Эволюция. Триумф идеи - Карл Циммер

Возрождение

Человеческое воображение не в состоянии представить мир сразу после массового вымирания. Наш опыт слишком мал, нам просто не с чем сравнить это грандиозное событие. Разве что извержения вулканов, свидетелем которых было человечество уже в исторические времена, могут хотя бы очень примерно показать нам, как выглядела жизнь 250 млн лет назад — сразу после того, как вымирание прекратилось.

В Зондском проливе между островами Ява и Суматра когда-то находился остров под названием Кракатау. До 1883 г. все, кто проплывал мимо, могли видеть поросшие лесом склоны древнего вулкана. В XVII в. голландцы основали на Кракатау военно-морскую базу, позже добывали там серу и рубили лес. До XIX в. индонезийцы жили на острове в нескольких деревнях, возделывали рис и перец. К 1883 г. остров был необитаем.

В мае того года вулкан начал погромыхивать. Группа голландских наблюдателей приплыла на остров и поднялась на гребень одного из кратеров, размер которого составлял 980 метров в поперечнике. Они увидели, как пар вырывается из трещин, как в воздух взлетают вулканический пепел и куски пемзы размером с бейсбольный мяч. Затем Кракатау вновь затаился на три месяца, перед очередной вспышкой. 26 августа на острове началось такое извержение, что взрывы были слышны на расстоянии нескольких сотен километров. Столб вулканического пепла поднялся на 30 километров. Грязь дождем сыпалась с потемневшего неба. Облака испаряющихся горных пород понеслись над проливом со скоростью 500 километров в час. Наткнувшись на землю, они двинулись вверх по склонам, испепелив тысячи людей. Во все стороны от Кракатау прокатились цунами, смывая десятки деревень с лица земли. А затем двинулись по земному шару, дойдя аж до Ла-Манша. Несколько месяцев после этого вулканический пепел носился в воздухе, в результате чего во всем мире пылали кроваво-красные закаты. В ноябре 1883 г. жители штатов Нью-Йорк и Коннектикут не раз вызывали пожарных, поскольку при виде красного зарева на западе многие решали, что по соседству пылает целый город.

Через день после окончания извержения корабль «Генерал-губернатор Лудон» прошел мимо Кракатау и доложил, что остров уменьшился втрое. В том месте, где прежде находился вулкан, теперь была яма в сотни футов глубиной, окруженная несколькими жалкими обугленными островками. Ничего живого на Кракатау не осталось, даже мух. Девять месяцев спустя один натуралист, посетивший эти острова, написал: «Несмотря на все поиски, я не смог найти на этих клочках суши никаких признаков растительной или животной жизни, за исключением единственного крохотного паучка; этот странный пионер возрождения был занят плетением сети».

Через несколько лет острова вновь покрылись тонким живым одеянием. Цианобактерии образовали на поверхности пепла студенистую пленку, затем появились папоротники, мхи и несколько видов цветущих береговых растений. В течение 1890-х гг. там возникла саванна с разбросанными по ней смоковницами и кокосовыми пальмами. Кроме пауков, там жили жуки, бабочки и даже один варан.

От суши новые острова отделяли 43 километра, которые растения и животные должны были пересечь по воде или по воздуху. Семена некоторых растений могли приплыть с течениями Зондского пролива. Варан также мог добраться вплавь, а другие животные могли прибыть на обломках дерева или на растительных «плотах». Пауки достигали Кракатау, сплетая из паутины летающие шарики, которые несли их над водой. Птицы и летучие мыши, включая малайскую летающую лисицу, размах крыльев которой достигает полутора метров, вероятно, прилетели и принесли в своих желудках семена фруктов, которые съели на суше.

При этом жизнь возвращалась на Кракатау не случайным образом. Первыми проникали выносливые, сорные виды, хорошо приспосабливающиеся к катастрофам. Со временем появлялись и другие виды, одна за другой возникали экосистемы, каждая из которой прокладывала дорогу для следующей. Первой сформировалась экосистема саванны, так что любое животное, добравшееся до островов, должно было выживать, питаясь той пищей, которую она предлагала. Это удалось изумрудным голубям и степным козодоям, а также питонам, гекконам и многоножкам длиною до 30 сантиметров, а многим другим видам — нет. Остальным пришлось ждать, пока саванна уступит место тропическому лесу.

Некоторым деревьям, чтобы выжить, нужно было появиться на островах в строго определенный момент. Смоковницы, которым удалось колонизировать новую территорию едва ли не лучше всех, опыляются единственным видом ос; появившись на Кракатау, они могли выжить только при условии, что вскоре после них появятся и эти осы. Очевидно, это невероятное событие произошло: смоковницы начали победное шествие. Животные с удовольствием поедали их плоды, и разнообразие лесного населения росло. Затем появились тенелюбивые виды, такие как орхидеи. В последующие годы лес становился все более зрелым. Появлялся и укоренялся бамбук, а с ним и бамбуковые змеи и другие обитатели бамбуковых рощ.

По мере того как саванна на Кракатау сменялась лесом, многие виды-первопроходцы пропадали. Так, полосатая горлица исчезла с острова в 1950-е гг. Другие виды влачат жалкое существование на открытых участках — там, где упавшее дерево создало просвет в кронах. Сегодня, спустя 120 лет после катастрофы, поток иммигрантов значительно уменьшился. Похоже, экосистема Кракатау приближается к равновесию.

Теорию о том, что на островах должно существовать равновесие разнообразия, выдвинули в 1960-е гг. два эколога, Роберт Макартур и Эдвард Уилсон. Они утверждали, что по размеру острова можно предсказать, сколько видов он может вместить. У первых прибывающих на остров видов достаточно места для свободного распространения. Когда видов становится много, им приходится конкурировать за пищу или солнечный свет, так что число видов может сократиться. Появление большого количества хищников ведет и к уменьшению численности их жертв. Если популяция какого-то вида на острове становится слишком маленькой, любой ураган или какая-нибудь болезнь может уничтожить последние несколько особей. Иными словами, прибытие новых видов увеличивает риск вымирания для всех представленных на острове.

Итак, полным числом видов на острове управляют два фактора — появление новых видов, которые прибывают извне или формируются на месте, и вымирание существующих в результате конкуренции. Со временем биологическое разнообразие на острове достигает точки равновесия. Равновесное число видов зависит от его размеров. На маленьком островке мало места и всего несколько экосистем; значит, конкуренция там будет жестче, вымирание интенсивнее, а видов станет меньше. Более крупные острова могут вместить больше видов. До взрыва на Кракатау, вероятно, было больше видов, чем на любом из мелких островков, которые остались после катастрофы.

До извержения Кракатау его видовой состав никого не интересовал. Но и та скудная информация, которая сохранилась, говорит о том, что с точки зрения экологии новые острова не похожи на старый. В свое время один исследователь нашел на берегах пять видов сухопутных моллюсков; сегодня их девятнадцать, причем ни один из них ранее не был представлен. Леса, которые выросли на новых островах, также не похожи на прежние: в них доминируют другие виды деревьев.

Когда экосистема восстанавливается после катастрофы, она, вероятно, следует правилу Макартура и Уилсона о разнообразии, но ни в коем случае не повторяется. Освободившиеся экологические ниши спешат занять другие виды. Судьба Кракатау в значительной мере определялась тем, какие виды растений и животных попадут туда первыми и сколько у них будет времени, прежде чем появятся конкуренты.