Глава 4. Эволюция
Со времени первой публикации «Происхождения видов» Ч. Дарвина прошло уже больше полутора веков. Все это время наука не стояла на месте, и теория эволюции в ее современном виде соотносится с первой публикацией Дарвина примерно так же, как теория большого взрыва с гелиоцентрической системой Коперника. Упаси меня Боже залезать в дебри теории эволюции; да и куда мне, со свиным-то рылом, да в калашный ряд! Я опишу только те закономерности и явления, которые имеют непосредственное отношение к моей книге. Отличительной особенностью всех этих закономерностей и явлений является то, что все они хорошо укладываются в рамки геохимического подхода к жизни на Земле и ее эволюции. Геохимический подход к эволюции (по Еськову) гласит:
Эволюция биосферы и составляющих ее экосистем идет в целом в сторону возникновения все более совершенных, т.е. устойчивых и экономных, круговоротов вещества и энергии. Совершенствование циклов направлено на то, чтобы минимизировать безвозвратные потери биологических систем: экосистема стремится препятствовать вымыванию микроэлементов и захоронению неокисленного углерода, переводить воду из поверхностного стока в подземный, и т. д. Поэтому с общепланетарной точки зрения жизнь следует рассматривать как способ стабилизации существующих на планете геохимических циклов.
Вместо тяжеловесного словосочетания «геохимический подход» я часто буду использовать другие выражения, например, «планетарная точка зрения» «точка зрения биосферы» и т. д.
Об эволюции жизни на Земле мы можем судить на основании палеонтологических данных, по тем следам и останкам живших когда-то организмов, которые сохранились в осадочных породах. Изучая осадочные породы слой за слоем, ученые реконструируют историю видов, их возникновение, эволюцию и вымирание. Эволюция всех многоклеточных («многотканевых» по Корлиссу) животных видов, известных науке на сегодняшний день, стартовала примерно 541,0 ± 1,0 миллионов лет назад, в период, именуемый Кембрийским3. Именно в Кембрийских осадочных породах впервые появляются достоверные следы и останки макроскопических организмов. Современная биота4, частью которой является человечество, происходит от той самой биоты, зарождение и ускоренное развитие которой, палеонтологи называют Кембрийским взрывом. Именно во времена Кембрийского взрыва, практически одновременно, появились предки всех известных науке животных видов5. А затем, по мнению обычного человека, началось плавное усовершенствование организмов (дальше, выше и быстрей!) Вишенкой на этом торте является человечество, хотя люди не самые сильные, не самые быстрые и т. д. На самом деле, все не совсем так или даже совсем не так, но изложение теории эволюции не входит в мои планы. Я, как и обещал, остановлюсь на тех жизненных явлениях и закономерностях, которые имеют непосредственное отношение к моей книге.
Управляющий блок
(по Еськову)
Управляющим блоком именуется совокупность высших хищных видов экосистемы, находящихся на вершине пищевой пирамиды. Управляющий блок неизбежно возникает в экосистемах, достигших определенного уровня сложности. И хотя сами по себе хищники заняты лишь тупым поеданием «подведомственного населения» и разборками между собой, эффект от воздействия управляющего блока на экосистему сказывается на всех ее уровнях. В экологическом масштабе времени управляющий блок, в процессе своей жизнедеятельности, можно сказать, одним фактом своего существования, производит тонкую настройку экосистемы, балансирует, стабилизирует ее, а также перераспределяет потоки питательных веществ и энергии на средних и нижних уровнях пищевой пирамиды. Немного сложно для львов и гиен? Что ж, посмотрим.
Чрезвычайную важность управляющего блока, а также силу и глубину его воздействия на экосистему, наглядно продемонстрировала в наши дни история йеллоустоунских волков, изложенная здесь в экологическом масштабе времени.
История йеллоустоунских волков
В национальном парке Йеллоустоун (США) волки были полностью истреблены людьми еще в двадцатые годы XX-го века, и за 70 лет их отсутствия, популяции лосей и оленей почти полностью уничтожили тамошнюю растительность. Вся экосистема йеллоустоунского парка пришла в упадок, казавшийся необратимым. Ученые решили завезти туда волков из Канады. Волки освоились на новом месте и не просто взяли популяции лосей и оленей под свой контроль, они изменили всю экосистему.
