Бородатая леди
В августе 1970 г., после пяти месяцев в море, наступил момент истины. Моими Галапагосскими островами стал остров Барбуда, одно из нетронутых (в то время) мест тропической Атлантики. Название заставит улыбнуться понимающего испанский язык человека: бородатая ледивозможно, из-за выступающей бородки штормовых пляжей. Христофор Колумб не заметил Барбуду, поскольку остров не особенно выдается из моря, да и сам невзрачен. Невидимость делает Барбуду одной из главных в регионе опасностей для судов. Путешественники после Колумба, как правило, также игнорировали остров, поскольку почвы его бедны, а климат довольно засушлив. Конечно, на Барбуде есть растительность, но представлена она главным образом эхинокактусами, мечелистной агавой, манцинеллой и мангровыми деревьями. На острове скромное сельское хозяйство, а население в то время составляло всего 1 тыс. человек, все они жили в Кодрингтоне и зарабатывали на скромную жизнь ловлей раков и собиранием раковин.
Путешествуя на Фоне, я мечтал по окаменелостям восстановить эволюционную и экологическую историю рифов и лагун. Совершив тем августом небольшую прогулку, пешком и верхом, я осмотрел возвышенности, низменности, лагуны и рифы (рис. 1).
Первое и самое древнее, что я обнаружил, известняковое плато под названием Хайленд. Оно возвышалось метров на тридцать над джунглями. Дороги из Кодрингтона к таинственному плато не было, и без мачете я не смог бы попасть туда. Это было подобно приглашению в затерянный мир Конан Дойла.
Хайленд, подобно короне, окружают соленые озера и лагуны, вытянувшиеся вдоль западной (подветренной) стороны острова. Каждое из дюжины озерец и лагун, молодых и древних, стало отдельной экосистемой. Крупнейшая из нихКодрингтонская лагуна (ок. 10 км в длину и 3 км в ширину) на севере сообщалась с океаном посредством извилистого приливно-отливного канала. Еще мы открыли ответвляющуюся от Лагуны цепь небольших лагун. Каждую отделял от соседних узкий бело-розовый пляж, нередко со своим характером: на одноммангровые деревья и птицы фрегаты, на другомкокосовые пальмы и громадные москиты, и т. д. Единственным признаком цивилизации здесь были шхуны, везущие по Лагуне провизию с острова Антигуа.
Рис. 1. Живой затерянный мир. На Барбуде, одном из Малых Антильских островов, я начал изучать затерянный мир Дарвина. Карибское море лежит к западу, а основные участки коралловых рифов (закрашено черным цветом) на востоке соприкасаются с Атлантическим океаном.
Барбуду окружают три полосы рифов, и каждая защищает остров от штормов. Эти полосы едва ли не самые мощные во всей тропической Атлантикеиз-за огромных волн. На острове нет ни уголка, где не слышен грохот разбивающихся о рифы волн. И каждое утро дикий рев встречал нас, когда мы приближались к рифам для работы. Основной береговой риф (длиной ок. 15 км) на протяжении почти всего восточного побережья острова соединен со скалистой береговой линией. На юге и севере Барбуды рифы разрослись в пышные сады, погруженныеподобно ребенку, окунаемому в ванночку, в теплую прозрачную воду. Но рифы далеко не так безобидны. Здесь и там видны обломки примерно двух сотен потерпевших крушение кораблей. Водоросли и кораллы охотно используют их для надстройки рифа.
После долгих месяцев на корабле с его строгим распорядком и бесконечной вареной капустой было отрадно сбежать ненадолго на остров. Но если молодой Дарвин обращал внимание на птиц и черепах, подмечая необычное в пространстве, то я скромно готовился к странностям, проявляемым во времени.
В одной песчинке
В последней четверти 1970 г. мы с коллегами картировали на Барбуде распространение микроорганизмов, растений и животных. Обычно день начинался на рассвете с выхода на моторной лодке, погружения и отбора проб в какой-нибудь не исследованной до тех пор части подводного рая. Работа продолжалась на лодке до полудня, когда пассат становился чересчур сильным для комфортной работы. Тогда мы возвращались к маленькому причалу на юго-востоке Лагуны, оставляли там лодку и отправлялись пить чай.
