В.В.Жерихин
Еще20-25 лет назад слова «экология», «экосистемы»,«биоценозы» встречались только на страницах научной инаучно-популярной литературы. С тех пор они успели перекочевать в газеты, нателевизионные и киноэкраны, в экономические расчёты, в технические проекты,предвыборные программы политических партий, и статьи законодательства. Онинаряду с понятиями «эволюция» и «генетика» стали едва ли несамыми широко известными биологическими терминами. Весь этот массовый интересобращен на один и тот же аспект экологии — на вопрос о сопротивляемостиприродной системы разрушительному воздействию человеческой цивилизации. Впотоке страстных призывов спасти природу, мрачных пророчеств, оптимистическихобещаний, сухих экономических оценок, изящных математических моделей непросторазобраться даже специалисту. Проблемы природной среды многообразны и многоликикак сама природа. Вопросы развития человеческого общества сложны имногосторонни как само человечество. Когда же речь заходит о взаимодействиичеловека и природной среды, эти сложности и многообразия перемножаются. И такнужно, так необходимо, проводя детальные, тщательные скрупулёзные исследования,сохранить при этом и возможность бросить взгляд издалека если не на весь этотволнующийся океан проблем, то хотя бы на его по возможности большую часть.
Палеонтология,пожалуй, единственная из биологических наук, которая в принципе не умеетразглядывать события вблизи, страдает, так сказать принципиальнойдальнозоркостью. Через «горы времени» неразличимы подробностипроисходившего. Позади угадываются лишь общие контуры событий, общие очертанияканувших в небытие миров. Но значительные перемены, великие перевороты нетеряются и во мгле времён. Сейчас, в эпоху массовой экологической тревоги,изучение крупнейших кризисных перемен в органическом мире прошлого приобрелонеожиданную актуальность.
Одиниз таких «кризисов» произошёл в середине мелового периода — последнегопериода мезозойской эры, около 100 млн. лет назад. И был он, хотя неединственной, но, как оказывается, одной из самых важных смен в историибиосферы. В это время природные сообщества (биоценозы) изменились чрезвычайнорезко и очень быстро (разумеется, по палеонтологическим меркам) — особенно насуше и в пресных водоёмах, хотя и морские сообщества не остались в стороне отпроисходившего. Меловая биологическая «революция» — очень благодарныйобъект изучения. Следовавшие за ней перемены — даже крупная смена на рубежемезозойской и кайнозойской эр, последовавшая через 35 млн. лет, — уступали ейпо масштабу, а другие сравнимые по значению события если и происходили, тозначительно раньше, и поэтому их нельзя изучить столь же подробно. Времянеторопливо, но неумолимо стирает свидетельства минувшего, и от более древнихсобытий до нас дошло меньше фактического материала.
Переворот в растительном царстве
Провозвестникинадвигающихся перемен появились задолго, за 20-30 млн. лет до их наступления,ещё в начале мела (так обычно называют меловой период для краткости).Материалы, документирующие это появление, выглядят на редкость невзрачно. Этоне кости исполинских ящеров, не рогатые черепа, не раковины фантастическихочертаний — это всего лишь отпечатки небольших, ничем не примечательных с виду листьев,да различимая только под микроскопом пыльца древних растений. И листья, ипыльца принадлежит покрытосеменным (цветковым) растениям. В наше времяпокрытосеменные важнейшая и самая разнообразная группа, к которой относитсябольшая часть растительного мира. До мелового периода их не существовало. Втогдашнем мире господствовали другие группы растений, из которых сейчасзаметное место в природе сохранили только хвойные и папоротники. Что касаетсядругих растений мезофита т е. «средней эры» истории растительногомира, названной так по аналогии с мезозоем («средней эрой» историиживотных), то они совсем или почти совсем исчезли с лица земли. Уцелел до нашихдней лишь один-единственный вид — странное дерево гинкго с веерообразнымилистьями. Первые покрытосеменные совершенно теряются на фоне мезофитнойрастительности, — так же, как теряются на фоне крупных травоядных и хищныхмлекопитающих кайнозоя первые антропоидные обезьяны.
