Текст книги "Приспособиться и выжить!"
Автор книги: Шон Кэрролл
сообщить о нарушении
Текущая страница: 18 (всего у книги 21 страниц)
Почему эволюция так важна?
Понимание и признание эволюции означает признание огромной роли науки в целом в развитии сельского хозяйства, медицины и технологии. Анализ ДНК не только расширяет наши возможности в области судебной медицины и установлении отцовства, диагностике, предотвращении и лечении заболеваний, но еще и помогает разобраться в реальной истории жизни вообще и человека в частности. Подобно тому как основы палеонтологии подкрепляются обширным объемом геологических данных, так и эти новые знания об эволюции, полученные в ходе изучения летописи ДНК, подкрепляются многочисленными данными клеточной и молекулярной биологии, генетики, эмбриологии и физиологии.
Случалось, что новые открытия в астрономии, микробиологии и генетике не находили понимания в определенных кругах до тех пор, пока не накапливалось большого количества материальных, зримых доказательств. Материальных доказательств эволюции в последовательностях ДНК уже предостаточно, и отрицать их невозможно. Тем же, кто подобно французским докторам позапрошлого века, диктаторам от советской биологии или консервативным хиропрактикам продолжает отвергать эволюцию при наличии всех этих данных, нельзя позволять утаивать или игнорировать научные факты в своих интересах.
Как показывает история, когда прогресс в науке останавливается, жизнь людей резко, если не катастрофически, ухудшается. В следующей – и заключительной – главе я остановлюсь на том, как важно понимать роль эволюции и научного прогресса в целом, чтобы нести ответственность за судьбу всей планеты.
Отпечаток пальмового листа и рыб эпохи эоцена (примерно 50 млн лет назад) из национального заповедника Фоссил-Бьютт на юго-западе штата Вайоминг Фотография любезно предоставлена Ширли Ульрих, галерея Ульриха, Кеммерер, Вайоминг.
Глава 10
Пальмы Вайоминга
Чем дальше вы заглядываете в прошлое, тем больше можете увидеть в будущем.
Уинстон Черчилль
«Величайшее чудо девятнадцатого столетия!» – заявлял иллюстрированный справочник The Pacific Tourist в 1876 г.
Строительство трансконтинентальной железной дороги началось вскоре после окончания Гражданской войны в Америке. Две конкурирующие компании – Central Pacific и Union Pacific – продвигались навстречу друг другу с запада и с востока с бешеной скоростью и наконец 10 мая 1869 г. встретились в городке Промонтори в штате Юта. Так было закончено строительство дороги, которое обошлось по тем временам в гигантскую сумму свыше 120 млн долларов.
Это великое достижение стало результатом героических усилий рабочих, которые укладывали рельсы буквально голыми руками. Одна только компания Union Pacific использовала 300 тыс. тонн железных рельсов и свыше 23 млн путевых костылей. Эта работа не просто требовала невероятных физических усилий (12-часовой рабочий день на жаре), она была чрезвычайно опасной. Случайные взрывы пороха и нитроглицерина, обрушение скал и постоянные нападения местных индейцев, которые поняли, что строительство железной дороги разрушит привычный уклад их жизни, – все это усложняло работу.
Рис. 10.1. «Разрез окаменелых рыб» трансконтинентальной железной дороги. В горных породах этих мест содержится множество окаменелостей, относящихся к эпохе эоцена. Фотография Эндрю Джозефа Рассела (1869), любезно предоставленная музеем Sweetwater Country в Вайоминге.
Но вместе с тем было и ощущение величия замысла, и дух приключения – предстояло открыть и покорить огромные, неведомые, малонаселенные земли американского Запада. Там, к западу от Омахи, лежали Черные Холмы, бассейн Вайоминга, хребет Уосатч и другие удивительные места.
В 1868 году два служащих Union Pacific, А. Хиллиард и Л. Риксикер, наблюдали за ходом работ примерно в 3 км к западу от реки Грин-Ривер в штате Вайоминг (тогда это была территория Дакоты). Здесь при взрывах типичной для этих мест пустой породы в кусках сланца было обнаружено невероятное количество прекрасно сохранившихся ископаемых остатков рыб и растений. Как выяснилось потом, эти окаменелости были частью одного из самых крупных и хорошо сохранившихся на Земле местонахождений ископаемых остатков.
