Текст книги "Наблюдая за китами"

Исчезли не только гладкие киты. Ни воспоминаний, ни записей не осталось о том, сколько именно китов всех видов водилось в Южном океане раньше, до того как в XX в. китобои истребили более 2 млн особей в одном только Южном полушарии[25]25
  Согласно наиболее полному подсчету, из трех с небольшим миллионов китов, добытых в ХХ в., более 2 млн были убиты в Южном океане. См.: Robert C. Rocha Jr. et al., «Emptying the Oceans: A Summary of Industrial Whaling Catches in the 20th Century», Marine Fisheries Review 76 (2014): 37–48.


[Закрыть]. Сейчас популяции китов в этой части планеты постепенно восстанавливаются, и мы начинаем понимать, как мог выглядеть тот исчезнувший мир. Во время экспедиции 2009 г. Ари с коллегами встретили в бухте Вильгельмины необычайную группу горбатых китов, более 300 особей – крупнейшее когда-либо зарегистрированное скопление усатых китов[26]26
  Douglas P. Nowacek et al., «Super-aggregations of Krill and Humpback Whales in Wilhelmina Bay, Antarctic Peninsula,» PLoS ONE 6 (2011): e19173.


[Закрыть]. «Для этих китов нет никаких внешних ограничений, ведь криля так много. В буквальном смысле жевать – не пережевать, – рассказывал Ари. – Такое невероятное количество ресурсов означает, что восстановление поголовья китов – лишь вопрос времени. Мне кажется, что в тот раз в бухте мы как бы заглянули в прошлое, в мир, каким он был до китобойного промысла». В целом количество горбатых китов достигло всего лишь около 70 процентов их численности до начала промысла в Южном океане, хотя в окрестностях полуострова их численность почти вернулась к допромысловому уровню начала XX в.[27]27
  Alyson H. Fleming and Jennifer Jackson, "Global Review of Humpback Whales (Megaptera novaeangliae)," NOAA Technical Memorandum NOAA-TM-NMFS-SWFSC-474 (2011): 1–206.


[Закрыть]

Я остановился на каменном выступе, чуть меньше усеянном птичьим гуано, и сделал в блокноте пару записей о выветривании костей и их размерах. На юго-западе небо клубилось темно-серым, предвещая ветер и снег, пальцы рук и ног совсем закоченели. Я снял промокшие перчатки и стал искать термогрелку для рук в кармане куртки. Там, среди старых квитанций и леденцов от кашля, лежала записка, которую мой сын написал мне дома:

«Я буду скучать када ты паедиш в анаредику».

Вечером перед отъездом из Мэриленда мы с ним отметили маршрут экспедиции на пластиковом глобусе. Когда он захотел узнать, сколько будет 8000 миль в дюймах, я не стал говорить, что слишком много. Я заверил его, что путешествие безопасно и что нам будет тепло.

– Буду пить горячее какао и вспоминать вас, – сказал я, скрывая за улыбкой свои опасения.

Когда мы отправились с острова Кувервилль назад на «Ортелий», из клубящихся туч повалил густой мокрый снег. Лодку сильно било о волны, и вдалеке мы увидели всплывших горбачей. Ветер относил их фонтаны далеко назад. Эти киты жили, дышали, охотились, а совсем рядом виднелись выброшенные на берег кости – и я словно видел настоящее и прошлое одновременно. Находки на острове Кувервилль и маячки, которые Ари устанавливал на китов возле Жерлаша, по-своему позволяли взглянуть на историю горбатых китов в Антарктике, но не давали полной картины: прошлое представляло собой лишь редкие разрозненные кости на далеком берегу, настоящее – запись отдельных часов или дней жизни кита.

Ученые обычно оказываются внутри этакого интеллектуального бункера, ведь чтобы изучить даже малую часть окружающего нас мира, требуются годы учебы. При этом важнейшие вопросы возникают на границах различных наук. Мы с Ари хотим знать, как, когда и почему усатые киты превратились в океанских гигантов: но Ари интересует их сегодняшнее экологическое доминирование, а меня – что с ними происходило в прошлом. Для ответа на простой вопрос, почему киты стали гигантами[28]28
  В принципе, гигантизм встречается у многих групп животных – от амфибий и динозавров до млекопитающих. Одной из причин гигантизма, ухода в крупный размерный класс, является стремление обезопасить себя таким образом от хищников. – Прим. науч. ред.


[Закрыть], нужны данные нескольких научных дисциплин, разгадать сложнейшие загадки почти недоступной для изучения жизни китов помогут подходы разных наук и взгляды разных ученых. Вот почему я, палеонтолог, сегодня сидел в лодке и устанавливал маячки на китов. Я хочу видеть их своими глазами, и здесь, на краю Земли, мне нужно место в первом ряду. Но для ответа на вопросы, которые занимают меня больше всего, нужно еще брать в руки музейные экспонаты, смотреть в микроскоп, листать научную литературу вековой давности и бродить по колено во внутренностях разделанных китовых туш.

Ветер выдувал последнее тепло из моих мокрых перчаток, забирался в капюшон куртки, но я только крепче держался за канаты на борту лодки. У наших предшественников, побывавших здесь чуть больше ста лет назад, не было такой роскоши, как термические грелки для рук. Их будни были опаснее наших, а уверенности в благополучном возвращении у них было меньше. Они сполна испытали на себе трудности полевых исследований, когда желание узнать что-то новое сталкивается с лишениями, неизбежными при жизни вдали от цивилизации. Я незаметно похлопал по карману, в котором лежала аккуратно сложенная записка сына. Горячее какао – это то, что надо.

