Старое вино в новой бутылке: миф о разумном замысле
Новейшим воплощением «альтернативы» дарвиновской теории эволюции стала концепция разумного замысла. В соответствии с основным постулатом этой концепции некоторые биологические структуры имеют слишком сложное строение, чтобы возникнуть в результате постепенной эволюции под действием естественного отбора и, следовательно, должны были быть «задуманы» Разумным Творцом. Кто же он такой? Сторонники этой версии не любят громко называть Его или Ее имя, но если вы решили, что это Бог, то вы верно поняли идею.
Концепция разумного замысла восходит к трудам Уильяма Пейли, который 200 лет назад в «Естественной теологии» сформулировал ее основную идею. В двух словах она такова: если при виде сложных предметов, созданных руками человека, мы подразумеваем существование творца, это верно и в случае хитроумных изобретений Природы.
Интересно, что один из признанных апологетов разумного замысла, Майкл Бехе, признает древнее происхождение Земли, образование видов от общих предшественников и появление некоторых признаков под действием естественного отбора. При этом он утверждает, что некоторые структуры и системы организмов «несократимо сложны» и предположительно теряют функциональность, если удалить любую их часть. Эти системы и структуры, по мнению Бехе, не могли появиться в результате естественного отбора.
Поскольку Бехе согласен со многими биологическими фактами, он оказывается в непростом положении при попытке объяснить, как и откуда взялся разумный замысел. Представленные в этой книге данные о взаимодействии мутаций и отбора при участии временного фактора очевидным образом свидетельствуют против утверждений Бехе. В книге «Черный ящик Дарвина» (Darwin’s Black Box) Бехе пишет: «Предположим, что около 4 млрд лет назад Творец создал первую клетку, уже содержавшую все несократимо сложные биохимические системы, которые мы обсуждаем здесь, а также многие другие. (Можно постулировать, что проект систем, которые стали использоваться позднее, таких как система свертывания крови, уже существовал, но не был „включен“. В современных организмах множество генов оказались выключенными, иногда на множество поколений, чтобы включиться позднее)».
|
|
|
Это абсолютная бессмыслица, противоречащая основам генетики. Кен Миллер из Университета Брауна (Род‑Айленд) описывает данный сценарий как «совершенно безнадежную генетическую фантазию о „преформированных“ генах, ожидающих появления подходящего организма, который стал бы в них нуждаться для своего развития». Как мы видели в главе 5, код ДНК существует по жесткому правилу: используй, или потеряешь. Постоянное воздействие мутаций приводит текст неиспользуемых генов в негодность, как это произошло с генами ледяной рыбы, человека и практически всех других организмов. Не существует механизма, который защищал бы гены до тех пор, пока они не будут востребованы. С другой стороны, мы видели (глава 4), что удвоение генов – наблюдаемый природный процесс – это один из способов расширения генетической информации и усложнения организмов в ходе эволюции, и в летописи ДНК есть множество следов удвоения генов.
|
|
|
В качестве примера давайте рассмотрим распределение у разных видов генов β‑глобина, которые кодируют одну из двух цепей молекулы гемоглобина. У человека обнаружено пять таких генов, которые расположены рядом на хромосоме 11. В разные периоды жизни человека экспрессируются разные гены: так называемый эпсилон (ε) ген активен в период эмбрионального развития, два гамма (γ) гена функционируют на более поздних этапах развития плода, дельта (δ) глобин в незначительной степени экспрессируется в организме взрослого человека, а (β‑глобин является основным глобином в составе гемоглобина взрослого. У кур имеется четыре гена β‑глобина, у большинства рыб также обнаружено несколько генов β‑глобина, которые организованы иначе, чем у птиц и людей, и только у ледяных рыб вовсе нет функциональных генов β‑глобина.
|
|
|
Чем объясняется такое распределение генов β‑глобинов у разных организмов? В рамках модели разумного замысла все используемые нами гены должны были быть созданы задолго до того, как возник человек и другие млекопитающие. Если это так, то почему у каких‑то групп позвоночных генов β‑глобинов меньше, чем у нас, а у каких‑то (а именно у ледяных рыб, наиболее молодой группы рыб) их нет вообще? Ведь в соответствии с данной моделью эти заранее сформированные гены должны были сохраняться во всех видах, ожидая того момента, когда в них возникнет необходимость. И как появилась на свет ледяная рыба, у которой нет генов β‑глобина, но лишь фрагмент гена α‑глобина? Какой же создатель станет создавать незаконченные и нефункциональные гены?
Эволюционное объяснение картины распределения генов β‑глобина гораздо проще. Предшественники позвоночных животных имели меньшее количество генов глобина, организованных примерно как у рыб. В результате удвоения этих генов с последующей дивергенцией в результате мутаций возник целый набор генов, используемых на разных этапах жизни. То же самое происходило в ходе эволюции с сотнями семейств генов.
|
|
|
Сторонники разумного замысла жалуются на то, что их концепция не приживается в научном сообществе из‑за предубеждений. Но это не так. Ученые любят новые гипотезы, но предпочитают те из них, которые основываются на подтвержденных фактах. Именно по этой причине концепция разумного замысла не может подняться до уровня теории. Она не дает ответа ни на один вопрос, поставленный наукой, и не соответствует проверенным научным данным. Если бы не религиозный аспект и не тактика сторонников разумного замысла, мы бы и слыхом не слыхивали о нем – он почил бы с миром вместе с множеством других отвергнутых идей.
Таким образом, разумный замысел – это в лучшем случае миф. Существует множество мифов о создании и устройстве мира. Лично мне особенно нравится мифология австралийских аборигенов. Их миф о «Времени сна» и великолепная наскальная живопись являются замечательными элементами их культуры. Но миф о «Времени сна» – это не наука, он не входит в программу обучения естественным наукам, как и прочие мифы о происхождении природных явлений, и уж точно не преподносится как альтернатива настоящей науке.