Так величайшее чудо XIX столетия совпало с величайшим чудом эпохи эоцена, начавшейся примерно 500 тыс. столетий назад.
Рабочие передали свои находки Фердинанду В. Гайдену, представлявшему на этой территории Министерство внутренних дел США. Гайден, врач по образованию, когда-то заметил: «Моя любовь к естественной истории настолько сильна, что я вряд ли могу испытывать интерес к чему-либо еще». Индейцы племени сиу хорошо его знали, дали ему прозвище «Тот, Кто Собирает Камни На Бегу» и, по-видимому, считали человеком странным, но безобидным. После сделанного железнодорожными рабочими открытия Гайден опубликовал первое описание богатых отложений в районе Грин-Ривер. Но это не единственная заслуга Гайдена. В 1869 году он нашел первые на территории Америки остатки динозавра, и его исследования способствовали созданию Национального парка в Йеллоустоне в 1872 г.
«Ископаемые рыбы» оказались частью большого отложения, образовавшегося на дне бывшего озера. Кроме остатков различных видов сельдевых рыб, число которых достигает нескольких сотен на один квадратный ярд[28]28
Примерно 83,5 м2. – Прим. перев.
[Закрыть] (рис. 10.2), здесь были обнаружены изумительные останки скатов, веслоносов и панцирников, а также крокодилов, черепах, птиц, летучих мышей и мелких лошадей.
Рис. 10.2. Большое кладбище рыб. Массовое «захоронение» животных сохранилось в виде единого отложения в каменной плите из района Фоссил-Бьютт. Фотография Джейми Кэрролл; плита из галереи Ульриха, Кеммерер, Вайоминг.
А еще тут были изумительные пальмы размером до 3 м, сохранившиеся в мельчайших деталях.
Гайден сделал логичный вывод, что те места, где теперь простирается плоская пустыня с бесплодной землей, когда-то были покрыты буйными тропическими лесами, а по климату и растительности напоминали современные юго-восточные районы США. Богатые слои осадочных пород образовались примерно от 40 млн до 50 млн лет назад и теперь проходят по долинам юго-западной части штата Вайоминг. В нескольких слоях (называемых горизонтами) толщиной от 50 до 100 м в большом количестве сохранились удивительные окаменелости. Если вам когда-нибудь доводилось видеть хорошо сохранившиеся образцы ископаемых рыб на светлом желтоватом камне, с большой вероятностью они происходят из отложений в районе Грин-Ривер. Часть этого большого отложения в 1972 г. была объявлена национальным памятником Фоссил-Бьютт.
Особенностью этого отложения является исключительная красота и сохранность образцов, а также невероятный контраст между природной средой, которую они представляют, и сегодняшним пейзажем этих мест. Окаменевшие пальмы и крокодилы напоминают нам о том, как сильно меняются природные условия в любой точке Земли с течением времени, и о том, что одни виды исчезают и сменяются другими. Все это заставляет еще раз вспомнить, что «наиболее приспособленный» – это временный и весьма условный статус.
Рис. 10.3. Ландшафт национального памятника Фоссил-Бьютт. Там, где когда-то простирались буйные тропические леса, теперь остались только бесплодные земли и изъеденные ветрами камни. Фотография любезно предоставлена Арвидом Эйзом, Служба национальных парков США.
Озеро, в котором были обнаружены ископаемые, было самым маленьким из трех озер, когда-то располагавшихся на территории современного Вайоминга, Колорадо и Юты. Оно имело длину 80 км и ширину 30 км в самой широкой части и просуществовало около 2 млн лет, а это долгий срок для большинства озер, но значительные изменения климата в конечном итоге привели к его исчезновению. Эти климатические изменения самым серьезным образом повлияли на условия отбора и на флору и фауну этих мест.
