Рассказ Полипа

Рассказ Полипа

Все эволюционирующие существа следят за изменениями в мире: за переменой погоды, температуры, осадками. Кроме того, они следят за судьбой других эволюционирующих линий, таких как хищники и жертвы. Это гораздо труднее, потому что такие изменения проявляются только в масштабе эволюционного времени. Некоторые эволюционирующие организмы самим своим существованием изменяют мир, в котором живут и к которому приспосабливаются. Кислорода, которым мы дышим, в земной атмосфере не было, пока его не синтезировали растения. Кислород, сначала казавшийся ядом, радикально изменил условия жизни на планете, и большинство животных сначала смирились с ним, а затем и попали от него в зависимость. Если взять более короткий временной масштаб, то, например, деревья в спелом лесу населяют мир, который сами создавали столетиями – именно столько необходимо для превращения песчаного пустыря в климаксный лес. В свою очередь, климаксный лес представляет собой сложный средовой комплекс, к которому приспосабливается огромное число видов растений и животных.

Поскольку кораллом называют и животное, и твердый материал, который это животное образует, я позаимствую у Дарвина старое слово “полип”. Коралловые полипы преобразуют окружающий их мир в течение сотен тысяч лет, выстраивая на мертвых скелетах предков подводные горы, устойчивые к волнам. До самой смерти коралл живет в сотрудничестве с другими бесчисленными кораллами, улучшая мир, в котором будут жить будущие поколения кораллов и огромное сообщество животных и растений.

На одном из рисунков вкладки показан Херон, один из островов Большого Барьерного рифа, где я дважды побывал. Здания на ближнем конце небольшого острова дают представление о масштабе. Огромная светлая область, окружающая остров, – это риф, и остров на самом деле представляет собой самую высокую часть рифа, покрытую песком из измельченного коралла (большая его часть прошла через кишечник рыб). На острове довольно ограниченный набор растений, который поддерживает не менее ограниченную наземную фауну. Для объектов, полностью созданных живыми существами, коралловые рифы очень велики: скважины, пробуренные в них, показывают, что высота некоторых из них достигает сотен метров. Херон – один из более чем тысячи островов и почти 3 тыс. рифов, составляющих Большой Барьерный риф. Он образует дугу длиной 2 тыс. км вокруг северо-западной части Австралии. Говорят (не знаю, правда ли это), что этот риф – единственное свидетельство жизни на планете, которое можно увидеть из космоса. Также говорят, что на нем обитает 30 % всех морских организмов. В этом я тоже не уверен, потому что не знаю, какие организмы учитывались при подсчете. Как бы то ни было, Большой Барьерный риф удивителен, и он весь, целиком, был построен маленькими животными, похожими на актиний, – кораллами, или коралловыми полипами. Живые полипы образуют только поверхностные слои рифа. Под ними скелеты предшественников, спрессованные в известняк.

Сегодня рифы умеют строить только коралловые полипы, но в ранние геологические эпохи монополии у них не было. В разное время рифы строили также морские водоросли, губки, моллюски и трубчатые черви. Исключительный успех коралловых полипов, по-видимому, объясняется их сотрудничеством с микроскопическими водорослями, живущими в их клетках и фотосинтезирующими на освещенной отмели. У этих водорослей, зооксантелл, множество цветных пигментов для поглощения света, которые придают рифам яркую окраску. Неудивительно, что кораллы когда-то считались растениями. Большую часть питательных веществ они получают тем же способом, что и растения, и, как и растения, они конкурируют за свет. Поэтому логично, что формой тела они стали напоминать растения. Более того, стремление кораллов заполучить как можно больше света приводит к тому, что их сообщества принимают вид лесного полога. И, как в любом лесу, на рифе обитает множество существ.

Коралловые рифы сильно увеличивают “экопространство” ландшафта. Вот как выразился мой коллега Ричард Саутвуд в книге “История жизни”:

Там, где иначе была бы скальная порода или песок с водной толщей над ним, риф образует сложную трехмерную структуру с большим числом дополнительных поверхностей, со множеством трещин и маленьких пещер.

Так и леса увеличивают эффективную площадь поверхности, доступную для биологической активности и заселения. Расширенное экопространство – это именно то, чего мы ожидаем от сложных экологических сообществ.

Нечто подобное происходит с органами тела. Человеческий мозг увеличивает свою эффективную поверхность – следовательно, и функциональность – благодаря образованию складок. Возможно, не случайно коралл-мозговик так похож на мозг.

Дарвин первым понял, как образуются рифы. Его первой научной книгой (после “Путешествия натуралиста”) стал трактат о коралловых рифах. Дарвин опубликовал его в возрасте лишь 33 лет. Несмотря на то, что у Дарвина почти не было доступа к информации, в его теории о коралловых рифах проявился удивительный дар предвидения – как и в более известных его теориях естественного отбора и полового отбора.