К счастью, федеральный суд США согласен с таким положением дел. В наиболее важном на сегодняшний день судебном процессе по поводу концепции разумного замысла судья окружного суда Центральной Пенсильвании Джон И. Джонс III 20 декабря 2005 г. постановил, что руководство школьного округа Довер, Пенсильвания, нарушило Конституцию США, представив концепцию разумного замысла в качестве альтернативы эволюционной теории. Судья безжалостно препарировал концепцию разумного замысла и обнаружил обилие доказательств в пользу того, что разумный замысел «является религиозным воззрением, другой версией креационизма, а вовсе не научной теорией» и что этой концепции «нет места в курсе обучения естественным наукам». Судья Джонс также подчеркнул, что «многие активные сторонники [разумного замысла] исходят из ошибочного утверждения… что эволюционная теория противоречит идее о существовании высшего существа и религии в целом».
В конце 2004 г. руководство школьного округа Грантсбурга в Висконсине (моем родном штате), вдохновленное идеей разумного замысла, рассматривало вопрос о преподавании в школах «альтернативных теорий» происхождения жизни. Руководство округа получило письмо, подписанное несколькими сотнями ученых, с призывом отказаться от этого курса. Затем пришло аналогичное письмо от преподавателей теологии. Но самым убедительным оказалось третье письмо (и это вселяет определенную надежду), подписанное 188 священниками из баптистских, католических, лютеранских, методистских, епископальных и других церквей штата (позднее к ним присоединилось более 10 тыс. священников со всей страны). Я даю им заключительное слово в этой дискуссии. Вот фрагмент письма: «Мы считаем, что теория эволюции – это основополагающая научная истина, которая выдержала тщательную проверку и стала основой многих знаний и достижений человека. Пытаться отбросить эту истину или поставить ее в ряд с „другими подобными теориями“ означает признаться в научной безграмотности и передать эту безграмотность нашим детям».
Аминь.
Почему эволюция так важна?
Понимание и признание эволюции означает признание огромной роли науки в целом в развитии сельского хозяйства, медицины и технологии. Анализ ДНК не только расширяет наши возможности в области судебной медицины и установлении отцовства, диагностике, предотвращении и лечении заболеваний, но еще и помогает разобраться в реальной истории жизни вообще и человека в частности. Подобно тому как основы палеонтологии подкрепляются обширным объемом геологических данных, так и эти новые знания об эволюции, полученные в ходе изучения летописи ДНК, подкрепляются многочисленными данными клеточной и молекулярной биологии, генетики, эмбриологии и физиологии.
Случалось, что новые открытия в астрономии, микробиологии и генетике не находили понимания в определенных кругах до тех пор, пока не накапливалось большого количества материальных, зримых доказательств. Материальных доказательств эволюции в последовательностях ДНК уже предостаточно, и отрицать их невозможно. Тем же, кто подобно французским докторам позапрошлого века, диктаторам от советской биологии или консервативным хиропрактикам продолжает отвергать эволюцию при наличии всех этих данных, нельзя позволять утаивать или игнорировать научные факты в своих интересах.
Как показывает история, когда прогресс в науке останавливается, жизнь людей резко, если не катастрофически, ухудшается. В следующей – и заключительной – главе я остановлюсь на том, как важно понимать роль эволюции и научного прогресса в целом, чтобы нести ответственность за судьбу всей планеты.
Отпечаток пальмового листа и рыб эпохи эоцена (примерно 50 млн лет назад) из национального заповедника Фоссил‑Бьютт на юго‑западе штата Вайоминг Фотография любезно предоставлена Ширли Ульрих, галерея Ульриха, Кеммерер, Вайоминг.
Глава 10
Пальмы Вайоминга
Чем дальше вы заглядываете в прошлое, тем больше можете увидеть в будущем.
Уинстон Черчилль
«Величайшее чудо девятнадцатого столетия!» – заявлял иллюстрированный справочник The Pacific Tourist в 1876 г.
Строительство трансконтинентальной железной дороги началось вскоре после окончания Гражданской войны в Америке. Две конкурирующие компании – Central Pacific и Union Pacific – продвигались навстречу друг другу с запада и с востока с бешеной скоростью и наконец 10 мая 1869 г. встретились в городке Промонтори в штате Юта. Так было закончено строительство дороги, которое обошлось по тем временам в гигантскую сумму свыше 120 млн долларов.
Это великое достижение стало результатом героических усилий рабочих, которые укладывали рельсы буквально голыми руками. Одна только компания Union Pacific использовала 300 тыс. тонн железных рельсов и свыше 23 млн путевых костылей. Эта работа не просто требовала невероятных физических усилий (12‑часовой рабочий день на жаре), она была чрезвычайно опасной. Случайные взрывы пороха и нитроглицерина, обрушение скал и постоянные нападения местных индейцев, которые поняли, что строительство железной дороги разрушит привычный уклад их жизни, – все это усложняло работу.
Рис. 10.1. «Разрез окаменелых рыб» трансконтинентальной железной дороги. В горных породах этих мест содержится множество окаменелостей, относящихся к эпохе эоцена. Фотография Эндрю Джозефа Рассела (1869), любезно предоставленная музеем Sweetwater Country в Вайоминге.
Но вместе с тем было и ощущение величия замысла, и дух приключения – предстояло открыть и покорить огромные, неведомые, малонаселенные земли американского Запада. Там, к западу от Омахи, лежали Черные Холмы, бассейн Вайоминга, хребет Уосатч и другие удивительные места.
