Текст книги "Я познаю мир. Живой мир"

Автор книги: А. Целлариус

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 13 страниц)

image l:href="#image24.png"

Водяная полёвка

Первым, насколько известно, сообщил о «трамвайном законе» канадский орнитолог Гораций Бумпус в конце XIX столетия. Как–то в жесточайший мороз он подобрал и притащил домой целую стаю полумертвых воробьев. Выжило из них меньше половины. Из чистого любопытства он измерил у всех воробьев длину тела, длину крыла, цевки, хвоста и клюва. Это стандартные промеры, которые входят в описание любого вида птиц. К собственному удивлению, он обнаружил, что выжившие воробьи имели показатели, близкие к средним для этого вида. А у погибших эти признаки широко варьировали.

Ну а, скажем, острота зрения или скорость бега? Вроде бы, чем лучше вы видите и чем быстрей бегаете, тем лучше. Значит, есть такие признаки, которые отбор всегда будет двигать только в одну сторону? Не всё так просто. Та же острота зрения в первую очередь требует увеличения размеров глаза. Хотя глаза орлов, сов или кошек не кажутся такими уж большими, но на самом деле это разрез век у них небольшой. Само же глазное яблоко у остроглазых животных огромное. А чем больше глазное яблоко, тем меньше развиты челюстные мышцы. Для них просто не остается места. И располагаться им приходится «неудобно», чтобы дать место глазу. Значит, чем лучше зрение – тем слабее челюсти.

image l:href="#image25.png"

Череп совы: 1 – глазницы; 2 – камера среднего и внутреннего уха; 3 – мозговая коробка

Отбор уничтожает не только анатомические, так сказать, крайности. Он не любит крайностей и в поведении. Хорошо известно, что у многих животных жертвами хищников становятся в первую очередь те, кто занимает в сообществе самое высокое и самое низкое положение. Изгои гибнут потому, что у них нет хорошего постоянного убежища, потому, что они вынуждены кочевать постоянно с места на место, потому, что их вытесняют из мест с хорошим кормом и они вынуждены много времени тратить на поиски пищи, вместо того чтобы сидеть себе спокойненько в норке и наслаждаться жизнью. Но и баловням фортуны не проще. Прежде всего потому, что лидер должен постоянно поддерживать свое лидерство. Он должен изгонять со своей территории чужаков, показывать кузькину мать подчиненным, постоянно демонстрировать самкам, какой он могучий и непобедимый. Так что времени на то, чтобы сидеть в норке, у него тоже не очень много.

Отбор, который благоприятствует среднему состоянию признаков, называется стабилизирующим. И работает только в сравнительно стабильных условиях. Но вот условия изменились. Скажем, резко повысилось количество корма. Животные получили возможность благополучно выкармливать помногу детенышей, большие выводки теперь прекрасно выживают. Отбор перестал давить на самок с повышенной плодовитостью, но ещё сильнее давит на самок с низкой. Средняя плодовитость популяции начала увеличиваться. Это уже направленный отбор, смещающий признаки в одну сторону. И он будет работать до тех пор, пока плодовитость не придет в соответствие с новыми условиями. Тогда он снова превратится в отбор стабилизирующий.

Один из самых ярких примеров направленного отбора – изменение окраски березовой пяденицы в Англии. Эта ночная бабочка день проводит сидя на стволах деревьев. Окраска – светло–серая, с темными крапинками – делает её на покрытых лишайниками стволах совершенно незаметной. Первые черные экземпляры пяденицы были найдены в середине XIX столетия в окрестностях Манчестера. А уже в начале XX века черные бабочки составляли здесь почти 98% популяции. Ещё через пятьдесят лет светлых бабочек во всех промышленных районах Англии почти не осталось. Главную роль в отборе сыграли птицы. Специальные эксперименты показали, что в чистом лесу, где стволы покрыты не копотью, а лишайниками, птицы за несколько дней выедают всех черных бабочек, и лишь изредка им удается найти светлых. В промышленных районах – все наоборот.

image l:href="#image26.png"

