Текст книги "Самая совершенная вещь на свете"

2
Создание скорлупы

Биологи могут многое узнать о видах птиц по их яйцам.

Р. Пурцелл, Л. С. Холл, Р. Кордсоу, «Яйцо и гнездо» (Egg & Nest; 2008)

Психологическое расстояние между музейным ящиком, полным безжизненных яичных скорлупок, и яйцеводами живых птиц, в которых формировались яйца, бесконечно. Во многих случаях оно столь же велико географически. Мало кто из тех, кто разглядывает яйца в музее, хоть раз задумывался об этом. Одна из причин этого несовпадения состоит в том, что не у многих из нас сегодня есть возможность увидеть воочию или потрогать пальцем живые, дышащие яйца диких птиц.

Развивающийся эмбрион защищен от внешнего мира прочной известковой скорлупой яйца, но она также связывает его с внешним миром. Как бы вы изготовили конструкцию, которая не пропускает чужаков-микробов, но в то же время позволяет эмбриону дышать; оболочку достаточно прочную, чтобы выдерживать полный вес насиживающего родителя, но достаточно хрупкую, чтобы позволить птенцу в конце концов выбраться на свободу? Эволюция проделала прекрасную работу по изобретению «самодостаточной системы жизнеобеспечения», которая, по сути, является союзом отдаленного подобия матки[11]11
  Истинная плацента существует только у живородящих животных. – Прим. науч. ред.


[Закрыть] плаценты и незрелого детеныша{28}28
  Rahn et al., 1979.


[Закрыть].

Многое из того, что мы знаем о строении яичной скорлупы, пришло к нам из исследований, которые впервые предпринял живший в XIX в. немец по имени Вильгельм фон Натузиус – человек, технически изобретательный, но в биологии не сведущий. Родившийся в 1821 г. в богатой аристократической семье, он обучался химии в Париже с намерением устроиться на семейный фарфоровый завод. Однако позже он предпочел заняться сельским хозяйством и, получив в управление одно из семейных поместий в Магдебурге на реке Эльбе, провел остаток своей активной жизни, развивая новые методы сельского хозяйства. Он опубликовал много работ на сельскохозяйственную тему и за свои усилия был в 1861 г. возведен прусским королем в рыцарское достоинство. Яичные скорлупки были его хобби, но биологические взгляды Натузиуса были далеки от принятых в его время. Он входил в группу немецких биологов, которые не принимали теорию Дарвина и отвергали недавнее новаторское открытие Матиаса Шлейдена и Теодора Шванна, утверждавших, что все организмы построены из клеток, растительных и животных, так что они являются основой жизни.

Старомодные взгляды Натузиуса не помешали ему провести сравнительное исследование скорлупы птичьих яиц настолько детальное, что оно остается непревзойденным до сих пор. Он жил далеко от какого-либо из университета, работал скорее всего в одиночку в собственной лаборатории и был необычайно изобретателен в разработке новых методов микроскопии. Применив множество едких химикатов, цветных красителей и величайшую изобретательность, Натузиус открыл способы анализа и описания тонкого строения яичной скорлупы не менее чем шестидесяти различных видов птиц, среди которых страусы, киви, удоды, вертишейки, журавли и кайры, все из его коллекций. Но подход Натузиуса был на удивление узким, поскольку он полагал, что наука должна включать лишь немногие описания. Он отверг теоретические построения Дарвина, Шлейдена и Шванна именно на том основании, что считал их идеи не подкрепленными фактическим материалом{29}29
  Gebhardt, 1964.


[Закрыть].

