Йорг Циттлау - Странности эволюции-2. Ошибки и неудачи в природе

• Название: Странности эволюции-2. Ошибки и неудачи в природе
• Автор: Йорг Циттлау
• Издательство: Питер
• Жанр: Биология
• Год: 2010
• ISBN: 978-5-49807-507-5

Немецкий биолог и журналист Йорг Циттлау уже известен российскому читателю по таким книгам, как «Идеальная диета для 4 групп крови» и «Странности эволюции. Увлекательная биология». Его новая работа продолжает знакомить нас с казусами, или, как говорит сам автор, ошибками природы, допущенными в ходе эволюции.

Знаете ли вы, что тюлени и киты не различают синий цвет, а лебеди влюбляются в водные велосипеды? Роскошная грива приносит львам одни неприятности, а лоси уходят в дом престарелых? Так ли уж идеально устроена наша биосфера, как принято думать? И кем является человек на самом деле — венцом эволюции или ошибкой природы? В этой книге собран увлекательный и яркий материал: целая коллекция недоразумений и ляпов природы, которые повлияли на ход эволюции и сделали мир таким, каков он есть.

---

СЛИШКОМ МАЛО ХОРОШЕГО: ЕСЛИ ПРИСПОСОБЛЯЕМОСТЬ ХРОМАЕТ

Синий не считается: бесцветный мир тюленей и китов

Тот, кто хоть однажды проводил отпуск в Греции, знает, что там в орнаментах на оконных рамах и на гончарных изделиях доминирует синий цвет. И это не какой-нибудь синий. Он имеет свой собственный, сильный тон — не зря говорят о «греческом синем». Закономерен вопрос: откуда же возникло это пристрастие к синему? Ответ прост: в Греции этот цвет везде и всюду. Почти всегда синее небо, яркое солнце, сверкающие лазурные волны. Понятно, что это неизбежно влияет и на восприятие органами чувств. Любой греческий художник может рассказать несоизмеримо больше об оттенках синего цвета, чем его коллега из Германии, так как с рождения его глаза чувствительнее реагируют на этот цвет.

Трудно представить, что кто-то, кто вырос в окружении синего цвета, может не видеть этот цвет. Но в природе встречается и такое. Немецко-шведская группа исследователей выяснила: киты и тюлени не различают цвета. Они могут воспринимать зеленый цвет, но для определения синего цвета у них отсутствуют физиологические предпосылки.

Обычно млекопитающие хорошо распознают цвета, так как в их сетчатке есть не только светочувствительные палочки, но и колбочки, предназначенные для восприятия цвета. Большинство млекопитающих распознают синий и зеленый, приматы (человекообразные обезьяны и люди) имеют дополнительный тип колбочек для восприятия красного цвета. Но у морских млекопитающих все совсем не так. Ученые исследовали сетчатку 14 зубатых китов, морских львов и тюленей — и ни у одного не нашли рецептор, который мог бы воспринимать оттенки синего. В наличии были лишь колбочки для распознавания зеленого цвета и палочки для восприятия светлого и темного. Мир китов и тюленей — это море в зеленом тоне, а не море в синем.

Естественным образом возникает вопрос об эволюционном смысле этой синей слепоты. Чтобы найти ответ, нужно исследовать родственные отношения китов и тюленей. При этом выясняется, что и те и другие с точки зрения происхождения вида не имеют ничего общего. Тюлени развивались из сухопутных хищников, их ближайшие родственники — это хорьки-альбиносы и речные выдры, что можно отчетливо увидеть при более детальном рассмотрении. В противоположность этому киты происходят от сухопутных парнокопытных, их ближайший наземный родственник — гиппопотам. Тюлени и киты имеют совсем разные линии происхождения — и все же и те и другие за время своей истории «потеряли» колбочки для определения синего цвета, что свидетельствует об эволюционном приспособлении к жизни в воде.

В чем же, однако, потеря видения синего цвета должна стать для морских млекопитающих преимуществом? Ведь в море лучи света с большей длиной волны рассеиваются в большей степени, чем коротковолновые (синие), с увеличением глубины лучи света с меньшей длиной доминируют. Эффект, который может подтвердить любой водолаз: чем глубже погружаешься под воду, тем более синим становится мир вокруг. Следовательно, потеря колбочек для восприятия синего цвета — скорее свидетельство плохой приспособляемости, так как для оптимального восприятия контраста и освещенности должен был сохраниться тип колбочек, позволяющий воспринимать доминирующий цвет, — и большинство рыб отлично умеют различать синий цвет.

Киты и тюлени в процессе эволюции потеряли то, что им было бы необходимо для жизни в море. Из-за потери возможности определять синий цвет они стали чем-то вроде «братьев Блюз»{2} подводного мира, так как под водой не видеть синий цвет равносильно тому, чтобы надеть солнечные очки и спуститься в темный подвал бара.