Берёзовая пяденица: чёрная и белая формы

Существует ещё и третий вариант отбора – дизруптивный, или разрывающий. Это когда существа с крайними значениями признака получают преимущество перед «середнячками». Есть случаи, когда в одной местности обитают разные формы одного и того же вида и, очень может быть, возникновение этих форм как раз и есть результат разрывающего отбора. Например, в Южной Африке один из видов бабочек–парусников имеет несколько форм, отличающихся по окраске. Встречаются эти формы в одних и тех же местах, и каждая форма «подражает» одному из ядовитых видов бабочек из этой же местности. Вообще, такое подражание

image l:href="#image27.png"

Ядовитая бабочка Amaurus niavius – модель для подражания

очень полезно, но только в том случае, если подражателей значительно меньше, чем ядовитых образцов для подражания. Если наоборот, то хищник просто не поймет, что таких бабочек надо избегать. Ну, попадаются среди них изредка вонючие, но большинство–то вкусные. Так что подражать сразу нескольким видам очень выгодно. Встречаются здесь и бабочки с промежуточной окраской, ни то ни се, но редко. Поскольку бабочки «ни то ни се» выедаются

image l:href="#image28.png"

Самка неядовитой бабочки Papilio тегоре, подражающая ей

хищниками гораздо чаще, чем «подражательницы», то очень может быть, что мы имеем дело с дизруптивным отбором. Разрывающий отбор – это тот единственный случай, когда отбор увеличивает изменчивость.

Склонность животных и растений походить на ядовитые, опасные или несъедобные вещи носит название мимикрии. Впервые обратил внимание на это явление английский натуралист Генри Уолтер Бейтс, современник Дарвина и близкий друг Альфреда Уоллеса. Он много лет исследовал дебри Амазонки и именно здесь заметил, что безобидные бабочки часто похожи на ядовитых. Это явление получило название «бейтсовской мимикрии». Распространена мимикрия очень широко, не только среди бабочек. Существует ещё «мюллеровская мимикрия», которую обнаружил немецкий зоолог Фриц Мюллер. Это когда несколько ядовитых видов похожи друг на друга. Хищникам не нужно заучивать множество разных предупредительных сигналов, и это очень способствует их скорейшему обучению.

Стратегия размножения

Коль скоро отбор оценивает нас по количеству выживших потомков, то, при прочих равных условиях, чем больше потомков вы произведете на свет, тем больше шансов, что отбор обратит на вас внимание. Существуют на свете организмы, которые производят сотни тысяч и миллионы потомков. Число семян, которые разбрасывает за свою жизнь ель или берёза, трудно подсчитать. Устрицы выбрасывают в воду миллионы яиц, а треска – миллионы икринок. Принято считать, что треска, или устрица, или береза не заботятся о своих потомках. Простите, но как это, не заботятся? Чтобы произвести на свет такое количество икринок, нужно «отдать» им очень много сил и энергии, которую вполне можно было бы использовать для устройства личного благополучия, для собственного роста, накопления жировых запасов, да мало ли для чего ещё. Многие виды лосося, например, в течение долгих лет растут, копят силы, чтобы выложить их один–единственный раз в жизни – подняться в верховья родной реки, устроить гнездо и отметать икру. После этого лосось гибнет, он вложил в потомство столько, что самому ничего не осталось. Такой самоубийственный способ размножения отнюдь не редкость. Кстати, и многие растения цветут и плодоносят раз в жизни.

image l:href="#image29.png"

Устрицы

Индивидуальная приспособленность каждого отдельно взятого малька трески или личинки устрицы ничтожно мала (не забывайте, речь идет об итоговой приспособленности). Из миллионов до половой зрелости доживают единицы. Кто выживет, кто умрет – дело случая, удачи. Но выжив, этот бывший малек снова производит миллионы потомков. А поскольку и треска, и лосось, и устрицы вымирать пока не собираются, значит, их итоговая приспособленность вполне удовлетворительна. Она ничуть не меньше, чем у нас с вами. Из потомства каждой пары людей выживает в среднем два ребенка. Из потомства каждой пары лососей тоже выживает две рыбки. А каким способом это достигается, отбору, право, всё равно. Способы же эти могут быть разными. Можно произвести не миллион икринок, а только десять. А сэкономленную на этом деле энергию употребить на то, чтобы эти икринки охранять. Можно охранять и подросших мальков, кормить их и учить уму разуму, пока они не подрастут настолько, что сами смогут о себе заботиться. Ваш вклад в потомство остается одинаковым, просто вы его по–разному используете.