До этого момента я рассказывал главным образом о том, как формировались наиболее приспособленные. В этой заключительной главе я хочу рассказать, как они расформировывались, то есть вымирали. В истории живой природы было множество существ, которые когда-то встречались в изобилии (трилобиты, динозавры, аммониты и многие другие), но по естественным причинам полностью исчезли. Я хочу поговорить и том, как деятельность человека способствовала и продолжает способствовать гораздо более быстрому исчезновению ранее многочисленных видов. Этот «неестественный» отбор при участии человека привел ко многим неожиданным последствиям. В частности, я расскажу о состоянии мирового рыбного промысла, которой серьезно страдает от неограниченного лова рыбы, ухудшения состояния окружающей среды и изменений климата.
Почти 50 лет назад биолог-эволюционист Джулиан Хаксли, внук известного биолога и главного сторонника Дарвина Томаса Хаксли и брат писателя Олдоса Хаксли, в книге «Новые бутылки для нового вина» (New Bottles for New Wine) писал: «Как будто человека назначили управляющим директором самого большого предприятия, эволюции… и вне зависимости оттого, понимает ли он, что делает или нет, он определяет будущее направление эволюции на этой планете. Это его неизбежная судьба, и чем скорее он поймет и поверит в нее, тем лучше будет для всех».
Отрицание или непонимание нашего влияния на ход эволюции в сочетании с преследованием личных интересов уже привело к исчезновению некоторых экономически значимых видов животных, а также к изменению образа жизни сотен тысяч людей, связанных с этими животными. Серьезнейшая опасность нависла над многими другими видами, которые испытывают чрезвычайно сильное влияние человека, адаптироваться к которому не в состоянии ни одна популяция. Давайте осознаем наконец, что понимание сути эволюции не только имеет эстетическое или философское значение, но и лежит в основе разумной экономической политики.
Неестественный отбор
Снежный баран, наверное, является самым величественным символом высокогорья Вайоминга и соседних областей. Туристы мечтают хотя бы мельком увидеть это пугливое животное, а для охотников это редкий трофей, равных которому среди легально добытых трофеев найдется немного. Продажа охотничьих лицензий на аукционах принесла доход в несколько сотен тысяч долларов. Эти доходы пошли на поддержание необходимых охранных мер, и какое-то время считалось, что забой нескольких особей компенсируется общим положительным результатом для всей дикой природы края.
Однако долгосрочные исследования выявили неожиданные серьезные последствия этой избирательной охоты за трофеями. Охотникам больше по душе бараны с самыми крупными рогами. К сожалению, то же самое можно сказать о самках снежных баранов. Наиболее интенсивный рост рогов у этих животных происходит в возрасте от двух до четырех лет. Преимущество в спаривании получают бараны старше шести лет, находящиеся на верхушке иерархической лестницы и имеющие самые длинные рога. Однако большинство баранов отстреливают в возрасте до восьми лет, а иногда и в четыре года.
Рис. 10.4. Снежный баран. При выборе партнера самки ориентируются на длину рогов и массу тела самца. Фотография Дона Гетти.
На протяжении 30 лет в одном из районов Канадских Скалистых гор отмечалось значительное снижение «качества породы» баранов, выражавшееся в уменьшении среднего размера рогов и средней массы тела. Эти признаки в значительной степени передаются по наследству. Отстрел более крупных животных стал фактором отбора, способствующим снижению скорости роста и увеличению доли более мелких животных с более короткими рогами. Внешний вид животных и их генетическое содержание в своей эволюции отклонились от оптимума. Это еще один пример действия математики эволюции (сочетание изменчивости и отбора во времени), но только в неправильном направлении.
Эволюция данной популяции снежных баранов показывает, что отбор человеком определенных признаков может уводить эволюцию в противоположную сторону оттого направления, которого хотел добиться сам человек и которое является оптимальным в естественных условиях. В этом состоит одна из важнейших проблем, связанных с управлением многими природными ресурсами, особенно рыбными. Без учета законов эволюции, основанных на научных данных, такие трагические эпизоды, как тот, о котором я сейчас расскажу, будут повторяться и приводить к необратимым катастрофическим последствиям.
