Текст книги "После человека. Зоология будущего"

Век млекопитающих

Хотя млекопитающие произошли в процессе эволюции от протомлекопитающих еще в триасовый период, на протяжении следующих 100 млн лет, пока бал на суше, в море и воздухе правили рептилии, они оставались маленькой и неприметной частью фауны позвоночных. Все характерные черты строения млекопитающих – упрощение нижней челюсти, эволюция уха из челюстных костей, специализированное строение зубов и положение конечностей под телом, а не по его бокам – выработались уже у протомлекопитающих. Черта строения, которая особенно четко отделяет протомлекопитающих от настоящих млекопитающих, – это нижнечелюстной сустав. Челюсть рептилии – сложно устроенное образование, состоящее из нескольких костей, а у млекопитающих челюсть состоит из одной кости. Дополнительные кости, имеющиеся у рептилий, объединены в ухе млекопитающего. Развитие в этом направлении происходило независимо по крайней мере четыре раза в конце эры господства протомлекопитающих.

Все млекопитающие произошли от мелких насекомоядных зверьков вроде мегазостродона (Megazostrodon). В конце мезозоя крупные изменения в окружающей среде привели к вымиранию динозавров, и млекопитающие эволюционировали, чтобы занять их место в качестве доминирующей группы позвоночных. Раннетретичные млекопитающие являлись главным образом лесными жителями. Хищники этого периода, такие как эндрюсарх (Andrewsarchus), были примитивными и обладали зубами, похожими на зубы рептилий. Когда в позднем третичном периоде условия улучшились (стало суше), леса отступили и появились млекопитающие, подобные тем, которые живут в эпоху человека.

Некоторые физиологические особенности, характерные для млекопитающих, также возникли у протомлекопитающих. Нёбо, позволяющее млекопитающим дышать и есть одновременно, важное для постоянного снабжения кислородом, необходимым для поддержания теплокровности, впервые возникло у протомлекопитающих. Ямки на черепе и челюстных костях, указывающие на наличие вибриссов, позволяют сделать заключение, что некоторые протомлекопитающие были как минимум частично покрыты волосами, что также служит свидетельством теплокровности. Развитие их зубов указывает на то, что молодняк был беззубым и, следовательно, матери должны были выкармливать его молоком.

Млекопитающие делятся на три основные группы – однопроходные, сумчатые и плацентарные. Однопроходные (A), представленные утконосами, откладывают яйца. У самок нет оформленных молочных желез, и, когда выклевывается молодняк, он слизывает молоко матери с поверхности ее живота (Б). Сумчатые (В) рождают недоразвитое потомство, которое в большинстве случаев находится и питается в брюшной сумке (Г). Плацентарные (Д), как говорит их название, имеют плаценту, через которую зародыш получает питание до тех пор, пока не разовьется достаточно хорошо. После того как детеныши рождаются, мать выкармливает их с помощью наружных молочных желез (Е).

На протяжении века рептилий разнообразие млекопитающих ограничивалось мелкими, похожими на мышь существами, питавшимися насекомыми, семенами, а также, возможно, яйцами рептилий. Хотя в юрский период существовало несколько разных отрядов, различающихся по строению зубов, мало кто из этих существ пережил динозавров. Наиболее успешными специалистами по выживанию были плацентарные – те млекопитающие, которые снабжали питанием детеныша, развивающегося внутри их тела, до тех пор, пока он не достигал более высокой степени развития. Плацентарные впервые появились в меловой период вместе с боковой ветвью развития – сумчатыми, которые выкармливают свое развивающееся потомство в наружной сумке. В эпоху человека сумчатые и плацентарные вместе составляли почти всю мировую фауну млекопитающих.

Расцвет их века начался в раннем третичном периоде, с уходом крупных рептилий. В течение первых 10 млн лет или около того все ниши, ранее занятые рептилиями, были заполнены млекопитающими и выделились все их отряды, известные в эпоху человека.