Палеонтологическиематериалы надёжно документируют дальнейшие события. Сначала невзрачныемелколистные покрытосеменные распространяются всё шире и шире, хотя и остаютсяповсюду на третьих и четвёртых ролях. В начале мела они прослеживаются вЦентральной Азии. Через десяток миллионов лет они уже обнаруживаются в другихчастях Азии, в Африке. Затем — в Америке, в Европе. Ещё несколько позднее — вАвстралии. Затем им как бы надоедает скрываться в тени.
Происходящеевыглядит тем более драматично, что участники событий — бессловесные,неподвижные растения. За несколько миллионов лет — в самом конце первойполовины мела — покрытосеменные замещают в палеонтологических захороненияхбольшую часть характерных мезофитных растений. В это же время уцелевшие отвымирания мезофитные группы — папоротники и хвойные — меняются, становятсяпохожими на современные. Этим «перебежчикам из чужого стана»покрытосеменные соглашаются уделить место в своем новом мире. Остатки же другихмезофитных растений, хотя ещё и продолжают встречаться во второй половине мела,но становятся всё более и более редкими. И, наконец, совершенно исчезают.
Как рухнула экологическая пирамида
Одновременнос растениями меняются и животные. В конце раннего мела обнаруживаютсядревнейшие известные плацентарные млекопитающие, похожие на современных мадагаскарскихтенреков (щетинистых ежей). Становятся многочисленными птицы. В середине мелапоявляются первые змеи. Резко меняется состав насекомых. Среди них, например,появляются муравьи, становятся обильными и разнообразными термиты и бабочки. Вморе появляется множество групп костистых рыб. С тех пор и вплоть до наших днейвсе эти группы животных вместе с покрытосеменными растениями относятся к числуважнейших, определяющих весь облик природы. Переживают меловую катастрофудинозавры. Их час ещё не пробил. Им предстоит вымереть через 30 млн. лет, приследующей, менее резкой смене органического мира — в конце мела. Но и динозаврыпережили середину мела совсем не спокойно — они сильно изменились, особеннорастительноядные.
Однакосписок появляющихся в середине мела групп животных не так уж велик. Ещё меньшетаких групп животных, чья судьба оказалась столь же печальной, как судьбамезофитной флоры. От них остались только отпечатки в осадочных пародах илискелетные остатки.
Легкопонять, что при смене растительности смена животного мира совершенно неизбежна.Всё живое выстроено в великую экологическую пирамиду, в основании которой стоятрастения. На этом фундаменте следующий слой — растительноядные животные. На них- следующий слой — хищники…
Покачнётсяоснование — и вся пирамида зашатается, угрожающе накренится и рухнет, погребяпод своими обломками и растительноядных, и хищников, и тех, кто питаетсяотмершими частями растений или трупами животных. Да и не в одних«кормовых» (или, как говорят в биологии, трофических) зависимостяхдело. Тысячи не только трофических, но и иных прочных «цепочек»связывают животных с растениями (как, впрочем, и растения с животными).
Вотисчезли мезофитные растения. Конечно, те, кто ими питался, должны были тожеисчезнуть или измениться. А дальше всё происходит как в популярномстихотворении «Дом, который построил Джек». И те животные, которыеукрывались среди зарослей растений от врагов, тоже должны были исчезнуть илиизмениться. И те, кто был приспособлен к создавшемуся мезофитными растениямимикроклимату, должны были исчезнуть или измениться. И те, кто был приспособленк физическим и химическим особенностям почвы, созданной мезофитными растениями,должны были исчезнуть или измениться. Долго ещё можно было бы продолжать этотперечень — и после каждого его пункта колокольным ударом звучала бы этаальтернатива: «исчезнуть или измениться».