В Кодрингтоне мы устроили небольшую лабораторию на самом берегу, в здании бывшей хлопковой фабрики. В жаркие и ветреные послеобеденные часы мы готовили пробы розового песка и ярких ракушек к отправке домой. После заката мы выбирались из складского мрака с керосиновыми лампами в руках. Воздух наполняло бренчание стил-бэнда Гладуина Нэдда, доносившееся из бара Тимбук-Уан, а наши керосинки осаждали бабочки, жуки и богомолы. Но не скажу, что зато днем мы были в безопасности. Вокруг хлопкозавода рыскали и более ядовитые существа, чем мы надеялись повстречать. Однажды утром я, натягивая шорты, заметил, что в складке одежды угнездился пушистый тарантул. Мы несколько месяцев держали этого паука, прозванного Тарой, в банке. Казалось, тарантулы и гигантские многоножки здесь повсюду, но мы научились выпроваживать их из душа и, главное, из-под ободка унитаза.
Я расположился посреди этого зверинца с микроскопом. За сбором и определением растений, губок, кораллов и морских раковин прошли месяцы. К концу сентября мы собрали на дне Лагуны множество организмов и отметили их на карте. Но меня ждал сюрприз: с помощью микроскопа я обнаружил обильную жизнь. Разнообразие раковин, казалось, возрастало с каждым приближением. Например, на квадратном метре лагуны или рифа можно визуально обнаружить около дюжины раковин моллюсков, причем даже в небольшом приближении это разнообразие жизни увеличивается. Когда же я заглянул в микроскоп, мне открылся удивительный мир с множеством существ размером до десятой доли миллиметра, многие из которых были необыкновенной красоты (см. вкладку). Мне стало понятно: биосфере присуще фрактальное качество.
Каждый день, возвращаясь на хлопкозавод, я приступал к рассматриванию мира в одной песчинке. Среди обстоятельств, подлежащих проверке в первую очередь, был подсчет видов в пробе песка и ила с Большого Козьего рифа. В песке с морского дна, выбеленном и непримечательном, как если бы он происходил из арабской пустыни, нашлось почти 10 тыс. раковин фораминифер почти 100 видов (и это исключая прочие создания и почти невидимые микроорганизмы). Я вовсе не был готов к такому, но подобное, как теперь известно, можно наблюдать в любом уголке мира. Это закон масштабирования: в присутствии множества малых существ количество более крупных прогрессивно уменьшается. Если я хотел восстановить историю жизни, то мне следовало позабыть о динозаврах и вместо этого обратить внимание на крошечных существ.
На Большом козьем рифе
Глядя с пляжа на восток, в сторону рифового пояса Барбуды, можно увидеть танцующие на горизонте белые хребты атлантических волн. Это признак пассатов, освежающих эту часть тропиков. Много лет в таких условиях кораллы образовывали гребни, мели, траншеи и пещеры всех форм и размеров. Одни обитатели рифа протягивали ветви к солнцу, другие укрывались в созданной ими самими тени. Поэтому у разных частей рифа собственная биота: светолюбивые кораллы и водоросли, тенелюбивые губки и простейшие, обосновавшиеся в нишах. Однажды утром мы подняли в лодку фрагменты живой скалы, и я с удивлением увидел множество отверстий. Эти впадины, щели, трубки, туннели (конечно, появившиеся естественным путем) стали домом множеству беспозвоночных, например желтым губкам, розовым асцидиям и сиреневым офиурам. Чем дырявее порода рифа, тем разнообразнее его обитатели. Поистине, жизньэто поиски места под солнцем.
Главный архитектор этого рифапохожий на оленьи рога коралл акропора (Acropora). Фактически каждый рог представляет собой колонию (ее возраст может исчисляться сотнями лет) генетически идентичных коралловых полипов. Погружение поблизости от рогов может быть занятием неприятным и даже небезопасным: крошечные кораллиты могут вызвать неприятные высыпания на коже, похожие на ожоги мелких медуз, а жесткая известковая поверхность коралла подобна рашпилю. Бывало, коралловые рога протыкали дно кораблей, устраивая обитателям рифа ужин из незадачливых моряков.