Один из способов повысить приспособленность потомка – выращивать его в родительском теле до тех пор, пока он не станет способен постоять за себя. Именно таким способом возникает живорождение. Живорождение свойственно не только млекопитающим. Существуют живородящие рыбы (например, многие акулы), существуют живородящие амфибии и рептилии (например, обыкновенная гадюка). Существуют даже живородящие растения (скажем, многие виды луков размножаются не семенами, а развившимися из этих семян прямо на родителях луковичками). Снабдить потомка большим запасом питательных веществ – ещё один способ. Крупные, маслянистые семена ореха или подсолнечника, крупные икринки лосося, яйца черепах и змей как раз и содержат такие запасы. А многие осы откладывают маленькие яички, но оставляют рядом с ними в норке парализованных жуков, пауков или кузнечиков – запас для личинок. Найти подходящее место, где яйца будут в безопасности, выкопать нору для яиц – это всё тоже вклад в потомство.

image l:href="#image30.png"

Пилюльная оса несёт парализованную гусеницу в гнездо из глины

У животных с развитым мозгом есть ещё один способ увеличить приспособленность потомства – воспитание. У таких животных приспособленность определяется не только их строением, но и личным опытом, знанием, как себя вести в разных ситуациях. Часто это гораздо важнее простой силы, быстроты или теплой шерсти. И родители передают накопленные ими в течение жизни знания потомкам. Обучение может продолжаться много лет. И это тоже вклад в потомство. А многие животные, особенно живущие стаями и семьями, продолжают учиться друг у друга всю жизнь.

Стратегия массового выброса потомков обычно выгодней в непостоянных, непредсказуемых условиях. А их индивидуальное выращивание – в условиях стабильных. Поэтому отбор на плодовитость идет не только в зависимости от количества корма, но и в зависимости от устойчивости кормовой базы и других условий. Разброс множества мелких потомков – кто–нибудь да выживет – называется r–стратегией. Забота о немногих крупных отпрысках носит название К–стратегии. Понятно, что все относительно. Если сравнивать лосося с акулой, то лосось будет r–стратегом, а акула К–стратегом. Но если сравнивать акулу с медведем, то она окажется уже г–стратегом. Уклонения в сторону той или иной стратегии наблюдаются даже в пределах одной популяции.

Эволюция культуры

Культура – это не только умение пользоваться вилкой, сморкаться в носовой платок и рассуждать о музыке. Культурой называется вся совокупность знаний, умений и навыков, накопленных отдельной группой живых существ. Умение вести себя в обществе – тоже элемент культуры, но только один из многих. Культура повышает приспособленность особи, она наследуется, передается из поколения в поколение, но в ДНК склонность пользоваться носовым платком или умение изготавливать каменные топоры не закодированы. Если элементы культуры повышают (или понижают) приспособленность особи, значит, культурные признаки, во–первых, должны подвергаться естественному отбору. Во–вторых, коль скоро культура определяет приспособленность и подвергается естественному отбору, она должна эволюционировать. Но эволюционирует культура не в соответствии с современной теорией эволюции, а так, как представлял себе эволюцию Жан–Батист Ламарк.

Прежде всего, передаются из поколения в поколение именно те признаки, которые особь приобрела в течение жизни, и их наследование никак не подчиняется законам генетики. В формировании культуры большую роль могут играть заимствования из других культур, то есть возможен интенсивный «боковой» перенос информации от одного вида к другому. И, самое главное, изменение старых и появление новых признаков часто возникают на основе внутреннего стремления особи, того самого «напряжения чувств», за которое так старательно топтали Ламарка современники и потомки.