Мыс без трески
Одним из важнейших препятствий на пути развития мореплавания была проблема обеспечения моряков продовольствием. Чтобы плавать на дальние расстояния, нужно было найти способы сохранения продуктов. Изобретение методов высушивания и засолки трески позволило увеличить дальность плавания и способствовало открытию Гренландии, Исландии и Северной Америки. В 1497 году Джон Кабот (урожденный Джованни Кабото) отправился на поиски морского пути в Азию, которого не нашел Колумб. Вместо Азии Кабот обнаружил место, которое счел идеальным для засолки и сушки рыбы, и назвал его Ньюфаундлендом (буквально «новая найденная земля»). Вскоре к этому, как казалось, неиссякаемому источнику рыбы стали стекаться суда всех европейских держав, и всего через 40 лет 60 % всей рыбы попадало на европейские столы из прибрежных вод Северной Атлантики.
Рис. 10.5. Атлантическая треска. Когда-то трески в Атлантике было столько, что капитаны жаловались, что рыба мешает проходу судов. Однако в результате избыточного промысла популяция северной трески практически исчезла.
В 1602 году англичанин Бартоломью Госнольд открыл место, названное им Паллавичино, где было невероятно много трески (теперь это место носит название Кейп-Код)[29]29
По другой версии, впервые этот мыс в 1524 г. открыл флорентиец Джованни да Верраццано, который и назвал его Паллавичино (в честь одного из древних итальянских родов), а англичанин Госнольд переименовал его в Кейп-Код, что буквально означает «мыс трески». – Прим. перев.
[Закрыть]. Ловля трески стала важным элементом жизни новых колонистов. В таких городах, как Глостер на мысе Кейп-Энн, штат Массачусетс, рыбная ловля стала основной сферой деятельности. В XIX веке 3800 мужчин из Глостера погибли в море, притом что все население города составляло около 15 тыс. человек.
Второго июля 1992 г., через 500 лет после начала активного рыбного промысла, Канада наложила мораторий на ловлю трески в этих местах в связи с практически полным исчезновением популяции этой рыбы. Популяция северной трески сократилась на 99,9 % по сравнению с показателями 1960-х гг. Около 20 тыс. канадских моряков потеряли работу.
Рыбаков Глостера ожидала та же участь. За пару десятков лет улов сократился в несколько раз. Федеральное правительство начало скупать рыболовецкие суда, чтобы помочь рыбакам изменить традиционный образ жизни, а часть рыбных производств была закрыта, чтобы популяция рыбы смогла восстановиться.
Но популяция трески не восстановилась.
Что же произошло?
Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что треска и занятые ловлей трески рыбаки стали жертвой универсального закона, связывающего изменчивость и отбор. Рыбаки вылавливали более крупных (и более взрослых) рыб. В результате рыба, которая благодаря генетическому складу имела тенденцию достигать большего размера и доживать до более взрослого возраста, отлавливалась до момента воспроизведения. Удаление из популяции таких экземпляров привело к увеличению доли более мелких рыб. При избыточном рыбном промысле и сокращении численности популяции треска стала достигать зрелости в более раннем возрасте и при меньшем размере.
Казалось бы, если рыба достигает зрелости быстрее, то и популяция должна быстрее увеличиваться. Возможно, это было бы так в пруду, но не в океане, где есть и другие обитатели. Там, где когда-то треска была доминирующим хищником, питавшимся ракообразными и пелагическими видами рыб, теперь значительно увеличилась популяция именно этих животных. Те животные, которые раньше становились добычей трески, теперь сами стали питаться треской, поедая ее икру и личинок, что препятствовало восстановлению популяции трески. Вспомните, что «наиболее приспособленный» – это тот, кто отличается наилучшей способностью к воспроизведению и выживанию. Мелкая треска плохо приспособлена к жизни в экосистеме, перевернутой с ног на голову. Это последствие избыточного промысла и нарушения экологического равновесия коснулось не только трески, но и многих других хищных морских рыб.
Куда исчезла крупная рыба?
Кроме трески к крупной морской рыбе можно отнести тунца, рыбу-меч, марлинов, акул, а также многих «придонных» рыб, таких как камбала, палтус и скат. Многие из них являются важными промысловыми видами, а некоторые тунцы считаются одними из наиболее ценных деликатесов.