На суше травоядных представляли копытные, например лошади и свиньи, с зубами, приспособленными для срезания и пережевывания растений, крупные слоны с остроконечными бивнями, а также мелкие грызуны и зайцеобразные вроде крыс и кроликов с грызущими передними и перетирающими задними зубами. На этих травоядных охотились свирепые представители семейства хищников. Насекомых и других беспозвоночных поедали примитивные насекомоядные, землеройки, с крепкими зубами, способными пробить твердые наружные покровы жуков и многоножек, и неполнозубые, муравьеды и броненосцы, вовсе без зубов. Приматы, низшие и человекообразные обезьяны, эволюционировали в лесах и питались весьма разнообразно – это нашло отражение в универсальном характере строения их зубов. Все эти млекопитающие плацентарные, но на некоторых изолированных материках, в Австралии и Южной Америке, немало ниш вместо них занимали сумчатые.

В воздухе ниша рептилий-птерозавров была занята летучими мышами, крылья которых развились из вытянутых передних конечностей и пальцев. Летают они преимущественно вечером и ночью, поэтому не вступают в прямую конкуренцию с птицами, гораздо лучше приспособившимися к такому образу жизни.

Водные ниши плезиозавров, плиозавров и ихтиозавров заняли соответственно тюлени, киты и дельфины, у которых в процессе эволюции развились обтекаемые рыбообразные тела и веслообразные конечности.

Первая половина третичного периода характеризуется увеличением числа разных видов млекопитающих. Выглядело это так, словно природа испытывала все типы новых форм, чтобы увидеть, какая из них лучше вписывается в свободную экологическую нишу. Позже разнообразие млекопитающих свелось к гораздо меньшему числу лучше приспособленных видов. Это аналогично ситуации, последовавшей за исчезновением человека и вымираниями, которые вызвал непосредственно он. Вновь почти немедленно эволюционировало большое количество видов, а позже разнообразие сократилось до значительно меньшего числа успешных форм.

В ходе эволюции от рептилии к млекопитающему челюсть приобрела более современное строение; челюстной сустав сдвинулся дальше вперед, чтобы обеспечить тщательное пережевывание; зубы стали специализированными и разной формы, соответствующей таким неодинаковым целям, как откусывание, жевание и нанесение ран. Челюстной сустав рептилии объединился со средним ухом, и у млекопитающих развилось нёбо, так что они могут дышать и есть одновременно.

(A) Раннее протомлекопитающее – диметродон (Dimetrodon)

(Б) Позднее протомлекопитающее – олигокифус (Oligokyphus)

(В) Млекопитающее – собака (Canis)

Раннетретичные наземные млекопитающие были лесными обитателями. Затем примерно в середине периода климат Земли изменился, и в умеренных и тропических широтах раскинулись травянистые равнины. Злаки, составляющие основу растительности этих мест, – богатый и неистощимый источник корма, но, прежде чем его можно будет начать использовать, в процессе эволюции должны появиться складчатые перетирающие зубы, способные справиться с высоким содержанием кремнезема в пище. Открытые пространства усложняют маскировку и вынуждают населяющих эти места травоядных млекопитающих спасаться от опасности бегством. И хищники, чтобы оставаться с добычей, тоже должны становиться быстрее. Приматы, которые эволюционировали на деревьях в лесу, также вторглись на травянистые равнины. Одна их особая группа приобрела выпрямленное положение тела, что позволило им смотреть поверх высокой травы и предупреждать о приближающихся хищниках. Другим наследством их древесной жизни стала замечательная координация работы рук и глаз. Эта способность позволила им использовать палки и камни в качестве инструментов, чтобы эффективнее добывать имеющуюся в наличии пищу. Следующая особенность приматов, очень помогающая в сборе пищи, – высокий уровень их социальной организации. Охотясь группами, они могли окружать животное, которое в ином случае было бы слишком осторожным и быстроногим, чтобы его можно было поймать. Повышение уровня интеллекта, позволившее приматам координировать эти особенности поведения и регулировать сложную социальную структуру, открыло путь для будущей эволюции человека.

Эпоха человека

Первые люди собирали растения, охотились на животных и мало отличались по образу жизни от остальных травоядных и хищных животных вокруг них. Они обладали достаточным интеллектом, чтобы делать орудия труда и оружие, и были общественно организованными – это способствовало успешным охоте и сбору того, что годилось в пищу. Ничто из этого не наносило какого-либо серьезного ущерба окружающей среде.