Культура – отнюдь не то, что свойственно исключительно человеку. Все животные с приличным мозгом, использующие К–стратегию размножения и передающие потомкам опыт свой и своих предков, все они обладают тем самым определенной культурой. Примеров культурной традиции у животных множество. Пение птиц – самый хорошо известный и изученный. У многих видов молодые самцы учатся всяким коленцам и выкрутасам песни у почтенных патриархов. Песня одного вида в разных районах может различаться до такой степени, что взрослые самки из одной местности просто не воспринимают самцов из другой как сородичей. Но если самец (или самка) в молодости попали из родных мест в чужие, они прекрасно обучаются местному «диалекту» . Похоже, что это может касаться не только песни, но и сигналов тревоги, и сигналов о нахождении корма. У волков в стае из поколения в поколение передаются всякие хитрые приемы охоты. Поэтому там, где волков не уничтожают и преемственность поколений сохраняется, ни одна стая не похожа на другую, у каждой свои места охоты и свои коронные приемы. Когда несколько десятилетий назад в Карелию начал проникать с юга дикий кабан, волки некоторое время не могли успешно на него охотиться. Из крупного зверя карельские волки были знакомы только с лосем, а кабан требует совсем других приемов охоты, которые волкам не были известны и которые выработались только постепенно.

image l:href="#image31.png"

Соловей

Непосредственно наблюдать эволюцию культуры и возникновение новых культурных элементов удавалось зоологам не раз и не два. Так, например, в Англии, где молочники развозят молоко рано утром и ставят бутылки на порог клиентов, в середине XX столетия появились гениальные синицы, которые научились бутылки открывать. Навык был стремительно подхвачен их менее гениальными сородичами, и вскрытие бутылок приняло характер национального бедствия. Российские синицы, кстати, ничуть не глупее. Когда у российского населения появилась манера хранить зимой продукты вывешенными за форточку, синицы мгновенно разобрались что к чему и научились вскрывать самые разные упаковки.

Ещё более подробно изучена эволюция культуры у приматов.

Вскоре после Второй мировой войны два японских исследователя, Миияди и Иманиси, занялись изучением общественной жизни японского макака. Эта обезьяна живет на юге Японии в диком состоянии и образует отдельные стада, точнее – общества, которые слабо контактируют друг с другом. Результаты исследований японцев довольно долго оставались неизвестными в Европе, а когда стали известны – произвели эффект разорвавшейся бомбы. Общественная организация обезьян оказалась очень сложной и интересной.

Стадо, за которым велись наблюдения, обитало в малонаселенной местности, но когда через несколько лет результаты исследований просочились в японскую прессу, появились и любопытствующие посетители. Ну какой посетитель удержится от того, чтобы не предложить обезьяне конфету? Дикие обезьяны с конфетами дела не имели, не умели их разворачивать и вообще поначалу не знали, что это вкусно. Порядки в стаде царили жесткие, чтобы не сказать – жестокие. Высокопоставленные макаки относились к подчиненным грубо и всегда с высоты своего положения. Непривычная пища считалась недостойной главарей, её подбирают только низшие, а самыми низшими в стаде были маленькие дети. Именно они первыми открыли, что конфеты – это здорово, и научились их разворачивать. От детей научились обращаться с конфетами их матери. Когда наступает период размножения, самки на последних стадиях беременности перестают присматривать за подросшими детьми, эту обязанность берут на себя взрослые самцы. Очень постепенно и они научились от своих отпрысков есть конфеты. Позже всего новшество дошло до молодых самцов, которых взрослые изгоняют на «задворки общества». Чтобы традиция есть конфеты распространилась во всем стаде, потребовалось почти три года. С тех пор, уже много лет, дикие макаки прекрасно разбираются в конфетах, знание передается из поколения в поколение. Элементами культуры, как выяснилось, являются и взаимоотношения в обществе. Далеко не во всех стадах макак царят суровые нравы. И там, где вожаки относятся к подчиненным мягче и дружелюбней, распространение нового культурного элемента произошло в течение всего двух–трех месяцев! То есть более «демократичное» общество обезьян способно перестраиваться согласно изменениям условий быстрее и успешнее, чем общество «тираническое».

Другой случай у тех же японских макак вполне можно сравнить с изобретением человеком каменного топора. Макаки часто совершали набеги на поле батата. Выкопанный батат, как и выдернутая с грядки морковка, весь в песке, есть его невкусно, и обезьяны старательно очищают налипшую землю. Одна из молоденьких самок, случайно уронив батат в море (стадо жило на побережье), обнаружила, что в воде земля отходит лучше. И она начала бататы мыть! Это была, вне всякого сомнения, совершенно гениальная самка, ведь и до этого тысячи обезьян тысячу раз роняли бататы в воду. И точно так же, как и в случае с конфетами, навык распространился и вошел в культуру – вскоре все макаки этой группы стали мыть клубни.