Некоторые ученые предполагают, что колбочки для распознавания синего цвета исчезли в то время, когда тюлени и киты еще не были полностью приспособлены к воде и обитали в неглубоких и мрачных прибрежных морских водах, где синий цвет был скорее «дефицитным товаром». Достаточно неубедительная теория. Почему жители побережья того времени должны были сначала потерять свои колбочки и только после этого менять среду обитания, которая настоятельно требует наличия именно этих колбочек? Только потому, что они неопределенно надеялись на то, что найдут где-нибудь больше пищи? Трудно себе это представить: таких абстрактных понятий, как надежда и неопределенные предположения, в животном мире нет, там всегда действуют наверняка. Существует и предположение, что неумение китами и тюленями распознавать синий цвет может быть ошибкой или бессмысленной игрой эволюции. Или морские млекопитающие, вероятно, со стратегической точки зрения эволюции подготовлены к тому, чтобы однажды снова вернуться на сушу? Путь, который, вероятно, ведет в Ирландию или даже в Альгёй{3}? Так как там, как известно, доминирует такой оттенок зеленого цвета, для которого оптимально сформированы глаза китов и тюленей.

Последнее жужжание под липой: если шмели ошибаются в расчетах

Обычно шмели — это образец эффективности. Удивительно уже то, что они вообще могут летать, несмотря на их массивное тело в сравнении с маленькими крыльями. Очень эффективно они рассчитывают и свои временные затраты, будучи вынуждены делать это с учетом столь изнурительного способа передвижения. Если шмели во время поиска находят богатый нектаром золотарник, они на каждом цветке остаются до ста секунд.

Совсем иначе ведут себя упитанные летуны на соцветиях ив. Там они задерживаются только на две секунды — соцветия ив дают крохотные капельки нектара, которые не оправдывают более длительного пребывания. Если шмелю удается найти богатую нектаром растительность, он, цветок за цветком, собирает свою дань, если же приземляется на растение с низким содержанием нектара, то, «оценив» пару цветков, продолжает полет, чтобы найти более «доходное» место.

Если шмелю для поиска «выгодных» цветов необходимо лететь относительно далеко, время становится ограничивающим фактором. Поэтому насекомое летит быстрее, затрачивая больше энергии. Если шмель задерживается в области со скудным «ассортиментом» питания, затраты на полет необходимо снизить, поэтому теперь уместен экономящий энергию медленный полет. Если при неблагоприятной погоде температура воздуха опускается ниже 10 °C, то во время поиска нектара шмель вынужден поддерживать «рабочую» температуру тела 32 °C, чтобы в случае неудачи иметь возможность безотлагательно продолжить путь. Однако и здесь все очень тщательно рассчитывается и планируется: так, «отопительная установка» включается только тогда, когда пребывание шмеля на цветке стоит того, — к примеру, на богатом нектаром соцветии рододендрона. Мимо цветущих вишневых деревьев шмель, напротив, пролетает с пренебрежением, — они должны подождать других распространителей пыльцы.

Однако иногда шмель смертельно ошибается в своих расчетах. Несколько лет назад немецкие биологи заметили скопления мертвых шмелей под кронами войлочной липы. Это дерево, родина которого — Балканы, с удовольствием применяется садовниками для озеленения городов, так как вредное воздействие окружающей среды почти не отражается на ней, а нижняя поверхность ее листьев столь ворстиста, что даже не очень разборчивая тля исключила войлочную липу из своего рациона.

Но вот что произошло со шмелями. Тысячи толстых жужжащих насекомых лакомились цветами войлочной липы, чтобы затем замертво упасть на землю. Биологи и эксперты по вопросам: окружающей среды задались вопросом, не содержат ли цветки «чужеземной» липы какое-нибудь ядовитое вещество, смертельное для «местного» шмеля? Но тогда этот яд должен быть опасным и для других насекомых, потому что предположение, что растение выделяет субстанцию, которая вредит лишь одному виду насекомых, не выдерживает никакой критики. При более тщательном осмотре «места происшествия» были найдены только мертвые шмели, другие насекомые, например пчелы, не были обнаружены, хотя они с не меньшим удовольствием лакомятся нектаром цветков войлочной липы.

Группа исследователей из университета Мюнстера раскрыла эту тайну. Никакого яда в нектаре войлочной липы не было. Но не было и энергетических запасов в телах умерших насекомых: в то время как обычно в теле шмеля содержится 17 микромоль сахара, в экземплярах, найденных под войлочной липой, обнаружили только 7 микромоль. Этого явно мало для жизни — насекомые попросту умерли с голода.

Неужели цветы войлочной липы вырабатывают слишком мало нектара, чтобы насытить шмелей с их высокой потребностью в энергии? Зачем тогда столь расчетливые насекомые вообще возятся с этим деревом? Ответ прост: цветы липы содержат достаточное количество нектара (0,7 миллиграмма в каждом цветке). Но войлочная липа относится к растениям позднего цветения, а это значит, что во всем великолепии цветения она предстает только в июле. Здесь, на родине шмелей, в городских парках, в это время едва ли найдется для насекомых какое-нибудь другое растение, столь же богатое нектаром, так что вся орда набрасывается на войлочную липу, содержание нектара в которой, конечно, быстро уменьшается. И это приводит к тому, что его хватает пчелам и другим экономным членистоногим, но не шмелям. Под войлочной липой они издают свое последнее жужжание…