В 1960-е гг. другой исследователь яичной скорлупы, Сирил Тайлер, биологиз Университета Рединга в Великобритании, перевел на английский язык тридцать статей Натузиуса и обобщил их содержание в едином обзоре. Тайлер был поражен достижениями Натузиуса и одновременно огорчен его многословием и множеством повторений одного и того же. Тайлер комментирует жалобы Натузиуса на то, как трудно было издавать его работы. Это вряд ли удивительно, если принять во внимание узость его биологических взглядов: Натузиус был противником Фридриха Куттера – президента Германского орнитологического общества, который значительно лучше разбирался в науке и был к тому же дарвинистом. Для меня Натузиус – интересный пример человека, который значительно обогатил фактами одну из областей науки, несмотря на отсутствие какого-либо теоретического знания биологии, – все равно что хирург, который может блестяще оперировать, ничего не зная о том, как эволюция создавала тела, которые он вскрывает и лечит{30}30
  Tyler, 1964. Куттер был президентом DOG (Deutsche Ornithologen-Gesellschaft, Германское орнитологическое общество) в 1890–1891 гг. (см.: Stresemann, 1975). Некоторые из срезов скорлупы, сделанных Натузиусом, по-прежнему находятся в Музее естествознания в Вене.


[Закрыть].

Давайте же посмотрим на путь яйца вниз по яйцеводу, когда оно добирается до того его участка, где должно начаться формирование скорлупы, примерно через шесть часов после того, как оно покинуло яичник и произошло оплодотворение.

В это время на входе в скорлуповую железу (часто именуемую маткой[12]12
  В научной орнитологической литературе обычно используют словосочетание «скорлуповая железа». Это анатомический термин, говорящий о функции образования. «Матка» в данном случае – скорее слово обыденного языка, которое, применительно к птицам, может вводить в заблуждение. В строгом смысле «матка» – орган, обладающий плацентой, через которую осуществляется тесная связь между организмом зародыша и матери посредством кровеносной системы. Матка с плацентой существует только у живородящих животных, она особенно характерна для млекопитающих. – Прим. науч. ред.


[Закрыть]) «яйцо» покрыто лишь мягкой перепонкой, оно эластично на ощупь. Вы очень легко можете воссоздать для себя эту стадию формирования яйца (подойдет куриное), поместив его на ночь в банку от варенья с разведенным уксусом. Воспользовавшись сочно-зеленым яйцом кайры, которое я нашел брошенным в трещине, я поступил таким образом и наблюдал, как на поверхности скорлупы появились тысячи крошечных пузырьков углекислого газа – результат реакции уксусной кислоты, содержащейся в уксусе, с карбонатом кальция скорлупы. Пузырьки увеличивались, затем отрывались и всплывали на поверхность жидкости. Это напоминало наблюдение за таблеткой «Алкозельцер» в воде в сильно замедленной киносъемке. Через сорок восемь часов скорлупа исчезла полностью, а когда я вынул яйцо из уксуса, его поверхность оказалась мягкой и морщинистой. Яйцо, теперь уже без скорлупы, лежало у меня в руке влажное и дряблое – прямая противоположность тому, с которым я начал опыт, но в данном случае по-прежнему зеленое и с некоторым количеством темных отметин, первоначально испещрявших его поверхность. Положив яйцо в емкость с водой, я был удивлен, увидев, что кожистая перепонка сохраняла точно такую же форму яйца, как в то время, когда у него была настоящая скорлупа.

Уксус всего лишь обратил вспять процесс формирования скорлупы, разъев карбонат кальция с наружной стороны. Часть уксуса может фактически проникать в толщу скорлупы сквозь поры (о которых немного позже), но я в этом не уверен.

Так вот, именно так выглядит «яйцо» в тот момент, когда оно добирается до входа в скорлуповую железу: желток, окруженный тонким слоем очень вязкого белка, содержащийся внутри яйцевидного мешочка – подскорлуповой оболочки – и поддерживаемый ею.

Рис. 2. Яичник птицы и яйцевод. Отмечены области, в которых протекают различные этапы процесса образования яйца. Это схематическое представление – в действительности яйцевод сильно скручен

Фактически двухслойная пленка состоит главным образом из белка, смешанного с небольшим количеством коллагена. Она образуется в той области, которая именуется перешейком яйцевода, прямо перед скорлуповой железой.

