Текст книги "Странности эволюции. Увлекательная биология"

Автор книги: Йорг Циттлау

сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 10 страниц)

Рабы воздуха: фрегат обречен на вечный полет

В легенде об Агасфере излагается история, по которой можно писать большие романы, и действительно, поэты вновь и вновь вдохновляются этим сюжетом. Легенда возникла в 1602 году. Речь в ней идет о еврейском сапожнике Агасфере, который жил около 30 года новй эры в Иерусалиме. Он жил на той самой дороге, по которой должен был с крестом на спине пройти на Голгофу Иисус. Прямо перед домом сапожника силы его покинули, и назарянин упал на колени. Но Агасфер без всякой жалости толкнул обессилевшего человека. Иисус его проклял: «Я хочу остановиться и передохнуть, а идти должен ты!» Агасфер был осужден на вечное странствование. Нигде более не мог он найти себе место и обрести покой в своей душе, даже умирать ему было запрещено. Его судьба и по сей день считается символом вечной бесприютности.

Вряд ли легенда про Вечного жида известна птицам фрегатам. Но их жизнь очень похожа на жизнь Агасфера – они обречены на вечный полет. Этим они обязаны своей способности приспосабливаться к жизни в воздухе. У них длинные тонкие крылья, и их силуэт – если смотреть снизу – похож на плоскую букву W. Размах крыльев может составлять более 240 сантиметров. Однако еще более впечатляющим предстает скелет летящих фрегатов. Он легче, чем у других птиц – его вес составляет всего 5 % от общей массы тела, которая колеблется от 600 до 1600 граммов. Кости плечного пояса срослись друг с другом (что также нетипично для пернатых); плечевая кость короткая, а локтевая и лучевая – очень длинные. Все эти особенности делают фрегатов одними из самых ловких и выносливых пилотов.

То, что фрегаты умеют применять свое искусство на горе другим, птица по имени олуша может поведать, исходя из собственного опыта. Эти веслоногие живут в тех же районах, что и фрегаты, на одиноких островах в тропическом и субтропическом океане. Собственно говоря, они ведут спокойную и задумчивую жизнь, однако в период размножения олуша должна защищать свои яйца от хитрого зяблика Дарвина, а позже, при взращивании потомства, ей осложняют жизнь фрегаты. Правда, обычно они питаются кальмарами и летучими рыбами, однако те не всегда выпрыгивают из воды в достаточном количестве, и когда фрегат голоден, он ищет альтернативу привычному рациону. Когда он видит олушу, которая после успешной рыбной ловли возвращается с плотно набитым зобом к своему гнезду, он подстерегает ее и нападает, выщипывая перья из ее хвоста. Это настоящая проблема для олуши, которая совсем не зря носит такое имя. Чтобы не потерять равновесие, ей только и остается, что выплюнуть свою добычу. Именно этого момента так ждет фрегат: прежде чем этот своеобразный деликатес упадет в воду или на землю, он ловко хватает его.

Но олуше хорошо известно, что фрегат на земле также может быть беспомощным существом. Фрегаты платят высокую цену за свою элегантность в полете и ловкость в разбойных нападениях. Так как с технической точки зрения они представляют собой комбинацию из планера и боевого бомбардировщика, оснащенного огромными крыльями и очень сильным мотором, посадить подобную конструкцию на землю очень сложно. Кроме того, эволюция, чтобы сэкономить на весе этой птицы, укоротила ее ноги до величины култышек. Они не годятся ни для плавания, ни для хождения и подходят лишь для того, чтобы цепляться за ветки или корабельные мачты. Погружение или посадка на живот в океане также исключаются: при этом этот мастер полетов в воздухе утонул бы, так как его оперение быстро пропитывается водой. Причина в том, что надхвостная железа рассосалась в процессе эволюции и не смазывает оперение жиром. В итоге получается, что бегать нельзя, плавать нельзя, нырять тоже нельзя! Вот и обречены фрегаты на вечный полет.

