д. Вперед в неизвестность: рептилии
В конце палеозойской эры, вероятно, в каменноугольном периоде (более 350 млн лет назад) от земноводных обособилась новая и весьма перспективная группа, пресмыкающиеся или рептилии – относительно недавно их объединяли с земноводными в группу с излишне эмоциональным названием «гады». Поначалу они занимали сравнительно мало места в наземных экосистемах, но в результате пермского вымирания (около 250 млн лет назад), когда в очередной раз погибло порядка 90% видов, преобладание земноводных грубо оборвалось, и суша, высохшая и подвергшаяся широкомасштабному опустыниванию, досталась рептилиям. И рептилии не подвели: за короткое время они сформировали гигантское разнообразие форм и стали доминирующим классом. Впрочем, это было на суше, а в море поколебать господство рыб им так и не было суждено.
У разных групп рептилий появились бесчисленные новые приспособления, позволившие им не только освоить сушу, но и вернуться в воду, чтобы потеснить рыб и – первыми из четвероногих – научиться летать17. Как обычно, когда ресурсов много (в первую очередь – растительной и животной пищи), а конкуренция ослабла из-за вымирания, естественный отбор дал возможность выжить и сохраниться самым неожиданным приспособлениям, результатом чего и стало упомянутое разнообразие. Среди главных эволюционных «новшеств», появившихся в это время у рептилий, так много важных вещей, что перечисление их займет слишком много места. Здесь и сухая чешуйчатая кожа (у потомков рептилий отсюда возникли и перья, и волосы), и размножение при помощи яйца (для которого не нужна вода), и особенности строения черепа (да и вообще скелета), и интенсивность обмена веществ, и сложное и разнообразное поведение. Кое-кто из древних рептилий опробовал стайный образ жизни…
Некоторые рептилии еще в пермском периоде обладали особенностями строения (в первую очередь зубов и кожных покровов), свойственных млекопитающим; кое-кто из этих зверозубых ящеров и стали нашими предками. В основном они занимали в экосистемах позднего палеозоя и мезозоя второстепенное положение, стараясь не попадаться на глаза истинным хозяевам эпохи, динозаврам.
Эра динозавров – удивительное время, а сами они вызывают у людей неподдельное восхищение (у меня тоже), особенно в кино. Мирно пасущиеся бронтозавры, хищно оскалившиеся тиранозавры и прочие персонажи отделены от нас миллионами лет, и можно изумляться ими безнаказанно. Не забудем благословить Создателя за то, что 66 млн лет назад астероид так кстати упал на Юкатан… Кое-кто из динозавров тогда выжил, например – птицы, отличающиеся от динозавров не так сильно, как мы привыкли думать: вспомните об этом, слушая их щебет в весеннем лесу. Для нашего рассказа, конечно, основной интерес представляют потомки зверозубых, для которых очередное массовое вымирание – то самое, мел-палеогеновое, вызванное юкатанским астероидом, – освободило несметное множество экологических ниш, в которых прежде господствовали рептилии.
Прежде, чем перейти к выжившим млекопитающим, стоит обратить внимание еще на два вопроса без ответа.
е. Целое больше суммы своих составляющих18
Почему катастрофические события – глобальное похолодание и другие последствия взрыва астероида – так драматически сказались на видовом составе? Ведь можно себе представить, что по несколько представителей каждого вида сумели бы пережить эту глобальную зиму в каком-нибудь гипотетическом палеогеновом «ноевом ковчеге», а потом размножились бы и постепенно все вернулось бы на круги своя (с учетом так называемого эффекта «бутылочного горлышка» для каждого вида – см. об этом ниже)? Ведь после того самого «ноева» наводнения ок. 18 тыс. лет назад, похоже, так и произошло? Во-первых, во время мел-палеогенового вымирания резко и надолго изменился климат всей планеты; во-вторых, именно для холоднокровных рептилий похолодание оказалось куда более губительным, чем для теплокровных птиц и млекопитающих (хотя и неочевидно, насколько у них тогда была развита теплокровность). Но куда важнее единство экосистем нашей планеты, развивающихся как целое по своим законам.
Далеко не каждая экосистема находится в том состоянии шаткого равновесия, которое ей приписывают. Экосистемы все время меняются, поскольку продукция (производство биомассы) на практике никогда не бывает в точности равна дыханию (потреблению биомассы на жизнедеятельность организмов). Из-за этого дисбаланса, пока в экосистеме образуется излишняя биомасса (продукция больше дыхания), в ней непременно должны появляться новые виды, которые будут эти излишки потреблять, и так происходит до тех пор, пока продукция и потребление не сравняются. Между прочим, наряду с климатическими изменениями и мутациями это одна из причин, по которым вся биосфера эволюционирует уже миллиарды лет.