Биологи давно выяснили, что кораллы наподобие акропоры относятся к стрекающимживотным с радиальной симметрией, напоминающим цветы. Все стрекающие кишечнополостные снабжены простым, но очень эффективным набором для выживания: щупальца со стрекательными клетками и, возможно, не очень гигиеничный, но очень эффективный кишечник без ануса. (Поэтому единственное отверстие, через которое коралл может избавиться от продуктов жизнедеятельностиэто рот.) Если говорить о положении стрекающих на древе жизни, то они считаются относительно примитивными животными. Ниже этой ветви располагаются лишь губки. Другой замечательной особенностью рифообразующих кораллов является способ их питания. Каждое щупальце снабжено стрекательными клетками, которые загарпунивают проплывающих рядом мелких животных. Особенно искусно кораллы ловят зоопланктон: крошечных рачков и личинок различных животных, которые днем прячутся в глубине, а ночами собираются в толще воды на кормежку.
Внутренние слои коралловых полипов вдоль гребня рифа напоминают коммерческую теплицу с рядами простых клеток, похожих на растительные, приманенных из толщи воды. В природе у этих огненно-красных клеток имеются кнутовидные нити, помогающие им вертеться, подобно дервишам. Отсюда их названиединофлагелляты. При обособленном обитании эта группа может стать причиной жутковатых красных приливов, не только отравляющих токсинами промысловую рыбу, но и вызывающих массовую гибель морских рыб и птиц.
Динофлагелляты отправляются жить среди кораллов, соблазнившись бесплатной раздачей удобрений. Но взамен они должны изо дня в день производить пищу для кораллов при помощи аккумулирования солнечного света. Таким образом, пользу от симбиоза получают все. Впрочем, трудно сказать, что это такое: брак или рабство. Я подозреваю второе. Тяжкий труд лежит в основе экологии целого кораллового рифа, жизнь которого зависит от питательных веществ, поступающих от симбионтов их хозяевам и вверх по пищевой цепи.
На нижней стороне оленьих рогов коралловые полипы, как правило, не селятся. На этих незащищенных участках строят убежища другие животные. Некоторые сверлят для этого старый коралловый известняк, иногда настолько упорно, что верхушка коралла валится на дно, где со временем превращается в песок. Другие, напротив, укрепляют остов, добавляя новые известняковые слои. Кораллиновые водоросли, выбравшие второй путь, защищают риф от бурь и времени.
Но не только водоросли стали стражами и героями рифов. Я хотел бы напомнить и о рубиново-красном простейшем гомотреме (Homotrema rubrum). У этой одноклеточной фораминиферы любопытный способ питания. Выставляя из раковины липкие нити-ретикулоподии, она собирает проплывающие спикулы губок. Спикулами, похожими на стеклянные иглы, гомотрема пользуется как удилищем. Да, человек способен создавать орудия, но и простейшие способны с успехом ими пользоваться.
Считается, что подобные гомотреме фораминиферы помещаются в самом основании древа жизни. Все верно, они одноклеточные, без тканей и органов, присущих настоящим животным. Но они разделяют с животными страсть к достойной пище. Иными словами, все они, в том числе бактерии, любят покушать. И хотя их статус невысок, именно они образуют до 90 % биомассы морского дна в полярных водах и являются породообразующими микроорганизмами от верхних до нижних слоев океана. Гомотремахороший пример преуспевающего партнера в семейном бизнесе. Это крошечное создание добилось такого успеха, что его рубиновые раковины, подобно драгоценным камням, украшают почти все молочно-белые рифовые пляжи.
По изумрудной Лагуне
Забравшись в лодку и вернувшись к ведущему в Лагуну протоку, где вода редко стоит выше шеи, легко заметить перемены на дне. По пути к приливному каналу рифообразующие кораллы начинают исчезать, по-видимому, из-за слишком соленой воды, испаряющейся в жаркие и ветреные дни. Вместо кораллов появляются новые ниши: мелкозернистый природный илистый осадок, километры подводных отмелей, заросших зелеными водорослями талассией и нептуновой кистью, непроходимые мангровые заросли.