Во время немногих передышек они с распростертыми крыльями сидят на дереве или на корабельной мачте, причем нижние стороны крыльев повернуты наверх. Это напоминает солнечные ванны монаха, не желающего снимать свою рясу. Однако ученые предполагают, что птица с таким положением крыльев не питается солнечным теплом, а наоборот, излучает лишнее тепло, накопившееся у нее после утомительных полетов. Кроме того, в таком положении маховые перья птицы приводятся в порядок. В любом случае, во время передышки фрегат активен. Просто сидеть и расслабляться, как это могут часами делать сова и канюк, ему запрещено. Для птицы-Агасфера нет никакого покоя.

Млекопитающие: модель с перспективой и большими жертвами

Существуют два признака, по которым млекопитающие отличаются от других животных: первый – самки кормят грудью свое потомство; второй – каждое млекопитающее существо имеет шерстный покров, даже у голого землекопа имеется пара щетинок на коже. Только китообразные и сирены являются исключением, так как в воде, в холодную погоду слой подкожного жира защищает их лучше, чем мокрый волосяной покров.

Млекопитающие развивались из рептилий, существовавших около 200 миллионов лет тому назад, но время их основного развития выпало на период 65 миллионов лет назад, когда вымерли динозавры и остались в забытьи величавые носители шерстяного покрова. В настоящее время на планете насчитывается около 5500 видов млекопитающих. Они заселяют все уголки нашей планеты: вечные льды, непроходимые джунгли, сухие знойные пустыни, и даже в воде млекопитающие находят приют. Правда, ученые приходят к заключению, что млекопитающие на протяжении истории потеряли уже около 10 тысяч видов. Они совершают отнюдь не триумфальное шествие, потому как многие из них в результате неудавшегося эксперимента вынуждены исчезнуть.

Но существует предположение, что если виды тысячекратно вымирают, то оставшиеся млекопитающие должны быть довольно крепкими для дальнейшей борьбы за выживание. Известно, что млекопитающие бывают разных размеров: от землеройки до синего кита. Ни один другой вид животных не имеет такого разнообразия. Различные модели эволюции основываются на общих принципах развития млекопитающих, а именно: сохранении постоянной – независимо от окружающий среды – температуры тела и вскармливании потомства собственным грудным молоком. Это большое преимущество для выживания в любых климатических условиях, но не гарантия того, что данному виду животных не грозит истребление.

Кто сказал, что сон делает умнее? Зимняя спячка суслика

Для человека сон – нечто приятное. Сон можно считать синонимом покоя, мира и отдыха. Когда мы наблюдаем за ребенком во время его безмятежного сна, все вокруг словно наполняется звучанием позитивных нот! Возможно, существует причина, почему состояние сна мы представляем в более романтичном свете. Например, ежей, покрытых листвой; «мышек-норушек», греющихся друг о друга в уютных норках; больших медведей, которые мирно ждут в своих берлогах прихода весны.

Всем известный факт – зимняя спячка означает жесткое воздержание животного от пищи. Ни один человек не может прожить без пищи полгода! А многим животным это удается. Одним из них является европейский суслик. Но является ли его спячка романтикой или же данное состояние можно отнести скорее к таким явлениям, как амнезия и болезнь Альцгеймера?

Если посмотреть с биологической точки зрения, то суслик принадлежит к семейству беличьих, роду сурковых. И это уже наталкивает на мысль, что суслику свойственно во время сна думать. Сурковые не только глубоко спят, но и еще сокращают на 30 % свои почки и печень, а кишечник на 50 %, чтобы сохранить достаточно энергии на зимний период. Способен ли суслик к подобным действиям, изучает Ева Милеси, исследователь из Венского института зоологии. Для этого она оборудовала камеру охлаждения, которую подопытный счел неуютной, поэтому он свернулся в какой-то меховой клубок и стал ждать теплого времени в искусственном кустарнике.

Правда, состояние ожидания у суслика немного другое, нежели у человека. Мы интерпретируем это состояние, например, как ожидание автобуса на остановке. Другие животные погружаются в спячку так же надолго, как и суслик. Чаще всего на срок около 8 месяцев.

Период спячки ежа – 4 месяца. Животных с таким периодом спячки однозначно невозможно отнести к типу «жаворонок». Причем сон суслика можно назвать крайне глубоким. Милеси анализировала не только его крайне ровное дыхание, но и спокойную частоту пульса – два удара в минуту. Понятно, что при такой частоте в венах животного царит застой, и кровообращение неактивно, из-за чего значительно снижается поступление кислорода в мозг. Суслик находится в этот период в беспробудном глубоком сне, контакт с внешним миром полностью прерван.

