Ученые говорят что скорпионы самые древние животные на земле
Скорпионы – 300 миллионов лет без изменений
Скорпионы — подлинная загадка природы. Все в них вызывает удивление. Они жили на Земле уже 300 или 400 миллионов лет назад. В Швеции, Шотландии и в Америке найдены окаменелые скорпионы. Их появление относят к эпохе самых древних животных, которых когда-либо находили на нашей планете. Натуралистов больше всего удивляет то, что и сейчас скорпионы остались точно такими же, какими были в далекие доисторические времена.
Другие виды животных возникали, изменялись или вовсе исчезали; скорпионы же и поныне остались такими, какими появились на свет. Можно сказать, что природа, создав скорпиона, сразу достигла совершенства, никаких доделок не потребовалось. Существо отвратительное, но совершенное, вредное, приспособленное к самым суровым условиям, скорпион остался вне эволюции. И только небольшие размеры помешали ему стать подлинным страшилищем.
Скорпионы принадлежат к беспозвоночным животным, классу паукообразных. Известно около 500 видов скорпионов, почти не отличающихся друг от друга. Голова и грудная клетка скорпиона составляют одно целое (головогрудь), впереди головы две маленькие твердые клешни, по бокам расположены более крупные клешни, похожие на ложки для салата. Они захватывают добычу и передают ее маленьким клешням, кромсающим пищу. У скорпиона восемь когтистых лапок, но передвигается он очень медленно.
Крепкий панцирь защищает скорпиона, подобно щиту. Хвост заканчивается длинным шипом, постоянно выделяющим капельку яда. Рот скорпиона расположен на брюшке. Скорпион — единственное в мире животное, у которого на брюшке находятся загадочные органы. Исследователи назвали их «гребешками» из-за сходства с расческой. Речь идет о двух пластинках, расположенных перпендикулярно друг к другу, снабженных чешуйками. Натуралисты затрудняются определить, для какой цели служат эти «гребешки». Полагают, что они выполняют роль вентиляторов, необходимых для дыхания.
На брюшке у скорпиона восемь маленьких отверстий, каждое из которых является выходом из легочных мешков. Если закупорятся семь из них, животное не пострадает, и только когда закрыты все восемь отверстий, скорпион, спустя два часа погибнет.
У скорпиона слабое зрение и слух. Слышит он ногами, потому что у него нет ушей и барабанных перепонок, а есть тоненькие волоски на ногах — «акустические волоски», которые выполняют роль органа слуха.
Скорпионы обитают в пустынных районах с сухим, жарким климатом и в тропиках. Они любят тепло, но избегают прямых солнечных лучей. Поэтому скорпионы всегда скрываются под камнями, в трещинах скал и почвы, под корой деревьев, в пустыне зарываются в песок и выползают лишь по ночам.
В поисках тепла они проникают в человеческие жилища, забираются в кровати, под одежду, прячутся в обуви. В общем, обязательно стремятся в какое-то укрытие. Наблюдать за скорпионами, живущими на воле, почти невозможно из-за их постоянного стремления скрыться, спрятаться.
Французский ученый Анри Фабр провел такой эксперимент: он поместил несколько скорпионов в специально оборудованной застекленной клетке. Этот стеклянный дворец, названный им «Лувром для скорпионов», позволил ему сделать удивительные наблюдения. Он увидел необыкновенное зрелище, «которого еще никто никогда не видел, во всяком случае, из тех, кто умеет наблюдать».
Его исключительное терпение подвергалось тяжелым испытаниям. Скорпионы действовали всегда лишь ночью, и, кроме того, они отличались необычайной медлительностью. Благодаря необыкновенной настойчивости Фабр смог проникнуть во многие тайны жизни скорпионов.
Прежде всего, его удивление вызывало то, что с октября до марта скорпионы совершенно ничего не ели. Фабр помещал у них на виду аппетитную еду, но они только небрежно отбрасывали ее. И при этом они отнюдь не находились, подобно улиткам, в состоянии зимней спячки, они сохраняли тот же размер, подвижность и были постоянно готовы сразить врага острием своего крючковатого шипа.