Первое великое изменение в их образе жизни произошло в тот момент, когда вместо охоты и поиска растений и животных люди собрали их вместе и начали ухаживать за ними. Это устранило элемент опасности, связанный с охотой, и уменьшило вероятность возникновения голода, потому что больше не было угрозы возвращения из похода за пищей с пустыми руками. Так появилось сельское хозяйство.

Сначала возделываемые территории были маленькими и довольно невзрачными. Тем не менее улучшения в образе жизни первого человека оказались столь разительными, что его популяции стремительно увеличивались и все больше и больше земли приходилось очищать от естественной растительности, чтобы освободить место для посадок и пасущихся животных.

По мере того как изобретательность человека и его способность к изготовлению орудий труда росли, он придумал промышленное производство, с помощью которого можно было производить эти самые орудия труда с большей скоростью и меньшими трудностями, чем раньше. Это неизбежно требовало энергии, и ради обеспечения топливом леса были сведены на дрова, а для того, чтобы добраться до угля, оказались срыты до основания целые горы. За несколько тысяч лет земные ландшафты изменились до неузнаваемости.

Человеческое знание росло, особенно значительно в области медицинских наук. Влияние несчастных случаев и болезней, помогавших сдерживать рост естественных популяций, усилиями человека удалось победить или уменьшить. Генетические дефекты, которые в дикой природе могли бы оказаться смертельными и были бы отсеяны естественным отбором, множились, поскольку их носителям позволялось жить и размножаться. Численность населения Земли росла в геометрической прогрессии, и вряд ли хоть какая-то область земного шара осталась не тронутой человеком.

Конечным результатом всего этого стало то, что, если другие животные изменяются и адаптируются, медленно эволюционируя, чтобы соответствовать особенностям окружающей среды, человек приобрел способность менять собственную окружающую среду, чтобы она соответствовала его текущим потребностям, пожиная сиюминутные плоды преимуществ этого процесса. Существуя вне эволюции, каждая стадия в его стремительном культурном развитии передавалась следующему поколению не через гены, а посредством обучения. Хотя человек избежал неприятных последствий естественного отбора, он также оказался лишен его долговременных полезных последствий. Проще говоря, он остановил эволюцию применительно к самому себе. Результатом этого стал мир, обремененный популяцией существ, неспособных выжить без их собственного разумного вмешательства, мир, отданный на удовлетворение нужд человека, мир, отравленный его отходами.

Эволюцию человека можно проследить от обезьяноподобного предка через гоминид, таких как австралопитек (Australopithecus), и ранних представителей нашего собственного рода типа человека прямоходящего (Homo erectus). Кроманьонец, ранняя форма вида Homo sapiens как такового, появился в Европе к концу плейстоценовых оледенений. Череп человека развивался от массивного образования, заключающего в себе маленький мозг, до конструкции из более легких костей, образующих большую мозговую полость. Крупный мозг человека наделил его силой сознательного мышления и отделил от остального животного царства.

В конечном счете Земля уже не могла дальше оставаться источником сырья, необходимого для человеческих сельского хозяйства, промышленности и медицины, а когда нехватка сырья вызвала упадок одной области деятельности за другой, их комплексное и взаимосвязанное социальное и технологическое единство рухнуло. Человечество, более неспособное к адаптации, бесконтрольно устремилось навстречу собственному неизбежному вымиранию.

Когда исчезла доминирующая форма жизни, мир животных погрузился в период эволюционного хаоса, длившийся десятки тысяч лет. Однако вымирание человека дало толчок к образованию множества новых видов животных, и его исчезновение было событием первоочередной важности для формирования облика мира, который появился 50 млн лет спустя.

Великолепие эволюции

Схема на соседней странице показывает подборку животных, типичных для тех или иных периодов геологического прошлого Земли.

Периоды датированы миллионами лет до наступления эпохи человека.