Этот факт Ева Милеси установила в лаборатории при помощи непрерывных тестов. Животные, которые не впадают на месяцы в зимнюю спячку, позже находят выходы из нор, тогда как у животных, впадающих в спячку надолго, пропадает чутье, необходимое для того, чтобы найти выход из лабиринта. Этот вывод, полученный в результате эксперимента, совпадает с наблюдениями английских биологов, обнаруживших в головном мозге суслика после зимней спячки бляшки, которые можно встретить у человека с болезнью Альцгеймера. Животные рода сурковых пробуждаются от зимней спячки в состоянии прогрессирующей деменции. По всей вероятности, они даже не знают, где находятся.

Все же эволюция нашла пути предотвращения наихудших последствий спячки для суслика. На седьмой-восьмой месяц спячки он переживает фазы более легкого сна, в это время головной мозг отключен не полностью. Кроме того, амнезия сохраняется после этого не постоянно, а лишь несколько дней. И так как тело суслика находится в движении, даже значительные повреждения мозга восстанавливаются. Человек с болезнью Альцгеймера на такое не способен! Понятно, что медики пытаются сегодня с помощью технического вмешательства в мозг суслика обнаружить нечто полезное и для человека. Так что если в скором времени в вашей неврологической клинике поставят памятник суслику, то можно утверждать, что его характеристики в период зимней спячки были не совсем верно истолкованы.

На самом деле суслику не обязательно проводить в спячке такой долгий период. Пять-шесть месяцев было бы для него достаточно, чтобы пережить дефицит пищи в зимний период. Он питается не только семенами, но и корнями, клубнями и даже насекомыми и червями, так что в период поздней осени или ранней весны для него было бы достаточно корма. Кроме того, для того чтобы из комы перейти в фазу легкого сна, необходимо затратить много энергии. Суслик мог бы выбрать одну фазу сна, которую можно было бы где-нибудь перележать. Но ему хочется погрузиться в сон настолько глубоко, насколько это возможно, чтобы отстраниться от сурового бытия в зимний период и проснуться без воспоминаний обо всех тяготах – словно родившись заново. Поэтому сон даже с повреждением мозговых клеток остается для суслика более предпочтительным.

Несчастный дьявол – радость для лисы. Почему сумчатый волк на грани истребления

Коалу мы считаем миловидным животным, кенгуру – забавным, вомбат выглядит стоически, а белка похожа на акробата. Сумчатых животных можно причислить к экзотам, и, как правило, люди относятся к ним с большой симпатией. Однако сумчатый волк (чаще его называют тасманский дьявол) в этом отношении является исключением. Уже его имя говорит само за себя.

На своей родине в Тасмании сумчатый волк считается охотником за курами и ягнятами, и борются с ним различными способами. В книге Брема «Жизнь животных» отмечено, что волки эти «безобразны». Если говорить более детально, то данное животное могло бы стоять среди первых в очереди к пластическому хирургу. Неотесанная голова, «посаженная на приземистое туловище с довольно кривыми короткими ногами», маленькие уши, «снаружи волосатые – внутри голые» и губы, «покрытые множеством бородавок». Поведение тасманского дьявола по Брему отличают такие черты: «Его знают как неопрятного, свирепого, в дурном настроении дикаря, который при необходимости воет, рычит и кидается».

Тасманский дьявол мог бы утешиться только тем, что в эволюции животных нет бонусов и для милых существ с потрясающей внешностью, например живородящей ящерицы. Брем присвоил ей «сварливый характер», у нее постоянные ссоры с особями своего же рода, что доказано современной наукой. Несмотря на ее недружелюбное поведение, она продвинулась далеко вперед – ее можно обнаружить в районе Варангер-фьордс на 70° северной широты. Ни один другой вид ящериц не живет так далеко на севере, как живородящая ящерица. В 2006 году Германское общество герпетологии присвоило ей титул «Рептилия года» с таким комментарием – «самый удачный вид рептилий в мире».