2
Млекопитающие, не похожие на прочих

Я никогда не был восторженным фанатом китов. Я не засыпал в обнимку с мягкой игрушкой-китом, в моей комнате не висели постеры с горбачами, словно парящими в толще воды в радужном ореоле. Как многие дети, я последовательно увлекался акулами, египтологией, криптозоологией и, наконец, палеонтологией. Интерес к ней отчасти пробуждал мой шкафчик с разными ископаемыми диковинами. Что-то из них мне подарили, другие я нашел сам: раковины из Калифорнии и кусочки флюорита из Нью-Мексико лежали рядом с трилобитами и окаменелыми отпечатками папоротников, которые я подобрал в семейных поездках в Теннесси и Новую Шотландию (на острове Монреаль хорошие окаменелости найти трудно). Моя коллекция давала возможность сбежать из дома и путешествовать во времени и пространстве, и я жадно глотал книги о динозаврах, мамонтах и китах. Конечно, при молчаливой поддержке родителей – они были преподавателями и хорошо знали это бесцельное детское любопытство.

Однажды я наткнулся на карту ареалов китов. Ведя по ней пальцем, я отслеживал маршрут самого крупного из китов, синего, проплывшего вверх по реке Святого Лаврентия[29]29
  Подробная книга с такими картами: Brent Seewart at al., National Audubon Society Guide to Marine Mammals of the World (New York: Knopf, 2002). Даже если просто бегло пролистать ее, будет видно, как мало мы знаем о китах.


[Закрыть]. Эта река протекала совсем неподалеку. Интересно, подумал я, можно ли увидеть синего кита, вдруг всплывшего вблизи нашего дома? Эта мысль часто посещала меня в детстве, но понадобилось два десятилетия, чтобы вернуться к ней с научной точки зрения.

Есть ветви на древе жизни, к которым у нас складывается очень личное отношение. Трудно сказать почему. Мы отыскиваем свои черты в существах, кажущихся нам близкими – надменность кошки, настойчивость черепахи. Но в конце концов становится очевидным, что это иные виды, поскольку смена эпох и эволюция полностью перекроили их по сравнению с нашим общим предком. Эти различия особенно сильно выражены у китов: они кажутся созданиями из другого мира – и одновременно очаровывают и удивляют нас. Киты совмещают несовместимое, и это не укладывается в голове: они млекопитающие, но при этом их облик и существование настолько далеки от нас. Их размер, сила и интеллект поражают воображение, но они безобидны и не представляют угрозы для нас[30]30
  Люди не являются добычей китов; мы неинтересны им как пища, хотя косатки в неволе не раз убивали людей, и конечно, люди гибли во время охоты на китов, особенно до конца XIX в. См: Carl Safina, Beyond Words: What Animals Think and Feel (New York: Henry Holt and Co., 2015).


[Закрыть]. Живое воплощение инопланетной жизни – близкой, но сложной и непостижимой.

Я не хочу задеть чувства любителей китов и дельфинов, хотя бурные восторги диванных экспертов и вызывают у меня неприязнь. Да, киты и их жизнь – это удивительно, необычайно и достойно эпических описаний. Но их поразительные свойства для меня как ученого являются лишь отправной точкой. Для меня киты – не пункт назначения: с них только начинается путешествие сквозь времена и океаны. Я изучаю китов, потому что они рассказывают мне о недоступных мирах, об опыте, который я не могу ощутить, а еще потому, что строение их тел показывает, как работает эволюция. С помощью кирки, лезвия ножа или рентгеновского снимка я собираю материальные доказательства этой работы – окаменелости, мягкие ткани и кости. Это осязаемый способ зацепиться за вопросы, которые выходят за пределы нашей собственной жизни. История китов уходит на миллионы лет в Глубокое время, и ее важно знать, ведь некоторые особенности миров прошлого, например повышение и понижение уровня Мирового океана и подкисление океанской воды, повторятся в нашем ближайшем будущем[31]31
  Глубокое время – концепция, появившаяся в геологии в начале XIX в. Полезной отправной точкой может быть книга Martin J. S. Rudwick, Earth's Deep History: How It Was Discovered and Why It Matters (Chicago: University of Chicago Press, 2014).


[Закрыть][32]32
  James Zachos et al., «Trends, Rhythms, and Aberrations in Global Climate 65 Ma to Present,» Science 292 (2001): 686–93; and Bärbel Hönisch et al., «The Geological Record of Ocean Acidification,» Science 335 (2012): 1058–63.


[Закрыть]. А еще это важно понять, чтобы знать, что будет с китами в эпоху людей.

Киты не пушистые, не глазастые, не виляют хвостом и не трутся носом о детенышей, словом, они совсем не похожи на типичных родственных нам зверей. Прежде всего киты – одни из немногих млекопитающих, которые всю жизнь проводят в воде. Единственный «мех» на их телах – это волоски, которые украшают мордочку при рождении[33]33
  У усатых китов волоски, аналогичные вибриссам наземных млекопитающих, сохраняются всю жизнь – от 30 до 100 у горбатых китов и около 300 у гренландского, самого «волосатого» из китов. Эти волоски – органы осязания. – Прим. науч. ред.


