В прошлой части мы рассмотрели, как наземные организмы решили проблему опоры. Но создать скелет и мускулатуру мало — нужно напитать его. Для этого требуется подводить ко всем, даже самым высоким частям организма физиологические жидкости.
Жидкости эти могут быть разными: кровь, лимфа, растительные соки. Нам здесь важно только то, что они жидкие, а значит их подъём на высоту требует принципиально иных технических решений.
И таких решений мы в живой природе видим только два: капиллярный эффект и гидравлический механизм.
Для первого нужно совсем немного: очень узкая трубка, стенки которой смачиваются водой. Часть водяного столба, прилегающая к стенкам, будет стремиться образовать тонкий слой вдоль этих стенок, а центральную часть подтянет сила поверхностного натяжения. Так столб жидкости будет подниматься по трубке, покуда его вес не окажется достаточным, чтобы противостоять капиллярным силам. Чем у́же трубка, тем выше поднимается жидкость.
Метод не требует затрат энергии, поэтому его взяли на вооружение растения. В земных условиях он позволяет поднимать воду на высоту до 120-130 метров. Современные деревья практически достигли этого предела.
* * *
Для гидравлического механизма требуется замкнутая система сосудов, пронизывающая весь организм, и одно или несколько мышечных утолщений, которые создают локальные области повышенного давления и проталкивают жидкость по сосудам вперёд.
Остальное — детали. Количество кругов обращения, строение сосудов, наличие клапанов и многая прочая существенно влияют на характеристики системы, но не меняют основного принципа.
Ключевой момент, который хотелось бы обсудить здесь, следующий: одно или несколько сердец?
Каждый вариант имеет свои ограничения и преимущества. Одно сердце является высокоспециализированным органом, который находится в определённом месте тела — а значит прочие части тела могут быть заточены под решение других задач. Система из многих сердец более надёжна: повреждение одного не приводит к смерти или недееспособности всего организма. Она позволяет поддерживать в системе более низкое давление, если соответствующим образом разместить сердца. Однако их работу нужно ещё синхронизировать.
И тут перед нами встаёт вопрос: а почему, собственно, у позвоночных только одно сердце? Проблема синхронизации решаема. Мы как-то координируем движение четырёх конечностей, сможем координировать и работу четырёх сердец. Но оно у нас только одно, что порождает серьёзные риски для жизни и здоровья.
Думается, ответом здесь будет зависимость нынешнего строения организмов от их эволюционной истории. Система из нескольких сердец ассоциируется с предковой формой двусторонне-симметричных животных: червеобразным существом, чьё тело более или менее чётко разделено на секции, в которых повторяются одни и те же органы. По ходу эволюции эти секции всё более специализировались на выполнении определённых функций. Процесс шёл независимо у позвоночных и членистоногих, но в одном направлении. Сохранение нескольких сердец в таких условиях означало бы фактически формирование нескольких различных органов, действующих в различном окружении, но при этом выполняющих одну и ту же функцию и чётко скоординированных друг с другом. При всей прихотливости эволюции эта задача для неё слишком сложна.
Ещё больше о влиянии эволюционного пути нам предстоит говорить далее, когда речь пойдёт о вариантах развития, которые в нашем мире не реализовались. Но об этом речь пойдёт в следующий раз.