В 1868 году два служащих Union Pacific, А. Хиллиард и Л. Риксикер, наблюдали за ходом работ примерно в 3 км к западу от реки Грин‑Ривер в штате Вайоминг (тогда это была территория Дакоты). Здесь при взрывах типичной для этих мест пустой породы в кусках сланца было обнаружено невероятное количество прекрасно сохранившихся ископаемых остатков рыб и растений. Как выяснилось потом, эти окаменелости были частью одного из самых крупных и хорошо сохранившихся на Земле местонахождений ископаемых остатков.
Так величайшее чудо XIX столетия совпало с величайшим чудом эпохи эоцена, начавшейся примерно 500 тыс. столетий назад.
Рабочие передали свои находки Фердинанду В. Гайдену, представлявшему на этой территории Министерство внутренних дел США. Гайден, врач по образованию, когда‑то заметил: «Моя любовь к естественной истории настолько сильна, что я вряд ли могу испытывать интерес к чему‑либо еще». Индейцы племени сиу хорошо его знали, дали ему прозвище «Тот, Кто Собирает Камни На Бегу» и, по‑видимому, считали человеком странным, но безобидным. После сделанного железнодорожными рабочими открытия Гайден опубликовал первое описание богатых отложений в районе Грин‑Ривер. Но это не единственная заслуга Гайдена. В 1869 году он нашел первые на территории Америки остатки динозавра, и его исследования способствовали созданию Национального парка в Йеллоустоне в 1872 г.
«Ископаемые рыбы» оказались частью большого отложения, образовавшегося на дне бывшего озера. Кроме остатков различных видов сельдевых рыб, число которых достигает нескольких сотен на один квадратный ярд[28] (рис. 10.2), здесь были обнаружены изумительные останки скатов, веслоносов и панцирников, а также крокодилов, черепах, птиц, летучих мышей и мелких лошадей.
Рис. 10.2. Большое кладбище рыб. Массовое «захоронение» животных сохранилось в виде единого отложения в каменной плите из района Фоссил‑Бьютт. Фотография Джейми Кэрролл; плита из галереи Ульриха, Кеммерер, Вайоминг.
А еще тут были изумительные пальмы размером до 3 м, сохранившиеся в мельчайших деталях.
Гайден сделал логичный вывод, что те места, где теперь простирается плоская пустыня с бесплодной землей, когда‑то были покрыты буйными тропическими лесами, а по климату и растительности напоминали современные юго‑восточные районы США. Богатые слои осадочных пород образовались примерно от 40 млн до 50 млн лет назад и теперь проходят по долинам юго‑западной части штата Вайоминг. В нескольких слоях (называемых горизонтами) толщиной от 50 до 100 м в большом количестве сохранились удивительные окаменелости. Если вам когда‑нибудь доводилось видеть хорошо сохранившиеся образцы ископаемых рыб на светлом желтоватом камне, с большой вероятностью они происходят из отложений в районе Грин‑Ривер. Часть этого большого отложения в 1972 г. была объявлена национальным памятником Фоссил‑Бьютт.
Особенностью этого отложения является исключительная красота и сохранность образцов, а также невероятный контраст между природной средой, которую они представляют, и сегодняшним пейзажем этих мест. Окаменевшие пальмы и крокодилы напоминают нам о том, как сильно меняются природные условия в любой точке Земли с течением времени, и о том, что одни виды исчезают и сменяются другими. Все это заставляет еще раз вспомнить, что «наиболее приспособленный» – это временный и весьма условный статус.
Рис. 10.3. Ландшафт национального памятника Фоссил‑Бьютт. Там, где когда‑то простирались буйные тропические леса, теперь остались только бесплодные земли и изъеденные ветрами камни. Фотография любезно предоставлена Арвидом Эйзом, Служба национальных парков США.
Озеро, в котором были обнаружены ископаемые, было самым маленьким из трех озер, когда‑то располагавшихся на территории современного Вайоминга, Колорадо и Юты. Оно имело длину 80 км и ширину 30 км в самой широкой части и просуществовало около 2 млн лет, а это долгий срок для большинства озер, но значительные изменения климата в конечном итоге привели к его исчезновению. Эти климатические изменения самым серьезным образом повлияли на условия отбора и на флору и фауну этих мест.
До этого момента я рассказывал главным образом о том, как формировались наиболее приспособленные. В этой заключительной главе я хочу рассказать, как они расформировывались, то есть вымирали. В истории живой природы было множество существ, которые когда‑то встречались в изобилии (трилобиты, динозавры, аммониты и многие другие), но по естественным причинам полностью исчезли. Я хочу поговорить и том, как деятельность человека способствовала и продолжает способствовать гораздо более быстрому исчезновению ранее многочисленных видов. Этот «неестественный» отбор при участии человека привел ко многим неожиданным последствиям. В частности, я расскажу о состоянии мирового рыбного промысла, которой серьезно страдает от неограниченного лова рыбы, ухудшения состояния окружающей среды и изменений климата.
Почти 50 лет назад биолог‑эволюционист Джулиан Хаксли, внук известного биолога и главного сторонника Дарвина Томаса Хаксли и брат писателя Олдоса Хаксли, в книге «Новые бутылки для нового вина» (New Bottles for New Wine ) писал: «Как будто человека назначили управляющим директором самого большого предприятия, эволюции… и вне зависимости оттого, понимает ли он, что делает или нет, он определяет будущее направление эволюции на этой планете. Это его неизбежная судьба, и чем скорее он поймет и поверит в нее, тем лучше будет для всех».
Отрицание или непонимание нашего влияния на ход эволюции в сочетании с преследованием личных интересов уже привело к исчезновению некоторых экономически значимых видов животных, а также к изменению образа жизни сотен тысяч людей, связанных с этими животными. Серьезнейшая опасность нависла над многими другими видами, которые испытывают чрезвычайно сильное влияние человека, адаптироваться к которому не в состоянии ни одна популяция. Давайте осознаем наконец, что понимание сути эволюции не только имеет эстетическое или философское значение, но и лежит в основе разумной экономической политики.