Посколькутребовалось не просто измениться, а измениться согласно требованиям новойокружающей среды, большинство находившихся под угрозой животных в результатеисчезли. Меньшинство же научилось жить в этом изменившемся мире.
Возникаетвопрос: почему же сменились растения, почему закачалось основание пирамиды?Обычно считают, что основной причиной смены были изменения климата. Нодумается, что это лишь часть ответа, и притом даже не основная. Климатическиеизменения происходили и до, и после меловой смены органического мира. Некоторыеиз них были гораздо более резкими, чем совпадающие с этой сменой. Однакосравнимых по масштабу биологических событий при этом не происходило. Скорееможно думать, что изменения климата подтолкнули уже готовые рухнуть сообществамезофита — как варвары Рим времён упадка. Не будь в это время наготовепокрытосеменных, готовых ринуться в пробитую брешь, биоценозы мезофита оправилисьбы от климатического удара ценой сравнительно небольших изменений, как уже нераз случалось ранее. Но покрытосеменные уже были, и это решило исход дела.
Какбы там ни было, какой бы ни была первопричина победы цветковых, едва ли можносомневаться в том, что именно эта победа повлекла за собой остальные перемены ворганическом мире.
Природа залечивает раны
Итак,экологическая пирамида мезофита рухнула. Мезофит канул в прошлое. Отсложнейших, совершеннейших, тонко сбалансированных биоценозов осталисьхаотические обломки, которые и сообществами-то нельзя назвать с достаточнымоснованием. Все связи в них были слеплены топорно, наскоро, кое-как. Оттачиватьи отшлифовывать их было некогда, да и незачем — ведь особенностью этогоразрушенного мира являлось то, что все уцелевшие были на первых порахприспособлены к нему одинаково плохо. Новые жертвы не слишком искусно пряталисьот новых хищников в зарослях растений, но им помогало то, что и новые хищникине слишком успешно разыскивали и преследовали их в этих зарослях.Растительноядные животные с трудом усваивали непривычные ткани непривычныхрастений, но им не грозили конкуренты, потому что все растительноядныенаходились в том же положении. И так было во всём. Но не слишком долго.
Теже палеонтологические материалы, которые в раннем мелу открывают нам картинупостепенного внедрения покрытосеменных в мезофитный мир и краха этого мира, впозднем мелу показывают, как на руинах мезофита складываются новые сообщества,характеризующие новую, пока последнюю в истории биоценозов суши — кайнозойскую.
Появляютсявсё новые и новые группы взамен исчезнувших, компенсируются потери. Структурабиоценозов, поначалу очень простая и примитивная, делается всё сложнее исовершеннее. Всё разнообразнее и сложнее становятся новые взаимосвязи междуновыми организмами; части новой экологической машины притираются друг к другу.Последствия катастрофы были ликвидированы, раны залечены.
Этотчудесный процесс «самосборки» новых биоценозов взамен погибшихзаслуживает того, чтобы немного подробнее остановиться не его механизме.Поражает прежде всего скорость процессов восстановления. Ведь в течение большейчасти истории. Земли органическая эволюция происходила медленно и плавно.Рассмотрим в качестве примера насекомых. В этой группе животных средний возрастсовременных видов составляет приблизительно 5-7 млн. лет, а максимальный — поменьшей мере 40-45 млн лет. При этом насекомые — ещё не самая медленноэволюционировавшая группа животных. Но эволюция отнюдь не потому тащилась такимчерепашьим шагом, что животные организмы в принципе не способны менятьсябыстрее. Нет, скорость их изменений может быть очень высокой. Человек путёмселекции создал новые виды растений и некоторые из них (например, кукуруза)очень сильно отличаются от своих диких предков. В лабораторных экспериментахизменения насекомых на видовом уровне удавалось достичь за 12-20 поколений.Иными словами, их естественная эволюция шла в сотни тысяч, а то и в миллион размедленнее, чем могла бы идти.