Лишь в середине марта у скорпиона начинает проявляться признак аппетита, и подчас можно подглядеть, как он грызет насекомое.
Фабр заметил, что скорпионы никогда не нападают на крупную добычу. И это, вероятно, только из-за отсутствия аппетита, потому что уж если скорпион вступает в бой, он всегда выходит победителем из сражений с другими насекомыми, даже большими, чем он, по размерам и лучше вооруженными.
Однажды Фабр наблюдал за исключительно интересной схваткой между скорпионом и богомолом. Богомол смог долго защищаться благодаря тому, что захватил хвост скорпиона, когда же, обессилев, он отпустил хвост, то был тут же побежден — укол в живот лишил его жизни. Столкнувшись с большой и сильной медведкой, скорпион мгновенно погрузил свой шип в панцирь медведки, и насекомое, сраженное одним ударом, погибло. Борьба со сколопендрой длилась четыре дня, скорпион колол ее со всех сторон и победил.
Скорпионы необычайно воздержанны в еде. Фабр пытался кормить своих питомцев бабочками-капустницами; скорпионы почти не обращали на них внимания, если же убивали, то съедали только голову.
Фабр, полагая, что бабочки — непривычная пища для скорпионов — обитателей выжженных пустынь,— стал давать им саранчу. Повторилось то же самое: саранча спокойно прогуливалась по спине скорпиона, и он отшвыривал ее хвостом. Один подопытный скорпион прожил девять месяцев абсолютно без всякой пищи. Маленькие скорпионы, помещенные в стаканах под кисеей, прожили с октября по июнь, полностью лишенные пищи, и продолжали оставаться такими же подвижными, как будто они прекрасно питались.
Известны еще более удивительные примеры. Один натуралист наблюдал за лангедокским скорпионом, прожившим без пищи 368 дней; алжирский скорпион прожил без пищи 14 месяцев.
Эти факты труднообъяснимы. Откуда скорпион, лишенный пищи, черпает энергию? Но скорпион, обычно столь воздержанный в еде, в период любви отличается не только обжорством, но и каннибальством. Фабр много раз видел, как самка скорпиона спокойно пожирает самца, причем она съедает его почти всегда полностью.
Это происходит только в период спаривания, в апреле — мае, и всегда самка пожирает самца, никогда наоборот. (Самца легко отличить от самки по внешнему виду: самцы светлее по окраске и более тощие.)
Глухие, почти слепые, воздержанные в еде, скорпионы удивительно нежны в любви. Их соединению предшествуют долгие «ухаживания», совместные прогулки. Вначале они соприкасаются «лицом к лицу» или «лбом ко лбу». Эта странная поза является как бы объяснением в любви и преможением брака.
После этого самец, осторожно взяв подругу «за пальцы», ведет ее на прогулку. Эти мирные прогулки длятся часами, иногда даже днями, «Жених» и «невеста» трогают друг друга головками, самец своими лапками ласкает самку.
Обычно считают, что поцелуй придуман голубкой. Фабр утверждает, что предшественником голубки в этом был скорпион. Он наблюдал между скорпионом и его «дамой» повадки, прямо-таки в точности воспроизводящие поцелуй. Если во время прогулки повстречается другой, более сильный самец, он может отнять и увести «невесту».
После долгих прогулок начинаются поиски дома. Тут можно увидеть, как чета переползает от одного камня к другому, держась все время за щупальца. Самец возглавляет шествие, самка покорно следует за ним.
Если он найдет что-то подходящее для жилья, то всегда первый входит туда, а самка терпеливо поджидает снаружи. Потом самка переступает порог. Иногда бывает и так, что они тут же вместе выползают — это значит, что самка не одобрила выбор квартиры. И скорпионы, держась друг за друга, вновь пускаются на поиски пристанища. Предположим, самец увидел черепок или камень, под которым можно построить жилище. Он, не отпуская «руки» «невесты», прорывает ход под камень, уравнивает землю хвостом и исчезает в норке. На поверхности из норки торчит лапа, которой самец по-прежнему держит свою подругу.