Подводная часть мангровых деревьев, растущих у приливного канала, часто заселяется яркими губками. Их синяя, фиолетовая и оранжевая окраска говорит об обитающих на них разнообразных микробах. Особенно нравятся губкам цианобактерии. Форма губок также удивительно разнообразна: одни губки напоминают мячики для гольфа, другиецветочные вазы. Встречаются даже похожие на органные трубки. Биологи долго обсуждали природу губок (Porifera), поскольку те выглядят, как растения, и ведут себя, как растения. В отличие от кораллов, у губок нет кишечной полости и нервной системы. Они не убегают и не прячутся при нападении рыбы. Будучи немного большим, нежели колония клеток, губки могут принимать почти любую форму и расти почти во всех направлениях. Но они далеко не пассивны. В ходе известного эксперимента, поставленного в самом начале XX в., губку измельчили путем продавливания ее через шелковый дамский чулок (надеюсь, с позволения дамы и без последующего использования). Пройдя через ткань, клетки, однако, с легкостью собрались воедино (этот эксперимент не из тех, которые можно провести дома на земляных червях или медузах, так как результат будет неприятным). Иными словами, клетки губок ведут себя как колонии клеток, а не как, например, тела клетки медузы или клетки человеческого тела. Мне довелось наблюдать миграцию колонии губок с помощью клеток, правда, всего на несколько миллиметров в день. Они также способны выпускать длинные ленты клеточной ткани либо для перемещения, либо для уничтожения нежелательного соседа. При этом губки применяют медленнодействующие яды. Пожалуй, самая странная черта губок та, что они не слишком заботятся о симметрии своего тела, а входные и выходные отверстия разбросаны по его поверхности произвольно. Отсутствие симметрии у губок обычно считается признаком примитивности. Оно резко контрастирует с прекрасной симметрией кораллов и медуз, занимающих следующую ступень на древе жизни.
Тем не менее стенка губки отличается непревзойденной красотой, которая вам, конечно, знакома, если вы принимали ванну. Тело губки испещрено крошечными отверстиями, через которые тысячи клеток хоаноцитов фильтруют воду. Хоаноциты машут плетевидными жгутиками, подобно футбольным фанатам на матче, вызывая односторонний приток воды вовнутрь. Но поры такие крошечные, что они не подходят для фильтрации чего-либо крупнее бактерии (около тысячной доли миллиметра). Более крупные частицы, несомненно, будут забивать поры, что приведет к катастрофе. Мы, позвоночные, способны кашлять и потеть, но у губок нет механизма очистки пор. Таким образом, у губок остается два варианта. Первый: оставаться в районах с чисто ламинарным течением и очень прозрачной водой. По этой причине многие современные губки обитают только на морском дне. Второй выход изобретательнее: они приглашают к себе уборщиков-беспозвоночных, например креветок и офиур. Именно так многие губки на рифах и в лагунах Барбуды избавляются от детрита.
Здесь обитает еще один интересный организм. У него ярко-зеленая окраска, он образует большие скопления на дне морского канала и процветает в прудах, заросших манграми. Везде, где он обитает, морское дно покрывается чем-то похожим на белоснежные кукурузные хлопья. Эти хлопья из известняка покрывают большую часть дна и некоторые части рифа. Когда одна из зеленых глыб поднимается на поверхность, заметно ее сходство с опунцией обыкновенной. Но у нее нет ни тканей, ни цветов. Это водоросль, и ее фотосинтетические пигменты и ядра плавают внутри очень крупной клеткисинцития. Интересно, что это создание, халимеда (Halimeda), указывает один из возможных путей развития высших многоклеточных организмов: я имею в виду деление синцития на клетки. Но есть и кое-что еще. Плавая в лагуне ночью, можно заметить, что халимеда изменяет цвет на белый. Это оттого, что зеленые фотосинтетические пигменты убегают с поверхности водоросли и прячутся в канальцах известковых хлопьев. Водоросль проделывает это каждую ночь, как бы пытаясь защитить ценные фотосинтетические пигменты от созданий тьмы, рыщущих по дну: морских ежей, улиток и рыб. Те выходят на охоту сразу же, как только дневные хищники (барракуды и т. д.) удаляются спать в мангры. Иными словами, хлопьяэто отпугивающее средство для ночных пасущихся животных. В древности, когда еще не было хищников и растительноядных животных (возможно, именно таким был затерянный мир Дарвина), кукурузные хлопья, скорее всего, не были нужны.