[Закрыть]. Хотя у китов есть те же отдельные кости пальцев, что и у нас, их плоские фаланги завернуты в «варежку» плоти и образуют узкие крылья – без копыт и когтей, которые могли бы нарушить безупречную обтекаемость их тела. У нескольких видов еще остались задние конечности, но и они представляют собой жалкие костные остатки глубоко внутри мышц и жировой ткани. Хребет кита заканчивается мясистым хвостом, как у акулы; но в отличие от акул и других рыб, киты плавают, изгибая позвоночник вверх-вниз, а не из стороны в сторону. Короче говоря, они совсем не похожи на белок, обезьян или тигров, но киты точно также дышат воздухом, рожают, воспитывают детенышей и поддерживают друг друга в течение всей жизни.

Окаменелости говорят нам, что у самых ранних китов были выраженные «животные» черты[34]34
  Большая часть данных о ранней эволюции китов запечатлена в окаменелостях. Описания видов взяты из массива первичной литературы, ссылки на которую можно найти в следующих обзорах: Philip D. Gingerich, «Evolution of Whales from Land to Sea: Fossils and a Synthesis,» in Great Transformations: Essays in Honor of Farish A. Jenkins, ed. K. P. Dial, N. H. Shubin, and E. Brainerd (Chicago: University of Chicago Press, 2015), pp. 239–56; and J. G. M. Thewissen, The Walking Whales: from Land to Water in Eight Million Years (Berkeley: University of California Press, 2014).


[Закрыть]. Например, четыре ноги, ноздри на кончике морды и, может быть, даже мех (об этом палеонтологи еще спорят, поскольку мех редко превращается в окаменелость). У них были острые зубы-ножи, а жили они в лесах возле ручьев, устьев рек, а иногда и у солоноватых вод теплого экваториального побережья. Древнейшие окаменелости этих сухопутных четвероногих протокитов обнаруживают в породах возрастом 40–50 млн лет в горах Пакистана и Индии. В то время Индийский субконтинент еще не столкнулся с Азией и находился посреди моря Тетис, которое со временем превратится в Средиземное, а тогда разделяло Старый Свет в районе экватора.

Судя по скелетам, большинство этих первых китов были размером с крупную домашнюю собаку. Поскольку они жили на суше, вы не найдете уплощенных костей передних конечностей и пальцев, как у современных китов, – напротив, кости их конечностей округлые и тяжелые, а лапы оканчиваются изящными, тонкими фалангами. Их хвост, насколько мы можем судить по имеющимся костям, не заканчивался плавником. Научные названия намекают на их происхождение или характерные особенности. Например, пакицет появился на территории нынешнего Пакистана[35]35
  Philip D. Gingerich et al., «Origin of Whales in Epicontinental Remnant Seas: New Evidence from the Early Eocene of Pakistan,» Science 220 (1983): 403–6.


[Закрыть], когда-то представлявшей собой архипелаг, на островах которого ранние киты резвились в ручьях. Название «амбулоцет» – низкорослый ранний кит, напоминающий крокодила, – переводится как «ходячий кит»[36]36
  J. G. M. Thewissen et al., «Fossil Evidence for the Origin of Aquatic Locomotion in Archaeocete Whales,» Science 263 (1994): 210–11.


[Закрыть]. Майацет – один из редких ранних китов, от которого сохранился почти полный скелет, – получил название («кит хорошая мать») благодаря костям плода, сохранившимся возле брюшной полости матери[37]37
  Philip D. Gingerich et al., «New Protocetid Whale from the Middle Eocene of Pakistan: Birth on Land, Precocial Development, and Sexual Dimorphism,» PLoS ONE 4 (2009): e4366.


[Закрыть]. Современные киты рождаются хвостом вперед; положение окаменевшего плода майацета показало, что киты на этом этапе эволюции все еще рождались на суше, головой вперед.

Ни у одного современного кита нет четырех ног, фаланг и остроконечных зубов. Отнести этих древних созданий к китам нам позволяют только мелочи, скрытые в глубине скелета. Для нас это удача, потому что твердые ткани могут сохраняться на протяжении десятков тысяч лет. Одним из наиболее важных признаков является инволюкрум – участок веерообразной поверхности ушной кости, закрученной, как крошечная раковина[38]38
  Подробнее об анатомии уха у китов см.: Zhe-Xi Luo and Philip D. Gingerich, «Terrestrial Mesonychia to Aquatic Cetacea: Transformation of the Basicranium and Evolution of Hearing in Whales,» University of Michigan Papers on Paleontology, 31 (1999): 1–98; and J. G. M. Thewissen and Sirpa Nummela, Sensory Evolution on the Threshold: Adaptations in Secondarily Aquatic Vertebrates (Berkeley: University of California Press, 2008).


[Закрыть]. У пакицета инволюкрум есть, как и у любой другой ветви семейного древа китов после него. Это один из ключевых признаков наряду с мелкими особенностями строения внутреннего уха и черепной коробки, которые есть только у ранних и современных китов, и больше ни у кого. Другими словами, это признак, который делает их китами, а не кем-то другим. Неясно, дала ли эта особенность пакицету преимущество в виде способности слышать на суше, но более поздние линии древних китов использовали ее, чтобы слышать под водой, благодаря соединению между наружным ухом и челюстными костями. Десятки миллионов лет спустя инволюкрум (и подводный слух) сохранился у современных китообразных – от морских свиней до синих китов.