Эволюция экосистем (в малых временных масштабах – сукцессия), как правило, происходит путем образования (и заселения, естественно) новых экологических ниш, которые требуют для себя новых обитателей. При этом, если представителям того или иного вида удается занять новую экологическую нишу, конкурентное давление на них ослабевает – по крайней мере, на время. И так экосистемы усложняются до тех пор, пока не будет достигнут хрупкий баланс продукции и потребления: удлиняются и разветвляются пищевые цепи, увеличивается видовое разнообразие и т. п. Порой, впрочем, эта последовательность обрывается природными катаклизмами. Закономерности, управляющие структурой экосистем на Земле (полагаю, что и не на Земле тоже), носят скорее математический, чем биологический характер.
Для мира динозавров роковое значение имело не только понижение температуры, но и резкое сокращение продукции: в темноте и холоде после падения юкатанского астероида осталось очень мало растений, так что пищевые цепи оказались оборванными в самом начале. Немногие выжившие виды не могли восстановить прежние экосистемы; диверсифицируясь «на свободе», они создавали новые, подчиняющиеся тем же закономерностям, но в другом составе. Если кто-то из рептилий и выживал, в эти новые экосистемы им было уже не вписаться…
Структура экосистем не связана напрямую с их видовым составом. Это хорошо видно на примере австралийской сумчатой фауны до появления там европейцев (и собак, и овец, и кроликов – мы же не приходим одни!). Экологические ниши похожи в Австралии и Старом Свете: есть ниша крупных травоядных (олени или кенгуру), а есть ниша мелких, есть ниша крупных хищников (волки или сумчатые волки), а есть ниша похожих на крысу существ, поедающих все на свете (крысы или опоссумы) … В других частях света эти ниши заняли плацентарные; в Австралии их не оказалось, и в качестве подручного материала подошли сумчатые. Вообще говоря, среди растений тоже наблюдается подобное.
Являются ли свойственные конкретной экосистеме экологические ниши продуктами одной только случайности или они оказываются востребованными каждой конкретной экосистемой и заполняются теми, кто в нужное время в нужном месте оказался достаточно неспециализированным, чтобы дать новое разнообразие? Иными словами, не предопределяет ли сама экосистема появления в ней определенных жизненных форм? Даже если они ее и погубят, как произошло с нами? И если Создатель каким-то образом направляет этот процесс, не надежнее ли делать это не путем целенаправленных точечных мутаций, а при помощи математических закономерностей развития экосистем? Ведь если крупное всеядное социальное животное (с большим мозгом) в экосистеме должно появиться, остается просто посмотреть, кто именно займет эту нишу?
Быть может, велоцирапторы из «Парка Юрского периода» были всем хороши. Умные, социальные, сложно организованные, всеядные (в смысле евшие всех, кого могли догнать). Но уж больно злыдни… Не исключено, что поняв, что с этой публикой каши не сваришь, Создатель и воспользовался астероидом…
Одним словом, может быть, мы не такой уж «венец творения» – просто оказались в нужное время в нужном месте. А уж Создатель не преминул воспользоваться представившейся возможностью. Все предшествовавшее могла определить математика (в широком смысле слова).
ж. Мир пожирателей, или «Я взыщу и вашу кровь… от всякого зверя»19
Со структурой экосистем, как древних, так и современных, связан еще один вопрос, совершенно иного порядка.
Пищевые цепи (пищевые сети), лежащие в основе этой структуры, построены на принципе передачи на каждый следующий трофический уровень примерно 10% энергии. Так этот принцип выглядит на языке экологии; на обычном языке можно сказать, что поток энергии в экосистеме имеет место в ходе пожирания других организмов с 10%-ной эффективностью. Эволюция путем борьбы за существование, собственно, примерно о том же.
В природе царит пожирание одних другими, и если сама природа едва ли располагает к нравственной оценке этого факта, то человек все же не должен от нее уклоняться.
Проще всего сделать вид, что ничего особенного не происходит, мир такой, какой он есть, и иначе быть не могло. Можно также говорить об изначальной поврежденности творения (см. второй закон термодинамики) – теологи обычно так и делают. Вопрос о том, в чем повреждение и как в результате эволюции поврежденного мира появились мы (вроде это можно назвать удачей, разве нет?), обычно оставляют при этом за скобками, тем более что представить себе иной вариант и в самом деле непросто.
Является ли это господство пожирания и конкуренции в эволюционирующей природе проявлением зла и поврежденности мира или это чрезмерно антропоморфный взгляд на вещи? Быть может, здесь в самом деле неуместна нравственная оценка? А может быть, мы смотрим не с той стороны: как в наших отношениях с Самим Создателем, не столько мы питаемся Им, сколько Он питает нас Собой, становясь нашим Хлебом? Тогда стоит предположить, что не хищники пожирают тех, кого они пожирают, а эти последние, напротив, питают других собой? Как я и предупреждал, у меня на эти вопросы ответа нет.