Невозможно удержаться и не рассказать, что было дальше. Та же самка, только уже в более почтенном возрасте, сделала ещё одно гениальное открытие. Обезьян подкармливали зерном, просто бросая пригоршню–другую на песок пляжа. Животные выбирали зерна из песка и были вполне счастливы. Наша самка через некоторое время сообразила сгребать в пригоршню зерно вместе с песком и бросать в воду. Песок тонул, зерно всплывало, самка собирала его с поверхности одним движением и отправляла в рот полную горсть чистого зерна. Не слабо? И этот навык тоже вошел в культуру стада и начал передаваться из поколения в поколение.

Экология

image l:href="#image32.png"

Что такое экология

Термин «экология» введен в научный обиход Эрнстом Геккелем в 1866 г. Экология – это наука, изучающая взаимоотношения организма со средой его обитания, в том числе взаимоотношения с другими организмами. Экое (или ойкос) по гречески – дом. Однако ойкос – это не только дом или место жительства. Существует ещё одно слово, производное от этого корня, – ойкумена. Для древнего грека ойкумена – это населенный и познанный людьми мир. За пределами ойкумены – земля, населенная чудовищами, титанами, богами, человеку неподвластная. А логос – это не только слово, но и движущая сила, закон. Таким образом, экология это не только наука о доме (о среде обитания), но и закон обитаемого мира.

Изучение состава пищи водяной крысы, способов поиска и запасания корма – это экология. Изучение размножения этой крысы, изменений её численности, зависимости численности от высоты весеннего паводка – тоже экология. Пути и способы приспособления белого медведя к жизни в Арктике (а значит, и изучение его физиологии, генетической изменчивости и факторов естественного отбора) – это тоже экология. Влияние мелких насекомоядных птиц на численность гусениц, влияющих на густоту листвы, влияющей на освещенность под пологом леса, влияющей на состав травяной растительности, влияющей на численность грызунов, от которых зависит благополучие диких котов, разоряющих птичьи гнезда, – и это экология. Влияние дождевых червей на химизм почвы и её способность к поглощению влаги или влияние зеленых растений на состав атмосферы – экология. Поэтапное преобразование горных пород, газов атмосферы и солнечной энергии в массу органического вещества – опять экология. Как сказал Эйман Макфедьен, «эколог самовольно бродит по владениям ботаника и зоолога, систематика, физиолога, зоопсихолога, метеоролога, геолога, физика, химика, и даже социолога; он браконьерствует во всех названных и во многих других почтенных дисциплинах».

image l:href="#image33.png"

Сфера интересов экологии

Что такое экосистема

В самом широком смысле это комплекс организмов, обитающих на определенной территории и связанных совместным преобразованием вещества и энергии, причем в этот комплекс как неотъемлемый компонент входит и сама эта физическая (или, как говорят экологи, абиотическая) среда. Таким образом, экосистема имеет в себе и «живой» и «неживой» компоненты.

Один из самых простых и наглядных примеров экосистемы – огород. Огород – это земля, вода и солнце (физическая среда), плюс растения (овощи), плюс человек. Овощи формируют свою плоть из вещества и энергии физической среды. Человек, поедающий эти овощи, возвращает часть съеденного обратно овощам в виде удобрений (по крайней мере, так делают японцы, удобряя свои огороды содержимым туалета), иначе запасы физической среды будут исчерпаны немногими поколениями овощей, и использует полученную от овощей энергию для разрыхления земли, полива, прополки, посадки очередного поколения овощей. Ни земля, ни овощи, ни человек по отдельности не являются огородом, только все три компонента вместе.

image l:href="#image34.png"

Как и многие другие биологические понятия, экосистема совершенно реальна и в то же время не имеет четких границ. Уж на что, казалось бы, четкие границы имеет озеро. Однако в озеро попадает листва окружающего леса, лес влияет на впадающий в озеро ручей и, при желании, мы можем рассматривать их как одну систему. Красивая небольшая птичка зимородок ловит в озере мелкую рыбешку и, несомненно, популяция зимородка является членом озерной экосистемы. Однако гнездится зимородок на берегу, на него охотятся сухопутные хищники, и свой помет он оставляет на суше. К какой экосистеме принадлежит зимородок? Не ломайте голову над этим вопросом и смиритесь с размытостью границ. Но и не сомневайтесь в их существовании. И мы, и зимородки прекрасно отличаем озеро от леса.