50 млн лет эволюции китов можно разделить на две основные неравные фазы. Первая связана с переходом китов с суши в море и длится менее 10 млн лет; все самые ранние сухопутные киты относятся к первой фазе, даже самые приспособленные к воде все еще сохраняют задние конечности, которые могли бы выдержать их вес на суше. Ко второй фазе относится все, что произошло после того, как киты полностью приспособились к водной среде, это еще 40 млн лет или около того до сегодняшнего дня[39]39
  Возраст древнейших известных нам видов ископаемых китов составляет почти 53 млн лет, но 50 млн лет – достаточно близкая цифра для обсуждения. Более точные данные см.: Nicholas D. Pyenson, «The Ecological Rise of Whales Chronicled by the Fossil Record,» Current Biology 27 (2017): R558–R564.


[Закрыть]. Через обе фазы красной нитью проходит тема вымирания, потому что основная масса китов, которые когда-либо существовали, уже вымерла, как и подавляющее большинство животных на Земле. И хотя сегодня это самая разнообразная группа морских млекопитающих, насчитывающая более 80 видов, летопись ископаемых содержит более 600 видов китов, которых больше нет.

Первая фаза эволюции китов в основном связана с трансформацией: перестройкой и перепрофилированием структур из предкового состояния (первоначально предназначенного для жизни на суше) в новое, подходящее для водной жизни. Трансформация подразумевает начальное состояние, а некоторые эволюционные точки отсчета трудно выделить. Например, слух, зрение, обоняние и вкус – все это чувства, которые развивались почти 300 млн лет на суше, прежде чем первые предки китов ушли в море. Нам удобно считать преобразование передних лап в ласты шагом назад, но это ошибка: получая ласты, киты вовсе не «отменяют» 300 млн лет наземных преобразований. Они, например, не вернули себе жабры. На самом деле все гораздо интереснее. Киты работали с тем, что было у их наземных предков, они изменяли многие анатомические и физиологические структуры и находили им новое применение вместо того, чтобы начинать с нуля.

Вторая фаза, начавшаяся после того, как киты вернулись в воду, включает всех китообразных, вынужденных проводить жизнь исключительно в водной среде, и все последствия этого ограничения. Можно сказать, что ее внутреннее содержание – преодоление ограничений. Эволюционными новшествами становится возникновение таких структур, как, например, китовый ус. Он не только дает преимущество тем, кто обладает им, но и выводит их потомков на новый уровень адаптации[40]40
  Палеонтолог Джордж Гэйлорд Симпсон, во многом определивший в середине ХХ в. облик современной биологии, однозначно заявлял об этой идее как об адаптивной зоне: например, пингвины в ходе эволюции перешли в новую адаптивную зону, когда стали плавать под водой, загребая передними конечностями, чего до них не делала ни одна линия птиц. То, что биологи до сих пор используют терминологию, выработанную десятилетия назад, говорит о ее долговечности. См.: George G. Simpson, Tempo and Mode in Evolution (New York: Columbia University Press, 1944); and Dolph Schluter, The Ecology of Adaptive Radiation (Oxford, UK: Oxford University Press, 2000).


[Закрыть]. В ходе второй фазы эволюции появились фильтрация пищи и эхолокация, которые способствовали диверсификации современных китов. Во времени эта фаза простирается от эпохи первых водных китов, обитавших около 40 млн лет назад, и до наших дней, включая всех современных китообразных вместе с сотнями вымерших форм.

За последние 250 млн лет немало позвоночных переселились с суши в море[41]41
  Морские млекопитающие и морские рептилии представляют собой отдельные ветви на семейном древе позвоночных с четырьмя конечностями (тетрапод). Полный обзор их многочисленных вторжений в океаны см.: Neil P. Kelley and Nicholas D. Pyenson, «Evolutionary Innovation and Ecology in Marine Tetrapods from the Triassic to the Anthropocene,» Science 301 (2015): aaa3716.


[Закрыть]. Первая волна случилась еще во времена динозавров – от 250 до 66 млн лет назад, когда океанские экосистемы заполонили рептилии. После массового вымирания в конце мелового периода в океанах стали доминировать млекопитающие, от китов до морских выдр, хотя пингвины и морские игуаны Галапагосских островов тоже заселили океаны относительно недавно. Все сегодняшние морские млекопитающие[42]42
  Все морские млекопитающие – представители разных ветвей эволюции млекопитающих, которые разошлись не менее 60 млн лет назад. Каланы, ушастые и обыкновенные (безухие) тюлени и медведи – представители подотряда псовообразных отряда хищных млекопитающих, морская корова была истреблена охотниками в XIX в. и относится к отряду сирен, в который входят дюгони и ламантины. Сирены родственны слонам. Киты – представители клады китопарнокопытных. – Прим. науч. ред.


[Закрыть] отдаленно связаны друг с другом, будь то кит, морская выдра (калан), тюлень, морская корова или белый медведь (да, строго говоря, белые медведи – тоже морские животные).

Полнота летописи окаменелостей ранних китов – пакицета, амбулоцета, майацета и им подобных – не имеет аналогов. У нас нет такого ряда окаменелостей, показывающих анатомические изменения других млекопитающих или рептилий при переходе их с суши в воду. Все киты когда-то обитали на суше, а затем перешли к жизни в море – частично или полностью[43]43
  Ламантины, дюгони и морские коровы относятся к группе травоядных морских млекопитающих под названием сиреновые. Их четвероногие сухопутные предки жили на Карибах около 50 млн лет назад. Ранняя эволюция сиреновых показывает много параллелей с этапами ранней эволюции китообразных, включая утрату задних конечностей. См.: Daryl P. Domning, «Sirenian Evolution,» in Encyclopedia of Marine Mammals, 3rd ed. (Cambridge, MA: 2017), pp. 856–59. Для общего обзора многочисленных переходов млекопитающих в море см.: Annalisa Berta, The Rise of Marine Mammals: 50 Million Years of Evolution (Baltimore: Johns Hopkins University Press, 2017).


