Измеряя видовое разнообразие

Определение темпов утраты видов выглядит прямолинейным: сведите в таблицу количество видов, живущих в данный период времени, и сравните это количество с количеством видов, живших в другие временные интервалы. Однако, у этой методологии, кажущейся простой, есть многочисленные проблемы. Чтобы получить величину вымирания, нам нужна точная перепись ныне живущих видов. Такой глобальной переписи биологического разнообразия на видовом уровне всё ещё нет. Никто не ставит под сомнение тот факт, что действия человечества вызвали вымирание в недавнем и не столь уж недавнем прошлом. Фраза «мёртв, как дронт» – это не просто сотрясение воздуха. Но в настоящее время идут большие дебаты относительно масштабов антропогенных вымираний, и ещё большие – относительно перспектив таких вымираний в будущем. В итоге вся проблема заключается в числах. Но числа, которые нам нужны, очень трудно получить: Сколько видов существует на Земле? Сколько их было в разные времена в прошлом? Сколько видов вымерло за последнее тысячелетие, за прошлый век, или даже за прошлое десятилетие или в прошлом году? И самый главный изо всех вопросов: сколько будет утрачено за следующие столетие, тысячелетие или миллион лет? Ни одна из этих цифр не доступна напрямую; к ним всем следует прийти, если это вообще возможно, путём абстракции, умозаключений, дедукции, или же просто на основе догадок. В отличие от оценок, приведённых выше, некоторые учёные задаются вопросом, приблизится ли утрата видов даже к 10 % от текущего мирового разнообразия, и предполагают, что такая небольшая потеря была бы едва заметной.

Сто лет назад обширный влажный тропический лес Амазонии был фактически первобытной экосистемой. Сегодня в нём почти нет такого уголка, который не был бы затронут людьми.

Почему же вообще происходит спор относительно того, сколько видов существует ныне на Земле? В наши дни и в нашу эру, когда современная наука может обнаруживать планеты у звёзд, удалённых на световые годы, и может вычислить возраст вселенной по движению и активности субатомных частиц, что может быть проще, чем сосчитать количество видов на Земле, а затем, через отрезок времени в двадцать лет, например, выяснить, сколько из них вымерло? Такое предприятие потребовало бы большую армию биологов, намного большую, чем маленькая горстка, фактически занятая этим родом исследований. В действительности у нас есть лишь размытое представление о том, сколько видов в настоящее время существует на Земле, сколько было в прошлом, и сколько вымрет в любое произвольно указанное время. Отсутствие у нас самой основной и необходимой информации – числа видов, ныне существующих на Земле – как раз и является причиной самых больших расхождений во мнениях.

Из 1,6 миллиона описанных в настоящее время живых существ на Земле приблизительно 750000 – насекомые[18], 250000 – растения, 123000 – прочие членистоногие, помимо насекомых, 50000 – моллюски и 41000 – позвоночные; остальное составляют различные беспозвоночные животные, бактерии, протисты, грибы и вирусы. Большинство организмов не оставляет никаких следов в летописи окаменелостей.

Точное значение мирового биологического многообразия неизвестно. Не существует никакой централизованной регистрации названий организмов, и из-за этого много видов получило имена по несколько раз. Таксоном Найджел Сторк считает, что уровень синонимии может приближаться к 20 %. Например, обычная «десятиточечная божья коровка», которая водится в Европе, имеет сорок различных научных названий, и это при том, что она представляет собой один и тот же вид. Такие ошибки могут выглядеть легко устранимыми, но многие виды демонстрируют широкий диапазон изменчивости, и наиболее уклоняющиеся экземпляры данного вида часто ошибочно описываются как новый или особый вид.