Нет на свете такого вида живых существ, который мог бы существовать в одиночку. Казалось бы, зелёным растениям, умеющим фотосинтезировать, никто не нужен: они сами «делают» себе еду из солнечного света и минеральных веществ, превращая неорганические вещества в органические. Однако никто не вечен в этом мире, и когда растение умрет, или хотя бы сбросит листья, часть минеральных веществ окажется изъятой из оборота – из листьев или отмерших стволов их надо извлечь и снова вернуть в почву. А вот самостоятельно разлагать мертвую органику растения–то как раз и не умеют! В итоге через некоторое число поколений, довольно небольшое, кстати, число, все минеральные вещества окажутся заключенными в трупах отмерших сородичей и станут растениям недоступны.

image l:href="#image35.png"

Зимородок

 Вещество и энергия в экосистеме передаются по цепочке: от травы к зайцу, от зайца к лисе. При переходе часть энергии неизбежно теряется, поэтому масса лисиц меньше, чем масса зайцев, а масса зайцев меньше, чем масса растений. Поэтому выращивать кукурузу выгодней, чем свиней или коров, а коров или кроликов выгодней, чем, скажем, рысей. Хотя мясо рыси отменно вкусно и в средние века считалось деликатесом.

image l:href="#image36.png"

Пищевая пирамида

Нужен кто–то, кто бы мертвую органику разлагал и возвращал в круговорот. Почему Бог, Природа или Эволюция не создали организм, который умел бы делать и то и другое? Наверное потому, что существует закон, такой же непреложный закон, как закон сохранения вещества и энергии – невозможно приспособиться ко всему сразу. Или все способности организма будут очень средненькими (а такому организму просто не выжить в этом жестоком мире), или что–то одно он будет уметь делать намного лучше, чем всё прочее. Совмещение профессий всегда неэффективно.

В основе любой экосистемы лежит необходимость синтезировать живое вещество (продукция) и необходимость его разлагать (деструкция). Кроме того, экосистеме, как и отдельному организму, желательно иметь некоторый резерв, «жировой» запас, чтобы не рассыпаться при малейшем ухудшении условий. Есть ещё одна важная работа, без которой экосистема существовать не может, – регуляция и контроль. Что интересно, каждая группа организмов участвует одновременно в нескольких процессах, и это придает системе дополнительную цельность и устойчивость. А как же с неэффективностью совмещения профессий, можете спросить Вы. Но дело–то в том', что здесь специализация идет в разных, непересекающихся плоскостях. Если вернуться к огороду, то ваше здоровое и могучее пищеварение характеризует вас как деструктора. А ваша способность сидеть при прополке грядок часами на солнцепеке и умение отличать ботву морковки от чертополоха характеризует вас как регулятора. Одно другому совершенно не противоречит.

Колыбель жизни?

Когда произносят слово «земля», в воображении обычно встает не наша планета, а теплый комок темного грунта, пронизанный тонкими корешками. Эта земля, почва, важнейшая часть любой наземной экосистемы. Вообще, почва, она в значительной степени «сама по себе». Её изучает особая наука – почвоведение, она рассматривается как особое природное тело, особая система. Почва состоит из частиц горных пород, воды, живых существ (в основном микроорганизмов) и сложных органических молекул – гумусных веществ. Совокупность минеральных «песчинок» и облепляющих их гумусных веществ называется гумусом. Гумус – совместный продукт жизнедеятельности живых существ и сложных химических реакций, идущих в почве.

Далеко не в каждой почве есть гумус. Гумус – «вершина» деятельности деструкторов. Если деструкторов недостаточно или их деятельность нарушена, гумус не образуется, он заменяется другими органическими составляющими почвы. Тогда вместо нормальной почвы может возникнуть, например, торф.

image l:href="#image37.png"

Строение почвы:

Ао – подстилка; А – гумусный (перегнойный) горизонт; В – горизонт вмывания; С – материнская порода

Все элементы почвы тесно связаны, то есть почва может рассматриваться как особая экосистема, точнее – особый тип экосистем. Эта экосистема, вероятно, древнейшая экосистема Земли. Принято считать, что жизнь возникла в океане. Но очень может быть, что колыбелью жизни были грунтовые растворы, насыщенные минеральными веществами и органическими продуктами вулканических извержений. И уже оттуда, из грунта, первые формы жизни проникли в океаны. Так или иначе, но почвы (или, по крайней мере, палеопочвы) возникли почти одновременно с возникновением жизни.