Неестественный отбор
Снежный баран, наверное, является самым величественным символом высокогорья Вайоминга и соседних областей. Туристы мечтают хотя бы мельком увидеть это пугливое животное, а для охотников это редкий трофей, равных которому среди легально добытых трофеев найдется немного. Продажа охотничьих лицензий на аукционах принесла доход в несколько сотен тысяч долларов. Эти доходы пошли на поддержание необходимых охранных мер, и какое‑то время считалось, что забой нескольких особей компенсируется общим положительным результатом для всей дикой природы края.
Однако долгосрочные исследования выявили неожиданные серьезные последствия этой избирательной охоты за трофеями. Охотникам больше по душе бараны с самыми крупными рогами. К сожалению, то же самое можно сказать о самках снежных баранов. Наиболее интенсивный рост рогов у этих животных происходит в возрасте от двух до четырех лет. Преимущество в спаривании получают бараны старше шести лет, находящиеся на верхушке иерархической лестницы и имеющие самые длинные рога. Однако большинство баранов отстреливают в возрасте до восьми лет, а иногда и в четыре года.
Рис. 10.4. Снежный баран. При выборе партнера самки ориентируются на длину рогов и массу тела самца. Фотография Дона Гетти.
На протяжении 30 лет в одном из районов Канадских Скалистых гор отмечалось значительное снижение «качества породы» баранов, выражавшееся в уменьшении среднего размера рогов и средней массы тела. Эти признаки в значительной степени передаются по наследству. Отстрел более крупных животных стал фактором отбора, способствующим снижению скорости роста и увеличению доли более мелких животных с более короткими рогами. Внешний вид животных и их генетическое содержание в своей эволюции отклонились от оптимума. Это еще один пример действия математики эволюции (сочетание изменчивости и отбора во времени), но только в неправильном направлении.
Эволюция данной популяции снежных баранов показывает, что отбор человеком определенных признаков может уводить эволюцию в противоположную сторону оттого направления, которого хотел добиться сам человек и которое является оптимальным в естественных условиях. В этом состоит одна из важнейших проблем, связанных с управлением многими природными ресурсами, особенно рыбными. Без учета законов эволюции, основанных на научных данных, такие трагические эпизоды, как тот, о котором я сейчас расскажу, будут повторяться и приводить к необратимым катастрофическим последствиям.
Мыс без трески
Одним из важнейших препятствий на пути развития мореплавания была проблема обеспечения моряков продовольствием. Чтобы плавать на дальние расстояния, нужно было найти способы сохранения продуктов. Изобретение методов высушивания и засолки трески позволило увеличить дальность плавания и способствовало открытию Гренландии, Исландии и Северной Америки. В 1497 году Джон Кабот (урожденный Джованни Кабото) отправился на поиски морского пути в Азию, которого не нашел Колумб. Вместо Азии Кабот обнаружил место, которое счел идеальным для засолки и сушки рыбы, и назвал его Ньюфаундлендом (буквально «новая найденная земля»). Вскоре к этому, как казалось, неиссякаемому источнику рыбы стали стекаться суда всех европейских держав, и всего через 40 лет 60 % всей рыбы попадало на европейские столы из прибрежных вод Северной Атлантики.
Рис. 10.5. Атлантическая треска. Когда‑то трески в Атлантике было столько, что капитаны жаловались, что рыба мешает проходу судов. Однако в результате избыточного промысла популяция северной трески практически исчезла.
В 1602 году англичанин Бартоломью Госнольд открыл место, названное им Паллавичино, где было невероятно много трески (теперь это место носит название Кейп‑Код)[29]. Ловля трески стала важным элементом жизни новых колонистов. В таких городах, как Глостер на мысе Кейп‑Энн, штат Массачусетс, рыбная ловля стала основной сферой деятельности. В XIX веке 3800 мужчин из Глостера погибли в море, притом что все население города составляло около 15 тыс. человек.
Второго июля 1992 г., через 500 лет после начала активного рыбного промысла, Канада наложила мораторий на ловлю трески в этих местах в связи с практически полным исчезновением популяции этой рыбы. Популяция северной трески сократилась на 99,9 % по сравнению с показателями 1960‑х гг. Около 20 тыс. канадских моряков потеряли работу.
Рыбаков Глостера ожидала та же участь. За пару десятков лет улов сократился в несколько раз. Федеральное правительство начало скупать рыболовецкие суда, чтобы помочь рыбакам изменить традиционный образ жизни, а часть рыбных производств была закрыта, чтобы популяция рыбы смогла восстановиться.
Но популяция трески не восстановилась.
Что же произошло?
Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что треска и занятые ловлей трески рыбаки стали жертвой универсального закона, связывающего изменчивость и отбор. Рыбаки вылавливали более крупных (и более взрослых) рыб. В результате рыба, которая благодаря генетическому складу имела тенденцию достигать большего размера и доживать до более взрослого возраста, отлавливалась до момента воспроизведения. Удаление из популяции таких экземпляров привело к увеличению доли более мелких рыб. При избыточном рыбном промысле и сокращении численности популяции треска стала достигать зрелости в более раннем возрасте и при меньшем размере.
Казалось бы, если рыба достигает зрелости быстрее, то и популяция должна быстрее увеличиваться. Возможно, это было бы так в пруду, но не в океане, где есть и другие обитатели. Там, где когда‑то треска была доминирующим хищником, питавшимся ракообразными и пелагическими видами рыб, теперь значительно увеличилась популяция именно этих животных. Те животные, которые раньше становились добычей трески, теперь сами стали питаться треской, поедая ее икру и личинок, что препятствовало восстановлению популяции трески. Вспомните, что «наиболее приспособленный» – это тот, кто отличается наилучшей способностью к воспроизведению и выживанию. Мелкая треска плохо приспособлена к жизни в экосистеме, перевернутой с ног на голову. Это последствие избыточного промысла и нарушения экологического равновесия коснулось не только трески, но и многих других хищных морских рыб.
