Когда-то в школе на уроке биологии учитель высказал мысль, совершенно меня поразившую: он сказал, что города напичканы живностью, и есть группы ученых, которые занимаются исследованием городских биоценозов. Например, они изучают сложившиеся группы живых организмов, живущих в перекрытиях многоэтажных домов. Казалось бы, идея совершенно очевидная, но до этого я жила в парадигме противопоставления "природы" и "каменных джунглей", которые рассматривала как "не-природу". С того памятного урока я стала пристальнее всматриваться в жизнь в городе, и порой мне казалось, что живого там зачастую не меньше, чем в окрестностях нашего дачного участка посреди деревни. Когда я узнала, что вышла книжка о живности и её эволюции в городском пространстве, я её сразу же купила. И это едва ли не самое захватывающее и расширяющее горизонты чтение с начала этого года! Речь идет о книге Менно Схитлхёзена "Дарвин в городке: как эволюция продолжается в городских джунглях".
Автор начинает свою книгу с рассказа о научном докладе генетика Лондонского университета Катарины Бирн. Она исследовала подвальных комаров в тоннелях лондонского метро и пришла к выводу о том, что "подвальный комар" - это отдельный вид, возникший лишь тогда, когда люди стали строить подземные сооружения. Его генетика, образ жизни, способы питания и размножения отличаются от аналогичных у комаров, живущих над землей. И способствовал возникновению этого нового вида именно человек!
Эволюция подвального комара находит отклик в нашем коллективном воображении. Почему она нас так волнует и почему я во всех подробностях помню презентацию Катарины Бирн спустя столь много лет? Во-первых, нас учили, что эволюция - длительный процесс, который едва заметно преображает вид в течение миллионов лет, во всяком случае уж точно не за короткий промежуток времени градостроительной истории человечества. Подвальный комар дает нам понять, что эволюция - это не только динозавры и геологические эпохи. Её можно наблюдать здесь и сейчас! Во-вторых, мы оказали на окружающий мир такое заметное воздействие, что диким животным и дикорастущим растениям пришлось приспособиться к среде, созданной человеком для человека.
История о комаре становится для автора книги тем самым ключевым примером, с которого он начинает разворачивать свой рассказ о городских экосистемах и о том, как они влияют на эволюцию населяющих их живых существ - растений, насекомых, птиц, животных. Человек для всех этих живых организмов выступает так называемым "инженером экосистем", то есть сильным видом, существенно изменяющим под свои нужды окружающую среду. Так сильно, что всем остальным приходится приспосабливаться. (Кстати, муравьи, термиты, кораллы, бобры - это тоже животные, которых ученые относят к инженерам экосистем.)
Понятие "инженер экосистемы" было впервые предложено в статье 1994 года в журнале Oikos. Её авторы - экологи Клайв Джонс, Джон ЛОтон и Моше Шачак. Вот что они пишут: "Инженеры экосистем - это организмы, чья деятельность регулирует доступ к ресурсам для других видом путём внесения физических изменений в биотические или абиотические материалы. Таким образом они модифицируют, поддерживают и создают места обитания". Короче говоря, инженеры экосистем сами создают экосистемы. Несложно понять, почему муравьи попадают под это определение. Они выползают далеко за пределы своего жилища, а высокий уровень самоорганизации позволяет им собирать и накапливать ресурсы у себя в муравейнике. Сам муравейник представляет собой невиданную доселе экосистему, куда все время поступает энергия в виде добываемой пищи. Этой энергией могут пользоваться и другие организмы. Десять тысяч видов мирмекофилов появились благодаря тому, что в новой муравьиной экосистеме перед ними открылись новые двери, а эволюция позволила в них войти. Впрочем, извлекать выгоду из преображенной муравьями среды умеют и организмы, не считающиеся мирмекофилами, - например, крапива, разросшаяся в богатой азотом почве вокруг раскопанного мной муравейника.
Схилтхёзен отмечает, что город демонстрирует невероятное биологическое разнообразие и приводит четыре объяснения этому феномену.
- Первое - это неиссякаемый потом видов-чужестранцев. Семена, растения и животные путешествуют благодаря человеку по всему миру (в Европе и Северной Америке городская флора на 35-40 % состоит их чужеродных видов, а в центре Пекина - на 53 %).
- Второе объяснение - это изначальное богатство природной среды, в которой зарождались поселения, выросшие в города.
- Третий источник видового разнообразия в городе - это ухудшение условий для жизни живых существ за чертой города (изгнанные из деревень сорняки находят укрытие в городе).
- Четвертый источник городского биоразнообразия - это сложный и многомерный ландшафт, который образован городскими строениями и сложными коммуникациями. Каждый из этих тезисов автор сопровождает примерами, описывая, как те или иные виды растений и животных успешно приспособились к жизни в городских условиях. И - самое интересное! - что в них изменилось за годы существования в городе.
Естественно, книга не обошлась без хрестоматийной истории об эволюции в действии - о том, как менялась бабочка берёзовая пяденица в окрестностях Манчестера: когда город и его промышленные предприятия массово отапливались углем, то выживали преимущественно бабочки с черными крыльями, а светлые пяденицы не успевали размножаться. Стоило городу перейти на другие источники энергии, как ситуация постепенно изменилась. Впоследствии эти выводы об "индустриальном меланизме" пяденицы, то есть эволюции бабочки, обусловленной влиянием человеческой цивилизации, пытались опровергнуть. Но ученые в свою очередь успешно опровергли этих опровергателей! Черные бабочки стали результатом случайной мутации, а черный дым заводов - тем условием окружающей среды, которое помогло мутации закрепиться в поколениях бабочек с помощью естественного отбора.
