Эволюцию часто считают очень долгим процессом, но представление о том, что её последствия проявляются только через миллионы лет, игнорирует существенную часть эволюционного процесса: адаптацию.
Мы склонны зацикливаться на радикальных сдвигах, создаваемых эволюцией в течение тысячелетий. Игнорировать крохотные различия между поколениями, из которых со временем складываются большие эволюционные изменения, привлекающие наше внимание, не составляет труда. Этот стихийно возникающий побочный эффект крохотных адаптаций может полностью заслонять от нас то, как люди непосредственно влияют на эволюционные процессы в природе. Животные — от слонов, обходящихся без бивней, до рыб, не чувствующих запахов, — развивают особые формы адаптации, которые позволяют им жить в экосистемах, разрушенных и изменённых человечеством. Эти формы адаптации — ступень эволюционного процесса, следы влияния человечества на который несомненно заметны уже сейчас.
Меняя облик планеты, люди меняют её фауну. Вот несколько примеров того, как это происходит.
Берёзовая пяденица
Один из самых впечатляющих примеров нечаянно создаваемых человеком эволюционных последствий — берёзовая пяденица (Biston betularia), которая встречается во многих местах планеты, включая Азию, Северную Америку и Европу. Однако, говоря об эволюции этой бабочки, особое внимание следует уделить Англии, потому что здесь берёзовая пяденица, адаптируясь к динамично меняющейся среде, успела изменить свою окраску не однажды, а дважды!
Примерно до 1811 года английская берёзовая пяденица обычно имела светлую окраску крыльев (Biston betularia morpha typica). Однако в последующие полстолетия стала доминировать тёмная окраска (Biston betularia morpha carbonaria). В 1864 году исследователь Р. С. Эдлстон (R. S. Edleston) отметил, что карбонарию можно увидеть чаще, чем типику.
Спасибо промышленной революции: не будь её — не было бы и этой меланистической модификации! Из-за выросших повсюду заводов, работавших на угле, английские поля и леса покрыла сажа. Выбросы диоксида серы уничтожили множество мхов и лишайников, которыми из века в век были обильно облеплены стволы и ветки деревьев, в результате чего деревья стали намного темнее, чем раньше. В этой новой среде вместо светлой берёзовой пяденицы (типики) стала процветать тёмная (карбонария). Чернильный цвет, выдававший карбонарию на фоне светлых деревьев и лишайников, теперь оказался превосходным средством маскировки. Напротив, светлый цвет типики, хорошо защищавший её от хищников, сделал её мишенью, резко контрастируя с окружающей средой.
Хотя карбонарии завоевали практически безраздельное господство (98 процентов пядениц, наблюдавшихся в 1895 году в Манчестере, оказались карбонариями), оно быстро сошло на нет. Около 1840 года промышленная революция закончилась. Последующие годы принесли в Англию уменьшение промышленных выбросов, в результате чего окружающая среда стала чище. С исчезновением сажи мхи и лишайники, как прежде, облепили деревья, ситуация вновь изменилась, и карбонария снова превратилась в странную выскочку, а типика снова стала королевой камуфляжа. В двадцать первом веке в Англии, как и в доиндустриальную эпоху, среди берёзовых пядениц редко можно встретить карбонарий.
Этот процесс изменения цвета, позволяющий животному вписаться в индустриальный пейзаж, называется индустриальным меланизмом. Он встречается у многих видов ночных и дневных бабочек, у некоторых жуков и, возможно, даже у голубей.
В 1896 году Дж. У. Татт (J.W. Tutt) опубликовал научную статью с подробным описанием изменений в окраске бабочек. Жаль, что это произошло спустя более десяти лет после смерти Чарльза Дарвина: историю эволюции берёзовых пядениц он мог бы использовать как яркую иллюстрацию истинности своей теории естественного отбора. Интересно, что в 1878 году британский энтомолог Альберт Бриджес Фарн (Albert Brydges Farn) написал Дарвину письмо, в котором рассказал ему об одном из видов ночных бабочек. По наблюдениям Фарна, эти бабочки в зависимости от окружающей среды имели разную окраску: белую, чёрную, серую, коричневую и красную. К сожалению, Дарвин, похоже, не ответил Фарну. Насколько нам известно, он даже не прочитал его письмо. Это достойно осуждения, ибо, как написал в 2009 году Г. Б. Д. Кеттлвелл (H.B.D. Kettlewell), «если бы Дарвин наблюдал индустриальный меланизм, он бы увидел, что эволюционные сдвиги могут происходить не за тысячи лет, а за тысячи дней».
