Роб Данн
С нами или без нас: Естественная история будущего
Гид не знал, что летучие мыши, обладая удивительной способностью «видеть» в темноте посредством эхолокации, для перемещений пользуются еще и детальным знанием местности и привычных маршрутов – особенно в пещерах. Атаковавшее его рукокрылое летело по знакомой траектории и вдруг столкнулось с гидом, которого в ее модели мира не было. Летучая мышь и человек застигли друг друга врасплох.
Многочисленные успехи, сопутствовавшие нам в прошлом, достигались в мире, где доминировали фиксированные объекты и относительная стабильность. Мы прокладывали себе пути, не слишком всматриваясь в то, что происходит вокруг. Но, изменив окружающий нас мир живого, мы создали ситуацию, подобную той, в какую попала летучая мышь. При взаимодействии с будущим наши пеленгаторы снабжают нас ложными сведениями – притом что восприятие окружающего мира у людей и без того искажено. То тут, то там мы врезаемся в отдельные элементы реальности – жизнь застигает нас врасплох.
В некоторых случаях последствия этих сбоев оказываются серьезными, но не смертельными. Подобные случаи позволяют составить картину более масштабных падений. Например, я и мои коллеги из Университета штата Северная Каролина недавно попытались искусственным путем изготовить закваску для кислого теста. В университетской лаборатории полно тех видов микробов, которые часто встречаются в наших домах, но есть и важные различия – в лабораторных условиях они герметично упакованы, а пища ферментируется редко. Поэтому наши попытки оказались безуспешными. В закваске возникло лишь несколько колоний дрожжей; ее колонизировали нитчатые грибы, известные как плесень, но от плесени хлеб не поднимается. Перенеся приготовление хлеба в лабораторию, мы слишком сильно изменили какой-то элемент первоначального рецепта. Нечто подобное происходит и в тщательно закупоренных домах, напрочь отгороженных от природной жизни. В подобных местах композиция живого меняется до такой степени, что экологическая система, в которой способно подняться кислое тесто, разрушается.
Бесполезная лабораторная закваска – микрокосм нашего биологического макрокосма. Какова наша роль во всем этом? Ранее я сравнивал человечество с микробами в чашке Петри, но это не совсем точно, поскольку, в отличие от микробов из колбы, мы на своем родном шарике не одни. Мы лишь один из видов в обширном сообществе живого, но при этом наш вид оказывает непропорционально большое воздействие на все вокруг. Людей можно уподобить молочнокислым бактериям, обитающим в закваске для теста. Как и мы, молочнокислые бактерии формируют мир, частью которого они сами являются, одновременно оставаясь в зависимости от других видов. Но, в отличие от нас, молочнокислые бактерии, производя кислоту и благоденствуя в ней, гораздо деликатнее подгоняют окружающую среду под собственные нужды. Есть и еще два больших различия. Первое – молочнокислые бактерии живут в мире, где с ними соседствуют лишь десятки видов, а не миллионы, не миллиарды и не триллионы. Второе – когда у молочнокислых бактерий заканчиваются ресурсы, мы их спасаем. Мы снисходим до них и подбрасываем новую муку.
Но если пища вдруг закончится у нас самих, то небесного восполнения запасов не предвидится. Расходуя ресурсы, мы должны одновременно поддерживать и их воспроизводство.