Не раз Фабр был свидетелем стычек, когда строптивые самки, цепляясь за землю, упорно отказывались переступить порог дома. Но им редко удавалось высвободиться.
Удивляясь упорству самца, короткий роман которого заканчивается так трагически, Фабр пишет; «Странный мир, в котором жертва с силой увлекает убийцу к алтарю». Так же, как и среди богомолов, самка скорпиона после спаривания пожирает самца, если только ему не удается скрыться. Она поражает его одним ударом острия. «Гребешки» (любопытная аппаратура, находящаяся под брюшком) действуют, по словам Фабра, подобно «дьявольской машине», из которой несчастный самец не может вырваться.
Вдова тут же приступает к пиршеству, но, как это часто бывает у скорпионов, у нее нет аппетита. Тогда она съедает только голову самца, а тело его выбрасывает на съедение муравьям.
Самка скорпиона, ожидающая потомства, нередко поедает маленьких скорпионов из других гнезд. Самка обретает некоторую благопристойность, когда становится матерью. У нее рождается от 25 до 40 малышей.
Скорпионы относятся к яйцеживородящим существам. Из отложенных яиц тотчас же или через очень небольшой промежуток времени вылупляются молодые скорпионы, полностью развитые, похожие на взрослых.
Мать помогает детенышам выбраться из яйца. Она осторожно захватывает, разрывает и затем проглатывает пленку яйца, высвобождая новорожденного. Проделывает это она с такой же нежностью и ловкостью, как овца или кошка, когда они съедают зародышевую оболочку.
Самка скорпиона, вероятно, была первым существом на земле, выполнявшим эти материнские обязанности. Ведь в те времена, когда на земле появились скорпионы, еще не было живородящих животных. Это еще раз говорит о высоком совершенстве организма скорпиона: инкубационный период его зародыша проходит так же, как у высших млекопитающих, вне всякой опасности — в чреве матери.
По мере того, как мать высвобождает крошек от опутывающих их оболочек, они, словно по мостику, взбираются к ней на спину по щупальцам, которые она опускает, чтобы облегчить им подъем.
Мать совершенно не заботится о питании своих малюток — ничем не кормит их. Когда молодые скорпионы чуть-чуть подрастут, они самостоятельно отправятся на поиски добычи и теплого, укромного местечка. Живут скорпионы три-четыре года.
Автор: Клод Марли, перевод с французского.
P. S. О чем еще говорят британские ученые: о том, что заниматься научным изучением скорпионов для некоторых зоологов чрезвычайно увлекательное занятие, так, что ученые с этой целью даже совершают длительные путешествия (разумеется, предварительно позаботившись о чеках счетах гостиницы) в места их обитания – обычно это Северная Африка, Азия.
Обнаруженный в США древнейший скорпион, по-видимому, дышал воздухом
Рис. 1. Реконструкция скорпиона Parioscorpio venator. Жирными линиями выделены сохранившиеся участки тела. Изображение из обсуждаемой статьи
Палеонтологи обнаружили в отложениях раннего силура США отпечатки двух скорпионов. Возраст отложений составляет около 437–436 млн лет, что делает найденных скорпионов древнейшими известными представителями данной группы. На одном из отпечатков ученым удалось разглядеть детали строения кровеносной системы, которые свидетельствуют, что силурийские скорпионы могли обладать легочными мешками. Если это так, то находка является также древнейшим свидетельством адаптации животных к дыханию атмосферным воздухом. Кроме того, открытие ставит под сомнение гипотезу о морском происхождении скорпионов, свидетельствуя, напротив, об однократной колонизации суши предками паукообразных.
