Волшебная эволюция - Стестад Ханна Нюборг
В ближайшем будущем нам, вероятно, суждено стать свидетелями вымирания многих видов. Нестабильный климат и глобальное потепление неизбежно приводят ко все более частым погодным катаклизмам и экстремальным погодным условиям. В 2019 году в австралийском штате Виктория аномальная жара вызвала массовую гибель обитавших в регионе летучих мышей. Погибло свыше двух тысяч особей, что составляет примерно треть всей популяции. Остается надеяться, что выжившие летучие мыши научатся лучше справляться с жарой и передадут своим потомкам эту способность. Однако если подобные чрезвычайные ситуации будут происходить слишком часто и приводить к гибели слишком многих особей, вид может исчезнуть.
Если большая доля живущих на Земле видов исчезает, то можно говорить о массовом вымирании. Конечно, наша планета уже не раз сталкивалась с массовым вымиранием в результате природных катастроф, и утрата отдельных видов, которую мы наблюдаем сегодня, по своему масштабу не может сравниться с массовыми вымираниями. Разнообразие видов всякий раз восстанавливается, и новые виды приспосабливаются к новому климату, однако нужно понимать, что на восстановление уходят многие тысячи лет. Если по нашей вине начнется массовое вымирание животных, нашим потомкам придется существовать в обедневшем, нестабильном, безрадостном мире.
Какова же вероятность того, что видам удастся приспособиться, а не погибнуть? Согласно одному исследованию, проведенному в 2013 году, для того, чтобы животные справлялись с климатическими изменениями вплоть до 2100 года, эволюция должна идти в десять тысяч раз быстрее темпа, привычного для большинства видов. Кажется невероятным, что в ближайшие сто лет мы станем свидетелями стремительной адаптации, ранее никогда не виданной на Земле. Неужели животные и вправду способны адаптироваться к изменившейся среде за какие-то несколько десятков лет или всех их ждет неминуемая гибель, как странствующих голубей? В следующей главе мы убедимся, что эволюция может протекать гораздо быстрее, чем мы думаем, однако многие виды неизбежно проиграют битву с климатическими изменениями и антропогенным влиянием.
Глава 15
Быстрая эволюция
Слово «эволюция» зачастую наводит нас на мысли о древних окаменелостях, динозаврах, развитии мира на протяжении миллионов лет. И это вполне оправданно, ведь тот или иной признак, как правило, несет лишь незначительное преимущество или недостаток для особи, а для того, чтобы влияние какой-либо характеристики испытала на себе целая популяция, может потребоваться не одна тысяча поколений. Но когда преимущество или недостаток становятся достаточно ощутимыми, изменения могут происходить очень быстро. Например, чрезвычайные ситуации, ведущие к гибели значительной части популяции в короткие сроки, играют роль своего рода фильтра: останутся только те, у кого есть необходимые для выживания качества. Если речь идет о наследуемых качествах, то уже в следующем поколении большее количество особей в популяции будут ими обладать. При таком раскладе эволюционное развитие происходит быстро. Это можно наблюдать и в наше время: вспомните, например, адаптацию березовых пядениц к почерневшим деревьям.
Вряд ли найдется много желающих отправиться на тропический остров в ураган. Однако именно это сделали Колин Донихью и его исследовательская команда в сентябре 2017 года. Ураган «Ирма» набирал силу неподалеку от карибского острова Пайн-Кей, где команда Донихью изучала анолисовых ящериц. Туристы устремились в аэропорт в надежде покинуть остров до прихода циклона. Заторопились и ученые, ведь тропические ураганы нередко несут с собой смертельную опасность. Но для начала команде предстояло завершить измерение ящериц.
Небольшие и изящные, внешне анолисы напоминают саламандр или гекконов. Они широко распространены в Южной и Центральной Америке, а также на островах Карибского бассейна. Это излюбленный объект работы исследователей, поскольку существует масса родственных видов анолисовых, обладающих разными наборами признаков. Команда Донихью прибыла на остров Пайн-Кей в связи с проектом, посвященным влиянию крыс на местную фауну. Ученым удалось провести замеры длины тела и ногу анолисов, после чего они, как и отдыхающие, заторопились на самолет.