Тасманский дьявол об этом может только мечтать. Он перемещается так, словно постоянно стремится сохранить равновесие, будто ему угрожает столкновение с чем-то. Причина такого странного способа передвижения вовсе не в его «кривых коротких ногах», а в его огромной голове, которая составляет половину туловища. Дьявол едва ли может держаться прямо, и он передвигается, шатаясь. Наблюдатели характеризуют его поведение как смешное и нерасторопное. Европейским колонизаторам, считавшим архаичных животных австралийского континента все-таки немного к чему-то приспособленными, тасманский дьявол казался, однако, исключительно глупым. Тут с ними можно поспорить, если ссылаться на стандартное утверждение «в большой голове – большой мозг».

Более серьезные проблемы возникают у тасманского дьявола из-за нездорового образа жизни. Днем он спит, а темноту ночи использует для поисков пищи. Таким образом, дьявол с большой челюстью и зубами быстро приобрел нюх ночного охотника. Известно, что дьявол питается падалью. Он поглощает убитое животное целиком, то есть с костями и внутренними органами. Совершенно очевидно, что блюдо из скверного мяса, покрытого шкурой, содержит много микробов и ядов.

В 90-х годах прошлого века в Тасмании произошел бум в сфере транспортных перевозок, так что количество животных, сбиваемых на дорогах, резко увеличилось и, соответственно, увеличилось количество падали – еды для тасманского дьявола. Вероятно, это стало тяжелой нагрузкой для, его иммунной системы. Во всяком случае, в 1996 году вспыхнула эпидемия так называемой дьявольской болезни, вызывающей злокачественную опухоль на лицевой части головы. Она поражала кожу, щеки и ротовую полость настолько, что тасманский дьявол не мог больше поглощать пищу. «Они голодают примерно шесть месяцев после появления первых признаков болезни», – поясняет Мэнна Енис, биолог Тасманийского департамента окружающей среды. Выздоровление не наступало – данный вид рака приводил к смерти.

Положение осложнялось и тем, что этот рак оказался заразным. Инфекционные раковые клетки имеют достаточно возможностей для распространения, потому что тасманские дьяволы демонстрируют свою дикость именно тогда, когда пиршествуют падалью, – в ожесточенной схватке за добычу они начинают кусать друг друга. Тасманийские биологи и ветеринары пришли к выводу, что вряд ли есть дьяволы, которые не инфицированы. Их изначальное количество – 150 тысяч – за время эпидемии уменьшилось вполовину. Но зато повезло лисам, завезенным в Тасманию в 2001 году нелегальным путем, – ранее им было тяжело противостоять агрессивным дьяволам. После эпидемии можно считать, что в этой борьбе победили лисы, которые продолжают, как и сумчатые волки, варварски вторгаться в курятники.

Тасманийцы тоскуют по своим безобразным дьяволам. «Десять лет назад они были не чем иным, как отвратительными назойливыми животными, которых едва кто-то воспринимал. Сегодня за их развитием наблюдают с удовольствием», – сообщает Ник Муни, биолог, откомандированный Департаментом окружающей среды для наблюдения за животными. В Тасмании хотят предотвратить случаи столкновения дьяволов друг с другом и передачи болезни. Но шансы, увы, небольшие.

Раздражительность приводит к полноте. Хомяк склонен к ожирению

Забавная белка, грызущая орех… Эту привычную картину можно коротко, по-научному, охарактеризовать так: животное принадлежит к крайне настойчивому отряду грызунов, которых насчитывается около 2200 видов, что составляет почти 32 % всех сумчатых. Другие отряды, такие как копытные и приматы, совсем на них не похожи.

Вес грызунов колеблется в диапазоне от пяти граммов (как, например, мышь-малютка) до центнера (столько весит водосвинка). Нет практически такого пространства на земном шаре, за исключением Антарктики, которое бы они не заселяли! Грызуны добрались даже до Австралии, причем без всякой помощи со стороны человека. Единственное, где они не могут поселиться, так это в воде.

Не многие грызуны, такие как дикобраз и голый землекоп, имеют продолжительность жизни свыше 20 лет. Большинство живут не дольше двух лет, обладая при этом, следует заметить, высокой степенью размножения. Известный сирийский хомяк приносит около 5 детенышей и при сроке беременности всего 16 дней дает потомство примерно 8 раз в год! Таким образом, за год рождается примерно 30–40 детенышей, которые через 40 дней приобретают половую зрелость и уже сами вносят вклад в размножение вида. С такой способностью размножения хомяк может особо не переживать из-за того, что у него, в отличие от кроликов, относительно плохое зрение. Его глаза, похожие на большие пуговки, способны воспринимать только движение предметов и различать свет.