[Закрыть].

Тем не менее доказательства происхождения китов были обнаружены совсем недавно. Еще лет 40 назад мы не знали, как на самом деле выглядели задние конечности ранних китов в первой эволюционной фазе. Открытие пакицета в 1981 г. дало нам в основном кости от шеи и выше – палеонтологи обнаружили крошечную W-образную кость черепа, где размещался в том числе инволюкрум. Смотреть было особенно не на что, но палеонтологи собрали черепную коробку пакицета, хрупкую, как амфора, но в остальном по сути такую же, как у любого наземного млекопитающего. Череп нашли в речных отложениях и пришли к выводу, что самые ранние киты проводили часть жизни на суше. Однако, не располагая другими частями скелета, ученым оставалось только гадать, как эти киты выглядели от шеи книзу[44]44
  Philip D. Gingerich, «Evolution of Whales from Land to Sea,» Proceedings of the American Philosophical Society 156 (2012): 309–23.


[Закрыть].

В 1994 г. открытие амбулоцета прояснило картину, показав, что у самых ранних китов имелись передние и задние конечности, способные удерживать вес, а пальцы были разделены, хотя между ними, возможно, была перепонка[45]45
  Описание открытия амбулоцета см.: J. G. M. Thewissen, The Walking Whales: From Land to Water in Eight Million Years (Berkeley: University of California Press, 2014).


[Закрыть]. Относительно крупные задние лапы амбулоцета навели на мысль о его стиле плавания: вероятно, он единым движением сгибал позвоночник вместе с задними лапами. С точки зрения механики это нечто среднее между греблей руками и ногами (то есть использования сопротивления воды) и применением гидродинамической поверхности плавника, как это делают современные киты своим хвостом (используя подъемную силу вместо силы сопротивления)[46]46
  Основополагающей статьей по переходным этапам способа передвижения ранних китов, является работа J. G. M. Thewissen and F. E. Fish, «Locomotor Evolution in the Earliest Cetaceans: Functional Model, Modern Analogues, and Paleontological Evidence,» Paleobiology 23 (1997): 482–90.


[Закрыть]. Наш таз жестко связан с позвоночником, а у майацета он был соединен лишь частично, что позволяло позвоночнику более гибко извиваться вверх-вниз. Форма всего лишь нескольких хвостовых позвонков может многое рассказать о том, как передвигается животное – так, у амбулоцета и родственников другого раннего кита ремингтоноцета хвостовые позвонки больше в длину, чем в высоту, значит, у этих китов были длинные утолщенные хвосты, хотя нам все еще не хватает скелетного материала, чтобы понять, в каком направлении эти могучие хвосты могли двигаться[47]47
  Philip D. Gingerich, «Evolution of Whales from Land to Sea,» Proceedings of the American Philosophical Society 156 (2012): 309–23.


[Закрыть].

Находка амбулоцета все-таки не позволила ответить на главные вопросы о происхождении китов: как они вписываются в генеалогическое древо млекопитающих? Кто их ближайшие родственники? К 1990-м гг. исследования ДНК показали, что ближайшие родственники китов – гиппопотамы. Бегемоты и другие копытные млекопитающие, такие как коровы, олени и свиньи, не очень-то похожи на китов, пока вы не рассмотрите их желудки. Даже анатомы XIX в. знали, что у современных китов желудки многокамерные, как у копытных, что указывает на возможную эволюционную связь[48]48
  Уильям Тернер вместе с Уильямом Генри Флауром (тогда в Британском музее в Южном Кенсингтоне) сделали эти наблюдения в конце XIX в., хотя публикация Тернера появилась много лет спустя. См.: William Turner, The Marine Mammals in the Anatomical Museum of the University of Edinburgh (London, MacMillan, 1912).


[Закрыть]. У палеонтологов, однако, был свой кандидат на место ближайшего родственника китов – млекопитающие мезонихиды, которые вымерли, не оставив потомства[49]49
  Наиболее распространенной является гипотеза, согласно которой киты и мезонихиды – это так называемые сестринские таксоны, то есть у них был общий предок. – Прим. науч. ред.


[Закрыть]. Они имели поразительно похожие зубы и были хищными, как некоторые нынешние киты. Без большего количества скелетного материала четвероногих китов, особенно конечностей, не было бы возможности проанализировать истории ДНК и окаменелостей и выяснить происхождение китообразных[50]50
  Christian de Muizon, «Walking with Whales,» Nature 413 (2001): 259–60.


[Закрыть].

Затем, в 2001 г., две конкурирующие группы палеонтологов сообщили об одном и том же ключевом признаке разных ранних китов: оказалось, что лодыжка древних наземных китов была в точности такой же, как у современных парнокопытных[51]51
  Эти статьи были опубликованы на одной неделе в 2001 г.: J. G. M. Thewissen et al., «Skeletons of Terrestrial Cetaceans and the Relationship of Whales to Artiodactyls,» Nature 413 (2001): 277–81 и Philip D. Gingerich, et al., «Origin of Whales from Early Artiodactyls: Hands and Feet of Eocene Protocetidae from Pakistan,» Science 293 (2001): 2239–42.