Оченьпохоже, что одним из главных тормозов, сдерживающих эволюционныепреобразования, служат именно биоценозы. В хорошо сбалансированном, устойчивомбиоценозе эволюционировать практически незачем — условия привычны,приспособления к ним отточены и выверены и потому большинство измененийбеспощадно отбрасывается естественным отбором. Кроме того, в устойчивомсообществе свобода изменений чрезвычайно ограничена. Каждый вид в нём со всехсторон «зажат» соседями. Перейти на другое кормовое растение? Но имуже питаются другие растительноядные виды, успевшие хорошо приспособиться к егоособенностям — куда лучше, чем это доступно новичку. Сменить среду обитания,уйти, например, с суши в воду? Но и там места заняты, и очень мало шансов, чточужаку удастся втиснуться в этот «переполненный ковчег».
Иноедело в разрушенных, незаполненных сообществах. Лишь небольшая часть ресурсов вних используется, да и та не слишком эффективно. Поэтому изменениям открытзелёный свет: твори, выдумывай, пробуй! Конечно, и здесь множество проб будетбезуспешно и приведёт только к вымиранию, но есть реальные шансы на крупныйвыигрыш. Более того, в этом мире едва ли выиграет тот, кто не рискует: черезнекоторое время его обгонят, опередят конкуренты, перехватят использовавшиесяим ресурсы и вытеснят его. Таким образом, в незаполненных биоценозахестественный отбор благоприятствует изменениям и не поощряет консерватизма. Ичем менее совершенна структура сообщества, тем быстрее в нём идет эволюция. Чемстабильнее и равновеснее сообщество, тем сильнее эта эволюция тормозится.Теперь ясно, какой замечательный механизм выстраивает новые биоценозы взаменпогибших. Лишь только оказывается, что разрушение сообщества зашло достаточнодалеко, в нём автоматически повышается скорость эволюционных изменений видов — и тем сильнее, чем сильнее разрушено сообщество. Вот эта ответная,компенсаторная эволюция и залечивает раны природы.
Семь выводов из прошлой катастрофы
Попробуемподытожить некоторые уроки мелового экологического кризиса. В это время, как мывидели, оказалось уничтоженной значительная часть ранее существовавших видовживотных и растений. Произошли необратимые изменения характера органическогокруговорота. Произошло химическое загрязнение воды и почвы (посколькупокрытосеменные отличались биохимически от мезофитных растений, они выделяли вокружающую среду иные, ранее в ней не встречающиеся вещества)… Не правда ли,это удивительно напоминает самые мрачные прогнозы тех, кто обеспокоенсегодняшней и завтрашней экологической ситуацией?
Итак,во-первых, экологический кризис действительно возможен. Сопротивляемостьприродных сообществ разрушительным воздействиям велика, но не беспредельна.Катастрофическое разрушение их структуры — не выдумка паникёров, а реальнаяопасность.
Во-вторых,хотя разрушенные биоценозы заменяются новыми, достаточно стабильнымисообществами, этот процесс оказывается чудовищно медленным — по нашим,человеческим меркам. Он занимает десятки миллионов лет- время совершеннонереалистическое с точки зрения человека. Поэтому если разрушение существующихсообществ зайдёт достаточно далеко, новые стабильные сообщества не возникнут нипри наших внуках, ни при наших пра-пра-пра-правнуках. Будущим поколениямипридется жить в мире с нестабильной органической природой — зыбкой,неопределённой, завтра не такой, как сегодня. В таком мире будет необыкновеннотрудно планировать свою деятельность; даже привычные, ещё вчера рутинныедействия будут приводить сегодня к неожиданным последствиям. Может быть нашипотомки и смогут привыкнуть к такому миру, но всё же не хочется оставлять имподобное наследство.