Куда исчезла крупная рыба?
Кроме трески к крупной морской рыбе можно отнести тунца, рыбу‑меч, марлинов, акул, а также многих «придонных» рыб, таких как камбала, палтус и скат. Многие из них являются важными промысловыми видами, а некоторые тунцы считаются одними из наиболее ценных деликатесов.
После Второй мировой войны промысел этих рыб был организован в промышленных масштабах, и в погоню за крупной рыбой вышли крупные траулеры. На основании анализа большого количества данных за период с 1952 по 1999 г. биологи Рэнсом Майерс и Борис Уорм из Университета Далхаузи в Галифаксе (Новая Шотландия) пришли к выводу, что численность крупных хищных рыб сократилась в десять раз по сравнению с их численностью до начала индустриального промысла.
Майерс и Уорм обнаружили одну и ту же тенденцию на четырех континентальных шельфах и в девяти океанических системах: за первые 15 лет интенсивного промысла численность рыб сократилась на 80 % (рис. 10.6).
Рис. 10.6. Сокращение популяции крупных морских рыб. Численность крупных рыб сократилась как в Атлантическом (а), так и в Тихом (б) океанах (по результатам ярусного лова). Ситуация с акулой‑молотом (в) является типичной для большинства видов акул. Рисунок Лианн Олдс на основании данных R. Mayers and B. Worm (2003), Nature 423:280 и J. K. Baumetal (2003), Science 299:389.
При лове ярусами улов снизился от 6–12 рыб на 100 крючков до 0,5–2 рыб на 100 крючков за первые десять лет интенсивного промысла. Кроме того, сократилась не только численность вылавливаемой рыбы, но и ее размер. Майерс отмечает, что «средний размер этих хищников, находящихся на вершине пищевой цепи, составляет от одной пятой до одной второй их былого размера. Вес лишь немногих голубых марлинов достигает одной пятой прежнего веса этих рыб. Во многих случаях современные промысловые рыбы находятся под таким сильным давлением, что у них просто нет возможности для воспроизводства».
Майерс очень много сил потратил на то, чтобы изменить отношение людей к морю как к неисчерпаемому ресурсу и показать, что многие морские виды находятся на грани исчезновения. В 1883 году даже Томас Хаксли предполагал, что запасы рыбы на Земле безграничны. Майерс пишет, что причиной такой точки зрения «было кажущееся неисчерпаемое изобилие морских видов, труднодоступность многих морских уголков и плодовитость морских рыб. Оказалось, что все эти аргументы ошибочны».
Людей обычно мало волнует жизнь акул‑молотов или белых акул, но еще одно исследование (соавторами которого были Майерс и Уорм) показало, что за последние 15 лет популяция этих рыб сократилась на 75 %, а популяция всех акул в целом – на 50 %. До некоторой степени сокращение численности этих видов связано с так называемым приловом, когда рыба попадается на крючки или в сети, предназначенные для ловли других видов рыб. Акулы, находящиеся на вершине пищевой цепи, играют важную роль в функционировании всех пищевых цепей и экосистем океана. Поэтому снижение численности акул изменяет условия отбора в экосистемах, что приводит к непредвиденным последствиям.
Лов тралом влияет на другой аспект отбора, а именно на размер рыб. Например, установленный размер ячеек рыболовных сетей на промышленных траулерах в последние десятилетия составлял от 7 до 14 см. Это означает, что некоторые виды рыб неизбежно попадают в сети, тогда как другие проскальзывают сквозь них. Влияние подобного отбора на размер североатлантических скатов хорошо задокументировано.
За несколько последних десятилетий увеличилась численность популяций двух мелких видов скатов, звездчатого и гладкохвостого. А вот острорылые скаты, достигающие 1 м в ширину во взрослом возрасте и 20 см при рождении, находятся на грани исчезновения. Никто не задумывался о численности острорылых скатов, пока Джилл Кейси из Мемориального университета Ньюфаундленда и Рэнсом Майерс не обратили внимания на то, что за последние 20 лет в водах южнее Ньюфаундленда не было выловлено ни одной рыбы этого вида. Сорок пять лет назад острорылые скаты составляли до 10 % всего улова. В последнее время этих скатов встречали только на глубине 1000 м во время поиска мест для ловли палтуса.
Вымирание крупных хищных рыб или селективное исчезновение других крупных рыб нельзя рассматривать просто как исчезновение отдельных видов животных. Этот процесс помогает осознать последствия избыточного промысла и неумышленного лова для экосистем, в которых эти виды живут (или жили).
Эффект домино
В прибрежных зонах океанов и морей встречаются различные экосистемы, такие как коралловые рифы, заросли бурых водорослей или морской травы, а также эстуарии. В каждом из этих сообществ существуют организмы, которые играют важнейшую роль в их строении и разнообразии, и все их члены соединены сложной сетью взаимоотношений. Избыточный лов рыбы и другая деятельность человека разрушают эти взаимосвязи, что нередко приводит к катастрофическим последствиям.
К примеру, заросли бурых водорослей служат пристанищем для многих рыб, беспозвоночных животных и некоторых млекопитающих, таких как морские выдры. Водорослями питаются морские ежи, которые в свою очередь служат пищей для выдр и придонных рыб, включая треску. В тех местах, где из‑за избыточного лова была истреблена вся треска или в результате охоты пропали все выдры, морские ежи начинают активно размножаться и полностью уничтожают все водоросли. Это так называемый эффект домино, являющийся следствием исчезновения животных, находящихся на вершине пищевой цепи. Если отловить морских ежей, то водоросли вернутся, но, поскольку отсутствуют другие члены сообщества, экосистема останется навсегда обедненной.