1. Лемурийская бабочка-парусник

2. Пакаусская коралловая рыба

3. Дуболистная жаба

4. Жирнозмей

5. Шлеморог

6. Скерн

7. Медоносная пчела

8. Лосось

9. Лягушка-древолаз

10. Гремучая змея

11. Мамонт

12. Фламинго

13. (a) Кассидулус (Cassidulus) (б) Саления (Salenia)

14. Портеус (Portheus)

15. Тритон (хорошо сохранившихся форм нет)

16. Тираннозавр (Tyrannosaurus) (динозавр)

17. Дельтатеридий (Deltatheridium)

18. Ихтиорнис (Ichthyornis)

19. Амальтеус (Amaltheus) (головоногий моллюск)

20. Аспидоринхус (Aspidorhynchus)

21. Саламандра (хорошо сохранившихся форм нет)

22. Диплодок (Diplodocus) (динозавр)

23. Триконодон (Triconodon)

24. Археоптерикс (Archaeopteryx)

25. Монотис (Monotis) (моллюск)

26. Дапедиус (Dapedius)

27. Триадобатрахус (Triadobatrachus) (лягушка)

28. Плакодонт

29. Эхинаурис (Echinauris) (плеченогое)

30. Палеонискус (Palaeoniscus)

31. Сеймурия (Seymouria)

32. Диметродон (Dimetrodon)

33. Каниния (Caninia) (коралл)

34. Плевракант (Pleuracanthus)

35. Дипловертеброн (Diplovertebron)

36. Архедесмус (Archedesmus) (многоножка)

37. Кладоселахия (Cladoselache)

38. Ихтиостега (Ichthyostega)

39. Птериготус (Pterygotus) (эвриптерид, ракоскорпион)

40. Биркения (Birkenia)

41. Ортоцерас (Orthoceras) (наутилоидея)

42. Огигопсис (Ogygopsis) (трилобит)

43. Сприггина (Spriggina)

Жизнь после человека

Через 50 млн лет после эпохи человека северные континенты мира – Африка, Евразия и Северная Америка – соединились с Австралией, образуя единый массив суши. Южная Америка отделилась от Северной Америки, как это было в третичный период.

Мир через 50 млн лет после человека – это мир, который мы еще смогли бы узнать. Климат и растительность в общих чертах остались прежними, изменилась лишь география. Тектоника плит – сила, ответственная за дрейф континентов, – соединила вместе Евразию, Австралию и Северную Америку, а Южную Америку превратила в остров. С другой стороны, животные, хотя и принадлежали к знакомым классам рыб, млекопитающих, рептилий и т. д., заметно изменились, но в большинстве случаев между ними и теми видами, которые были известны человеку, усматриваются черты сходства.

Наиболее глубокие различия наблюдаются у высокоразвитых форм жизни, птиц и зверей, которые благодаря своим способностям к адаптации стремительно реагируют на изменения окружающих условий эволюцией и быстрым образованием новых видов. Поскольку основные места обитания на Земле в целом остались неизменными, они не могут быть причиной изменений, произошедших в земной фауне со времени человека. Ответ скорее связан с бесконечной изменчивостью природы и большим числом решений, существующих в отношении формы и строения для любого отдельно взятого вида в данной среде обитания. От происхождения животного в значительной степени зависит то, какое решение будет взято на вооружение. Если у живого существа была какая-то особенность строения, которая за короткое время может видоизмениться для выполнения определенной функции, то в процессе эволюции, чтобы достигнуть конечного результата, будет развиваться именно эта особенность, получая преимущество перед такой особенностью строения, которая теоретически может быть лучше, но должна развиться практически с нуля. При исчезновении человечества возникла пустота: она и дала стимул, который привел к появлению этой новой фауны. На следующих страницах будут описаны приспособления этих существ для успешного освоения огромного разнообразия мест обитания на Земле.

Леса и степи умеренного пояса

Повсюду в Северном полушарии леса и степи умеренного пояса образуют широкую полосу, опоясывающую земной шар и прерываемую лишь горами и морями. Южнее экватора местообитания умеренного пояса представлены лишь на изолированных участках.

