После человека. Зоология будущего - Дугал Диксон

В трио, представленном акулой, рыбоящером и дельфином, лишь акула произошла от морских предков. Рыбоящер и дельфин произошли от живших на суше рептилии и млекопитающего соответственно. Несмотря на коренным образом различающееся происхождение, все они выработали сходную обтекаемую форму тела, соответствующую их водному образу жизни, и все вместе образуют яркий пример конвергентной эволюции.

Одним из следствий того, что определенные типы облика животных соответствуют определенным экологическим нишам, является то, что сильно удаленные друг от друга местности с одинаковыми условиями климата и окружающей среды могут поддерживать существование фаун, очень схожих внешне, даже если они эволюционировали от разных корней. Тропические травянистые равнины Южной Америки, Африки и Австралии были одновременно населены животными со сходными физическими характеристиками – длинноногими бегающими травоядными, быстрыми хищниками, подземными насекомоядными существами и медлительными тяжеловесными пожирателями листвы. В Австралии они были сумчатыми, в Африке – плацентарными, а в Южной Америке – представителями обеих групп. Несмотря на разное происхождение, многие из этих существ внешне походили друг на друга. Подобные ситуации возникали не только в разных местах одновременно, но и в разное время в разных местах.

Влияние географической широты оказывает два причудливым образом контрастирующих один с другим эффекта на облик и форму животных. Первый, известный как правило Бергмана, предсказывает, что в пределах группы родственных форм животные, обитающие ближе к полюсам, будут крупнее. Второй, правило Аллена, утверждает, что – опять-таки в пределах группы родственных форм – те, кто живет ближе к полюсам, будут обладать более короткими конечностями. Оба эффекта являются, по сути, мерами по сохранению тепла: первый сохраняет температуру тела, а второй предохраняет от обморожений.

Изменения окружающей среды, связанные с промышленной революцией, дали черным мутантным формам (Б и В) березовой пяденицы (Biston betularia) преимущество в рабочих районах, где они почти полностью заместили ранее доминировавшую серо-белую крапчатую форму (A).

Генетические изменения могут быть небольшими и почти незаметными либо давать результат, коренным образом меняющий облик вида. Наземная улитка (Cepaea nemoralis) живет в разных местах обитаниях в лесном поясе умеренного климата и может иметь один из нескольких типов окраски раковины. Если местность открытая и безлесная, лучше всего улитку маскирует однородная желтая окраска раковины: особей с иными отметинами хищники легче замечают и быстрее съедают. На земле, покрытой листовой подстилкой, лучше замаскированы коричневые полосатые формы и вместо них уничтожаются другие. Это дает начало популяциям преимущественно желтых улиток на открытой местности, поросшей травой, и коричневым полосатым улиткам в лесной местности. Сходный эффект наблюдался у березовой пяденицы (Biston betularia) в раннюю эпоху человеческой промышленной революции. До той поры вид состоял преимущественно из крапчатых серо-белых особей, отлично маскировавшихся на покрытых лишайниками стволах деревьев, где они жили. Черная форма, также встречавшаяся в популяции, была легко заметна и чаще поедалась птицами, из-за чего стала редкостью. С развитием тяжелой промышленности деревья покрывались копотью и чернели, обеспечивая превосходный фон для маскировки черной формы. Белая форма в таком случае отсеивалась хищниками, и популяция бабочек стала состоять преимущественно из черных особей. Позже, когда были приняты законы о чистоте воздуха, в атмосферу и на стволы деревьев стало попадать меньше копоти, и популяция пяденицы вернулась назад, к преобладанию серо-белых особей. Эти изменения задействовали только разновидности в пределах одной и той же размножающейся популяции, и все время, пока они происходили, существовал постоянный обмен генетическим материалом. Если, однако, изменения условий окружающей среды были бы постоянными, а разные особи изолированными одна от другой, со временем они стали бы разными видами.

