Волшебная эволюция - Стестад Ханна Нюборг

В английской популяции березовых пядениц на момент 1900 года существовало несколько разных генов, отвечающих за окраску. Большая часть бабочек была черной, однако по-прежнему появлялись на свет и белые особи. В течение XIX века экологическая обстановка продолжала меняться: в Англии были введены жесткие нормы выбросов вредных веществ, что привело к постепенному очищению воздуха и восстановлению прежней экологии. Деревья вновь стали светлыми, и преимущество оказалось на стороне белых березовых пядениц. Птицы уже не могли с прежней легкостью находить белых бабочек, ранее проигрывавших своим черным сородичам. В период с 1959 по 1984 год доля белых особей в английском городе Вест-Кирби увеличилась с 6 до 30 % от всей местной популяции, а в 2003 году почти по всей стране 90 % пядениц были белыми и только 10 % черными. Таким образом, после первого появления мутации популяция в целом тяготела то к белой вариации, то к черной, то снова к белой, — в зависимости от того, какая окраска оказывалась наиболее пригодной для жизни в окружающей среде. Помимо генетических изменений, на поведение может также влиять обучение и опыт. Но выработанные в ходе обучения качества вовсе не обязательно передаются по наследству, а значит, они не становятся частью эволюционного процесса так, как генетически детерминированное поведение. В конце книги мы вернемся к вопросу обучения (а также эволюции способности к обучению), и я расскажу о том, как животные приспосабливаются к быстрым изменениям окружающей среды.

Нам всем хорошо известно, что у любого выбора и образа жизни есть как преимущества, так и недостатки. Мало кому из нас доводится принимать решения, имеющие исключительно положительные последствия. Высокооплачиваемая работа оборачивается для нас высоким уровнем ответственности и стресса, а собственный дом за городом — длинной дорогой до ближайшего кинотеатра. В мире животных дела обстоят точно так же. Чтобы обороняться от хищников, превосходящих в размере их самих, жабовидным ящерицам приходится применять защитный механизм, который впоследствии заставляет их страдать от кровоточащих ран. Чтобы найти пищу в скупых водах подземных пещер, мексиканские пещерные рыбы вынуждены жить в режиме строгой экономии, отказавшись от всех лишних способностей, включая зрение. Для лемуров главное — спастись от хищников, так что они просто обязаны поддерживать спортивную форму. Березовым пяденицам выгодно быть белыми, если воздух чист, и черными, если он сильно загрязнен. Любая среда предъявляет собственные требования к своим обитателям, а значит, животные приспосабливаются к жизни очень по-разному.

Глава 2

Необыкновенные пищевые привычки

Станет ли то или иное поведение удачным, а его носитель хорошо приспособленным, зависит не только от самой среды обитания, но и от действий других особей. В природе идет беспрестанная борьба за ресурсы, и каждый пытается найти уникальный способ их освоения без необходимости делиться добычей с другими. Именно поэтому в мире существуют миллионы неповторимых стратегий выживания и, следовательно, миллионы уникальных видов.

В Северной Америке обитает необычная бабочка под названием данаида монарх. Ее ярко-оранжевые крылья с черными прожилками окантованы причудливым узором из белых точек на черном фоне. В августе некоторые из них мигрируют на север, в Канаду. Дело в том, что гусеницы бабочек монархов питаются листьями ваточника. Это растение содержит яд, который и поглощают гусеницы, и он сохраняется в их теле, когда они становятся бабочками. Яд не опасен для самих бабочек, а вот птицы не станут есть насекомых, полных горькой отравы. Ваточник обеспечивает данаидам защиту от хищников, однако цена этого узкоспециализированного образа жизни очень высока.

Осенью ваточник отмирает, и скатерть-самобранка сворачивается. Надвигается суровая канадская зима, а при заморозках бабочки монархи обречены на верную гибель. Чтобы выжить, они вынуждены мигрировать в теплые края. Сотни тысяч особей сбиваются в огромную стаю и преодолевают расстояние свыше четырех тысяч километров, пересекая США с севера на юг, пролетая над кукурузными полями, реками и автомобильными дорогами, пока наконец не находят подходящее место для зимовки в горах Мексики.