Силурийский период был тем временем, когда сушу освоили первые членистоногие животные и сосудистые растения. До этого континенты оставались прибежищем грибов, бактерий и водорослей. Первые свидетельства существования наземных растений — микроскопические криптоспоры — появляются в породах среднего ордовика возрастом около 460 млн лет. Считается, что некоторые из этих криптоспор, сгруппированные по четыре (так называемые тетрады), служили для размножения каких-то печеночных мхов. В отложениях следующего, силурийского, периода в большом количестве начинают попадаться споры с трехлучевой щелью — это говорит о появлении первых сосудистых растений. Древнейшие макроостатки таких растений относятся к роду Cooksonia и датируются верхним силуром. Они были найдены недалеко от английского города Ладлоу. На побегах куксоний из Ладлоу сохранились древнейшие устьица — приспособления наземных растений для газообмена и испарения влаги.
Наземные растения, точнее их споры и гниющие остатки, и стали тем магнитом, который притягивал к себе первых наземных членистоногих. Вслед за ними шли хищники. Примечательно, что до недавнего времени древнейшими сухопутными животными считались панцирные пауки (тригонотарбы) и губоногие многоножки, найденные в тех же слоях близ Ладлоу, что и древнейшие куксонии. Возраст этих слоев, по последним данным, составляет около 425 млн лет. Однако от членистоногих из Ладлоу сохранились только разрозненные фрагменты, и вывод об их сухопутном образе жизни был сделан по аналогии с находками более позднего возраста. Поэтому вполне понятно желание палеонтологов обнаружить прямые доказательства жизни на суше, коими являются, прежде всего, адаптации к дыханию атмосферным воздухом.
Некоторое время титул древнейшего наземного организма с сохранившимися дыхательными органами удерживала двупарноногая многоножка Pneumodesmus newmani, найденная в январе 2003 года на морском берегу недалеко от шотландского городка Стоунхейвен (рис. 2). Хотя от нее сохранилось всего шесть сегментов тела, на них различимы дыхальца — отверстия для вентиляции трахей. Многоножку подобрал местный палеонтолог-любитель, который во время отлива охотился за отпечатками рыб. На берегу рядом с этим местом даже был установлен информационный щит, который до сих пор оповещает туристов, что многоножка P. newmani является древнейшим животным, дышавшим атмосферным воздухом, а ее возраст составляет 428 млн лет. Увы, с тех пор оценки возраста слоев, где была сделана находка, поменялись, и сейчас слои относят не к среднему силуру, а к раннему девону (около 414 млн лет).
Рис. 2. Слева — двупарноногая многоножка Pneumodesmus newmani из раннего девона Шотландии, древнейшее животное с сохранившимися органами для дыхания атмосферным воздухом, Sp — дыхальце, St — стернит. Изображения из статьи H. M. Wilson, L. I. Anderson, 2004. Morphology and taxonomy of Paleozoic millipedes (Diplopoda: Chilognatha: Archipolypoda) from Scotland. Справа — участок побережья, где была сделана эта находка (ее место отмечено белой стрелкой. Фото © Александр Храмов
Почти такой же возраст (около 410 млн лет) имеют и панцирные пауки, обнаруженные в шотландском местечке Райни (Rhynie), вместе с множеством других раннедевонских членистоногих и наземных растений. Ископаемые, найденные в тамошних кремнистых породах, изучаются на тонких шлифах (срезах) под микроскопом. Используя подобную методику, ученые смогли разглядеть у панцирных пауков из Райни внутреннее строение легочных мешков (рис. 3). Так называются органы дыхания паукообразных, расположенные на брюшной стороне тела. По мнению специалистов, легочные мешки являются видоизмененными жаберными ножками. Когда предки паукообразных вышли на сушу, эти ножки, экипированные жаберными лепестками, погрузились вглубь тела, чтобы избежать высыхания. В результате основу легочных мешков современных паукообразных составляют многочисленные пластинки, гомологи жаберных лепестков, напоминающие страницы книги, так что по-английски этот орган называют book lungs — «книжные легкие».