Хомяк принадлежит к семейству мышиных, на основании этого крыс и мышей можно считать его близкими родственниками. Про них известно, что они под влиянием стресса теряют аппетит и, соответственно, вес. Но у сирийского хомяка все наоборот – стресс вызывает у него настоящий волчий аппетит, он становится жирным и толстым.

Американский исследователь посадил молодого хомяка на семь минут в клетку к старшему сородичу. «В течение нескольких секунд оба животных зондировали участки вокруг друг друга, – сообщает научный руководитель университета штата Джорджии в Атланте. – Незваный гость подчинялся хозяину клетки и через некоторое время начинал есть значительно больше».

Спазмы зверского голода настолько сильны, насколько животное подвергается стрессу. Здесь можно провести параллель с человеческим поведением. «Непредсказуемые стрессовые события на человека, как и на хомяка, влияют более пагубно, чем стрессы, которые известны и привычны», – говорит исследователь. И еще существует параллель между грызунами и приматами – у обоих видов жир откладывается на брюхе. Это так называемый висцеральный жир, особенно вредный для здоровья, так как его наличие повышает риск инфаркта.

Психологи объясняют, что обжорство при стрессе одолевает из-за увеличения количества кортизола – гормона, который подавляет всплеск эмоций и одновременно вызывает аппетит. Подавление всплеска эмоций абсолютно оправданно, потому как хомяк должен опасаться, что он в борьбе со старшим собратом будет ранен. А вот какие результаты приносит «зверский голод»? Станет ли подвергшийся стрессу хомяк больше и массивнее, чтобы подавить своего конкурента? Это больше подходит для японской борьбы сумо, а у животных, скорее, наоборот: кто толще, тот становится малодвижным и неповоротливым и не может ни на кого нагнать страх.

Из психологического анализа поведения человека нам известно, что обжорство при стрессовых ситуациях расценивается чаще как возмещение неудовлетворенных инстинктов. Например, если по какой-то причине прекращаются сексуальные контакты, то это можно пережить, если уплетать еду за обе щеки. Нам неизвестно, так ли это происходит у хомяков. Наверно, да. Если на протяжении всего дня мы чувствуем себя хомяками, которые работают через силу, то почему хомяк не должен ориентироваться на человека и компенсировать свою сексуальную неудовлетворенность с помощью обильного меню?!

Под землей боли нет. Голый землекоп живет в окружении одних только родственников

Существует не так много людей, которые назвали бы «очаровашкой» голого землекопа. Резцы у него настолько большие, что их невозможно спрятать во рту – они выступают вперед, словно клещи. Вероятно, можно было бы смириться с этим, если бы голый землекоп, по крайней мере, имел пушистый мех – в некотором роде эстетическая компенсация, как у других грызунов, например хомяков и белок. Но его название говорит само за себя: он практически безволос, что является следствием подземной жизни в жарких полупустынях Восточной Африки. Кто здесь имеет мех, у того водятся паразиты! Эволюция охотно избавила от этого голого землекопа. Вместо меха у него свободная складчатая кожа, поэтому он уже в юные годы выглядит, как старичок. Вместе с этим эволюция дала ему некоторые плюсы: складки защищают внутренние органы землекопа, когда он передвигается через туннели.

Голый землекоп хорошо приспособлен к своей подземной жизни. Стоит отметить, что он не знает боли. Даже если его облить кислотой, то он едва ли отреагирует на это. Ученые предполагают, что он приобрел эту способность, потому что в подземных ходах совсем немного кислорода и гораздо больше углекислого газа, который притупляет болевые сенсоры. Землекоп просто не выдержал бы боли, если бы, благодаря той же эволюции, она не отключалась. Люди, больные раком и ревматизмом, могут об этом только мечтать.