Рыжая лисица
В статье, опубликованной 3 июня 2020 года, описано исследование 111 черепов рыжей лисицы (Vulpes vulpes), собранных в Лондоне и его окрестностях. В ходе этого исследования удалось сделать весьма интересное открытие. Разделив черепа по месту обнаружения на сельские и городские, исследователи выявили следующую тенденцию: у городских лисиц морда оказалась короче и шире, чем у сельских.
По мнению учёных, эти различия, «вызваны, вероятно, разными биомеханическими требованиями к добыванию пищи … в разных местах обитания». Проще говоря, поскольку диета городской лисицы может более чем на 37 процентов состоять из человеческой пищи с мусорных свалок, которую животное находит, хватает и ест совсем не так, как традиционную добычу, их челюсти адаптируются к этой диете. При более короткой морде они смыкаются не столь стремительно, как иногда требует охота на кролика, но это не очень важно, когда идёт охота на объедки из McDonald’s. Зато при более короткой морде лисьи челюсти обретают более высокую механическую прочность.
Городские лисицы специфичны не только мордой. У них не такой, как у сельских, размер головного мозга и по-другому проявляется половой диморфизм (разница между самцами и самками). Эти различия связаны с так называемым «синдромом одомашнивания» — набором поведенческих и физиологических черт, свойственных домашним животным, в отличие от их диких предков. Примечательно, что эксперименты по одомашниванию лисиц, кроме изменения их поведения (в частности, появления у них дружелюбия по отношению к людям), привели и к уменьшению размеров морды.
Одомашнивание диких животных — давно известный экстремальный способ воздействия на их генотипы и фенотипы. Наблюдая за тем, как меняются лисьи свойства в городских условиях, можно чётко проследить этапы, предшествующие одомашниванию. Хотя люди, живущие там же, где и популяции городских лисиц, не предпринимают (как правило) явных попыток приручить этих хищников, лисья морфология, тем не менее, меняется. Люди влияют на свойства лисиц, даже не прилагая к этому усилий, просто живя рядом с ними.
Африканский слон
Если я спрошу у вас, в чём разница между самцом и самкой слона, вы, возможно, ответите мне, что только самцы имеют бивни. Однако это верно лишь отчасти. Да, для азиатского слона (Elephas maximus) такой ответ годится: бивни только у самцов. Однако с африканскими слонами — саванным (Loxodonta Africana) и лесным (Loxodonta cyclotis) — дело обстоит иначе: бивни как у самцов, так и у самок. Если только это не слоны из мозамбикского национального парка Горонгоса (Gorongosa National Park).
Чтобы добыть слоновую кость, люди веками охотились на слонов, но всего за несколько лет, в период с 1977 по 1992 год, во время пятнадцатилетней гражданской войны в Мозамбике, в национальном парке Горонгоса было убито 90 процентов слонов: для войны требовались деньги. Первыми убивали самцов, потому что у них бивни больше, чем у самок, а это значит — больше слоновой кости, но в конечном итоге жертвами торговли слоновой костью стали и самки.
В нормальных условиях только у 2—4% самок африканских слонов не растут бивни. Однако на данный момент среди переживших гражданскую войну мозамбикских слоних 51 процент безбивневых. Их потомство тоже не склонно выращивать бивни: безбивневые самки составляют 32 процента.
Эти генотипические и фенотипические эффекты торговли слоновой костью можно увидеть и в других странах. В танзанийском национальном парке Руаха (Ruaha National Park) среди самок слонов, переживших браконьерский беспредел 70-х и 80-х годов ХХ века, 35 процентов безбивневые, как и 13 процентов самок из их потомства.