Четыре дня спустя «Ирма» обрушилась на карибские острова. «Ирма» — один из наиболее разрушительных атлантических циклонов в истории, который стал прямой и косвенной причиной гибели ста тридцати четырех человек. «Ирма» сровняла с землей целые жилые кварталы, вырвала с корнем бесчисленные деревья. Как по воле злого рока, через две недели в этот и без того разоренный регион ворвался ураган «Мария».
Если перед силами природы не смогли устоять даже стены домов, сложно представить, каково было крошечным анолисам. Ничего другого не оставалось, как держаться изо всех сил за ветки и не ослаблять хватку, в противном случае безжалостный ветер тут же поднимет в воздух и выбросит в бурлящее море. Тот, кто не способен удержаться, обречен.
Хотя ураганы — далеко не новость для Карибского региона и все местные животные так или иначе приспособлены к ним, в последнее время подобные катаклизмы происходят гораздо чаще, чем раньше, и становятся они все сильнее. Вследствие изменения климата температура воды в море повышается, снабжая, таким образом, разрушительные ураганы дополнительной энергией. А значит, анолисы, успешно переживавшие прежние циклоны, могут не справиться с натиском более мощных ураганов.
Когда Донихью увидел репортажи о последствиях «Ирмы» и «Марии» в средствах массовой информации, он понял, что перед ним открывается уникальная возможность. Действительно ли выжила лишь часть анолисов? Отличаются ли в среднем выжившие анолисы от тех особей, которых они измеряли до урагана? Он незамедлительно отправился обратно на Пайн-Кей.
Длинные пальцы анолисов покрыты ламелями, цепкими пластинами, которые обеспечивают сцепление с гладкими поверхностями. Донихью с коллегами обнаружили, что на соседствующих островах Пайн-Кей и Уотер-Кей у переживших ураган анолисов сцепная поверхность пальцев передних ног в среднем на 9,2 % больше, чем у тех особей, которые населяли острова до урагана. «Плечи» у выживших ящериц оказались длиннее, а «предплечья» — короче. Благодаря такому строению анолис способен крепче хвататься за опору и плотнее прижиматься к поверхности, а значит, имеет больше шансов удержаться при штормовых порывах ветра. Всего за шесть недель в приспособляемости среднестатистического анолиса на Пайн-Кей ученые зафиксировали измеримый сдвиг.
Параметры тела, например длина ног, по большей части определяются генетически, за исключением таких случаев, как низкорослость по причине неполноценного питания. Поэтому очевидно, что следующее поколение унаследует эти параметры, и анолисы будут лучше приспособлены к экстремальным погодным условиям, чем популяция в целом до урагана «Ирма». Так прямо на наших глазах происходит быстрая эволюция всего за одно поколение.
Ураган — это настоящая природная катастрофа. Возрастающие частота и интенсивность циклонов, вероятно, связаны с антропогенными изменениями климата, однако населяющие Карибский бассейн виды сталкиваются с ураганами уже на протяжении долгих тысяч лет. Однако некоторые формы воздействия человека на окружающую среду становятся для животных совершенно новыми. Например, раньше ежам не приходилось переходить автомобильные дороги, а воробьям — летать между высокими домами со стеклянными стенами. Городская жизнь требует иных приспособлений, чем лесная, а поскольку некоторые привычные для леса модели поведения оказываются крайне неблагоприятными в городе, адаптация происходит быстро.
Пугливым и опасливым животным приходится в городе непросто. Они расходуют много энергии, стараясь спрятаться всякий раз, когда мимо проходит человек, и шарахаясь при малейшем шорохе, и не осмеливаются пробовать новые условия. Неоднократно проводились исследования по сравнению поведения в городе и в сельской местности: городские певчие овсянки намного смелее своих сельских собратьев, городские белки меньше реагируют на людей, чем лесные. Чтобы понять, связана ли безбоязненность с привыканием к людям или же с изменением на генетическом уровне, исследователями проводятся эксперименты по переносу в общую среду (common garden experiment): яйца или детенышей из городской и сельской местности переносят в общие условия в неволе, где они растут вместе. Если они проявляют различную реакцию на одинаковые условия, налицо унаследованная характеристика.