Кораллы способны жить лишь на мелководье. Они зависят от водорослей, живущих в их клетках, а водоросли, в свою очередь, зависят от света. Кроме того, на мелководье водится планктон, которым кораллы дополняют диету. Поэтому кораллы живут вдоль береговой линии, и вокруг тропических островов нередки окаймляющие рифы. Однако кораллы можно найти и на большой глубине. Океанические коралловые острова представляют собой вершины подводных гор, образованных поколениями кораллов. Барьерные рифы относятся к промежуточной категории: они образуются вдоль береговой линии, но на большем удалении, чем окаймляющие рифы. Однако и на коралловых островах, затерявшихся посреди океана, живые кораллы всегда на мелководье, ближе к свету, где они вместе со своими водорослями чувствуют себя наиболее комфортно. Это мелководье также образовано поколениями кораллов.

Как я говорил, у Дарвина не было информации, необходимой для полного понимания масштаба проблемы. Сегодня известно, что коралловые атоллы представляют собой вершины подводных гор, образованных древними кораллами. Однако нам это известно лишь благодаря тому, что люди пробурили рифы и обнаружили на глубине спрессованные кораллы. А во времена Дарвина было принято считать, что атоллы – это поверхностные наросты на верхушках затопленных вулканов, лежащих под самой поверхностью моря. Такая теория не оставляла никаких вопросов. Кораллы растут на мелководье, и вулканы предоставляют им возвышения, необходимые для жизни. Дарвин в это не верил – несмотря на то, что он не мог знать, какой высоты достигают рифы.

Вторым чудом дарвиновского предвидения была сама его теория. Он предположил, что морское дно вблизи атолла постоянно опускается (поднимаясь при этом в других местах, как можно было видеть по находкам морских ископаемых в Андах). Дарвин (вдохновленный своим учителем Чарльзом Лайелем) считал, что морское дно по мере опускания увлекает за собой коралловые горы. Кораллы растут на верхушках подводных гор, приспосабливаясь к скорости погружения таким образом, чтобы вершина всегда оставалась недалеко от поверхности воды, в зоне хорошей освещенности. А сами подводные горы, предположил Дарвин, представляют собой наслоения мертвых кораллов, некогда гревшихся на солнышке. Самые древние кораллы, у подножья горы, согласно его теории, образовались как окаймляющий риф вокруг некоего забытого посреди океана участка суши или давно потухшего вулкана. По мере того, как суша постепенно уходила под воду и расстояние до береговой линии увеличивалось, кораллы превращались в барьерный риф. В итоге участок суши исчезал, а барьерный риф превращался в подводную гору, которая по мере погружения росла. Далекие коралловые острова возникали на верхушках вулканов, подножие которых так же медленно погружалось под воду. Идея Дарвина и сегодня поддерживается многими фактами, в том числе тектоникой плит, объясняющей погружение суши.

Коралловый риф – хрестоматийный пример климаксного сообщества. Сообщество – это группа видов, которые эволюционировали бок о бок и процветают в присутствии друг друга. Тропический лес – это сообщество. И болото. И коралловый риф. Иногда один и тот же тип сообществ возникает в различных частях мира с подходящим климатом. Средиземноморские сообщества существуют не только на побережье Средиземного моря, но и в Калифорнии, Чили, в Юго-Западной Австралии и Капской области. Виды растений во всех этих областях разные, однако характер сообщества все равно остается средиземноморским – как, например, Токио и Лос-Анджелес остаются характерными “городскими агломерациями”, хотя и расположены в разных концах света. Средиземноморской растительности сопутствует столь же характерная фауна.

Так же устроены и тропические рифовые сообщества. В целом они очень похожи – будь то рифы на юге Tихого океана, в Индийском океане, в Красном или Карибском море. Существуют также рифы умеренной полосы – они немного отличаются от тропических. Но у любых рифов есть характерная черта: здесь живут рыбы-чистильщики, которые являют собой пример самых тесных взаимоотношений, возникающих в климаксных экологических сообществах.

Многие рыбки, а также некоторые креветки, успешно добывают пропитание, собирая паразитов или слизь с тела крупных рыб. В некоторых случаях они даже проникают к ним рот, чистят зубы и выплывают в жабры. Это свидетельствует об удивительном уровне “доверия” [93] со стороны крупных рыб, но меня сейчас интересуют рыбы-чистильщики и их роль в сообществе. У чистильщиков обычно есть “очистительные станции”, куда приплывают “клиенты” – крупные рыбы. Это предположительно позволяет обеим сторонам не тратить время на поиск друг друга. Кроме того, чистильщики и их “клиенты” встречаются неоднократно, что, в свою очередь, повышает уровень “доверия”. “Очистительные станции” сравнивают с парикмахерскими (см. вкладку). Также говорят (хотя сегодня это считается недоказанным), что если убрать с рифа всех чистильщиков, общий уровень здоровья обитающих на рифе рыб резко снизится.

Чистильщики в разных частях света эволюционируют независимо и представлены разными видами рыб. В Карибском море нишу чистильщиков в основном занимают представители семейства бычковые, которые обычно формируют небольшие группы. В Тихом океане типичные чистильщики – это губаны (Labroides). “Парикмахерская” L. dimidiatus открыта днем, а L. bicolor, как мне рассказывал Джордж Барлоу, коллега из Беркли, обслуживает ночную смену рыб, которые днем прячутся в убежищах. Такое разделение обязанностей типично для зрелого экологического сообщества. В книге “Цихлиды” Барлоу пишет о пресноводных видах рыб в Великих Африканских озерах, которые конвергентно эволюционировали в направлении образа жизни чистильщика.

