своей пищи гораздо больше, чем тот, который этим не пользуется. Следовательно, хотя в некоторых нишах и выживут примитивные организмы, использующие менее продуктивные химические реакции, как это случилось на Земле, нам будет разумно ожидать, что все организмы, кроме самых примитивных, будут использовать самые продуктивные химические процессы, доступные в том месте, где они живут.

Для доставки кислорода (или водорода, или чего-то ещё) к своим клеткам более крупным организмам требуются более сложные дыхательные системы, чем более мелким. Одноклеточные существа просто осуществляют газообмен через стенку своей клетки. Мелкие многоклеточные наземные обитатели могут использовать простые сети трубок, которые открываются наружу — как трахеи у насекомых. Некоторые мелкие рыбы и амфибии дышат прямо через кожу, хотя амфибии, делающие это на суше, должны поддерживать свою кожу влажной.

Ни один из этих методов не может обеспечить поступление достаточного количества входящего газа или удалить достаточное количество выходящего, чтобы удовлетворить потребности очень крупного и/или активного существа. Поэтому такие существа должны найти способ заставить работать на себя закон квадрата-куба. Они могут сделать это путём увеличения отношения поверхности к объёму тех образований, через которые идёт поток жизненно важных газов, и/или скорости, с которой газы перемещаются в сторону этих поверхностей и от них.

Водные животные на Земле делают это с помощью жабр — ветвистых или перистых образований с множеством мелких кровеносных сосудов вблизи их поверхности. Они могут просто выступать из тела, как у личинок некоторых саламандр; или они могут быть заключены в защитные полости, как у большинства рыб. Они могут действенно омываться током воды во время плавания, или животное может обладать средствами принудительной прокачки воды через жабры. В любом случае через тонкие стенки выростов на жабрах происходит обмен растворёнными газами между окружающей водой и кровью; эти газы циркулируют по телу животного в крови, и на этом пути проникают сквозь стенки кровеносных сосудов к другим клеткам и из них. В случае животных, которые живут в каком-то другом жидком растворителе, те же самые механические принципы работали бы так же хорошо.

Лёгкие, которые наземные и воздушные существа используют для получения того же результата, можно рассматривать как «жабры наизнанку». Жабры пропускают жидкость по наружной стороне многократно разветвлённого тканевого образования; лёгкие втягивают газ в многократно разветвлённые полые трубки, обмениваются газами с кровью через внутренние стенки этих трубок и выбрасывают наружу изменённую смесь газов. Разветвление увеличивает площадь поверхности для газообмена; учащённое дыхание увеличивает скорость, поступления газов внутрь и выведения их наружу.

И лёгкие, и жабры могут значительно различаться сложностью и особенностями своего строения, и даже своим количеством. Например, у большинства змей есть лишь одно функциональное лёгкое. В целом же и лёгкие, и жабры — это механические устройства, позволяющие поступать в организм и выводиться из него большому количеству газа, и они зависят от системы кровообращения в плане доставки этих газов к отдельным клеткам и от них. Это подразумевает наличие системы кровеносных сосудов (вен, артерий и капилляров), одного или нескольких насосов (в наших краях у большинства из нас одно сердце, но встроенное запасное или даже два могли бы давать преимущество и могли бы где-нибудь эволюционировать) и циркулирующей жидкости (крови). Кровь сама по себе — это довольно сложный орган, содержащий целый ряд узкоспециализированных структур. У нас и наших близких родственников кислород доставляет к клеткам молекула под названием гемоглобин, которая придаёт нашей крови красный цвет. Другие животные могут использовать нечто другое, и их кровь не обязательно должна быть красной. Например, у некоторых земных ракообразных и моллюсков взамен его есть голубое соединение меди гемоцианин; однако, будучи писателем-фантастом, вам не нужно ограничиваться теми соединениями, которые используют земные организмы. Те, кто эволюционировал вне Земли, могут наткнуться на полезные заменители, не известные даже нашим химикам.

Типы дыхательной и кровеносной систем, необходимые живому существу, будут зависеть от взаимодействия нескольких переменных. На более ранней Земле с более концентрированной атмосферой простых трахей было достаточно для таких крупных насекомых, какие не смогли бы жить здесь и сейчас. Похожие на сороконожек месклиниты из «Экспедиции «Тяготение»» Хола Клемента не нуждаются в лёгких и дышат водородом напрямую через поры кожи, потому что они относительно невелики и живут в плотной атмосфере. Люди запасают в своих телах мало кислорода, поэтому должны часто дышать, иначе умрут; тюлени и киты, которые глубоко ныряют, должны обладать приспособлениями, позволяющими им значительно увеличить время между двумя вдохами. У жирафов, чтобы кровь поступала к голове, находящейся на высоте пяти и более метров над землёй, должно быть кровяное давление, которое убило бы человека, и это значит, что у них также должны быть очень прочные кровеносные сосуды (см. статью Дж. У. Уоррена).

Питание

Другой важной функцией системы кровообращения является распределение по клеткам пищи. А что это за пища? Это затрагивает деликатный, но основополагающий момент: каждый живой организм (за исключением тех, кто находится в самом низу пищевой цепочки, вроде фотосинтезирующих растений) поедает другие организмы и в конечном итоге (за исключением искусственного вмешательства наподобие мумификации или запечатывания в склепе) бывает съеден третьими. Экосистема — это более или менее стабильная совокупность организмов, которые используют различные формы энергии для поддержания динамического баланса системы как единого целого. На поверхности Земли растения используют солнечную энергию напрямую, травоядные животные используют энергию, запасённую в химической форме в этих растениях, плотоядные животные получают её, поедая травоядных животных, и в итоге все они перерабатываются обратно в питательные вещества растений.

В этой сети взаимоотношений и в своём окружении каждый живой организм занимает уникальную нишу. Для удовлетворения потребностей, присущих какой-либо конкретной нише, ему требуется определённое оснащение (а именно, анатомия и физиология). Растения большей частью не «едят»; им просто нужны хлорофилл и светособирающие поверхности для его использования (хотя некоторые растения наподобие венериной мухоловки действительно поедают мелких животных и приобрели приспособления для их поимки). Животные питаются либо растениями, либо другими животными, и им нужны средства для захвата и обработки пищи.

Рот принимает самую разнообразную форму в зависимости от того, с чем ему приходится работать, и каким иным требованиям он должен удовлетворять. У многих рыб рот представляет собой не более чем просто отверстие — достаточно большое, чтобы глотать подходящий набор объектов меньшего размера, чем его владелец. Змеи едят редко, поэтому должны уметь справляться с добычей, превышающей диаметр их собственного тела, если такая добыча — это единственное, что доступно. Не имея рук или ног для удержания пищи и манипуляций ею, они используют большое количество мелких, загнутых назад зубов для удержания