Во-первых: лоси и олени стали обходить стороной теснины и лощины – места, где волкам проще всего выследить и загнать добычу. В этих местах, а также на склонах возвышенностей, загораживающих оленям и лосям обзор (по этой причине они их сторонятся, боясь внезапного нападения волков), сразу же стала возрождаться растительность. Подросший густой подлесок из ив, осин и тополей стал домом для множества видов птиц, а главное: кормом для бобров. Бобры являются ландшафтообразующим видом. Они создают для себя запруды, которые, в свою очередь, дают приют выдрам, ондатрам, водоплавающим птицам, лягушкам.
Во-вторых: волки потеснили койотов, численность которых сократилась примерно на треть. Это привело к росту популяций кроликов и мышей – основной добычи для ястребов, ласок, лис и барсуков.
В-третьих: ягоды в разросшихся кустарниках и волчьи объедки привлекли в парк медведей. Медведи еще больше усилили пресс на популяции лосей и оленей.
И наконец, реки изменили свое течение! Восстановившийся лес укрепил берега, русла рек сузились, образовалось большое число заводей, в реках стало больше порожистых участков, в которых вода насытилась кислородом. Четырнадцать волков, выпущенных на волю в 1995-ом году, и их потомки, всего за 20 с малым лет не только восстановили экосистему на огромной территории Национального парка Йеллоустоун, но и изменили его физическую географию.
Йеллоустоунские волки не уникальны. В любой экосистеме есть пул высших хищных видов, который управляет ею или правит, если выражаться высокопарно. Что особенно важно: от качества правления напрямую зависит качество жизни «подданных». Если управляющий блок состоит из продвинутых, конкурентоспособных видов, то вся экосистема конкурентоспособна и процветает.
Здесь я еще раз напомню, что история йеллоустоунских волков изложена в моей книге в экологическом масштабе времени и очень наглядно демонстрирует экологическую роль управляющего блока. Основной же эффект от жизнедеятельности управляющего блока виден в эволюционном масштабе времени и, на первый взгляд, противоположен экологическому эффекту. Основная функция управляющего блока состоит в том, что в процессе эволюции он время от времени производит так называемое «абсолютное оружие»: формы высших хищников, превосходящие по своим способностям все другие хищные виды, существовавшие до этого на эволюционной арене.
Термину «абсолютное оружие» посвящена отдельная подглавка в этой главе. Здесь же я просто отмечу, что производя иногда «абсолютное оружие», управляющий блок подвергает экосистему стрессу и вынуждает популяции жертв (те, которые уцелеют) к эволюционным ответам на свои действия: изменению стратегии выживания, уходу в другой размерный класс, приобретению новых и улучшению старых качеств и так далее. В конце концов, каждый раз, нарушенное «абсолютным оружием» экологическое равновесие восстанавливается на более высоком уровне, то есть жертвы становятся под стать хищникам. Здесь хорошо подходит аналогия с гонкой вооружений: у противоборствующих сторон сначала устанавливается паритет по каменным топорам, потом по лукам, потом по копьям и мечам, потом по пищалям, потом по танкам и самолетам, по ядерным боеголовкам и так далее. Единственное, в чем совпадают экологический и эволюционный взгляды на управляющий блок, можно выразить поговоркой: «На то и щука в речке, чтоб карась не дремал!» О печальной судьбе изолированных экосистем, в которых управляющий блок был сформирован из неконкурентоспособных хищников, рассказывает одна поучительная история из палеонтологической летописи, изложенная здесь в эволюционном масштабе времени:
Великий американский обмен
Практически весь Кайнозой6 Южная Америка находилась в островной изоляции, и ее экосистемы эволюционировали своим особым путем. Плацентарные по каким-то причинам так и не создали здесь форм высших хищников, поэтому роль последних исполняли всякие диковинные создания, такие как сумчатые саблезубые тигры, фороракосы – огромные хищные нелетающие птицы, сухопутные крокодилы и прочие «суррогатные» хищники. Если коротко, то жертвы эволюционно превосходили хищников, и ничего хорошего из этого не вышло. Вот как описывает эту историю в своей книге К. Ю. Еськов:
В начале плиоцена (3—4 млн лет назад) самой природой был поставлен грандиозный эволюционный эксперимент: установилась сухопутная связь между Северной и Южной Америками через Панамский перешеек, и их фауны – североамериканская (являющаяся частью Арктогеи7) и южноамериканская (пребывавшая весь кайнозой в условиях островной изоляции) – вступили в прямой контакт между собой. Произошло перемешивание фаун: на Севере появились сумчатые, неполнозубые (броненосцы, глиптодонты и наземные ленивцы), кавиморфные грызуны и фороракосы, а на Юге – высшие грызуны (хомякообразные), непарнокопытные (лошади и тапиры), парнокопытные (свинообразные, верблюды и олени), хоботные (мастодонты) и хищные (еноты, куньи, псовые, медведи и кошки). Окончательные результаты Великого американского обмена (как назвал эти события Дж. Симпсон, 1983) оказались, однако, для Севера и Юга весьма различными. Североамериканская фауна просто-напросто обогатилась тремя экзотическими «иммигрантами» – опоссумом, девятипоясным броненосцем и древесным дикобразом, – тогда как на Юге произошла настоящая катастрофа, почище любых астероидных импактов: здесь полностью вымер весь пастбищный комплекс из «южноамериканских копытных», гигантских кавиморфных грызунов, хищных сумчатых и фороракосов, не выдержавших конкуренции с высшими копытными и карниворными8 хищниками. Надо полагать, что судьба австралийских сумчатых и однопроходных – возникни у этого континента прямой сухопутный контакт с Азией – была бы столь же незавидной… Вообще в истории Великого американского обмена легко усмотреть прямые (и печальные) аналогии с человеческой историей: вспомним, чем обернулся «контакт» с европейской цивилизацией для древних самобытных культур доколумбовой Америки и Черной Африки.
Здесь я поясню, что Североамериканская фауна в Кайнозое не была изолированной благодаря сухопутному проходу, который периодически возникал в те времена на месте Берингова пролива (так называемая Берингия), в результате чего, Североамериканская, Евразийская и Африканская фауны соприкасались друг с другом и обменивались между собой новинками эволюции. По этой причине Североамериканская фауна была конкурентоспособной.
Конкурс
(по Еськову)
Если про такое понятие, как «управляющий блок», можно сказать, что оно наполнено реальным содержанием: вот Вам львы, а вот Вам тигры, то такое понятие как «конкурс», носит более умозрительный характер, но своего значения от этого не теряет. Сам термин «конкурс», обозначающий это явление, взят из нашей человеческой жизни, в которой разнообразные конкурсы происходят регулярно. Применительно к теме моей книги лучше всего подходит аналогия с милитаристскими конкурсами. Например, министерство обороны некоего государства объявляет конкурс на создание супер-пупер истребителя двунадесятого поколения. Заявку на участие в конкурсе подают несколько фирм, имеющих конструкторское бюро. Создаются опытные образцы, далее они тестируются, и заказчик объявляет победителя. Корпорация, изготовившая победивший образец, получает подряд на производство, остальные курят в сторонке.
Конкурсы с участием разных животных видов, происходившие/происходящие на Земле, имеют схожий характер. В роли «заказчика» выступает биосфера, а в роли «конкурсантов» – группы животных, которые бьются, конкурируют между собой за некий приз, являющийся, как правило, пищевым, энергетическим ресурсом. Очень важная деталь: как и в наших человеческих конкурсах, в конкурсах, «организованных» биосферой, выигрывает не просто какой-то отдельный опытный образец, а вся «корпорация» (группа), выставившая его на соревнование.
Здесь я добавлю, что конкурсы можно условно разделить на два типа:
Первый тип конкурсов, это жесткое столкновение представителей разных классов организмов, зачастую сидящих на удаленных друг от друга ветвях эволюционного древа, например, между позвоночными и моллюсками. Такой конкурс имеет характер войны на уничтожение. Поедание конкурсантами друг друга является обязательным и главным элементом конкурса.
И есть второй тип конкурсов, в которых участвуют более близкие друг другу группы организмов, часто родственные. Эти конкурсы носят характер соревнования и больше похожи на бег с препятствиями, хотя взаимного поедания это не отменяет. Судя по всему, большинство крупных групп животных возникло в процессе «участия» в этих «конкурсах» второго типа. Скомпилированное из книги К. Ю. Еськова определение таких конкурсов звучит приблизительно так:
Растянутые во времени процессы приобретения разными представителями таксона, рассматриваемого в качестве предкового, признаков, присущих таксону – потомку, происходят параллельно и независимо друг от друга.