Кто-то может сказать, что есть и третье различие между нашей ролью и ролью молочнокислых бактерий. Мы, по крайней мере иногда, осознаем себя. Впрочем, наше самосознание имеет свои границы. Даже когда какие-то последствия человеческих решений становятся очевидными, из-за того, что наши многочисленные действия тесно переплетены между собой, очень трудно разобраться, какое из них вызвало тот или иной конкретный эффект. Недавно группа энтомологов-любителей из Германии взялась за пересмотр коллекции насекомых, собранных ими за последние 30 лет. В свое время экземпляры собирались в стандартные ловушки в стандартных местах. Каждый год насекомых из ловушек сортировали, идентифицировали и вносили в коллекцию. Многие из немецких любителей, как и Терри Эрвин, занимались жуками. Изначальной целью группы было описать насекомых, обитающих в Германии, уделяя основное внимание редким видам. Коллекционеры вовсе не ожидали обнаружить какие-то удивительные явления: ничего такого, что могло бы представлять интерес для кого-то за рамками их маленького сообщества. В конце концов, Германия – одно из двух-трех мест на Земле, где насекомые изучены лучше всего. Хотя биоразнообразие тут и побольше, чем в линнеевской Швеции, но не намного. Скажем, в отдельно взятом тропическом лесу в Панаме или Коста-Рике почти наверняка больше видов насекомых, чем во всей Германии. К примеру, если немецких муравьев известно около 100 видов, то в лесах, окружающих одну только биологическую станцию «Ла Сельва» в Коста-Рике, их зарегистрировано более 500{17}. Тем не менее, когда энтомологи-любители сравнили число насекомых, собранных в разные годы, их ожидало невероятное открытие. Оказалось, что за три десятилетия общая биомасса насекомых в рассматриваемых ими естественных средах незаметно снизилась на 70–80 %. Причем произошло это в одной из самых изученных стран на Земле. Чем именно был вызван такой упадок, до сих пор неясно{18}.
Пока непонятно и то, какие последствия повлекло за собой это снижение количества немецких насекомых. Нам известно, что оно привело к обеднению популяций насекомоядных птиц. Но было ли что-нибудь еще? Никто пока не знает. Подозреваю, что мы начинаем осознавать последствия, только когда непосредственно сталкиваемся с ними.
При таких масштабах неизвестности и таком объеме перемен легко опустить руки. Во тьме невежества и растерянности простейшим решением, вероятно, было бы сдаться на волю судьбы и шагать в будущее вслепую, робко надеясь на лучшее. Ведь разобраться во всем происходящем мы просто не в состоянии: все слишком сложно, мы слишком невежественны, мир слишком быстро меняется. Скорее всего, мы разобьем себе головы, пытаясь найти дорогу, но, возможно, так нам на роду и написано. Есть, однако, и другой вариант – сосредоточиться на деталях и крупных планах, вглядываясь, скажем, в историю отдельных видов немецких жуков. Ведь из глубокого постижения частного могут родиться универсальные решения. Впрочем, хотя сосредоточенность на деталях и должна оставаться компонентом нашего подхода, полная картина не откроется перед нами никогда – не в последнюю очередь из-за того, что деталей слишком уж много.
Подход, к которому в этой книге обращаюсь я, предполагает применение законов жизни для постижения изменчивого мира еще до того, как все его части будут поименованы. Но, занимаясь этим, нужно помнить о законе Эрвина – иначе говоря, о том, что биологический мир больше и разнообразнее, чем мы способны представить: известное скромно, неизвестное огромно. Даже те принципы, которые будут описаны в моей работе, подчиняются закону Эрвина; даже на них сказывается вероятность того, что неизученные живые организмы вовсе не обязательно ведут себя так же, как и изученные. Тем не менее осознание, что наше понимание живого мира туманно, неполно и искажено, не должно отвращать нас от попыток применять уже накопленные знания. Посреди великой тьмы наш светильник не слишком ярок, но он все-таки кое-что выхватывает из мрака, а нам так или иначе нужно искать свой путь{19}.