Умеренно теплые леса и степи характерны для среднеширотных областей, где встречаются теплые субтропические и холодные полярные воздушные массы. Эта граница никак не закреплена, сдвигается в соответствии со сменой времени года к северу и к югу и существенно меняется в зависимости от географии и рельефа местности. В низких широтах умеренного пояса на западных окраинах материков для природных условий более характерны жаркое сухое лето и мягкая влажная зима, тогда как на их восточных окраинах тепло и влажно весь год, часто бывают летние грозы. В более высоких широтах влияние прохладных приполярных воздушных масс значительно ощутимее, и общее движение воздуха в восточном направлении приносит дожди на западные окраины материков, создавая влажные условия и летом и зимой.

Типичная растительность влажных районов – летнезеленый лиственный лес, но в местах, где осадков больше и разница между летними и зимними температурами невелика, произрастают вечнозеленые леса, образованные хвойными и широколиственными деревьями. На присутствие того или иного типа деревьев больше всего влияют тип почвы и местный рельеф. Сосны встречаются на каменистых почвах и на выходах скальных пород, ольха и ива – на увлажненных почвах вблизи рек и ручьев, но основными типами деревьев являются дуб, ясень, клен и бук. Характерной особенностью летнезеленых лиственных лесов служит разница между их летним и зимним состоянием. Летом листва образует почти сплошной полог и на землю попадает очень мало прямого солнечного света. После ежегодного листопада деревья стоят голыми под зимним небом, и обитатели этих мест оказываются в новых условиях освещения и состояния растительного покрова, а также температуры и количества осадков.

Они реагируют на это разными способами, в том числе спячкой и миграциями. Опавшая листва образует толстый слой питательной почвы и содержит три источника питания для растений – гниющий растительный материал, гумус и глинистые минеральные вещества. Гумус медленно отдает питательные вещества в почву, а также удерживает жизненно важные минеральные вещества, такие как нитраты и фосфаты. Минеральные составляющие глины содержат калий, натрий и кальций – значимые исходные компоненты, необходимые для фотосинтеза.

На территориях с сезонно выпадающими дождями, где общее количество осадков колеблется от 25 до 75 см, доминирующий тип растительности образуют злаки. Хотя период засухи, длящийся несколько недель или месяцев, когда поверхность почвы полностью пересыхает, характерен для всех территорий, занятых травянистыми равнинами, их основная особенность – полное отсутствие влаги в глубине почвы. В этом почвенном горизонте недостаток воды не препятствует росту неглубоко укореняющихся трав, но не дает закрепляться деревьям, имеющим глубокие корни.

Леса и равнины умеренного пояса представляют собой тип местообитаний, который, возможно, сильнее всего пострадал в эпоху человека около 50 млн лет назад. Человек вырубал леса, чтобы обеспечить себя топливом и расчистить место для сельского хозяйства и поселения. Он распахивал обширные пространства степей, чтобы сеять хлеб, и создавал огромные пастбища для травоядных животных. Нарушенные территории не возвращались к исходному состоянию в течение долгого времени после исчезновения человека. Данное обстоятельство вызвало вымирание многих родов животных, характерных для первоначальных местообитаний. Тем не менее некоторые существа все-таки выжили, и именно от них произошли животные сегодняшних лесов умеренного пояса.

Кролопы
Эволюция основной группы травоядных животных

В течение времени, непосредственно предшествующего эпохе человека, и в саму эту эпоху важнейшими крупноразмерными травоядными и листоядными видами являлись копытные млекопитающие. По большей части это были бегающие животные легкого телосложения, способные быстро убежать от хищника, с зубами, особенно хорошо приспособленными для обрывания листвы и травы. Человек повсеместно использовал копытных для собственных нужд. Коровы и козы были одомашнены ради молока и мяса, овец разводили, чтобы получить шерсть, и шкуры многих видов использовались для выделки кожи. Лошадей и волов запрягали для работы на человека, и они стали типичными тягловыми животными. Ко времени вымирания человека все эти животные оказались настолько зависимыми от него, что больше не могли выживать самостоятельно.

Развитие ступни от широкой прыгательной структуры кролика (1) до легкого двупалого копыта кролопы (3) имеет ключевое значение для ее эволюции. Здесь показаны три главные стадии, без соблюдения масштаба. На промежуточной стадии (2) второй и третий пальцы утолщаются и удлиняются, прежде чем срастись и образовать копыто.