Мимикрия – это особый случай явления имитации, при котором существо, обычно с целью защиты, принимает облик иного животного, или растения, или даже неодушевленного объекта вроде птичьего помета. Если одно животное подражает другому, существуют две важные формы этого явления. О первой, известной как мимикрия Мюллера, говорят в случае, когда некоторое число опасных или несъедобных видов вырабатывает сходную окраску либо рисунок, чтобы получать защиту совместно. Животные, демонстрирующие данную форму мимикрии, имеют тенденцию к приобретению броских цветов, которые делают их видимыми издалека на окружающем фоне и служат предупреждением. Вторая форма, мимикрия Бейтса, распространяется на совершенно безвредных животных, выработавших окраску или внешнее сходство с несъедобными или опасными видами, чтобы получить преимущество от их предупреждающей внешности и таким способом избегать хищников. Существуют и формы мимикрии, позволяющие хищнику приблизиться к жертве, которой он сам подражает. Мастерами мимикрии являются насекомые, особенно бабочки с их броскими узорами на крыльях, но она также встречается у позвоночных и растений.

Как мы уже видели, скорость эволюции в большей степени зависит от скорости изменения окружающей среды, чем от каких-то особенностей животных как таковых. Но даже в этом случае заметно, что чем «выше» ступень эволюционной лестницы, на которой стоит животное, тем быстрее оно эволюционирует и что животные эволюционируют быстрее, чем растения. Однако это впечатление может быть обманчивым. Возможно, мы, люди, просто уделяем больше внимания различиям у форм жизни, с которыми наше родство ближе.

Эволюция всегда считалась процессом, протекающим очень и очень постепенно – одно маленькое изменение за другим, и так на протяжении миллионов лет. Тем не менее существует свидетельство того, что гораздо чаще она совершает внезапные скачки, когда вновь эволюционировавший вид формируется стремительно, а затем остается в стабильном состоянии на протяжении долгого времени.

Рассматривая жизнь травянистых равнин Африки и Австралии во времена, близкие к эпохе человека, и сравнивая ее с жизнью, существовавшей на равнинах Южной Америки немного раньше, в середине третичного периода, мы можем увидеть, что животные со схожим образом жизни имели склонность эволюционировать в существ сходной внешности и размеров в соответствующих местах обитания. Не имеет значения, что эти места обитания разделены временем, пространством или и тем и другим одновременно; они являются единственным наиболее значимым эволюционным фактором, определяющим внешность живых существ. Крупные растительноядные звери, очень похожие внешне на носорогов, и длинноногие стремительные травоядные появлялись во всех трех местообитаниях. Эволюционировали хищники, насекомоядные и всеядные животные, внешне похожие друг на друга. Наиболее явственно сходными группами были роющие насекомоядные существа и нелетающие птицы, которые в связи с их высокоспециализированным образом жизни явно развивались схожими путями.

Цепи питания

Пищевая цепь – фундаментальное понятие экологии, представляющее собой порядок, в котором организмы поедают друг друга. Правильнее будет представить этот процесс как пирамиду, а не как цепь, поскольку в любом местообитании гораздо большее число животных находится на низших звеньях цепи, нежели на высшем звене. В основании пищевой пирамиды лежат растения – первичные продуценты, использующие энергию солнца, чтобы синтезировать первичную пищу из углекислого газа воздуха и минеральных веществ почвы. От миллиардов членов этого широкого основания пирамиды все цепи питания тянутся наверх – к хищным животным, стоящим на ее вершине. Например, на далеком Севере в эпоху человека растения, успевшие развиться в течение короткого полярного лета, служили пищей насекомым, которых поедали мелкие птицы, а тех, в свою очередь, ели мелкие хищники вроде лисиц, которых в конце концов поедали крупные хищники, такие как белый медведь. Сходным образом микроскопический фитопланктон, существующий в море в это же время, находится в основании пищевой цепи, которая протягивается через рыб и тюленей снова к белому медведю. На белых медведей в животном царстве никто не охотится, хотя, когда они умирают, появляются падальщики, а микроорганизмы из числа находящихся в основании пищевой цепи кормятся на трупах, разлагая их вплоть до неорганических веществ, которые служат пищей растениям в основании пирамиды. Если исключить мир паразитов, где число организмов, питающихся на каждом уровне, скорее возрастает, чем уменьшается, пищевые пирамиды, подобные показанным выше, могут быть построены для любого типа местообитания на Земле, и в каждом случае на вершине будет находиться единственный хищник или небольшая группа хищников.