Глава 2
Городские Галапагосы
Эдварду Уилсону было суждено разобраться в работе одного из самых устойчивых законов живого мира – закона, который предсказывает не только то, с какой скоростью и где будут вымирать старые виды, но и то, с какой скоростью и где будут эволюционировать новые, а также где именно подобные процессы происходят прямо сейчас. Но начиналась его история не с этого. Она берет начало в Алабаме, где рос будущий ученый – худой мальчишка, обожавший животных. Он любил змей, морских гадов, птиц, земноводных и, в общем, все, что двигалось. Но однажды на рыбалке в Пенсаколе, штат Флорида, он дернул удочку слишком резко. Вылетевшая из воды рыба врезалась мальчику прямо в глаз, навсегда повредив зрение. После этого происшествия он больше не мог изучать и ловить быстро передвигающихся позвоночных. Вдобавок врожденные проблемы с различением звуков в верхнем регистре не позволяли ему слышать трели птиц и лягушек. Как писал Уилсон в автобиографии, ему «было на роду написано стать энтомологом»{20}. Мальчишкой, студентом, а потом и профессором в Гарварде он сосредоточился на муравьях[2].
В одно из первых путешествий, посвященных изучению муравьев, Уилсон отправился в Меланезию – на острова Новая Гвинея, Вануату, Фиджи и Новая Каледония. Незадолго до этого его избрали младшим членом Гарвардского общества стипендиатов, что позволило ему свободно выбирать темы для исследований. Благодаря этому молодой ученый и поехал в Меланезию, где, в сущности, получал деньги за то, что ради науки ловил муравьев и думал о них. (Такие занятия мне знакомы; поверьте, это прекрасная работа.) Он перекатывал бревна, переворачивал листья и рыл ямы, чтобы с помощью единственного видящего глаза фиксировать разнообразие и численность муравьев, обитавших на разных островах. За выявляемыми тенденциями, как ему представлялось, скрывались правила, распространяющиеся на мир природы в целом. Находясь среди муравьев, Уилсон чувствовал, что ему открывается волнующая и глубинная правда о мире. Одна из открытых им истин состояла в том, что на больших островах обитает больше видов муравьев, чем на маленьких.
Уилсон не первым заметил, что большие острова дают приют большему числу видов. Подобная закономерность, регулирующая распределение видов птиц и растений, уже отмечалась другими учеными. Ее можно было описать простым уравнением, в котором количество видов на том или ином острове равняется площади острова, возведенной в некоторую степень и умноженной на некоторую константу. Короче говоря, чем больше остров, тем больше видов на нем можно найти. Эколог Ник Готелли называет это уравнение вкупе с закономерностью, которую оно описывает, «одним из немногих подлинных законов экологии» – законом соотношения видов и площадей{21}.
Часто говорят, что сэр Исаак Ньютон открыл силу тяготения, когда ему на голову упало яблоко. Но это не так. Великий вклад Ньютона вовсе не в том, что он обнаружил тяготение, а в том, что он объяснил его причину. Эдвард Уилсон в этом похож на Ньютона: он не удовлетворился простой фиксацией закономерности – склонности видов скапливаться на крупных островах. Ему надо было объяснить, почему так происходит, и в ходе этого занятия превратить экологию в строгую математическую науку со своими законами. Но имелось серьезное затруднение. В математике Уилсон был не намного сильнее, чем в наблюдении за змеями или прослушивании птиц. Поэтому, будучи гарвардским профессором, он записался на курс математического анализа для студентов-первогодков. Уилсон знал, что ему нужно учиться, и смело взялся за дело – пусть ему и пришлось втискивать свои длинные ноги под студенческую парту, молча внимать словам преподавателя и продираться сквозь домашние задания и тесты. Кроме того, заранее догадываясь, что математического анализа для первокурсников ему будет недостаточно, Уилсон наладил сотрудничество с юным, но амбициозным экологом Робертом Макартуром, который был весьма силен в математике. Макартур и Уилсон сообща занялись разработкой формальной математической теории, которая, как они предполагали, сможет объяснить, почему на крупных островах живет больше видов – будь то муравьев, птиц или кого угодно еще.