[Закрыть]. Эта кость, называемая таранной, по форме напоминает фишку из настольной игры. Она есть у коров, коз и верблюдов. У современных китов ее нет, ведь у них нет ног, остатки задних конечностей – это кусочки кости рядом с тазом, глубоко сидящие внутри тела, что делает задние конечности ранних китов единственным источником этой информации. У мезонихид не было таранных костей, значит, сходство их зубов с зубами ранних китов было результатом конвергентной эволюции – как это часто случалось в ходе эволюции млекопитающих. Открытие таранной кости у ранних китов подтвердило выводы анализа ДНК: киты – это просто сильно изменившиеся парнокопытные, только без копыт.

С момента обнаружения пакицета палеонтологи, работающие в отдаленных друг от друга местностях Египта, Пакистана и Индии, обнаружили богатое разнообразие ранних сухопутных китов, которые жили от 50 до 40 млн лет назад в конце геологической эпохи, называемой эоценом. Эти ранние киты словно экспериментировали с экологическими формами, как обычными, так и причудливыми: амбулоцет выглядел как крокодил; майацет больше походил на морского льва (который к тому времени еще не появился), другие странные ранние киты вроде ремингтоноцета представляли собой смесь зоологических групп, что-то вроде длиннохвостой выдры, а у макарацета – названного в честь мифологического существа из Южной Азии, наполовину рыбы, наполовину млекопитающего, – была скошенная книзу морда, возможно, для поедания моллюсков[52]52
  Philip D. Gingerich et al., "Makaracetus bidens, a New Protocetid Archaeocete (Mammalia, Cetacea) from the Early Middle Eocene of Balochistan (Pakistan)," University of Michigan Publications in Paleontology 31 (2005): 197–210.


[Закрыть]. Все эти ранние киты относятся к вымершим ветвям у основания генеалогического древа китообразных; наши представления о том, что являет собой кит, предвзяты и основываются на том, что мы знаем о китах современных, – это большая проблема для палеонтологов, которые хотят понять биологию вымерших китовых родственников.

Знание того, какими киты стали в итоге, превращает изложение их эволюционного пути в простую историю с предсказуемым концом. Так, легко представить себе пакицета, похожего на потерявшегося щенка, – вот он трогает лапой воду, а вот перед нами разворачивается череда промежуточных форм, каждая из которых проводит все больше времени в воде: амбулоцет, который мог слышать под водой и хватал добычу мощными конечностями из засады; майацет, чей таз уже меньше связан с позвоночником, что впервые позволило плыть, отталкиваясь хвостом, как это делает настоящий кит[53]53
  На собрании Общества палеонтологии позвоночных в 2006 г. в Оттаве Филип Джинджерич выступил с речью, в которой, насколько я помню, он использовал это выражение, чтобы призвать к большей честности в палеонтологических художественных реконструкциях: неправильно изображать пакицета кем-то вроде потерявшегося щенка, когда для обоснованной реконструкции у нас не хватает скелетных данных.


[Закрыть]. Окаменелые остатки родственников майацета находят на куда большей территории, чем у предшествующих ему китов, что позволяет предположить, что это четвероногое животное было, по сути, морским, хотя майацет все еще возвращался на берег для деторождения, как нынешние морские львы. В этом смысле он был последним из древнейших китов, все последующие на втором этапе эволюции утратили опорные конечности и окончательно простились с сушей.

Проблема такого линейного повествования в том, что мы знаем конечный результат и потому выбираем путь наименьшего сопротивления, ведущий к тем китам, которых мы знаем сегодня. Но эволюция так не работает: она не ведает будущего, а заботится лишь о том, что достаточно хорошо прямо сейчас. Отбор работает с тем, что есть, перебирая биологические вариации на основе требований окружающего мира. Если бы вы каким-то образом оказались на берегах моря Тетис в позднем эоцене и столкнулись со всем набором ранних китов сразу – четвероногих и причудливых, разбросанных по береговой линии, – вы едва ли угадали бы будущего победителя эволюционной лотереи[54]54
  См. чудесную реконструкцию Карла Бьюэлла – рис. 2 в статье J. G. M. Thewissen and Ellen M. Williams, «The Early Radiations of Cetacea (Mammalia): Evolutionary Pattern and Developmental Correlations,» Annual Review of Ecology and Systematics 33 (2002): 73–90.


[Закрыть]. В свое время и в своей среде обитания любой ранний кит был столь же приспособлен к среде, как любой современный крокодил, морской лев или выдра. Просто когда мы работаем с летописью окаменелостей, мы можем взглянуть на очень долгосрочную перспективу, рассмотреть относительные успехи и неудачи конкретной группы за миллионы лет. В конечном итоге в эволюционном тотализаторе победили ранние киты: они распрощались с сушей, стали полностью водными и породили потомков, способных отфильтровывать криль из воды и охотиться, используя эхолокацию.