Оленям, диким копытным умеренных широт, приходилось немногим лучше. Обширные массивы лесов умеренных широт человек вырубил, чтобы освободить место для городов и сельскохозяйственных угодий. Вмешательство в места обитания оленей оказалось настолько значительным и так серьезно воздействовало на их популяцию, что численность этих животных упала до уровня, с которого уже больше не восстановилась. Кто же потом занял их место? Целая экологическая ниша осталась незаполненной, и никто ее не использовал. Какое же животное проявило инициативу наилучшим образом?

Пустынная кролопа (Ungulagus flavus)

Существо легкого телосложения с длинными ушами и короткой песочно-желтой шерстью, пустынная кролопа достигает в холке не более 1,2 м и водится в засушливых областях по всему миру южнее умеренного пояса

Горная кролопа (Ungulagus scandens)

Это самый мелкий – и самый обычный – вид кролоп, распространенный в западных горах Северного континента. Он приспособился существовать на скудном рационе из редких злаков и других трав.

Арктическая кролопа (Ungulagus hirsutus)

Обладающая массивным телосложением и слоем теплоизолирующего жира, арктическая кролопа водится на Крайнем Севере, в тундре и области хвойных лесов. У нее густой волосяной покров, который к зиме белеет.

Обыкновенная кролопа (Ungulagus silvicultrix)

Лесная кролопа умеренных широт – центральный представитель рода Ungulagus. Она вырастает почти до 2 м в высоту и обладает пятнистой шерстью, которая отлично маскирует ее среди деревьев. Обычно живет стадами, насчитывающими от 10 до 12 особей.

В эпоху человека существовали мелкие травоядные, которые были настолько успешными, что стали считаться вредителями. Кролик наносил человеческим посевам такой сильный урон, что люди не раз предпринимали попытки контролировать его численность и даже пытались истреблять, но, что бы они для этого ни делали, полностью справиться с кроликами им никогда не удавалось. После исчезновения человека разносторонность и короткий жизненный цикл кролика позволили ему успешно развиться во множество различных видов. Кролопы (Ungulagus spp.), как наиболее успешные среди них, занимают сейчас нишу, покинутую копытными.

Прыгающая кролопа двигается скачками, напоминая своих предков – кроликов.

Способ перемещения бегающей кролопы (Ungulagus spp.) похож на движения древних оленей.

В начале своего пути кролопы мало изменились по сравнению с предками-кроликами, за исключением размеров. В среде обитания, полностью лишенной больших копытных травоядных, у кролика не было крупных конкурентов-вегетарианцев, и он быстро эволюционировал, чтобы занять место, которое когда-то им принадлежало. Ранние кролопы (Macrolagus spp.) сохранили прыгающий способ перемещения, характерный для их предшественников, и у них развились сильные задние ноги для прыжков. Тем не менее, хотя прыжки идеальны для передвижения по открытой местности в их исконном месте обитания, они не слишком хорошо подходили для ограниченных территорий леса: было необходимо более значительное изменение. Все еще существует несколько видов из этой ранней родословной линии, но их в значительной степени заместили бегающие формы кролоп, которые больше напоминают оленей предшествующих времен.

Все еще существует несколько видов прыгающих кролоп (Macrolagus spp.). Эта группа, более старая в эволюционном плане, включает главным образом лесных животных, которые питаются листьями и побегами деревьев.

Второй крупный шаг в развитии был сделан через несколько десятков миллионов лет после эпохи человека. Стремительно вырастая до размеров оленя, кролопы также начали приобретать в процессе эволюции типично оленью ногу и перешли на аллюр. Прыгательные задние и неспециализированные передние лапы кролика превратились в приспособленные для бега ноги с длинной плюсной, а ступни коренным образом видоизменились. Наружные пальцы атрофировались, а второй и третий разрослись в копыта – достаточно крепкие, чтобы выдержать вес животного. Это очень выгодная конструкция, и данная линия в настоящее время повсеместно заменила прыгающие формы в качестве доминирующей группы.

Кролопы оказались настолько успешными, что множество их видов встречается по всему миру – от тундры и хвойных лесов далекого Севера до пустынь и влажных тропических лесов.