В их построения входили две фундаментальные составляющие. Первая рассматривала вероятность вымирания любого конкретного островного вида в качестве производной от размеров острова. Макартур и Уилсон предположили, что шансы островных видов на вымирание тем выше, чем меньше размеры острова. На небольших островах популяции живых организмов малочисленнее, а вероятность исчезнуть из-за одной сильной бури или одного неурожайного года для них выше. Кроме того, на маленьком острове значительнее и вероятность нехватки всего того, чем поддерживают себя живые организмы. Представление о зависимости между площадью острова и вымиранием видов со временем укрепилось. Темпы вымирания на мелких островах, как правило, превышают аналогичные показатели на крупных островах – в особенности в тех случаях, когда маленький остров небогат разнообразием сред обитания.
Вторая составляющая теории рассматривала не исчезновение, но, напротив, возникновение островных видов. На островах могут появляться колонии новых видов, прибывших извне – прилетевших, приплывших, занесенных другими живыми существами. В некоторых ситуациях они зарождаются прямо на месте. Уилсон и Макартур предположили, что в обоих случаях вероятность «прибытия» повышается с ростом географических размеров острова. У видов больше шансов наткнуться на тот или иной остров, если он велик. Также на больших островах легче найти подходящую среду обитания, животное-хозяина и все остальное, необходимое конкретному виду. К тому же на более крупном острове больше простора, позволяющего популяциям одного вида быть достаточно изолированными друг от друга, чтобы эволюционировать в разные виды.
Макартур помог Уилсону проработать и расширить эти идеи, а также запечатлеть их в наборе уравнений. Результатом их совместного труда стала книга «Теория островной биогеографии» (The theory of island biogeography). Впоследствии их теорию тестировали на самых разных островах, разбросанных по морям и океанам. Ее проверяли десятки, а потом и сотни ученых, в основном студенты и аспиранты, стремящиеся разобраться в скрытых правилах, по которым живет наш мир. Детали сформулированных Макартуром и Уилсоном уравнений изучались и оспаривались с дотошностью, какую ученые обычно приберегают для самых важных поводов. По ходу дела было выяснено, что уравнения не учитывают многие свойства биологии островов; тем не менее теория выдержала проверку временем. Она отражает важнейшие нюансы того, как устроен наш мир: на крупных островах действительно живет больше видов, и это действительно объясняется соотношением вымираний и возникновений. Возможно, не менее важно и еще одно обстоятельство: теория Макартура и Уилсона содержит четкие прогнозы относительно того, каким окажется будущее природы, – идет ли речь об отдаленных островах, диких лесах или даже городах. Особенно о городах.
Экологам потребовалось не слишком много времени, чтобы понять: теория Макартура и Уилсона может применяться и к тем изолированным средам обитания, которые похожи на острова, – а таковых в наши дни можно найти довольно много. В конце концов, так ли уж отличается клочок британского леса, со всех сторон окруженный морем сельскохозяйственных угодий, от какого-нибудь скалистого клочка суши в настоящем море?{22} И не образуют ли зеленые разделительные полосы посреди Бродвея на Манхэттене нечто вроде архипелага в океане стекла и бетона? Более того, распространение идей Макартура и Уилсона на изолированные среды обитания оказалось более чем своевременным. Исчезновение лесов и прочих диких ландшафтов шло угрожающими темпами. И если теория этих ученых относительно островов оказывалась применимой к исчезающим лесам, то ее положения можно было распространить и на виды, там обитающие. Но возможно ли в разрозненных фрагментах рассмотреть целостный нарратив? Макартур и Уилсон полагали, что да. Из этой убежденности выросло много масштабных исследовательских проектов, в том числе беспрецедентный эксперимент по целенаправленному воспроизводству лесных участков в бразильской Амазонии, которым руководил Том Лавджой, сотрудник Смитсоновского института.
