охотится. Такая разумность вполне ожидаема. Ведь чтобы использовать хобот в полной мере, понадобится мозг, способный справляться с большим потоком информации. И он у слонов имеется.

Великая любовь

Головной мозг африканского слона содержит порядка 260 млрд нейронов, почти втрое больше, чем у человека. Множество их образует сложнейший мозжечок, однако хорошо у них развита и кора полушарий, которая выполняет высшие когнитивные функции и позволяет справляться со стандартными задачами — скажем, использовать предмет, чтобы добраться до вкусной награды. Выделяется и слоновий гиппокамп, играющий ключевую роль в работе памяти и эмоций. Недаром они живут тесными группами, разлучить которые способны только неволя или смерть. «Своих» слоны любят по-настоящему и могут впасть в ярость, если кому-то из них грозит опасность.

01496088.jpg
Стадо уходит в закат. Кения, заповедник Масаи-Мара

Смерть самки-матриарха сопровождается всеобщим сбором с нежными поглаживаниями ее тела и громкими трубными возгласами. Если не считать людей и неандертальцев, слоны — единственные животные, у которых наблюдается нечто вроде похоронного обряда. В 2014 году защитники животных, освободившие слона после многолетней неволи, были потрясены, увидев, что он по-настоящему плачет. Не менее трогательны бывают и встречи старых знакомых, которые узнают друг друга спустя десятилетия разлуки. Память у слонов действительно велика, какой и должна быть у неторопливых гигантов. Лишь слепцам, что ощупывали с разных сторон то хобот, то бок и бивни, слон мог показаться нелепостью. Трудно не согласиться, что в действительности эти величественные и большие животные поразительно гармоничны.

СВЕРХСПОСОБНОСТИ
Почему слоны не летают

Самыми большими из когда-либо поднимавшихся в воздух птиц считаются пелагорнисы и аргентависы. Размах их крыльев превышал 7 м, а масса — 70 кг. Еще крупнее были некоторые рептилии мелового периода, такие как кетцалькоатли. Большинство палеонтологов полагают, что масса летавших птерозавров могла достигать 200 и даже 250 кг. Но и таким далеко до современного взрослого слона: эти великаны слишком тяжелы и к полету способны разве что во сне или в сказке, как Дамбо из нового одноименного фильма Disney (в российском прокате с 28 марта 2019).

Dumbo_movie-stills_3.jpg

Взлет возможен только тогда, когда направленное вниз притяжение (которое зависит от массы) преодолевается подъемной силой (зависящей от площади крыльев и скорости). Если мы увеличим птицу до размеров слона, ее вес возрастет в тысячи раз, а площадь крыла и подъемная сила — лишь в сотни, и летать она больше не сможет. Даже сказочно большие уши диснеевского Дамбо для этого недостаточно велики. Их размеры составляют примерно 1,5 × 0,75 м, и, чтобы 250-килограммовый слоненок полетел, квадратный метр поверхности его ушей должен поднимать в воздух не меньше 190 кг. Такую нагрузку испытывают крылья истребителей. Но они увеличивают подъемную силу за счет большой скорости, за несколько часов сжигая столько энергии, сколько слон из своей растительной диеты не получит и за полжизни. Ему остается разве что прыгнуть с возвышенности, расправить уши пошире — и попробовать парить. 

Действительно, безмоторные планеры остаются в воздухе без труда и расхода энергии. Однако их крылья при всей своей великолепной аэродинамике создают подъемную силу, которая поддерживает лишь несколько килограммов на квадратный метр площади. Подобные цифры характерны для крупных птиц, например крылья альбатросов поднимают по 11–19 кг/м². При такой нагрузке 250-килограммовому Дамбо понадобились бы уши размахом больше 45 м. А уж когда слоненок станет взрослым и достигнет веса в 4–5 тонн, им пришлось бы растянуться на невероятные 300 м. Трудно даже представить размеры мышц и костей, которые смогли бы поддерживать всю эту конструкцию — огромную, нелепую и уже далеко не сказочную.

VS04_102_Zoology.jpg

Ежедневные потребности взрослого слона в энергии достигают впечатляющей цифры в 70 000 Ккал и без дополнительных расходов на полет.

Фото: NATURE PL (X5) / LEGION-MEDIA, ISTOCK, MINDEN / FOTODOM. RU, DISNEY / WDSSPR

Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 4, апрель 2019

Ключевые слова: зоология, слон, Дамбо, Disney
Подписка на журнал
 
# Вопрос-Ответ
НОВОСТИ ПАРТНЕРОВ