Первые киты были просто полуводными млекопитающими, в той или иной степени специализирующимися на жизни у воды. Ничто не предвещало, что их потомки через много миллионов лет станут рыбоподобными левиафанами. Ретроспективный взгляд, однако, выявляет специфические признаки, по которым видны постепенные преобразования: ушные кости в форме раковины перестраивались для того, чтобы слышать под водой; таз отделялся от позвоночника, благодаря чему вся задняя часть тела служила движителем. Если сосредоточиться на том, какие виды вымерли, а какие выжили, можно упустить из виду важные эволюционные преобразования, о которых рассказывают изменявшиеся на протяжении геологического времени кости[55]55
  Анатомия и остеология черепа – обязательный обряд для всех студентов, изучающих морфологию позвоночных. Если хотите копнуть поглубже, обратите внимание на книгу James Hanken and Brian K. Hall, eds., The Skull: Functional and Evolutionary Mechanisms, Vol. 3. (Chicago: University of Chicago Press, 1993).


[Закрыть].

Если вас интересует общая картина эволюции китов, то из всех 200 с лишним костей в теле кита, вероятно, важнее всего изучать череп. Как и у любых других позвоночных, в черепах китов, прошлых и нынешних, компактно располагаются основные органы вкуса, обоняния, зрения, слуха и мышления. Таким образом, череп – это богатейший источник функциональной информации о жизни китов и их изменениях с течением времени, ведь в ходе эволюции чувства тоже изменяются, настраиваются, усиливаются или ослабляются, когда животные совершают крупный экологический переход – например, с суши в море. Несмотря на прочность черепов, изучать их непросто. Составляющие их кости соединены друг с другом сложным и не всегда понятным образом – со слепыми углами, перекрывающимися частями и тонкими соединениями. Мягкие ткани, такие как глаза и мозг, лежат на нескольких костях, как фрукты в чаше, составленной из кусочков пазла. Чтобы было еще интереснее, китовые черепа не только сложно устроены, они еще и большущие. Я достаточно насмотрелся на них, чтобы они казались мне знакомыми, но всегда нужно помнить, что черепа китов явственно отличаются от черепов любых других млекопитающих.

Взять череп дельфина-афалины, который спокойно умещается на письменном столе, хотя чтобы аккуратно перенести его, все-таки понадобятся две руки[56]56
  James G. Mead and R. Ewan Fordyce, «The Therian Skull: A Lexicon with Emphasis on the Odontocetes,» Smithsonian Contributions to Zoology 627 (2009): 1–248.


[Закрыть]. Он состоит из двух основных частей: веслообразный клюв, образованный удлиненными костями с рядами зубов-карандашей, и черепная коробка, состоящая из слоистых костей, покрывающих шарообразное вместилище головного мозга. Кстати о зубах: у афалины нет традиционного для млекопитающих набора резцов, клыков, премоляров и моляров. В какой-то момент эволюционной истории зубатые киты отказались от жевания, а стали просто хватать добычу и глотать ее целиком. Афалины, может, и сверкают белозубой улыбкой, но я бы не советовал совать им в рот пальцы.

Переходим от клюва к остальной части черепа. Следующий признак – строение орбиты, кость нависает над глазом, как тяжелая бровь, все еще очень похоже на других млекопитающих. Но позади орбит начинают встречаться различия. Во-первых, есть отверстие, которое ведет к дыхалу, то есть к ноздрям. Если проследить взглядом изогнутый проход, образованный носовыми костями, до нижней стороны черепа, то можно увидеть конструкцию из тонких, как бумага, костей, сложенных как оригами. Кости, ведущие к дыхалу, находятся позади глаз – полная противоположность всем остальным млекопитающим, у которых ноздри расположены на кончике морды. Будь ваши ноздри расположены так же, как у дельфина, вы сморкались бы из макушки.

У пакицета и майацета ноздри располагались на самом кончике морды, у других ископаемых китов они постепенно сдвигались назад, и у современного дельфина-афалины оказались далеко позади глаз. Интересно, что ноздри сместились не только у китов: у морских коров и ламантинов, которые тоже живут полностью в воде, ноздри расположены высоко на черепе (хотя и не за глазами), в то время как у их вымерших родственников эти отверстия сдвинуты вперед[57]57
  Domning, 2017.


[Закрыть].

Эта параллельная миграция ноздрей позволяет водным млекопитающим, таким как киты и морские коровы, экономить энергию, располагая тело в воде горизонтально и не высовывая нос из воды по-собачьи. Но горизонтальное плавание – лишь одна из причин, по которым череп афалины такой странный.

Если смотреть сбоку, то верхняя часть черепа афалины имеет форму совка – представьте, что ваш лоб был бы вогнутым, как чаша. У живого дельфина эта полость содержит жировое образование под названием мелон, который и придает лбу зубатых китов форму купола. За мелоном и ниже дыхала находятся пустые мешки: воздушные пазухи, основанные на мышцах и заканчивающиеся органом, похожим на пару губ. Этими губами дельфин дует, как трубач, они издают звук, который отражается от внутренней части головы, а затем мелон фокусирует его в виде высокочастотного звукового луча, исходящего из лба дельфина, как луч прожектора[58]58
  Whitlow W. L. Au, The Sonar of Dolphins (Springer Science & Business Media, 2012).


[Закрыть].

Координируя этот процесс через специализированный набор органов генерации звука, зубатые киты создают своего рода биологический сонар – или эхолокатор, – чтобы «видеть» под водой при помощи звука. Все современные виды зубатых китов обладают эхолокацией, будь то кашалоты, клюворылы, речные дельфины, морские свиньи или настоящие дельфины. Именно так они ориентируются в пространстве и находят добычу в мутных реках или глубинах океана, порой на глубине километра или двух, в кромешной тьме. Эхолокация всего несколько раз появлялась у позвоночных животных; зубатые киты – единственные животные, которые используют ее под водой[59]59
  David R. Lindberg and Nicholas D. Pyenson, «Things That Go Bump in the Night: Evolutionary Interactions Between Cephalopods and Cetaceans in the Tertiary,» Lethaia 40 (2007): 335–43.