Рис. 3. Слева вверху — поперечный срез легочного мешка раннедевонского паука из Райни, слева внизу — его трехмерная реконструкция, справа сверху — поперечный срез легочного мешка современного фрина рода Damon, справа внизу — поперечный срез легочного мешка современного скорпиона Heterometrus. A — воздушные мешки, L — пластинки легочного мешка, Bt — соединительные трабекулы, S — шипики, T — трабекула, F — зона слияния пластинок, Pc — столбчатые клетки, At — атриум (пространство легочного мешка), H — клетки гемолимфы. Изображение из статьи C. Kamenz et al., 2008. Microanatomy of Early Devonian book lungs
В отличие от панцирных пауков, которые вымерли к концу палеозоя, скорпионам удалось благополучно дожить до наших дней. Это особенно удивительно, учитывая, что они относятся к числу самых древних паукообразных. До сих пор древнейшим скорпионом считался Dolichophonus loudonensis, найденный в отложениях среднего силура Шотландии еще в 1899 году. Минимальный возраст этой находки составляет 433 млн лет. Кроме того, известен еще целый ряд силурийских и девонских скорпионов. Тем не менее скорпионов, в отличие от многоножек и панцирных пауков, не спешат пока причислять к древнейшим сухопутным животным. Дело в том, что многие ранние скорпионы попадаются в мелководных морских отложениях, поэтому некоторые ученые полагают, что, в отличие от своих потомков, они продолжали жить в воде. Самым видным сторонником этой точки зрения был американский палеонтолог Эрик Кьелсвиг-Веринг (Erik Kjellesvig-Waering), большой специалист по ископаемым хелицеровым. Именно Кьелсвиг-Веринг по пальцу клешни описал знаменитого скорпиона-гиганта Brontoscorpio из верхнего силура Англии, достигавшего в длину 90 см. Ученый был убежден, что скорпион такого размера мог жить только в воде.
Тем не менее даже если остатки какого-либо организма находят в морских отложениях, то это не значит, что он там жил — может быть, его туда снесло посмертно. В конце концов, находят же в морских слоях немало стрекоз и других крылатых насекомых. Конечно, у скорпиона, который не умеет летать, шансы упасть в воду гораздо ниже, но всё же они отнюдь не нулевые. Кроме того, у древнейших скорпионов, считающихся морскими, не было найдено ни одной ярко выраженной адаптации к водному образу жизни, например плавательных ног или жабр. Единственным исключением служит раннедевонский скорпион Waeringoscorpio westerwaldensis из Германии, у которого по бокам тела свешивается бахрома, напоминающая трахейные жабры водных личинок насекомых. Тем не менее не исключено, что этот признак возник вторично, когда сухопутные скорпионы предприняли попытку освоить воду.
Наконец, еще одним аргументом против «морской гипотезы» служат находки скорпионов, сделанные в морских отложениях и, несмотря на это, демонстрирующие признаки, характерные скорее для сухопутных животных. Например, в 2015 году в отложениях среднего силура Канады (возраст — около 430 млн лет) был найден скорпион Eramoscorpius brucensis, у которого тарзус, последний сегмент конечностей, немного короче базитарзуса, предпоследнего сегмента. Такая особенность характерна для современных сухопутных скорпионов, тогда как у мечехвостов, крабов и других морских членистоногих, разгуливающих по дну «на цыпочках», тарзус, наоборот, длиннее базитарзуса.
К этому же ряду находок относятся два небольших (менее 3 см в длину) раннесилурийских скорпиона, описание которых в прошлом месяце было опубликовано в журнале Scientific Reports (рис. 4). Оба экземпляра относятся к одному и тому же новому виду, получившему название Parioscorpio venator. Вместе с отпечатками червей, ракообразных и других беспозвоночных они были найдены на территории американского штата Висконсин еще в 1980-х годах и все эти годы пролежали в полной безвестности, пока их вновь не открыли при разборе коллекций.