Например, авиизация архозавров (процесс приобретения признаков, присущих птицам), происходила параллельно и независимо у разных видов мелких ящеротазовых динозавров-манираптор. Полный синдром таких признаков возникал, как минимум, дважды: у хвостатых энанциорнисов9 и у настоящих (веерохвостых) птиц. Похожим образом, параллельно и независимо друг от друга, происходила тетраподизация (коротко и грубо – преобразование плавников в лапы) у разных видов кистеперых рыб. Таких конкурсов было множество, и наши предки не были исключением. Млекопитающие возникли в процессе маммализации териодонтов (зверозубых ящеров).
Здесь важно понять следующее: разные представители одного таксона как бы «стремятся стать своими потомками», но до финиша доходят не все, кто-то сходит с дистанции. Мне это напоминает гонки старателей, описанные Джеком Лондоном. Кто первым домчится до нотариуса, тот и становится хозяином застолбленного прииска.
Я в этой книге коснусь великих, эпических конкурсов, исход которых определил облик нашей планеты, но это будет дальше по тексту. Здесь я приведу в качестве примера конкурс поскромнее, проходивший уже в наши дни:
Когда фермеры принялись разводить в Австралии овец, они столкнулись с тем, что местные жуки-навозники не справляются с резко возросшим объемом работ. Представьте себе: овцы гадят со страшной силой, навоз некому убирать, пастбища приходят в негодность. Вот Вам и конкурс на утилизацию навоза! Фермеры не стали ждать двести тысяч лет, пока местные «конструкторские бюро» «сконструируют» подходящие организмы, и завезли в Австралию навозников из Европы. Хоть этот конкурс и был закрыт досрочно, но ведь он же был объявлен! Просто фермерам не хватило терпения дождаться, когда он закончится естественным образом. Кстати, у меня есть маленькая мечта: в Москве и других Российских городах давным-давно объявлен аналогичный конкурс на утилизацию собачьих экскрементов. Было бы здорово, если бы генетики вывели морозостойких навозников, способных пережить русскую зиму, и заселили ими парки и скверы Российских городов, прежде всего, Москвы. Когда у меня была собака, я за ней убирал, но находился при этом в презираемом меньшинстве, такие вот дела…
Маленькое лирическое отступление
В конце XIX-го – начале XX-го века, на заре эры кинематографа, предприимчивые иммигранты в Америке наловчились изготавливать «живые картинки». Делалось это примерно так: на чистых листах толстой тетради рисовали какого-нибудь персонажа, например, добрую фею. Для получения необходимого эффекта надо последовательно нарисовать много изображений феи (по одному на каждой странице), являющихся как бы ее моментальными снимками, пошагово изображающими ее действия. Далее надо немного согнуть тетрадь, придерживая большим пальцем обрез. Если начать плавно отпускать страницы, скользя пальцем по обрезу, то листы тетради начнут разгибаться один за другим, то есть таким образом достигается эффект быстрого пролистывания, и можно увидеть, как фея двигается и совершает чудеса. Эти «живые картинки», собственно, и были первыми в истории рисованными мультфильмами, и неплохо продавались в магазинах игрушек. Если предпринять что-нибудь подобное с найденными палеонтологами останками живших в разные времена организмов, получится не столь красиво. Хорошо, что в наше время возможности мультипликаторов неизмеримо выросли по сравнению с возможностями тех иммигрантов, поэтому разные вымершие зверушки, особенно популярнейшие динозавры, которых мультипликаторы наловчились «оживлять», смотрятся очень убедительно. Это само по себе достаточно занимательно, но что важнее, технология «живой картинки» позволяет не просто «оживить» какое-нибудь животное, а показать сжатую во времени историю развития животного вида (да и растительного тоже), а также взаимодействие разных животных и растительных видов. Палеонтологических находок все прибывает, пробелы в истории эволюции земной жизни потихоньку заполняются, а мультипликаторы, на основе находок, воссоздают внешний облик древних обитателей Земли, их походку и прочее. В результате получаются занимательные мультфильмы, в которых поэтапно демонстрируется процесс эволюции животных и растительных видов. Разумеется, эти мультфильмы грешат неточностями и домыслами, но тем не менее, я обожаю такой науч-поп, он помогает мысленно представить развитие видов, их конкуренцию и т.д., в эволюционном масштабе времени.
Конец ознакомительного фрагмента.