В коралловых рифах тоже живут самые разные виды рыб и беспозвоночных, которые в свою очередь служат пищей для более крупных животных. Морская звезда «терновый венец» питается кораллами, а численность их самих, по‑видимому, контролируется определенными видами рыб. В 1980‑х годах массовый всплеск численности этих морских звезд на Большом Барьерном рифе привел к уничтожению значительной части рифа и лишил многих животных их естественной среды обитания.
Аналогичным образом состояние морской травы, покрывающей дно заливов, лагун и других прибрежных областей, зависит от численности питающихся ею животных, а эти животные в свою очередь зависят от обилия травы. Морской травой питаются морские черепахи, за счет чего питательные вещества попадают в пищевую цепь, а не осаждаются в виде донных отложений. Однако во многих местах популяции черепах значительно сократились или были полностью уничтожены, что способствовало вымиранию морской травы.
Дюгонь – еще один любитель морской травы. В конце XIX в. австралийские поселенцы видели большие стада дюгоней в заливе Моретон в Квинсленде. Эти стада длиной в 5–6 км насчитывали десятки тысяч особей, но с тех пор сократились до всего 500 особей. Охота за мясом и жиром этих животных очень быстро привела к их почти полному уничтожению.
Джереми Джексон из Океанографического института Скриппса в Ла‑Джолле, Калифорния, и 18 его коллег провели анализ изменений экосистем прибрежных зон от зарождения цивилизации приблизительно 10 тыс. лет назад до нашего времени. Они обнаружили, что вырождение экосистем во всем мире происходило в три этапа. Сначала местные племена использовали прибрежные зоны в ограниченном масштабе. Затем, в период европейской экспансии и возникновения колониальной системы, нагрузка на шельфовую зону увеличилась. И наконец, наиболее быстрое истощение ресурсов этой зоны произошло в последние годы. В качестве точки отсчета для регистрации современных изменений популяций животных принято использовать показатели 1950‑х и 1960‑х гг., однако сами эти показатели составляют лишь долю численности живых существ, населявших шельф до начала его использования человеком.
Джексон и его коллеги обеспокоены тем, что «лишь немногие современные исследователи принимают во внимание исходное природное изобилие крупных морских позвоночных», и напоминают нам, что многие места на Земле (острова, города, заливы и т. д.) названы в память о тех животных, которые стали очень редкими или исчезли навсегда. Когда в районах гнездования вы видите десятки тысяч морских черепах, кажется, что их невообразимо много, но представьте себе, что всего несколько столетий назад эти популяции насчитывали десятки миллионов особей.
Идеальный шторм
Хотя избыточный лов, без сомнения, является главной причиной массового сокращения популяций морских животных, дополнительный вклад в этот процесс внес также рост численности людей и мощное развитие индустрии, начавшееся с промышленной революции. Идеальный шторм – это сочетание избыточного лова, загрязнения окружающей среды и изменения климата, вызванного антропогенным фактором. Стоит только взглянуть на состояние экосистем вблизи густонаселенных районов, и синергетическое влияние этих трех факторов станет очевидным.
Рассмотрим в качестве примера Чесапикский залив, являющийся крупнейшим в США эстуарием. В этот залив длиной около 300 км впадает свыше 150 рек и ручьев. Когда капитан Джон Смит исследовал залив в начале 1600‑х гг., он обнаружил чистую поверхность воды с лужайками морской травы и с пасшимися на ней крабами, устричные рифы, такие огромные, что они мешали плыть, а также косяки морских окуней и других рыб.
Среди всех морских экосистем эстуарии умеренной зоны пострадали больше всего. Устрицы, когда‑то обитавшие в Чесапикском заливе, за три дня могли профильтровать всю толщу воды. Но, когда для промышленной добычи устриц начали использовать драги, популяция этих моллюсков резко сократилась. А уничтожение видов, контролирующих структуру экологического сообщества, как мы только что убедились, вызывает серьезные последствия для всей экосистемы.
После исчезновения устриц появились первые симптомы разрушения экосистемы залива. Упало содержание кислорода в воде, стали распространяться болезни. Свою роль сыграл и второй фактор антропогенного воздействия – загрязнение окружающей среды. Поврежденная экосистема не могла контролировать изменение уровня осадконакопления, содержания питательных веществ и микробов, вызванное интенсивным развитием промышленности и сельского хозяйства. Несмотря на то что на протяжении 20 лет правительство США и частные агентства пытались принимать соответствующие меры по охране этой территории, в 2004 г. «мертвая зона» обедненной кислородом воды покрывала свыше 35 % площади залива.
Такая же картина повреждения, упадка и разрушения природной экосистемы эстуариев, когда‑то населенных устрицами, наблюдается и во многих других местах. Повторение эволюционных событий, к величайшему сожалению, в такой ситуации абсолютно предсказуемо.
Теперь вдобавок к избыточному лову и загрязнению среды в силу вступает третий важный фактор давления на природные системы – изменение климата. Количественно оценить вклад изменения климата в уничтожение природных систем достаточно сложно, поскольку многие экосистемы на сегодняшний день уже оказались в плачевном состоянии. Тем не менее очевидно, что некоторые локальные изменения климата оказывают глубокое влияние на экологические сообщества. Этим сообществам теперь приходится противостоять еще одной враждебной силе.