Рис. 4. Два отпечатка скорпионов Parioscorpio venator, найденных в раннем силуре США. Cx — тазик; fe — бедро; fr — подвижный палец клешни; fx — неподвижный палец клешни; gt — кишечник; le — боковой глаз; mt — сегмент метасомы; pc — перикард; pfm — бедро педипальпы; pm — клешня педипальпы; pa — пателла (колено), ppt — колено педипальпы; ps — пульмо-перикардиальный синус; ptr — вертлуг педипальпы; pv — ядовитая железа; stn — стернит; tr — вертлуг; wl — ходильная нога. Длина масштабного отрезка — 5 мм. Изображение из обсуждаемой статьи
Скорпионы происходят из мелководных морских отложений, однако у ученых нет уверенности, что море было их прижизненной средой обитания. Дело в том, что на одном из отпечатков в районе мезосомы (средний отдел тела) ясно виден перикард — соединительнотканная сумка, в которой находилось сердце (рис. 5). От этого перикарда в стороны у P. venator отходят по меньшей мере три пары хорошо сохранившихся пульмо-перикардиальных синусов (пазух). У современных скорпионов такие синусы, по форме напоминающие сосуды, служат для кровоснабжения четырех пар легочных мешков (в отличие от настоящих сосудов, которые впадают непосредственно в сердце или в аорту, синусы соединены только с перикардом). Гемолимфа по синусам поступает в пластинки легочных мешков, где обогащается кислородом.
Рис. 5. Перикард и пульмо-перикардиальные синусы у раннесилурского и современных скорпионов. a — Parioscorpio venator; b — слепок перикарда скорпиона Centruroides exilicauda; c — самец скорпиона Hadogenes troglodytes. bl — легочные мешки; pc — перикард; ps — пульмо-перикардиальный синус. Длина масштабного отрезка — 1 мм (a, b); 1 см (c). Изображение из обсуждаемой статьи
Хотя сами легочные мешки у P. venator не сохранились, их наличие представляется довольно вероятным. До сих пор древнейший скорпион с сохранившимися легочными мешками был известен из нижнекаменноугольных отложений Шотландии. Именно шотландская находка рассматривалась как самое раннее бесспорное свидетельство перехода скорпионов к сухопутному образу жизни. Однако открытие P. venator говорит о том, что скорпионы стали жить на суше или как минимум начали совершать длительные прогулки за пределами водоемов почти на 100 млн лет раньше, уже в начале силурийского периода. Поскольку скорпионы из Висконсина на несколько миллионов лет старше других известных силурийских скорпионов, именно к ним теперь перешло звание древнейших представителей данного отряда. Получается, древнейшие скорпионы с большой вероятностью дышали атмосферным воздухом. Это еще один довод против «морской гипотезы» в пользу изначальной сухопутности скорпионов.
Стоит добавить, что если скорпионы произошли от общего предка паукообразных, который перешел к жизни на суше, то легочные мешки в ходе эволюции были изобретены всего один раз. Если же скорпионы возникли в море (например, от того же предка, что и морские ракоскорпионы), то придется допустить, что легочные мешки у хелицеровых независимо появились дважды (рис. 6).
Рис. 6. Различные варианты филогении хелицеровых. Варианты a–с предполагают, что скорпионы и остальные паукообразные приобрели легочные мешки независимо друг от друга, вариант d предполагает, что легочные мешки были унаследованы от общего предка. R. J. Howard et al., 2019. Exploring the evolution and terrestrialization of scorpions (Arachnida: Scorpiones) with rocks and clocks
Между тем, по своей микроструктуре легочные мешки скорпионов очень похожи на аналогичные органы у фринов, пауков и телифонов, что свидетельствует в пользу однократной колонизации суши. Впрочем, точку в этой дискуссии ставить пока еще рано — остается уповать на новые палеонтологические находки.
Источник: Andrew J. Wendruff, Loren E. Babcock, Christian S. Wirkner, Joanne Kluessendorf, Donald G. Mikulic. A Silurian ancestral scorpion with fossilised internal anatomy illustrating a pathway to arachnid terrestrialisation // Scientific Reports. 2020. 10, 14. DOI: 10.1038/s41598-019-56010-z.