Иногда, когда вы очищаете сваренное вкрутую куриное яйцо от скорлупы, можно увидеть фрагменты пленки, прилипшей к внутренней части скорлупы. Внешне и на ощупь она похожа на очень тонкий пергамент, но под микроскопом видно, что она представляет собой переплетение волокон. Эти волокна были выдавлены – словно в игрушке «Глупая ниточка»[13]13
  «Глупая ниточка» (Silly String) – игрушка, в которой жидкое содержимое аэрозольного баллончика мгновенно застывает на воздухе, образуя причудливо изогнутую нить из полимерного материала.


[Закрыть] – из тысяч крохотных желез в районе перешейка яйцевода и образовали то, что под микроскопом напоминает покров кокосового ореха. Эта рыхло сотканная структура позволит пленке растягиваться, когда чуть позже белок разбухнет от воды. Подскорлуповая оболочка однородна по толщине и у большинства видов птиц чрезвычайно тонка, хотя в крупных яйцах она толще: около 5 мк[14]14
  Микрон (мк) – миллионная часть метра; тысячная часть миллиметра. – Прим. автора.


[Закрыть] в яйце зебровой амадины; 6 мк у курицы; добрых 100 мк в яйце кайры и 200 мк – в яйце страуса. Для сравнения: у обычного листа бумаги для принтера (80 г/м²) толщина около 90 мк{31}31
  Johnson (в работе: Sturkie, 2000); о толщине двух слоев подскорлуповой оболочки см. также: Romanoff, Romanoff, 1949: 144 (наружный слой несколько толще).


[Закрыть].

Рис. 3. Строение птичьего яйца

Чтобы увидеть, что задействовано в процессе создания скорлупы, давайте создадим скорлупу птичьего яйца. Мы начнем с того момента, когда «яйцо» добирается до входа в скорлуповую железу. В этой точке «яйцо» напоминает то, которое я вымочил в уксусе, – по сути, это воздушный шарик, частично заполненный водой. Мысленно возьмите его в ладони, сложенные чашечкой, и представьте себе, что на них находятся десятки крошечных аэрозольных разбрызгивателей самого различного устройства. Те из них, которые первыми вступают в дело, мягко выдавливают из себя концентрированный известковый раствор карбоната кальция, который ложится, словно нестойкие порции пены, на поверхности воздушного шарика, и каждая порция высыхает в сгусток вроде десерта безе. Многочисленные – вероятно, их сотни – расположенные рядом друг с другом разбрызгиватели заняты одной и той же работой, так что спустя несколько часов вся поверхность воздушного шарика оказывается покрытой небольшими приземистыми башенками застывшей пены (технически они известны как сосо`чки и названы так за свою форму, напоминающую соски женской груди). Теперь яйцо перемещается из «красной области» яйцевода, чье название говорит само за себя – это область, густо снабженная кровеносными сосудами, – в скорлуповую железу, и здесь другой набор распылителей начинает впрыскивать воду между порциями затвердевшей пены. Вода просачивается сквозь поверхность воздушного шарика – волокнистую оболочку яйца – в белок, лежащий под ней. Этот процесс известен как «набухание», возможно, потому что он заставляет белок увеличиваться в объеме, и, по мере того как происходит этот процесс, воздушный шарик раздувается почти до полного объема. Затем начинает действовать набор распылителей, разбрызгивающих концентрированный раствор карбоната кальция на верхушки пенных капелек{32}32
  Burley, Vadhera, 1989: 58–59. Последовательность неясна; похоже, что первоначальная кальцификация – продукт сосков (в «красной области» скорлуповой железы) – предшествует набуханию.