[Закрыть].

Однако издать высокочастотный звук – это только половина дела. Отражающийся от объектов звук производит эхо, которое еще нужно услышать. (Классические чириканье и писк дельфинов – это звуки, которыми они общаются друг с другом на более низких частотах.) Мы не можем направленно слышать под водой, а киты могут, потому что их ушные кости плавают в полых карманах. Ушные кости дельфина висят в пазухе, заполненной губчатой тканью, которая акустически изолирует каждое ухо, позволяя мозгу обнаруживать небольшие различия во времени поступления звука между правым и левым ухом и точно определять источник звука в трехмерном пространстве[60]60
  Kenneth S. Norris and George W. Harvey, «Sound Transmission in the Porpoise Head,» Journal of the Acoustical Society of America 56 (1974): 659–64; Ted Cranford et al., «Functional Morphology and Homology in the Odontocete Nasal Complex: Implications for Sound Generation,» Journal of Morphology 228 (1996): 223–85.


[Закрыть]. Киты умеют так слышать со времен амбулоцета[61]61
  Sirpa Nummela et al., «Eocene Evolution of Whale Hearing,» Nature 430 (2004): 776–78. «Eocene Evolution of Whale Hearing,» Nature 430 (2004): 776–78.


[Закрыть].

Но как звук достигает ушных костей, особенно если у кита нет наружных ушей? Жир хорошо проводит звук, а, помимо мелона, у зубатых китов есть скопления жира, которые аккуратно помещены в углублениях в задней части челюстей, затем их ответвления непосредственно соединяются с костями уха. Подобно нашим слуховым проходам, эти жировые тела проводят звук, хотя исследователи все еще спорят, нет ли в голове китов других акустических путей: чтобы проверить анатомические основы эхолокации, нужны изощренные эксперименты, а подступиться к этим животным непросто[62]62
  W. W. Au, «History of Dolphin Biosonar Research,» Acoustics Today (Fall 2015): 10–17.


[Закрыть]. Знаменитая особенность зубатых китов была плохо изучена до конца 1950-х гг., когда ученые при поддержке специалистов ВМФ США провели простой эксперимент: они залепили глаза дельфину, и оказалось, что тот все равно перемещался по лабиринту и находил мелкие объекты[63]63
  Kenneth S. Norris et al., "An Experimental Demonstration of Echo-Location Behavior in the Porpoise, Tursiops truncatus (Montagu)," Biological Bulletin 120 (1961): 163–76.


[Закрыть].

Мы до сих пор мало знаем о том, как на самом деле работает эхолокация у зубатых китов, особенно на воле. Локатор китов превосходит лучшие военные технологии, и по-настоящему мы только-только начинаем понимать основы его работы. У разных видов китов имеются большие различия в расположении воздушных мешков, форме мелона и даже ушных костей[64]64
  Megan F. McKenna et al., «Morphology of the Odontocete Melon and Its Implications for Acoustic Function,» Marine Mammal Science 28 (2012): 690–713.


[Закрыть]. Как все эти отличия влияют на частоту звука, как его воспринимают киты – загадка, о которой, надеюсь, еще напишут диссертации. Однако даже быстрый взгляд на череп дельфина показывает, как эволюция то обновляет или изменяет существующие части – например, помещает ноздри позади глаз, то создает совершенно новые структуры – например, эхолокатор на лбу. Вопрос, как именно возникают эволюционные новшества, остается одним из самых важных вопросов современной биологии[65]65
  Neil Shubin et al., «Deep Homology and the Origins of Evolutionary Novelty,» Nature 457 (2009): 818–23.


[Закрыть].

Трансформация и новизна – это две повторяющиеся темы в эволюции не только китов, но и любой группы на древе жизни. Иногда бывает трудно увидеть разницу между ними. Вспомните, что перья, которые большинство птиц сегодня используют для полетов, являются усложненными и многократно видоизмененными чешуйками, которые когда-то покрывали кожу их предков-динозавров[66]66
  Richard O. Prum and Andrew H. Brush, «Which Came First, the Feather or the Bird?» Scientific American 288 (2003): 84–93.


[Закрыть]. Или вспомните, как черепахи в начале эволюционной истории обзавелись лопатками внутри грудной клетки, а их ребра позже слились с другими костями, так что у каждой последующей черепахи в последние 200 млн лет плечи аккуратно «упрятаны» под панцирь[67]67
  Tyler R. Lyson et al., «Evolutionary Origin of the Turtle Shell,» Current Biology 23 (2013): 1113–19.


[Закрыть]. В обоих этих случаях эволюционное новшество возникает изнутри тела – это крайний случай трансформации, которая начинает с того, что есть, но последствия новшества оказываются гораздо более важными. Если преобразование обычно состоит в исчезновении частей тела, изменении их размера или пропорций, то новшество – это внезапное появление новой структуры, которая обеспечивает эволюционный успех потомков. Современные киты являются примерами такого успешного эволюционного новшества: у зубатых китов появились специальные органы для эхолокации, у усатых – для фильтрации, причем ни у одного из их предков таких органов не было[68]68
  Nicholas D. Pyenson, «The Ecological Rise of Whales Chronicled by the Fossil Record,» Current Biology 27 (2017): R558–64.


[Закрыть].