Восстановление каждой конкретной экосистемы, пострадавшей от избыточного лова и загрязнения, – это постоянный вызов. Заниматься этим на фоне дальнейших глобальных изменений еще труднее. По сравнению с Атлантическим и Тихим океанами, окруженными большими человеческими популяциями и опустошенными рыболовством, может показаться, что последние убежища для морского биоразнообразия – просторы Южного океана и ненаселенная Антарктика. К сожалению, это не так. История, приведшая к исчезновению трески, меч‑рыбы, марлина, дюгоней, устриц, черепах, морских выдр и многих других северных животных, повторяется и на юге.
Возвращаемся на остров Буве
Основной причиной, по которой Дитлеф Рустад и Йохан Рууд оказались в Южном океане, было снижение численности китов в северных водах, отчего китобойный флот Норвегии заинтересовался поиском новых мест для промысла. Норвежцы начали охотиться на китов в антарктических водах в начале 1900‑х гг.; между 1904 и 1906 гг. было поймано 236 китов. К 1912 году количество пойманных китов увеличилось до 10 760, а к 1940 г. – до 40 тыс.
По мере угасания популяций китобои переходили от лова одного вида к другому. К примеру, в 1930–1931 гг. было выловлено 29 тыс. синих китов. Затем охотники перешли к лову полосатиков, потом сейвалов, горбатых китов и малых полосатиков. К тому времени, когда большинство стран договорилось ввести мораторий на ловлю китов в водах Антарктики, численность синих китов сократилась от 200 тыс. всего до 6 тыс. особей, популяция горбатых китов снизилась в той же пропорции, а численность сейвалов и полосатиков упала до 20 % от исходного значения.
Сначала исследования Рустада были посвящены крилю – мелкому ракообразному, находящемуся в центре пищевой цепи антарктической экосистемы. По мере угасания популяции китов постепенно начал увеличиваться промышленный лов криля, начавшийся в 1972–1973 гг. Криль используют для изготовления пищевых продуктов, в качестве корма для скота и для разведения рыбы. Возможно, по численности популяции это животное занимает первое место на Земле. Гигантские стаи криля могут занимать площадь до 500 км2, а вес животных в одной стае достигает 2 млн т. В одном кубическом метре воды может содержаться 1 млн особей. Пик добычи криля пришелся на 1982 г., когда было выловлено 500 тыс. т, а сегодня составляет примерно 100 тыс. т в год. Общие запасы криля оцениваются в десятки или сотни миллионов тонн, поэтому современная скорость лова, кажется, не угрожает существованию популяции. Однако долгосрочные исследования показывают, что за последние 75 лет плотность стай криля сократилась на 80 %. Если это не результат лова, что же произошло?
Рис. 10.7. Криль (Euphasia superba). Возможно, это животное является самым многочисленным обитателем Земли; оно находится в центре пищевой цепи в антарктическом регионе. Однако плотность стай криля за последние 75 лет снизилась на 80 %.
За последние 50 лет температура воздуха в Антарктике поднялась на 2–3 °C, что в пять с лишним раз больше, чем в среднем на планете. Это повышение температуры сопровождалось уменьшением массы льдов. Криль питается водорослями, живущими на морском льду. И мы вновь наблюдаем эффект домино: глобальное потепление способствует таянию льда, что приводит к сокращению численности водорослей, а это в свою очередь является причиной сокращения численности криля.
Как вы знаете, существует вероятность, что глобальное потепление будет продолжаться, температура воздуха и воды – расти и, следовательно, океанские льды – таять. Некоторые ученые предсказывают, что в ближайшие 100 лет температура поднимется еще на 2–3 °C. В Антарктике это определенно приведет к сокращению поверхности льда, доступной для роста водорослей, и окажет влияние на популяции животных, питающихся крилем, а также животных, адаптированных к жизни в холоде.
Какая судьба ждет удивительных ледяных рыб? Возможные климатические изменения вселяют тревогу, но ледяные рыбы уже пережили одну катастрофу. Когда китобойный промысел умер, внимание рыбаков переключилось на антарктических рыб, включая ледяных. Ледяную рыбу Champsocephalus gunnari (рис. B цветной вкладки) начали ловить в 1971 г. В 1978 году улов достиг максимума и составил 235 тыс. т. А затем повторилась та же история, которую я уже описывал: в 1991 г. улов снизился до 13 тыс. т, а в 1992 г. – всего до 66 т и до прежнего уровня уже не восстановился.
Возможно, нам удалось спасти от исчезновения голубого кита (после десятилетий промедления и политических споров), но серьезного урока мы из этой истории не извлекли.
Как бы ни сложилась судьба ледяных рыб, понятно, что для восстановления популяции придется противостоять избыточному лову, разрушению экосистемы и изменению климата. Поскольку физиологические процессы в организме рыб этого вида настроены на отрицательную температуру, пока нельзя сказать, сможет ли поредевшая популяция адаптироваться к постоянному повышению температуры воды всего за сотню лет, да еще и в условиях обеднения источников питания.
Бьем в набат
Недостаток предвидения, нежелание действовать, когда действие могло бы быть простым и эффективным, отсутствие ясного мышления, путаница точек зрения до тех пор, пока ситуация не станет критической, пока инстинкт самосохранения не начнет бить в набат, – все это бесконечно повторяется в истории.
Уинстон Черчилль Выступление в Палате общин 2 мая 1935 г.
Я понимаю, что завершаю нашу послеобеденную беседу на самой пессимистической ноте. Но мне кажется, это совершенно необходимо. Я по профессии биолог, но я сам не знал многих цифр, которые привел в этой главе, пока не начал собирать материал. Скажите спасибо, что я не стал рассказывать о ситуации в дождевых лесах или каких‑то других регионах.