Из-за тенденции к исчезновению бивней слонам всё труднее рыть землю в поисках воды, сдирать с деревьев кору и отбиваться как от конкурентов, так и от хищников. Но эта тенденция — серьёзный вызов не только для слонов и их потомства. В зоне её негативного влияния не могут не оказаться многие представители флоры и фауны, живущие там же, где и слоны. Например, другие животные находят в вырытых слонами ямах воду, а поваленные слонами деревья используют как укрытие. В настоящее время мы вряд ли можем описать все экологические последствия исчезновения у слонов бивней.
Европейский сибас
Последний пример влияния людей на эволюцию животных давайте возьмём из океана. Обыкновенный лаврак (Dicentrarchus labrax), или европейский сибас, обитает в водах к западу и югу от Европы. Как и многие другие рыбы, он ежегодно мигрирует, и не сбиться с верного пути ему помогает, главным образом, обоняние. К сожалению, из-за человеческой деятельности сибас за восемьдесят предстоящих лет рискует в значительной степени потерять способность успешно мигрировать.
Поскольку в водоёмах продолжают оседать выбросы углекислого газа (CO₂), pH океана продолжает падать. Это повышение кислотности вызывает обесцвечивание кораллов и, как правило, ухудшает жизнь водных видов животных. По прогнозам, к концу столетия уровень CO₂ в океане составит 800 — 1000 µатм. Это более чем в два раза выше нынешнего уровня CO₂ (400 µатм), и, по-видимому, более чем достаточно для того, чтобы существенно повлиять на обонятельные рецепторы сибаса.
Как показали эксперименты, при уровне CO₂ 1000 µатм минимальное расстояние до источника запаха, необходимое сибасам для его обнаружения, на 42 процента меньше того, которое требуется при нынешнем уровне CO₂. Вдобавок в этих экспериментально исследованных условиях они, по-видимому, хуже распознают запах охотящихся на них хищников. При 400 µатм сибас «в присутствии запаха хищника снижает свою активность на 50%, тогда как при более высоких уровнях CO₂ снижает свою активность только на 20—27%».
Это не сулит для сибаса ничего хорошего. Если предположить, что люди не ограничат выбросы CO₂, сибас, чтобы как-то компенсировать ухудшение обоняния, будет вынужден адаптироваться и эволюционировать по-новому. У него может измениться среда обитания, вырасти чувствительность органов обоняния или других органов чувств. Если, конечно, он просто-напросто не вымрет. Мы не можем точно предсказать, что произойдёт с европейским сибасом, и в этом вся суть. Люди смутно представляют себе своё нынешнее влияние на эволюцию флоры и фауны, не говоря уже о будущем.
К счастью, можно сделать так, чтобы обоняние сибаса не пострадало, и мы, безусловно, должны работать в этом направлении. То, что рыбы одного из видов будут обнаруживать источник запаха на расстоянии, которое на 42 процента меньше, чем прежде, казалось бы, пустяк, но законы экологии справедливо утверждают, что всё взаимосвязано. К исчезновению сибаса из ресторанных меню привыкнуть нетрудно, однако дело обстоит гораздо серьёзней: такие сдвиги в поведении сибаса, как те, что произойдут из-за снижения у него способности чуять и избегать хищников, существенно повлияют на многие экосистемы и, следовательно, на всю биосферу. Хотя с обонянием европейского сибаса пока что всё в порядке, вышеупомянутые эксперименты заставляют нас снова и снова думать о том, какой опасной может оказаться эволюция этих рыб, если сегодня же не принять решительные меры.
Эволюция длится миллионы лет, но это не значит, что она не происходит ежеминутно. Вольно или невольно люди вмешиваются в эволюционные процессы животного мира, и это вмешательство должно быть разумным. Если вы когда-нибудь хотели видеть своими глазами эволюцию, могу порадовать: у вас есть такая возможность. Только нужно научиться делать так, чтобы эта направляемая человеком эволюция не вела к гибели разнообразие живых организмов, к которому мы привыкли и которое мы любим.
Автор: Ада Маквин (Ada Marie McVean), Перевод: Александр Горлов