Туловище землекопа имеет форму цилиндра, его голова – словно сплюснутая кегля и состоит в основном из жевательных мускулов, которые составляют 25 % всей мускульной массы. Глаза покрыты толстыми веками и почти слепые; крохотные ушки – без наружных раковин; ноздри, почти полностью покрытые кожной складкой, расположены близко друг к другу в подковообразной зоне, чуть выше резцов. Едва ли все это можно назвать привлекательным. Но люди, как правило, никогда не видят землекопов. Землекоп живет в подземелье, где свободы и демократии меньше, чем кислорода. До 300 представителей общины землекопов работают, не разгибая спины, для деспотичной королевы – единственной плодовитой самки, приносящей ежегодно около 60 детенышей. При этом она держит поблизости от себя от одного до трех самцов, которые из-за своей работы в качестве оплодотворителей невероятно быстро стареют и умирают.

Королева педантично следит за тем, чтобы у нее сохранялось первенство в сфере размножения. В своем царстве туннелей она постоянно совершает контрольные выходы. Если в это время она встречает другую самку, то агрессивно нападает на нее и запугивает до тех пор, пока та покорно, не съежится – от ужаса, в который ввергла ее королева. Понятно, что покорившееся животное переносит такую встречу как большой стресс, в результате которого снижается продуктивность половых гормонов. Напрашивается вывод: у подавленных самок едва ли сохраняется сексуальное влечение, к тому же они становятся бесплодными. Итак, их жизнь из-за постоянного гнева королевы, полного отсутствия секса и собственных детей теперь будет состоять только из тьмы и работы. Такая безутешная судьба не компенсируется тем, что землекопы не испытывают чувства боли. Даже жизнь рабочей пчелки по сравнению с участью землекопов покажется раем.

Необычно для сумчатых то, что только королева и ее избранные самцы могут размножаться, в то время как большинство в их семействе должны работать, не разгибая спины. Такая классовая общность известна только в мире насекомых, например, у муравьев, термитов и пчел. Землекоп в своей эволюции, с точки зрения социальной жизни, как минимум на шаг деградировал. Какие же плюсы этот признак приносит ему в борьбе за выживание?

По этому поводу существует распространенная теория: землекоп пришел к диктатуре вынужденно – из-за недостатка питания. Он живет благодаря клубням растений, которые содержат совсем мало питательных веществ. В Восточной Африке растет мало таких клубней, поэтому нужно довольно много времени, чтобы их найти.

Землекопы принадлежат к тем животным, которые должны прилагать много усилий в поисках пищи, но она дает им мало энергии. Эта проблема должна решаться с помощью разделения труда, которое поможет индивидууму экономить силы. По этой причине королева землекопов остается дома, чтобы производить потомство, а ее рабы в это время занимаются поисками пищи, чтобы его прокормить. А когда же они защищают государство от врагов? Землекоп может выжить в своем бедном питательными веществами мире, только если он займется разделением труда – вот что предлагает теория.

Прежде всего, в бедных питательными веществами районах можно разделить работу менее диктаторскими способами, чем это делает землекоп. Например, у королевских пингвинов яйца откладывает самка. А когда ей необходимо отойти на несколько километров к морю с целью поиска пищи, то высиживать яйца остается самец. Позже они меняются ролями, и тогда самец отправляется на рыбную охоту к берегу, а самка остается с вылупившимися птенцами.

Своеобразное разделение труда у землекопов, как уже отмечалось, имеет не только положительные стороны. Если размножаться может только немногочисленная элита, то это в значительной степени влияет на генетическое многообразие. Если выразиться откровеннее, то в колонии землекопов царит инцухт – то есть близкородственное скрещивание организмов, так что практически все члены колонии родственны. 80 % из них генетически идентичны – данный признак не был обнаружен ни у кого из животных!

В целом, для сохранения вида инцухт может стать тяжелым грузом, поскольку означает большую генную стабильность, а такие животные не смогут адаптироваться в изменяющемся окружающем мире. Землекопы исключительные эндемиты – их можно обнаружить только в строго ограниченной зоне на юге Аденского залива. Только там, где выпадает от 200 до 400 миллиметров осадков в год, они могут выжить.

К счастью для землекопов, климат в Восточной Африке на сегодняшней день почти стабилен. Однако в связи с изменением климата в глобальных масштабах их модель диктатуры кровосмешения с довольно ограниченной адаптационной способностью имеет мало шансов для дальнейшего развития.