На тропических коралловых рифах между рыбами-чистильщиками и их “клиентами” достигается просто фантастический уровень кооперации, который можно сравнить со сложной гармонией единого организма. Сходство их воистину удивительно. Травоядные зависят от растений, хищники зависят от травоядных, без хищников численность популяций выходит из-под контроля с катастрофическими последствиями для всех членов сообщества, а без падальщиков, например жуков-могильщиков и бактерий, мир был бы завален трупами, и органические и минеральные вещества не возвращались бы к растениям. Без “ключевых” видов, которые иногда оказываются довольно неожиданными, сообщество погибло бы. Поэтому трудно удержаться от искушения уподобить составляющие сообщество виды органам в некоем суперорганизме.

Когда леса называют “легкими планеты”, это не так уж плохо. Напротив, это может принести даже некоторую пользу, заставить задуматься о сохранении лесов. Но в целом разговоры о гармонии часто отдают эксцентричным мистицизмом в стиле принца Чарльза. Потому что идея “природного баланса” часто привлекает легковеров вроде тех, кто ходит по шарлатанам, чтобы “сбалансировать свое энергетическое поле”. На самом деле взаимодействие органов тела и видов в сообществе складывается совершенно по-разному.

К такого рода параллелям нужно относится с осторожностью. Однако они не совсем безосновательны. Вполне можно говорить об экологии отдельного организма и о сообществе генов в генофонде. Те силы, которые обеспечивают гармонию частей организма, не так уж сильно отличаются от сил, порождающих иллюзию гармонии видов, населяющих коралловый риф. В тропическом лесу наблюдается баланс между видами, а риф имеет определенную структуру, все элементы которой работают слаженно. Это напоминает тело животного, работающее как единое целое. Ни в одном из этих случаев естественный отбор не действует на сбалансированную систему. Напротив, баланс возникает благодаря отбору, происходящему на более низком уровне. Отбор не благоприятствует гармоничному целому. Наоборот, элементы системы выигрывают от присутствия друг друга, создавая иллюзию гармонии.

Хищники процветают в присутствии травоядных, а травоядные – в присутствии растений. Но верно ли обратное? Процветают ли растения в присутствии травоядных? Процветают ли травоядные в присутствии хищников? Нуждаются ли растения и животные во врагах? Нет, не нуждаются, – по крайней мере, не в прямом смысле, который вкладывают в это слово некоторые экологические активисты. Ни одно существо не выигрывает от того, что его съедают. Но травы, которые легче переносят ощипывание, чем конкуренты, действительно процветают в присутствии травоядных – согласно принципу “враг моего врага – мой друг”. Примерно то же и с жертвами паразитов и хищников. Правда, не стоит буквально воспринимать фразу, что сообщество “нуждается” в паразитах и хищниках: оно нуждается в них не так, как белый медведь нуждается в своей печени или в зубах. Однако принцип “враг моего врага – мой друг” здесь все же уместен. И сообщество, такое, как коралловый риф, действительно можно рассматривать как своего рода сбалансированную единицу, из которой нельзя безнаказанно удалять части.

Принцип сообщества как целого, составленного из процветающих в присутствии друг друга единиц более низкого уровня, пронизывает все живое. Он действует даже на уровне клетки. В большинстве животных клеток живут сообщества бактерий, которые настолько глубоко интегрированы в работу клетки, что об их бактериальном происхождении стало известно лишь недавно. Митохондрии, когда-то бывшие свободноживущими бактериями, теперь жизненно необходимы нашим клеткам – а клетки жизненно необходимы митохондриям. Их гены процветают в присутствии наших, а наши – в присутствии их. Клетки растений сами по себе неспособны к фотосинтезу. Это химическое чудо совершают хлоропласты – “гастарбайтеры”, некогда бывшие бактериями. Травоядные животные, например жвачные и термиты, почти не способны самостоятельно переваривать целлюлозу. Однако они вполне способны искать и пережевывать растения (см. “Рассказ Миксотрихи”). А ниша, которую образуют их заполненные растительностью кишечники, успешно используется симбиотическими микроорганизмами с биохимическими навыками, необходимыми для переваривания целлюлозы. Таким образом, существа с комплементарными способностями процветают в присутствии друг друга.

Напоследок прибавлю, что принцип, о котором мы сейчас говорили, работает и на уровне генов вида. Геном белого медведя, пингвина, каймана или гуанако представляет собой экологическое сообщество генов, процветающих в присутствии друг друга. В краткосрочной перспективе ландшафтом совместного процветания выступает клетка. В долгосрочной перспективе – это генофонд. У существ, размножающихся половым путем, генофонд представляет собой ареал обитания генов, которые копируются и подвергаются рекомбинации по мере смены поколений.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.