Терри Уильямс, размышляя о нашей планете, писала: «Если мир развалится на куски, мне нужно будет понять, можно ли из его фрагментации извлечь какую-нибудь историю»{23}. К тому же стремился и Лавджой: ему важно было разобраться, какие последствия может иметь раздробленность сред обитания. В ходе возглавляемого им эксперимента фрагменты леса обособлялись путем преобразования окружающих их участков земли в пастбища. Этот лес в любом случае предназначался к вырубке, лесники извели бы его по одному деревцу, и поэтому Лавджой смог убедить бразильские власти превратить эту вырубку в научный опыт. Датский глагол «разрезать» (skaere) происходит от того же корня, что и существительное «обломок» (skår). В процессе своей работы Лавджой создавал именно обломки – отдельные фрагменты хрупкой экосистемы, некогда составлявшей единое целое. В его проекте они различались размерами и находились на разных расстояниях как друг от друга, так и от «материка» в виде большого леса. О результатах этого эксперимента рассказывается в прекрасной книге Дэвида Куаммена «Песня Додо» (The Song of the Dodo), а также в книге Элизабет Колберт «Шестое вымирание» (The Sixth Extinction: An Unnatural History)[3]{24}. В конечном счете Лавджой и его коллеги обнаружили, что отдельные кусочки сред обитания действительно ведут себя как острова в море. Чем меньше их размеры, тем меньшее число видов на них можно отыскать. И по мере того как леса и прочие дикие среды на Земле сокращаются, число видов, которые в них возникают, будет сокращаться, а число видов, которые в них вымирают, напротив, будет возрастать.
Хотя детали и динамика того, каким образом утрата сред обитания влияет на биоразнообразие, по-прежнему уточняются исследователями, мы уже знаем достаточно, чтобы начать действовать{25}. Уилсон и другие биологи-консервационисты призывают сохранить половину земной суши в виде диких лесов, лугов и других экосистем. По мнению Уилсона, именно столько нужно для того, чтобы сберечь биоразнообразие, в котором мы нуждаемся сейчас или будем нуждаться в будущем. И он знал, о чем говорил, ведь с его помощью было сформулировано заветное уравнение, упоминавшееся выше.
Динамику островной биогеографии почти всегда можно спрогнозировать довольно точно: для этого достаточно принимать в расчет появление или исчезновение на острове или в ином изолированном фрагменте новых видов – то есть колонизацию и вымирание. Однако здесь играет роль и еще один процесс, ранее упомянутый Макартуром и Уилсоном, но в дальнейших исследованиях затрагивавшийся редко. Речь идет о видообразовании.
Видообразование – это появление новых видов, возникновение двух или более видов там, где раньше был только один. Считается, что скорость видообразования возрастает вместе с увеличением площади среды обитания. Изначально Макартур и Уилсон предполагали, что не только на крупные острова прибывает больше новых видов, но и видообразование там более вероятно и происходит быстрее. В годы, последовавшие за публикацией в 1967 г. «Теории островной биогеографии», это предсказание почти не обсуждалось. Возможно, гипотезы Макартура и Уилсона о видообразовании остались без внимания из-за того, что они были изложены на самых последних страницах книги. Но не исключено, что они просто опередили свое время. Экологи и эволюционные биологи на тот момент еще не осознавали, насколько быстро способна идти эволюция, и тем более не представляли, что возникновение видов можно задокументировать в реальном времени.
Рис. 2.1. Слева: пример соотношения разнообразия видов и площади сред обитания, аналогичных островам, – муравьи на разделительных полосах и в парках Манхэттена. Справа: Клинт Пеник (на тот момент научный сотрудник в моей лаборатории, а теперь старший преподаватель Государственного университета Кеннесо) собирает образцы муравьев на одной из разделительных полос, заманивая их сахаром в небольшие колбы. Диаграмма составлена Лорен Николс по данным из: Savage, Amy M., Britné Hackett, Benoit Guénard, Elsa K. Youngsteadt, and Robert R. Dunn, "Fine-Scale Heterogeneity Across Manhattan's Urban Habitat Mosaic Is Associated with Variation in Ant Composition and Richness," Insect Conservation and Diversity 8, no. 3 (2015): 216–228.