В-третьих,разрушение биоценотических структур приводит к резкому увеличению скоростиэволюционных процессов. В результате возникают совершенно новые организмы снеобычными, неожиданными свойствами. Важно подчеркнуть, что эти свойствапринципиально непредсказуемы: при отсутствии эффективного биоценотическогоконтроля эволюции она становится хаотичной, как броуновское движение. Если бы вконце мезофита жили биологи, едва ли они смогли бы предугадать, что, пройдясквозь горнило будущего экологического кризиса, некоторые пресмыкающиесяпотеряют ноги. Что некоторые насекомые начнут образовывать колонии из десяткови сотен тысяч особей, трудящихся на удивление целеустремлённо и целесообразно.Что через некоторое время крупные растительноядные динозавры, передвигающиесяна двух ногах, опустятся на четвереньки. Что через некоторое время мелкиепокрытые шерстью животные дадут начало разнообразнейшим группам кайнозойскихмлекопитающих.
Несомненно:наступи на Земле новый экологический кризис, он породит новые группы животных ирастений со столь же неожиданными свойствами. И не приходиться ожидать, что всеэти эволюционные новости будут устраивать человека. Скорее надо опасаться того,что среди этих новых организмов окажутся опасные конкуренты людей, использующиете же ресурсы, что и человек (например, сельскохозяйственные растения). Можетслучиться, что с ними придётся вести непрекращающуюся тяжёлую борьбу. С этойточки зрения — конечно, несколько утрируя ситуацию, — не так страшно то, чточеловек может залить всю землю асфальтом, как то, что на этом асфальте и подним непременно кто-то научится жить. Итак, одна из главных опасностейэкологического кризиса — выпустить из надёжной бутылки устойчивых биоценозовджинна неупорядоченной эволюции.
В-четвертых,особенно опасны нарушения в растительном мире и вообще на нижних этажахэкологической пирамиды. Вероятно, до сих пор экологические последствиядеятельности человека потому и были сравнительно невинными, что уничтожалисьглавным образом крупные млекопитающие и отчасти птицы, — т. е. животные,занимающие довольно высокие места в здании экологических взаимозависимостей.
В-пятых,и среди растений имеются более уязвимые экологические звенья. Это зависит отместа, занимаемого ими в биоценотической системе. Есть основания предполагать,что первые покрытосеменные занимали главным образом начинающие зарастать местаобитания — голые песчаные насосы, обнажившиеся при оползнях склоны и т.п.Захватывая эти участки, они уже не допускали туда мезофитные растения. Инымисловами, там, где мезофитная растительность по какой-то причине один разисчезла она уже никогда не восстанавливалась. Поэтому растения, с которыхначинается зарастание новых участков, — это та часть сообщества, изменениякоторой особенно опасны, и с ней следует обращаться особенно осторожно.
В-шестых,к числу наиболее трудно залечиваемых ран природы относится химическоезагрязнение. Опадающие листья покрытосеменных легко гниют, резко обогащаяокружающую среду органическим веществом. По-видимому, именно такое загрязнениевызвало в середине мела исчезновение почти всей фауны стоячих пресных водоёмов.50-60 млн. лет назад сообщества на суше благополучно преодолели все трудности иуспешно стабилизировались, а вот большая часть современной фауны озёр появиласьна 20-30 млн. лет позже.
Седьмой,и тоже очень важный вывод: покрытосеменные действовали совершеннобессознательно. Они не могли предугадать, что им предстоит уничтожитьпородивший их мир. Едва ли можно сомневаться в том, что человеку с еготехнической оснащённостью вполне под силу сделать с живой природой то же, что сней в своё время сделали покрытосеменные растения. Однако надо надеяться, чтоему окажется под силу большее: не сделать этого, не допустить наступления концаистории кайнофитных сообществ — истории, насчитывающей уже 100 млн. лет.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта macroevolution.narod.ru/