[Закрыть]. Это происходит по всей поверхности яйца продолжительными всплесками активности, поэтому примерно через двадцать часов они образуют высокие колонны, тесно прижатые друг к другу, словно частокол забора. Их называют губчатым слоем, который заключает в себе вертикальные кристаллы кальцита (разновидность кристаллического карбоната кальция). Когда эти столбики затвердеют, перед нами почти готовая скорлупа, но это еще не все. В некоторых местах столбики не соприкасаются друг с другом, оставляя крохотные вертикальные пустоты. Они становятся поровыми каналами – воздуховодами, которые соединяют подскорлуповую оболочку с полостью яйцевода, чтобы газы и водяной пар могли просачиваться сквозь скорлупу внутрь и наружу, позволяя эмбриону дышать. Как определяются количество и размер пор в яичной скорлупе – а они заметно различаются от вида к виду, – совершенно неизвестно.

Хотя прошло около двадцати часов с момента, когда дряблый воздушный шарик попал в яйцевод, процесс еще не завершился. В следующие и заключительные два или три часа еще один набор разбрызгивателей приходит в действие и начинает распылять цветные красители. Пигмент смешивается с последними слоями карбоната кальция и создает фоновую окраску поверхности яйца. Как только нанесение фонового цвета оказывается законченным, а иногда еще до этого, другой набор красящих орудий создает на поверхности яйца рисунок из пятен и полос, называемый пигментацией. Как именно красящие орудия производят и наносят пигменты на скорлупу – процесс сложный, и более подробно он будет обсуждаться далее. Последняя часть формирования скорлупы задействует еще одну группу распылителей, которая накладывает заключительный слой, похожий скорее на восковой слой на новом автомобиле. Но это не воск – это липкий белок, и в зависимости от видовой принадлежности самки он может смешаться с каким-либо пигментом, но покрывает всю поверхность скорлупы и высыхает.

Аристотель по какой-то причине полагал, что скорлупа яйца остается мягкой, когда оно снесено, и затвердевает, охлаждаясь при контакте с воздухом[15]15
  Так может происходить у рептилий, например у ящериц гекконов.


[Закрыть]. Как объясняет Уильям Гарвей, с взглядами которого мы познакомимся в следующей главе, Аристотель считал так, думая, что яйцо с мягкой скорлупой не причинит самке боль во время его откладки «по той же самой причине, что яйцо, размягченное в уксусе, можно, как говорят, легко протолкнуть сквозь узкое горлышко бутылки». Гарвей комментирует: «Я соглашался с этим мнением Аристотеля в течение долгого времени, пока не провел собственный, совершенно убедительный опыт. А именно, я установил наверняка, что яйцо в матке почти всегда покрывается твердой скорлупой»{33}33
  Aristotle (Generation). Именно Уильяме Гарвею (цит. по: Whitteridge, 1981: 63), а не Аристотелю принадлежит метафора «проталкивание яйца сквозь горлышко бутылки».


[Закрыть].

В течение двадцати четырех часов, предшествующих снесению первого в кладке яйца, самка очень занята и переживает стресс. Снесение яйца требует большого количества дополнительных питательных веществ, но труднее всего организму самки выработать кальций для скорлупы. Отчасти это происходит из-за того, что многие птицы не носят в своем теле больших запасов резервного кальция и зависят от получения его извне в сжатые сроки. Проблема стоит особенно остро для птиц вроде колибри, танагр и ласточек, чей типичный рацион не содержит большого количества кальция. Мой коллега, который исследовал деревенских ласточек, рассчитал, что в их обычном рационе из летающих насекомых содержится очень мало кальция. Поэтому, если бы у них не было альтернативного источника кальция, самка должна бы – что невозможно – кормиться на протяжении целых тридцати шести часов просто для того, чтобы накопить достаточно этого вещества для образования одного яйца{34}34
  Информация Анжелы Тёрнер о деревенской ласточке цитируется в работе: Reynolds, Perrins, 2010.


[Закрыть].

