Арик Кершенбаум - Путеводитель зоолога по Галактике. Что земные животные могут рассказать об инопланетянах — и о нас самих

Исаак Ньютон заявил, что ускорения не бывает без силы, и этот элементарный факт лежит в основе всего движения животных. Если вы не приложите силу, вы не сможете прийти в движение. Это очевидно, когда вы наблюдаете, как утка на замерзшем пруду отчаянно загребает по льду лапами, не в состоянии двинуться с места, но уже не столь очевидно, когда утка расправляет крылья и взлетает, как будто не задумываясь о том, к чему именно она прикладывает силу. В действительности контраст между движением по твердой поверхности и движением в неплотной среде наподобие воды или воздуха — ключ к нашей классификации гипотетических способов передвижения.

Начнем с некоторых определений и базовых разграничений. Пространство либо заполнено чем-то, либо нет. Оставим пока вопрос о движении в вакууме и подумаем, чем может быть заполнено пространство, в котором нужно передвигаться. Может понадобиться пройти сквозь твердую среду, если вы крот или дождевой червь, — к этому мы вернемся позже, поскольку вопрос, действительно ли кроты и дождевые черви передвигаются в «твердой» среде, не столь однозначен, как кажется. Но если вещество, заполняющее пространство, не твердое, то оно может быть только текучим. Движение, как правило, происходит в текучих средах, и понятно почему (в них двигаться легче, чем в твердых). Термин «текучий» относится ко всему, что течет, — то есть среда обтекает вас, когда вы движетесь сквозь нее, и это существенно упрощает движение. Как жидкости, так и газы текучи, пусть в быту мы и применяем это слово только к жидкостям, а не к газам. Но газы, безусловно, обтекают движущееся тело, и для обсуждаемой нами проблемы это имеет важное значение.

Между жидкостью и газом существуют два основных отличия. Во-первых, жидкости обычно (хотя и не всегда) более вязкие и плотные, чем газы. Они больше сопротивляются движению, что может быть как неблагоприятным (замедляет движение), так и полезным фактором, поскольку жидкость обеспечивает опору, от которой можно оттолкнуться. Задумайтесь, как просто плавать в воде и насколько сложнее сдвинуться с места, просто размахивая руками в воздухе! Второе различие состоит в том, что газы расширяются, стремясь заполнить полость, в которой они находятся, а жидкости скапливаются на дне. Из этого правила есть исключения, но сам принцип важен — он подразумевает, что у жидкости чаще всего имеется поверхность, и граница между поверхностью океана и воздухом над ней, как мы теперь знаем, сыграла чрезвычайно важную роль в эволюции жизни на Земле.

Если вы животное, обитающее в текучей среде наподобие водной, у вас есть три возможности: всплывать, тонуть или обладать как раз такой степенью плавучести, чтобы оставаться на месте, не всплывая и не опускаясь на дно. Если ваша плотность выше плотности воды, то вы скорее всего утонете, и, если ничего не предпринимать, в конце концов опуститесь на дно. В таком случае ваша задача — передвигаться на границе твердой и текучей среды, как поступают крабы, морские звезды и все остальные донные организмы. То же относится к животным окружающего нас мира — собакам, кошкам, людям. Все они передвигаются на границе твердой среды (почвы) и текучей (воздуха). Разумеется, мы исходим из того, что основная сила на планете — гравитация. Есть веские основания полагать, что это так: прежде всего, гравитация — единственная фундаментальная сила, которая успешно работает на средних расстояниях. Можно допустить, что на маленькой планете (у которой, соответственно, небольшая сила притяжения) с мощным магнитным полем, населенной множеством форм жизни, биохимия которых основана на железе, объекты могут притягиваться практически в любом направлении. На такой планете «вниз» не обязательно означает «к центру планеты», как на Земле, где мы привязаны к поверхности. Вместо этого магнитное поле в одних точках планеты будет тянуть животных вверх, в других вбок — там не будет понятий верха и низа в абсолютном смысле! Однако сила магнитного поля, которая понадобится, чтобы удержать наши гипотетические формы жизни на поверхности, будет настолько велика, что разорвет любые сложные молекулы, стоит им образоваться. Поэтому, хотя следует учитывать и причудливые варианты, нам все же лучше ограничиться рассмотрением планет, где основная сила — гравитация.

Некоторых животных тянет вниз, но они сопротивляются этому. Самый очевидный пример — птицы. В полете они движутся сквозь текучую среду, удерживаясь в воздухе, но это для них не естественное состояние — если они перестанут сопротивляться, они упадут. Многие морские животные сталкиваются с той же проблемой, хотя, если они перестанут держаться на плаву, для них это не так опасно, как для птиц, поскольку плотность их тела гораздо ближе к плотности воды, а вода более вязкая, чем воздух. Осьминоги, например, обычно ходят по морскому дну с помощью «ног», но в случае необходимости умеют также использовать реактивную струю для быстрого плавания под водой, не касаясь дна.