Фотография: Лорен Николс
Тот, кто дочитает книгу Макартура и Уилсона до конца, обнаружит, что авторы обсуждают тему видообразования довольно подробно. Они подчеркивают, что острова – «прекрасное поле для изучения эволюции»{26} во всем, что касается видообразования, адаптации к местности или просто возникновения новых черт. Взгляд на острова как на эволюционную арену связывал Макартура и Уилсона с Дарвином. Для Дарвина острова одновременно были призмой, сквозь которую он исследовал эволюцию, и пространством, на котором он проверял свои размышления. Изолированные участки суши, которые Дарвин посетил за почти пятилетнее путешествие на корабле «Бигль», – в том числе Кабо-Верде, Фолкленды, Галапагосы, Таити, Новая Зеландия и континент-остров Австралия – позволили ему обстоятельно изучить целый круг видов, которые он не встречал нигде больше. Как он осознал позже, во многих случаях заинтересовавшие его виды появились и эволюционировали именно на этих островах. Острова также предлагали идеальный контекст, в котором удобно было описывать ход естественного отбора: разграничить его на фазы, отталкиваясь от которых можно видеть процесс, идущий повсеместно.
Как писал Дарвин, новые виды формируются на островах в ответ на изоляцию и специфические местные условия. Острова Галапагосского архипелага – это древние вулканы, поднявшиеся с океанского дна в 800 километрах от западного побережья Южной Америки. Когда-то сюда прибыл единственный вид черепахи средних размеров – и со временем он эволюционировал в целых 14 видов гигантских черепах: одни побольше, другие поменьше, одни потемнее, другие посветлее. Один-единственный вид пересмешников прилетел на архипелаг – и эволюционировал в три вида, каждый из которых обитает на отдельном острове. Один легко мутирующий вид серых вьюрков тоже достиг островов – и эволюционировал в 13 видов, их теперь называют дарвиновскими вьюрками. Дарвин заметил, что у здешних вьюрков различались клювы. В «Путешествии натуралиста вокруг света на корабле "Бигль"» он писал, что посредством естественного отбора «на этом архипелаге был взят один вид и видоизменен в различных целях»{27}. В частности, один из видов галапагосских вьюрков эволюционировал так, что клювы его представителей могли доставать нектар, пыльцу и семена из кактусов. Другой вид превратился в вампиров, клюющих в спину птиц и других позвоночных, чтобы пить их кровь. Еще у двух видов появилась способность удерживать в клювах палочки, с помощью которых они охотились на личинок. Наконец, у некоторых видов развились клювы, подходящие для поедания семян.
Дарвин предполагал, что на океанских островах должны с большей вероятностью обнаруживаться эндемичные виды – то есть такие, которые не встречаются нигде больше. Ученый понял, что подобные виды возникли благодаря изоляции, из-за которой у них развились особенности, отличающие их от материковых родственников. Но у Дарвина не сложилось однозначного представления, на каких островах новые виды появляются в большем, а на каких в меньшем количестве. Макартур и Уилсон дополнили классический дарвиновский сюжет островной эволюции. Их вкладом стала гипотеза о том, что организмы, попавшие на острова, дают тем больше видов, чем крупнее остров. Однако проверить это предположение оказалось непросто. Собственно говоря, по состоянию на 2006 год оно оставалось почти непроверенным – если не считать одного графика, напечатанного в книге Макартура и Уилсона. На этой картинке, «диаграмма 60», авторы приводят количество видов птиц на островах разной площади, встречающихся только там. На диаграмме не слишком много точек, но те, что есть, действительно заставляют прийти к выводу, что на более крупных островах больше эндемических видов птиц – возможно, из-за того, что там они и сформировались.