Слова Черчилля – это наиболее подходящая цитата, которую я могу привести на прощание. Сегодня будущее природы нашей планеты выглядит очень мрачно, во многом таким же мрачным, какой Черчилль видел геополитическую ситуация в 1935 г. Черчилль осознавал угрозу фашизма, нацизма, советского коммунизма и множество раз предупреждал об этих опасностях, но его не слышали. Тогда, как и сейчас, большинство западных лидеров отрицали очевидное, принимали желаемое за действительное и слепо верили в благоприятный исход событий. Они заключали бессмысленные союзы, произносили пустые фразы и принимали умиротворенный вид, добиваясь символических результатов. После быстрого падения Франции в 1940 г. Британия под руководством Черчилля осталась в одиночестве, пока Соединенные Штаты наконец не были вынуждены вступить в войну после неожиданного нападения Японии на Перл‑Харбор. Война против природы разгорается уже более 50 лет, но мало сильных сторонников встало на ее защиту.
Будет совсем непросто спасти природу от окончательной гибели, не говоря уже о том, чтобы ее восстановить. Рэнсом Майерс горестно заявляет: «Мы продолжаем все отрицать, пререкаемся о численности последних выживших, используем спутники и датчики, чтобы поймать последнюю оставшуюся рыбу. Мы должны осознать, насколько некоторые из этих популяций близки к вымиранию. Нужно действовать прямо сейчас, пока мы не достигли точки невозврата. Я хочу, чтобы на свете еще были акула‑молот и синий тунец, когда вырастет мой пятилетний сын. Но если масштаб отлова останется прежним, этих прекрасных рыб постигнет участь динозавров».
Конечно, стандартный ответ на подобные высказывания заключается в привычном отрицании фактов и защите собственных интересов. Когда Майерс работал в Министерстве рыбного хозяйства и океанов, местные чиновники буквально зажимали ему рот, поскольку он не соглашался с тем, что причиной исчезновения трески была холодная вода или увеличение численности тюленей. За публичную критику деятельности министерства на Майерса даже подали в суд за клевету.
Тех, кто обеспокоен состоянием окружающей среды, часто обвиняют в порождении ложной тревоги, склонности к философствованию или эстетической сентиментальности. Но изучите факты, и вы поймете, что спор о мотивах этого беспокойства не имеет никакого смысла. Просто из любопытства ознакомьтесь с современной статистикой и данными прошлых лет. Рэнсом Майерс и Борис Уорм пишут: «Сегодняшние решения определяют, что мы будем делать через 20 или 50 лет: наслаждаться биологическим разнообразием и продолжать экономически выгодный промысел рыбы – или оглядываться назад, на историю краха и вымирания, которые вовремя не предотвратили».
И тем не менее сегодня, в начале XXI в., имея за плечами 200‑летнюю историю эволюционной науки, мы все еще спорим о реальности эволюции. И, хотя уже больше двух веков мы испытываем на себе последствия избыточного лова рыбы, избыточного отстрела животных и загрязнения окружающей среды, гоняемся за немногочисленными рыбами, которым удалось выжить.
Братья Хаксли напоминают нам, что «факты не перестают существовать оттого, что ими пренебрегают» и что теперь мы «определяем будущее направление эволюции на этой земле». Обратим ли мы внимание на эти факты и признаем свою ответственность, хотя бы по той причине, что это в наших собственных интересах? Или треска, тунец, марлин, синий кит, дюгонь, ледяная рыба и многие другие животные станут такой же редкостью, как пальмы в Вайоминге?
Источники и дополнительная литература
Открытия и идеи, о которых я писал, принадлежат очень большому числу биологов. Поскольку эта книга предназначена для широкой публики, я решил не указывать прямо в тексте, кто конкретно и в какой лаборатории выполнил то или иное исследование, и не делать сносок. Вместо этого в заключительном разделе я привожу два списка литературы. Вначале я указываю несколько книг по эволюции, а затем привожу подробный перечень оригинальных научных публикаций, которыми я пользовался при написании каждой главы. В большинстве случаев название журнальной статьи опущено, поскольку указанных данных достаточно, чтобы читатель смог самостоятельно найти заинтересовавшую его работу. Фрагменты большинства статей по биологии можно найти с помощью бесплатной государственной базы данных PubMed на сайте http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi.
Книги об эволюции
Среди многих замечательных книг, посвященных эволюции, для читателей этой книги, возможно, наиболее интересными окажутся следующие.
Carroll, Sean. Endless Forms Most Beautiful: The New Science of Evo Devo and the Making of the Animal Kingdom. New York: W. W. Norton, 2005.
Conway Morris, Simon. Life’s Solution: Inevitable Humans in a Lonely Universe. Cambridge: Cambridge University Press, 2003.
Dawkins, Richard. The Ancestor’s Tale: A Pilgrimage to the Dawn of Evolution. New York: Houghton Mifflin, 2004.
Dawkins, Richard. The Blind Watchmaker: Why the Evidence of Evolution Reveals a Universe Without Design. New York: W. W. Norton, 1986.
Dawkins, Richard. Climbing Mount Improbable. New York: W. W. Norton, 1996.
Desmond, Adrian, and James Moore. Darwin: The Life of a Tormented Evolutionist. London: Michael Joseph, 1991.
Knoll, Andrew. Life on a Young Planet: The First Three Billion Years of Evolution on Earth. Princeton, N. J: Princeton University Press, 2003. Palumbi, Stephen. The Evolution Explosion: How Humans Cause Rapid Evolutionary Change. New York: W. W. Norton, 2001.
Ridley, Matt. The Red Queen: Sex and the Evolution of Human Nature. London: Penguin, 1993.
Weiner, Jonathan. The Beak of the Finch: A Story of Evolution in Our Time. New York: Alfred A. Knopf, 1994.
Zimmer, Carl. Evolution: The Triumph of an Idea. New York, Harper Collins, 2001.
Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 281; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!