Вокруг Света 2009 № 04 (2823) - [17]

Возраст третий: история сообществ

Пожалуй, только одна область биологии оставалась практически недоступной для такого подхода — палеонтология. У ископаемых организмов (за исключением мамонтов и других существ ледникового периода, чью плоть сохранила вечная мерзлота) нет ни белков, ни нуклеиновых кислот. Их ткани давно заместились минеральными соединениями, хранящими форму древних существ, но не их генетические тексты. Палеонтологам волей-неволей приходится работать «по старинке», опираясь исключительно на морфологические признаки и интуитивно определяя их эволюционный «вес». Зато они, в отличие от специалистов по современной флоре и фауне, могли рассматривать не только «мгновенные снимки» эволюции, но и целые «фильмы»: в некоторых случаях полнота и сохранность останков столь высоки, что не оставляют сомнений в том, кто, когда и от кого произошел.

Одной из таких счастливых находок стали осадочные отложения соленого озера Туркана (Рудольф) в Кении, где палеонтологи обнаружили огромное количество раковин десятков видов пресноводных моллюсков, населявших этот водоем последние 5 миллионов лет. За это время в озере возникло несколько новых видов, причем процесс их формирования занимал сравнительно небольшое время (5000—50 000 лет). А между этими редкими событиями виды оставались стабильными по миллиону и более лет. Реконструкция истории турканских моллюсков вызвала ожесточенные споры, однако свидетельств крайней неравномерности темпов эволюции находилось все больше. В 1972 году американские палеонтологи Найлс Элдридж и Стивен Гулд, обобщив эти факты, выдвинули теорию «прерывистого равновесия», постулирующую, что именно таков обычный ход эволюции: короткие (но все же исчисляемые сотнями и тысячами поколений) периоды быстрых изменений сменяются долгими эпохами стабильности. Оставалось только объяснить, почему это так.

В 1969 году советский палеоботаник Валентин Красилов пришел к выводу о том, что решающую роль в эволюции играют экосистемные взаимодействия. Изучая мезозойскую флору Сибири, он обратил внимание на то, что наиболее массовые и характерные виды растений этого времени существуют, почти не меняясь, около 100 миллионов лет. А затем эти виды в геологически короткие сроки замещаются совсем другими растениями. Причем новые виды не просто приходят на место вымерших — они стремительно меняются, порождают все новые и новые формы и в конце концов складываются в новую, кайнозойскую флору.

В природе каждый вид имеет свою уникальную «профессию», способ существования — экологическую нишу. Любая попытка расширить собственную нишу (включить в нее новые виды пищи и места обитания) обостряет конкуренцию с соседями. Причем вид, посягнувший на чужой «кусок хлеба», оказывается в невыгодном положении: его конкуренты долго приспосабливались к своему занятию, он же приходит на новое для себя поле, не обладая специальными «инструментами» и умениями. Вот почему основной эволюционной стратегией в таких условиях становится все большая специализация — сосредоточение на «своем» деле, а виды в сообществе все плотнее притираются друг к другу. Например, цветковые растения ориентируются на определенные виды опылителей и даже вырабатывают специальные приспособления, чтобы не допускать в цветок посторонних насекомых, хищники совершенствуют приемы охоты на ограниченный круг жертв, паразиты формируют сложные жизненные циклы, повышающие вероятность встречи с хозяином. Эволюция идет все медленнее и во многих группах почти останавливается: «конструкция» организма доведена до предела своих возможностей, любые отклонения оказываются невыгодными.

Такие сообщества обладают громадным запасом устойчивости, но рано или поздно достаточно мощное возмущающее воздействие превосходит его — и тогда начинается распад. Хуже всего приходится наиболее успешным и эффективным в своей нише видам — как правило, они вымирают. Зато для неспециализированных «дилетантов», ютившихся где-то на задворках сообщества и хватавшихся за все, что подвернется, открываются неограниченные возможности. Захватывая освободившиеся ниши или создавая новые, вчерашние маргиналы, быстро меняясь, формируют новое сообщество. В конце концов все вакансии оказываются заполненными, и начинаются взаимная притирка, подгонка и совершенствование в новой системе экологических ниш.

Окно возможностей

Эволюцию внутри устойчивой экосистемы Красилов назвал когерентной, а в условиях кризиса и распада — некогерентной. По его мнению, переход от первой ко второй может быть вызван каким-нибудь сильным внешним воздействием, например, изменением климата. Однако в дальнейшем авторы, развивавшие эту концепцию, пришли к выводу, что причиной распада устойчивого сообщества могут стать и чисто биологические процессы. Так, согласно исследованиям выдающегося палеоэколога Владимира Жерихина, крушение мезозойского мира началось с того, что цветковые растения монополизировали роль пионеров, зарастателей обнаженных участков — речных наносов, гарей, оползней. Благодаря сотрудничеству с насекомыми у них было преимущество в опылении в этих обедненных экосистемах. Быстро эволюционируя в несбалансированной среде, они стали порождать виды, способные успешно конкурировать и в других экологических нишах. Это запустило цепочку событий, которая спустя миллионы лет привела к исчезновению характерной мезозойской флоры, а затем и фауны во главе с так полюбившимися человечеству динозаврами.