После Второй мировой войны промысел этих рыб был организован в промышленных масштабах, и в погоню за крупной рыбой вышли крупные траулеры. На основании анализа большого количества данных за период с 1952 по 1999 г. биологи Рэнсом Майерс и Борис Уорм из Университета Далхаузи в Галифаксе (Новая Шотландия) пришли к выводу, что численность крупных хищных рыб сократилась в десять раз по сравнению с их численностью до начала индустриального промысла.
Майерс и Уорм обнаружили одну и ту же тенденцию на четырех континентальных шельфах и в девяти океанических системах: за первые 15 лет интенсивного промысла численность рыб сократилась на 80 % (рис. 10.6).
Рис. 10.6. Сокращение популяции крупных морских рыб. Численность крупных рыб сократилась как в Атлантическом (а), так и в Тихом (б) океанах (по результатам ярусного лова). Ситуация с акулой-молотом (в) является типичной для большинства видов акул. Рисунок Лианн Олдс на основании данных R. Mayers and B. Worm (2003), Nature 423:280 и J. K. Baumetal (2003), Science 299:389.
При лове ярусами улов снизился от 6–12 рыб на 100 крючков до 0,5–2 рыб на 100 крючков за первые десять лет интенсивного промысла. Кроме того, сократилась не только численность вылавливаемой рыбы, но и ее размер. Майерс отмечает, что «средний размер этих хищников, находящихся на вершине пищевой цепи, составляет от одной пятой до одной второй их былого размера. Вес лишь немногих голубых марлинов достигает одной пятой прежнего веса этих рыб. Во многих случаях современные промысловые рыбы находятся под таким сильным давлением, что у них просто нет возможности для воспроизводства».
Майерс очень много сил потратил на то, чтобы изменить отношение людей к морю как к неисчерпаемому ресурсу и показать, что многие морские виды находятся на грани исчезновения. В 1883 году даже Томас Хаксли предполагал, что запасы рыбы на Земле безграничны. Майерс пишет, что причиной такой точки зрения «было кажущееся неисчерпаемое изобилие морских видов, труднодоступность многих морских уголков и плодовитость морских рыб. Оказалось, что все эти аргументы ошибочны».
Людей обычно мало волнует жизнь акул-молотов или белых акул, но еще одно исследование (соавторами которого были Майерс и Уорм) показало, что за последние 15 лет популяция этих рыб сократилась на 75 %, а популяция всех акул в целом – на 50 %. До некоторой степени сокращение численности этих видов связано с так называемым приловом, когда рыба попадается на крючки или в сети, предназначенные для ловли других видов рыб. Акулы, находящиеся на вершине пищевой цепи, играют важную роль в функционировании всех пищевых цепей и экосистем океана. Поэтому снижение численности акул изменяет условия отбора в экосистемах, что приводит к непредвиденным последствиям.
Лов тралом влияет на другой аспект отбора, а именно на размер рыб. Например, установленный размер ячеек рыболовных сетей на промышленных траулерах в последние десятилетия составлял от 7 до 14 см. Это означает, что некоторые виды рыб неизбежно попадают в сети, тогда как другие проскальзывают сквозь них. Влияние подобного отбора на размер североатлантических скатов хорошо задокументировано.
За несколько последних десятилетий увеличилась численность популяций двух мелких видов скатов, звездчатого и гладкохвостого. А вот острорылые скаты, достигающие 1 м в ширину во взрослом возрасте и 20 см при рождении, находятся на грани исчезновения. Никто не задумывался о численности острорылых скатов, пока Джилл Кейси из Мемориального университета Ньюфаундленда и Рэнсом Майерс не обратили внимания на то, что за последние 20 лет в водах южнее Ньюфаундленда не было выловлено ни одной рыбы этого вида. Сорок пять лет назад острорылые скаты составляли до 10 % всего улова. В последнее время этих скатов встречали только на глубине 1000 м во время поиска мест для ловли палтуса.
Вымирание крупных хищных рыб или селективное исчезновение других крупных рыб нельзя рассматривать просто как исчезновение отдельных видов животных. Этот процесс помогает осознать последствия избыточного промысла и неумышленного лова для экосистем, в которых эти виды живут (или жили).