з. И, наконец, млекопитающие
Млекопитающие, пусть еще в довольно примитивных формах, сумели успешно пережить мел-палеогеновое вымирание. Когда динозавры по мановению волшебной палочки исчезли – это ведь и впрямь произошло весьма быстро – терапсиды20 получили в свое распоряжение пусть и обедненную вымиранием, но все же довольно разнообразную среду. К тому же последствия удара юкатанского астероида в конце концов нивелировались, и продукция биомассы стала достаточной, чтобы прокормить множество организмов. В этой новой ситуации наши предки, избавленные от конкуренции со стороны назойливых и вечно голодных чешуйчатых монстров – динозавров, одну за другой стали заполнять освободившиеся экологические ниши. Как обычно, наблюдалась диверсификация видов, а почти в каждой группе видов – тенденция к увеличению размеров, хотя таких гигантов, как некоторые динозавры, не появилось (по крайней мере, пока).
Основные приспособления млекопитающих довольно многочисленны и разнообразны; они появлялись у разных групп и в разное время. Наиболее важными для дальнейшего разговора можно назвать живорождение и выкармливание молоком, а также теплокровность и развитый мозг – хотя это далеко не все особенности нашего класса. На самом деле поначалу более примитивные животные откладывали яйца, как утконос, затем появились сумчатые, и лишь несколько позже – плацентарные. Надо сказать, плацентарные млекопитающие – не единственные, кто рождает живых детенышей, развивающихся внутри тела самки, и даже не единственные, у кого детеныши питаются за счет материнского организма. Но именно у представителей этого подкласса преимущества такого способа размножения сочетались со множеством преимуществ позвоночных и, что не менее важно, с удачно сложившейся средой.
Среди первых настоящих плацентарных млекопитающих были и растительноядные, и хищные, и насекомоядные организмы. Некоторые из них, насколько можно судить, питались буквально чем попало, за исключением хищничества. Именно этой группе относительно мелких существ, евших насекомых и растительную пищу (фрукты по большей части) и суждено было стать предками приматов.
и. Приматы: от пургаториуса до накалипитека
Приматы – довольно древний отряд млекопитающих. Наиболее древний из известных представителей отряда, пургаториус, жил едва ли не в самый разгар мел-палеогенового вымирания, более 60 млн лет назад. Пургаториус был небольшим зверьком размером с крысу или белку (внешне он и в самом деле был похож на белку). Его зубы позволяли ему успешно питаться как насекомыми, так и растительной пищей; пургаториус жил на деревьях и умел прыгать с ветки на ветку – занятие, требующее значительных вычислительных ресурсов мозга вкупе с острым зрением. Впрочем, именно у пургаториуса с этим были проблемы, так как глаза располагались по бокам головы, поля зрения их не перекрывались, и оценить расстояние им было затруднительно. Но уже у ближайших потомков пургаториуса этот недостаток был исправлен, и расчет перемещений в трехмерном пространстве стал более эффективным.
При всем том приматы, по-видимому, не были особенно хорошо приспособленными к конкретным условиям. С одной стороны, это дает им возможность выживать в самых разных обстоятельствах, хотя до нашего вида всем остальным приматам все же далеко. С другой стороны, в жизни приматов, как и в их эволюции, исключительно важное место занимают не только анатомические, но и поведенческие адаптации, порой последние даже важнее первых. Пластичность мозга для нашего отряда не менее важна, чем экологическая.
Древесный образ жизни и всеядность с упором на насекомых и фрукты привели к тому, что в развитии приматов сочетались весьма важные вещи. Здесь и большой мозг в сочетании с бинокулярным зрением, жизненно важные для древолазания; здесь и развитое цветовое зрение, полезное, чтобы различать съедобных жуков от несъедобных, а зрелые фрукты – от незрелых или тухлых; здесь, наконец, и свойственная многим приматам социальность (впрочем, последняя встречается и у других млекопитающих). Нельзя не упомянуть также такое замечательное приспособление, как хватательные конечности – как передние (у нас верхние), так и задние (у нас – нижние); заодно пальцы, благодаря сложному строению кожи, стали способными к эффективному исследованию всего, что попадется, при помощи осязания.
Для дальнейшей эволюции приматов, а затем и человека, не меньшее значение имели изменения в стратегии размножения и жизненном цикле. Во-первых, у крупных приматов заметно дольше детство, когда детенышей выкармливает, защищает и вообще всячески опекает мать (участие отца в этом свойственно только нашим непосредственным предкам). Удлинение детства предлагает целый набор возможностей. В частности, младенцы гоминид рождаются отчасти недоразвитыми, отчего их мозг (под защитой матери и стаи в целом) развивается после рождения еще довольно долго; у нашего вида, заметим, этот феномен выражен намного ярче, чем у всех остальных приматов. Кроме того, развитие критически важных для работы мозга межнейронных связей происходит одновременно и связано с развитием органов зрения и передних конечностей (так называемая система «глаз-рука»). Наряду с удлинением детства нужно обратить внимание и на смену стратегии размножения (с r-стратегии на k-стратегию), когда рождается меньше детенышей (и это происходит реже), зато их выживание более вероятно за счет намного большего объема ресурсов и усилий, затрачиваемых на их выращивание.