Там данаиды монархи живут всю зиму. Чтобы не замерзнуть, они скучиваются на деревьях, и порой в этом волшебном оранжевом лесу под весом тысяч ярких бабочек трещат ветви. Так монархи существуют вплоть до самой весны, с приходом которой они снова мигрируют на север. Тем же самым особям, которые еще недавно вернулись на юг, вновь предстоит долгий путь. Они летят примерно до Техаса, где останавливаются, чтобы отложить яйца на молодые побеги ваточника. Им уже не суждено продолжить путь: здесь все взрослые бабочки умирают.

Вылупляется новое поколение; оно питается ваточником, растет и затем отправляется в путь. Бабочки летят на север, следуя за весенним цветением ваточника. Через несколько тысяч километров они приземляются и откладывают яйца. Теперь приходит и их черед умирать, хотя они прожили от силы месяц-два. Тем временем их потомство набирается сил и летит дальше. Это повторяется три-четыре раза, так что добравшиеся до пункта назначения особи приходятся правнуками тем, кто зимовал в Мексике. Последнее поколение вылупляется уже в Канаде, гусеницы наедаются листьями ваточника и, превратившись в бабочек, спасаясь от наступающей зимы, отправляются обратно на юг, подгоняемые попутными ветрами.

Специализация на ваточнике как на основном источнике питания дает данаидам монархам значительное преимущество: яд защищает их от хищников. Однако необходимость регулярно мигрировать с севера на юг и обратно ставит под сомнение разумность этой стратегии выживания. Все-таки четыре тысячи километров для маленького насекомого — это очень много, хотя каждая отдельно взятая особь пролетает только часть пути. Чтобы не замерзнуть насмерть в Канаде, бабочки вынуждены каждую осень улетать на юг, а затем снова возвращаться на север в поисках ваточника. К слову, ваточник произрастает и в Мексике, так почему бы не оставаться там весь год?

На самом деле многие бабочки монархи так и поступают. Мигрирует только один из подвидов, а остальные обитают в южных районах круглый год. Однако на юге конкуренция за пищевые ресурсы очень высока, а на богатом ваточником севере у данаид практически отсутствуют соперники. Когда перед тобой расстилается такая скатерть-самобранка, дальнее путешествие оказывается более чем оправданным. Когда есть все шансы найти еду, на которую никто, кроме тебя, не претендует, игра стоит свеч.

Ученые выяснили, что мигрирующие бабочки монархи летают более эффективно, чем их собратья-домоседы, то есть на каждый преодолеваемый метр они затрачивают меньше энергии; зато у оседлых подвидов наблюдается более сильный взмах крыла. Вместо дальних полетов оседлые бабочки используют энергию на другие задачи: возможно, как и лемурам, им важнее избегать хищников. Хотя бабочки монархи невкусные, среди птиц все-таки находятся желающие поживиться ими.

Самое удивительное в миграции данаид монархов то, что отправляющиеся на юг особи никогда там не бывали. Они приходятся правнуками или даже праправнуками тем бабочкам, что мигрировали с севера на юг годом ранее. Откуда же им знать, куда лететь? Ответ на этот вопрос кроется в генетическом детерминизме. Информация о пункте назначения наследуется от родителей. Двое ученых из канадского Университета Куинс, Хенрик Моуритсен и Барри Фрост, поместили бабочек монархов в контейнер-симулятор, в котором вырабатывался искусственный солнечный свет. Фиксируя направление полета бабочек в зависимости от задаваемых условий, ученые заметили, что бабочки хорошо ориентировались в пространстве при различном положении источника света, но оказывались сбитыми с толку при выключенном «солнце». Ученые пришли к выводу, что бабочки монархи инстинктивно используют солнце в качестве основного ориентира.