Означает ли это, что количество видов на Земле сегодня меньше, чем установленные в настоящее время 1,6 миллиона? Вероятно, нет. Большинство биологов, изучающих биологическое разнообразие, подозревает, что их существует гораздо больше, но вокруг того, насколько больше, кипят интенсивные дебаты. Наиболее экстремальные оценки находятся в диапазоне от 30 до 50 миллионов видов, и это означает, что специалисты по таксономии дали имена лишь 3 % видов на Земле, и потому только начали свою работу с тех пор, как 250 лет назад или около того Линней поставил задачу описать каждый вид. Другие, более осторожные души, предполагают намного меньшее количество, между 5 и 15 миллионами видов. Хотя и с этим гораздо меньшим числом ясно, что работа по описанию биоты Земли должна пройти ещё долгий путь.

Точность подсчёта видов меняется от группы к группе. Для некоторых групп, вроде птиц и крупных позвоночных, наша перепись почти завершена; новых открытий новых видов будет совсем немного. А вот среди большинства групп беспозвоночных и для легионов одноклеточных организмов вроде простейших, бактерий и других микробов, наверняка существуют миллионы форм, пока ещё не описанных. Ясно, что учёные никогда не добьются успеха в описании всех без исключения видов (однако, это было бы замечательно). Тем не менее, существует неотложная необходимость дать разумную оценку мировому биологическому разнообразию. Оно ближе к 1,6 миллиона или к 50 миллионам? Как можно дать наиболее достоверную оценку, не описывая каждый ныне живущий вид? Было предпринято несколько хитроумных попыток сделать разумную оценку числа видов, живущих на Земле. Еще 1800-е годы британские зоологи знали, что насекомые являются единственной наиболее разнообразной группой животных на Земле, и попробовали сделать перепись разнообразия насекомых мира, придя к результату, равному 20000 видов. Теперь известно, что, по крайней мере, столько же видов насекомых водится в одной лишь Англии. Как же в таком случае сделать более точный подсчёт видов по всему миру? Подходящий на сегодняшний день метод состоит в том, чтобы использовать соотношение известных и неизвестных видов в таксономических группах, которые изучались в течение долгого времени и считаются достаточно хорошо известными (вроде птиц и млекопитающих) для оценки общего мирового биологического разнообразия. Ботаник Питер Рейвн использовал этот метод в 1980 году и заключил, что мировое биологическое разнообразие составляет приблизительно 3 миллиона видов. Специалисты по разнообразию насекомых имеют особенно большой опыт по части изобретения новых и искусных способов получения таких оценок. Найджел Сторк и его коллега К. Г. Гастон заметили, что из 22000 видов насекомых, известных в Англии, 67 являются дневными бабочками. Если предположить, что отношение числа дневных бабочек к другим видам насекомых в остальных частях мира является тем же самым (предположение, весьма непроверенное, но вероятное), они пришли к оценке общемирового биологического разнообразия от 4,9 до 6,6 миллиона видов для одних только насекомых.

Второй метод достижения результата при оценке мирового биологического разнообразия состоит в экстраполяции от образцов. Образцы некоторой географической области, а не таксономической группы, переносятся в другой масштаб, чтобы охватить биосферу в целом. Это был именно тот метод, с помощью которого была получена самая известная изо всех недавних оценок биологического разнообразия, сделанная энтомологом из Смитсоновского института Терри Эрвином и опубликованная в 1982 году; она установила, что

51

в тропических лесах всего мира обитает, как минимум, 30 миллионов видов жуков. Именно эта оценка так часто приводится в качестве примера (в том числе неверно), что требует дальнейшего исследования.