Да, многоклеточные организмы появились, скорее всего, на теплом мелководье. Но когда первые растения и животные начали завоевывать сушу, они столкнулись не с мертвой пустыней, а с этим необыкновенным природным телом – почвой.

Современные наземные экосистемы – это сложные конструкции, их разные этажи имеют разный возраст, и всё это здание покоится на фундаменте невообразимой древности – почве. Конечно, не надо думать, что соседний сосновый бор растет на почве, образовавшейся четыре миллиарда лет назад. В каждом конкретном месте почва зарождается, развивается, живет и, рано или поздно, умирает (или перерождается). И современные почвы уже совсем не те палеопочвы, что возникли на Земле вскоре после формирования твердой земной коры. Хотя бы потому, что надстройка верхних этажей включала перестройку нижних. Но это совершенно не мешает почве сохранять древние черты. Так, в основе навороченного «мерседеса» явственно проглядывает конструкция древней повозки – четыре колеса на двух осях и лежащий на них кузов. И, кстати, древнее далеко не всегда значит примитивное. Иногда наоборот, это значит доведенное до совершенства и прошедшее проверку временем.

Мать сыра земля

При смешивании гумусовых веществ с минеральными компонентами почвы образуется гумус – сложная система органических веществ и минеральных частиц. Именно гумус придает почвам темную окраску. Состав и свойства гумуса зависят от химического состава минеральной части почвы, от температуры, от наличия в почве воды и кислорода, от того, какие организмы–гумификаторы могут жить, и живут, в таких условиях. Зависят свойства гумуса и от того, какие мертвые вещества поступают в почву. Гумификация хвои дает совершенно другой результат, чем гумификация луговых трав или дубовой листвы. Кстати, имейте в виду, что почва – это не только «земля». Подстилка – слой отмерших стеблей и листьев – это тоже часть почвы, её верхний горизонт.

Гумус – удивительная субстанция. Гуминовые кислоты – это на самом деле не какие–то определенные органические кислоты, а сложные полимеры, с кольцевыми участками, боковыми цепями, с непостоянным составом и структурой, которые имеют кислую реакцию. Гумусовые вещества «облепляют» и склеивают минеральные частицы, придавая почве комковатую структуру. Некоторые виды гуминовых кислот растворяют минеральные частицы. Огромные сложные молекулы гумусовых веществ удерживают на своей поверхности молекулы воды, сохраняя определенную влажность почвы. Но самое интересное другое. Гумус захватывает из почвенного раствора и удерживает разнообразные вещества. В частности, захватываются и удерживаются гумусом искусственные минеральные удобрения. Если концентрация каких–либо веществ в почвенном растворе увеличивается, гумус активно их захватывает, снижая насыщенность раствора. Если концентрация уменьшается – гумус отдает захваченные запасы, восстанавливая её. Это называется буферными свойствами почвы. И чем больше в почве гумуса, тем больший запас необходимым растениям и микроорганизмам веществ он удерживает, тем больше плодородие почвы и тем труднее такую почву истощить и погубить. Но трудно – не значит невозможно. Сельские хозяева многих стран и народов губят почвы последовательно и весьма успешно. Мало кому приходит в голову, что почва – в сельском хозяйстве такое же средство производства, как станки, доменные печи или бетономешалки в промышленности. Разница лишь в том, что почвы даются каждому народу Богом или судьбой только один раз, и, будучи уничтоженными, восстанавливаются столетиями. Или не восстанавливаются вообще.

Хотя запасы многих веществ абиотической среды кажутся неисчерпаемыми, существует множество элементов, необходимых для жизни, но присутствующих и экосистеме в весьма ограниченном количестве, в частности микроэлементы. Очень часто именно эти элементы ограничивают массу живого вещества в экосистеме. Тепла, влаги, питательных веществ может быть я изобилии. Но если не хватает, скажем, йода, масса биоты рано или поздно придет в соответствие с доступным количеством именно этого элемента.