В 2006 году Яэль Ки́сел поступила в аспирантуру Имперского колледжа Лондона. Она работала с Тимом Барраклоу, который теперь занимает профессорскую должность в Оксфорде. Кисел предстояло провести самое амбициозное и обширное исследование, посвященное тому, как площадь острова сказывается на эволюционировании на нем новых видов. На протяжении миллионов лет из океана поднимались вулканические острова. Лава кипела, а затем остывала. Там селились водоросли. Там селились птицы. Пауки выпускали шелковые нити и уносились ветрами; приземлившись на новую сушу, тоже селились там. Растения путешествовали на птичьих лапках и по водным потокам. А затем в дело вступала эволюция, условия которой задавались как местными обстоятельствами, так и прибывшими видами. Именно ее итоги и должна была изучить Кисел.
Ее работа начиналась как побочный проект. Когда она занималась своей диссертацией, Барраклоу предложил ей попутно выяснить, до какой степени маленьким может быть остров, чтобы из одного вида произрастающих на нем растений могли бы со временем появиться два. Это начинание предлагалось базировать на аналогичном исследовании, незадолго до того проведенном на птицах{28}. Как пояснила мне Кисел в электронной переписке, она пыталась понять, существует ли «какой-то минимум площади, который делает остров пригодным для видообразования у растений», и если да, то каков он. По ходу дела Кисел и Барраклоу решили расширить проект и включить в него другие виды организмов. В итоге Кисел продолжала собирать информацию до тех пор, пока не обнаружила, что ей удалось сформировать самую крупную на тот момент базу данных, описывающую свойства островов, на которых шло видообразование разных групп организмов. Причем все сведения она собрала, не покидая пределов Европы; ей не пришлось посещать ни Галапагосы, ни Реюньон, ни Мадагаскар. Оказалось, что требуемую работу можно было проделать, опираясь исключительно на музейные собрания и компьютерные базы данных, составленные теми, кто выезжал «в поле».
База Кисел содержала данные не только о небольших океанских островах, например Галапагосских, но и об островах покрупнее: самым солидным был Мадагаскар. Предметом ее исследований могли стать два типа видообразования. Прежде всего можно было бы сфокусироваться на том, будет ли некий прибывший на остров вид эволюционировать в новый, отличающийся от его материковых родственников. Но Кисел и Барраклоу интересовало в первую очередь кое-что другое – видообразование, которое разворачивается в пределах островов. Сосредоточившись именно на этом, Кисел могла не только вычислить минимальный размер острова, необходимый для видообразования (то есть разрешить исходную проблему), но и вскрыть другие потенциально значимые для видообразования факторы.
В процессе работы обнаружилось, что размер острова действительно влияет на вероятность появления новых видов, как и ожидалось по теории Макартура и Уилсона. В каждой группе организмов, рассмотренной исследовательницей, он выступал единственным значимым фактором, определяющим вероятность видообразования. Чем больше был остров, тем большей оказывалась вероятность того, что на нем образуются виды. Но этим дело не ограничилось. Основываясь на предшествующих исследованиях и собственных наблюдениях, Кисел сформулировала гипотезу, согласно которой организмы, не слишком приспособленные к перемещению между островами или по ним, будут более склонны к видообразованию на маленьких островах. И наоборот, организмы, которые с легкостью расселяются (и тем самым распространяют свои гены повсюду), редко или никогда не произведут на подобных островах новые виды.