В то время Эрвин касался не мирового разнообразия, а лишь того, что верхняя граница полога влажного тропического леса была малоизвестна и в ней редко собирали образцы таксономы. Наиболее известные организмы из влажных тропических лесов происходят из подлеска. Было известно, что многоярусные пологи крупных деревьев давали приют совсем иной фауне, однако из-за трудностей сбора образцов в этом местообитании его обитатели были плохо известны. Эрвин изобрёл новый метод осуществления сбора образцов в верхней части полога. На протяжении трёх полевых сезонов он отравил и собрал всех насекомых, живущих на девятнадцати деревьях, принадлежащих к одному виду деревьев (Luehea seemannii, вечнозелёное лесное растение). Он обнаружил, что существовало в среднем 163 вида жуков, специфичных именно для этого вида деревьев. Пока всё хорошо и гладко. В этом месте, однако, Эрвин выдвигает целый ряд предположений, чтобы достигнуть своей известной оценки в 30 миллионов жуков. Во-первых, он предположил, что на каждом гектаре леса на его типовом участке находится, в среднем, 70 различных видов деревьев. Затем он предположил, что каждый из этих видов деревьев также обладал своими собственными 163 видами жуков – целая армия жуков, специфичных для этого дерева и живущих в его пологе. Перемножая эти числа, он достиг оценки в 11140 специфичных для деревьев видов жуков на одном гектаре леса в Панаме, а затем добавил ещё 1038 видов жуков, не постоянно обитающих на деревьях, получив значение в 12448 видов жуков на гектар леса. Затем он предположил, что жуки составляют 40 % общего количества фауны членистоногих в пологе леса, и потому общее биологическое разнообразие насекомых на одном гектаре у него составило 31120 видов членистоногих. Далее он добавил к своему подсчёту ещё треть от этого общего количества, чтобы принять во внимание насекомых, обнаруженных в подлеске, и подвёл общий итог в размере 41389 видов членистоногих на гектар панамского леса. Заключительный шаг – перенос данных по гектару подлеска панамского леса на весь мир – был сделан следующим образом. Эрвин отметил, что в тропиках существует 50000 видов деревьев. Приняв своё значение в 163 специфичных для вида-хозяина видов жуков на дерево, он получил путём многократно повторяющихся оценок 30 миллионов видов жуков в мире.

«Мысленный эксперимент» Эрвина был прост и изящен, но полон непроверенных предположений. Однако, поскольку он был основан (по крайней мере, в начале) на реальном сделанных сборах данных в тех местах, которые вплоть до того времени были фактически неизвестными, он зажил своей собственной жизнью и к нему относились весьма серьёзно. Он всё ещё является основанием для больших оценок биологического многообразия, приводимых сегодня.

Результаты оценок Эрвина были преданы широкой огласке, и это вполне справедливо. Они дали нам совершенно новое представление о мировом биологическом разнообразии. Но из-за способа, которым они были получены, их немедленно оспорили. Вскоре последовали новые исследования, с помощью которых делалась попытка подтвердить или опровергнуть эти новые, более высокие оценки мирового биологического разнообразия. Одно из наиболее тщательных исследований было проведено в Индонезии.

Проект «Уоллес», рассчитанный на год, был совместным для учёных из Музея Естественной Истории в Лондоне и Департамента науки Индонезии. Примерно двести размахивающих сачками и прихлёбывающих из своих фляжек энтомологов высадилось на остров Сулавеси. Было собрано множество насекомых, в том числе более 6000 видов жуков и почти 1700 разных видов летающих насекомых, более 60 % которых оказались новыми для науки. Эти учёные, применяя методы, подобные тем, что использовал Эрвин, оценили мировое биологическое разнообразие насекомых в пределах от 1,8 до 2,6 миллиона видов. Поскольку насекомые – это лишь одна из частей общего биологического многообразия (хотя одна из наиболее важных), эти новые оценки подтверждают, что мировое биологическое разнообразие в действительности гораздо выше, чем те 1,6 миллиона видов, что описаны в настоящее время. С другой стороны, даже при таком большом количестве видов насекомых мировое биологическое многообразие всё равно было бы заметно меньше 30 миллионов видов, предсказанных по оценке Эрвина.

Оценка ещё одного типа была получена известным биологом Робертом Мэем, который в 1988 году отметил, что в целях получения приблизительной оценки мирового биологического разнообразия может использоваться наблюдаемая корреляция между размерами тела и многообразием видов. Используя такой метод, Мэй дал оценку, согласно которой на Земле имеется от 10 до 50 миллионов видов, количество, которое, выглядит доводом в пользу оценок Эрвина.