В 2016 году больная команда генетиков из Ливерпульского университета посвятила берёзовой пяденице заключительное исследование, результаты которого были опубликованы в журнале Nature. Как выяснилось, мутацией, из-за которого почернели крылья, пяденица обязана "прыгающему" участку ДНК, о котором говорилось в начале главы, - напомню, что он проник в ген cortex, отвечающий за окраску крыльев. Подробно изучив структуру гена и смежные участки хромосомы, ученые выяснили, что индустриальный меланизм у березовой пяденицы начался с одного "скачка" ДНК. По их подсчётам, он произошел на севере Англии примерно в 1819 году - в разгар промышленной революции.
Конечно, комары и бабочки - не единственные организмы, с помощью которых ученые могут продемонстрировать городскую эволюцию в действии. Её можно наблюдать также на примере птиц - крылья городских скворцов стали более округлыми, потому что второстепенные маховые перья стали на 4 % длиннее. Это связано с тем, что полет в городских условиях предполагает больше поворотов и взлетов по сравнению с естественным ландшафтом. Эта особенность строения перьев закрепилась у городских птиц в генах. Похожие изменения наблюдаются у ласточек, которые гнездятся вдоль дорог. А еще меняются городские растения, рыбки, живущие в городских водоемах, ящерицы.
В 2016 году результаты исследования Уинчелл были опубликованы в журнале Evolution. У всех без исключения городских ящериц ноги оказались длиннее, а на нижней поверхности пальцев насчитывалось больше цепких пластинок. При этом ДНК из кончиков хвостов показала, что анолисам из городов самыми близкими родичами приходились анолисы из близлежащего леса, а не из других городов. Это значит, что во всех трех случаях различия между лесными и городскими ящерицами появились независимо друг от друга. Чтобы убедиться, что разница в длине конечностей и липкости пальцев действительно заложена на генетическом уровне, Уинчелл забрала в свою бостонскую лабораторию сотню городских и лесных анолисов и дождалась, пока они отложат яйца, а потомство вырастет при одинаковых условиях. И действительно: у детенышей городских ящериц ноги были длиннее, а подпальцевых пластинок было больше, чем у детенышей лесных. Так Уинчелл доказала, что эта разница - не просто результат жизни отдельных особей в городской среде: она заложена в ДНК.
Книга не исчерпывается перечислением видов, живущих в городах мира, и приобретенных ими в результате эволюции изменений внешнего облика и поведения. Автор много рассуждает о закономерностях этих процессов, а также о плюсах и минусах городской эволюции. Так, он отмечает серьезную фрагментированность городского генофонда (насекомые, живущие в парках в разных концах города, постепенно накапливают все больше отличий, поскольку практически не перемещаются из одного парка в другой из-за дорог и прочих препятствий), необходимость для живых организмов приспосабливаться к ядам, от пестицидов до сигарет и выхлопных газов (кстати, поэтому в городах больше голубей с темным оперением - красящее вещество перьев меланин связывает атомы тяжелых металлов, голуби меньше отправляются и дольше живут), влияние светового и звукового загрязнения на жизнь живых существ (в результате, например, появились птицы, которые поют другими тонами, не понятными их лесным собратьям).
Параллельно Схилтхёйзен объясняет, почему он считает все эти изменения именно эволюцией (накопленные изменения, закрепившиеся в генетике) и как вообще внешний вид и поведение закреплены в генах, как это проявляется и меняется. Так, чтобы объяснить, как ученые отличают поведение, закрепившееся в генах, и поведение, ставшее просто результатом опыта животных, он описывает серии опытов, а заодно поясняет, как работает эпигенетика, то есть изменение в хромосоме без изменений в последовательности ДНК. Таким образом, книга становится не просто набором занимательных примеров, демонстрирующих справедливость тезиса о городской эволюции, но полноценным системным научно-популярным пособием, в котором говорится о мягком и жестком отборе, пластичности, эпигенетике и прочих деталях современной эволюционной биологии.
Как мы уже знаем, города подобны безумным ученым. Из разных аборигенных и чужеродных видов они создают самые невообразимые экологические химеры. Наши сады, балконы и парки стали домом для растений из всех уголков мира, которые, в свою очередь, обеспечивают пищей разнообразных животных с каждого континента. Индийские кольчатые попугаи в Париже едят семена робинии ложноакациевой, привезенной из Северной Америки. Европейские сизые голуби в городах Малайзии склевывают бутоны растущего вдоль тротуаров китайского гибискуса. В Перт из Индии в 1898 году привезли северную пальмовую белку, и ее популяция до сих пор процветает благодаря плодам африканских финиковых пальм и других экзотических деревьев.
Городской ткацкий станок сплетает нити, оказавшиеся рядом по чистой случайности, в пестрое полотно с невиданными доселе узорами.
Трудно удержаться и не повторить вслед за автором все удивительные и неожиданные примеры городской эволюции: "самоодомашнившихся" птиц; жуков, принимающих бутылочные донышки за своих самок; птиц, использующих окурки для строительства гнезд в качестве инсектицидов, и многие другие.
В конце автор сетует по поводу того, что не так уж много исследователей посвятили свою жизнь изучению городской эволюции. Что по меньшей мере странно, ведь именно в городах живет больше всего людей. И именно так формируется та экосистема, в которой мы живем. А самое интересное здесь то, что экосистемы разных городов мира, даже с разных континентов, во многом похожи по составу живых организмов и принципам их существования. Города как бы унифицируются! И это очень важно изучать и рассматривать. Действительно ли города - это будущее биоразнообразия? Или наоборот? На этот вопрос у автора книги пока нет ответа. Но он задает так много интереснейших вопросов!
#нон-фикшн #биология #экология #научно-популярная книга #научно-популярная литература #читает_шафферт