Логика, которой руководствовалась Кисел, была вполне обоснованной. Организмы, которые беспрепятственно распространяются – быстро летают, далеко бегают или хотя бы прытко ползают, могут на какое-то время изолироваться в разных частях условного небольшого острова. Со временем, однако, существа с одной части острова неизбежно встретятся с существами с другой части. Они будут скрещиваться и обмениваться генами, а это сгладит все различия, которые успели сформироваться у популяций. Давайте представим гипотетическую ситуацию: мы решили расселить на каком-то острове одичавших собак двух разных пород – причем одну породу, скажем бульдогов, оставили на одном его краю, где среда сурова и требует адаптации, а собак другой породы, например золотистых ретриверов, выпустили в более щадящую среду на другом краю. Если остров мал, а естественных препятствий на нем немного, то некоторые ретриверы неизбежно доберутся до бульдожьей части острова, а бульдоги обязательно навестят владения ретриверов; породы скрестятся и дадут потомков, имеющих гены обоих родителей. Как писал о таких ситуациях Дарвин, «всякая наклонность к модификации подавляется скрещиванием с неизмененными иммигрантами, часто прибывающими из своей родной страны»{29}. Но зато если остров достаточно велик, то две популяции собак, возможно, никогда и не встретятся. Со временем они эволюционируют, каждая своим путем, и уже не смогут скрещиваться, так что даже если вдруг они найдут друг друга, то существовать им все равно придется врозь. Коротко говоря, Кисел предсказывала, что не слишком мобильным организмам для видообразования хватит и небольших островов. Вместе с тем для хороших летунов, например летучих мышей, или хороших бегунов, например млекопитающих отряда Carnivora (Хищные), в том числе для волков и собак, возможности для видообразования открываются только на обширных островах.
Барраклоу и его напарница рассмотрели эту расселительную гипотезу применительно к различным видам из обширной базы данных Кисел – птицам, улиткам, цветковым растениям, папоротникам, бабочкам и мотылькам, ящерицам, летучим мышам и хищным млекопитающим. Сборная солянка, но зато для каждой формы жизни имелись готовые данные. За рамками анализа осталось большинство млекопитающих и насекомых, а также все микроскопические организмы. В отношении каждой формы жизни, которую изучили Кисел и Барраклоу, выяснилось одно и то же: новые виды с большей вероятностью образуются на более крупных островах. Но минимальный размер острова, обеспечивающий видообразование, меньше для тех организмов, которые плохо перемещаются (улиток), и больше для тех организмов, которые делают это с легкостью (птиц или летучих мышей). Минимальная площадь, нужная улитке, чтобы породить новый вид, весьма мала: меньше квадратного километра – примерно как завод «Тесла» во Фремонте (Калифорния). А для летучей мыши с ее способностью к дальним перемещениям необходимая площадь много больше: несколько тысяч квадратных километров – это весь Нью-Йорк с пятью его округами.
Завершив проект, посвященный эволюции новых видов на островах, Кисел переключилась на другие темы, оставив множество непроверенных гипотез. Одна из них, в частности, касалась улиток. О них вообще редко вспоминают, но новые виды улиток тем не менее постоянно возникают на островах по всему миру. Улитки дают новые виды с примечательной легкостью – возможно, как раз из-за того, что перемещаются так медленно («Я смогу, смогу, смогу!»[4]). Но Кисел предположила, что дело не только в этом. Как она объяснила мне в электронном письме, чтобы порождать новые формы на островах, видам требуются два свойства. Во-первых, чтобы избежать скрещивания со своими родственниками с других островов или с материка, они должны быть домоседами. Во-вторых, для начала им нужно как-то попасть на острова. Улитки подходят под оба критерия. Их передвижения ограничены крайне малыми расстояниями и предельно низкими скоростями: за всю свою жизнь иная улитка не продвинется и на метр. Но время от времени – по крайней мере, достаточно часто, чтобы оказаться в островной среде, – эти создания перемещаются на большие дистанции: на птичьих лапах, в птичьих кишках или на бревнах-плавунах. В происхождении видов улиткам отведена золотая середина. А вот, скажем, лягушки, оказавшись на острове, с большой вероятностью будут образовывать новые виды, но попадают они туда лишь изредка. Как заметил Дарвин, перемещения за моря даются им с трудом. Поэтому лишь на немногих океанских островах имеются местные виды лягушек.