Количество кальция, необходимое для построения скорлупы, различается: оно больше у видов, которые формируют относительно толстую яичную скорлупу или имеют большие кладки, как, например, синица-лазоревка, способная отложить шестнадцать и более яиц. В действительности самка лазоревки вынуждена потреблять для скорлупы своих яиц больше кальция, чем есть во всем их скелете.

Откуда же поступает этот дополнительный карбонат кальция?

Конечно, в итоге он поступает из того, чем птица питается. Если в обычном рационе птицы присутствует много кальция – как у бородачей-ягнятников, значительную часть пропитания которых составляют кости их жертв, и у хищных птиц, сов и морских птиц вроде кайры, которые глотают свою животную добычу целиком, – никаких проблем нет. Проглоченный кальций поступает из кишечника в кровоток, временно в скелет, а затем в скорлуповую железу. Если в рационе достаточное количество кальция отсутствует, то самка может задействовать кальций из своего скелета, но это свойственно лишь немногим видам птиц. Исландский песочник – один из них, но здесь самка располагает запасами кальция, достаточными лишь для двух из четырех яиц ее кладки; остальное поступает из тех кормовых объектов, которые она может найти в те дни, когда в ее яйцеводе происходит образование яичной скорлупы{35}35
  Reynolds, Perrins, 2010.


[Закрыть].

Во время формирования яичной скорлупы самки ищут источники кальция и отчетливо проявляют определенное пристрастие к нему. Я нахожу это одновременно и замечательным, и мало чем примечательным. Явление не должно удивлять нас, поскольку если бы у них не было такого пристрастия, их организм не смог бы создать отвечающую всем требованиям яичную скорлупу. А замечательно здесь то, что самка способна видеть разницу между бедными и богатыми кальцием видами пищи, а также то, что это пристрастие действует только в период формирования яичной скорлупы, обычно лишь по вечерам. Имея возможность выбора, домашние куры точно знают, что им нужно, и жадно набрасываются на пищу, к которой добавлены толченые раковины устриц (превосходный источник кальция){36}36
  Johnson, 2000: 590. Конрад Лоренц (Lorenz, 1965: 14) предполагал, что птицы, ищущие кальций, будут клевать любое белое, твердое, крошащееся вещество, которое, как он выражается на языке этологии своего времени, выступает в роли «специфического пускового механизма».


[Закрыть].

Как самки птиц могут определить, что они нашли источник кальция? Исследования на домашних курах предполагают, что в поиске кальция присутствует как врожденный, так и полученный путем обучения компонент. Пока неизвестно, какими чувствами пользуются птицы для поиска кальция. Могут ли они чувствовать его запах? Могут ли они его видеть? Могут ли они ощущать его вкус? Мы этого просто не знаем. Разводимым в неволе птицам вроде волнистых попугайчиков и канареек обычно дают муку из скелета каракатицы[16]16
  Маленькая известковая пластинка, рудимент раковины у головоногих моллюсков каракатиц.


[Закрыть], которой они никогда не могли видеть до этого: как же они узнают, что им следует начать потреблять ее перед кладкой яиц?

Из всех способов восприятия, которыми обладают птицы, наиболее полезными при поисках кальция оказываются, вероятно, обоняние и вкус. Люди могут обнаруживать кальций по запаху, но свидетельства в пользу того, что мы можем распознавать кальций на вкус, до недавнего времени были гораздо менее определенными. Похоже, что нам не слишком хочется признавать, что млекопитающие (вроде нас самих) или птицы могли бы обладать определенными рецепторами на вкус кальция, потому что это опровергнет мнение о том, что мы обладаем лишь небольшим количеством основных вкусовых рецепторов (на сладкое, кислое, соленое и т. д.){37}37
  Э. Роура (личное сообщение); Tordoff, 2001.


[Закрыть].

В хитроумном эксперименте, проведенном в 1930-е гг., Х. Гельвальд скармливал лишенным кальция курам либо чистые макароны, либо макароны, наполненные толченой яичной скорлупой, так, чтобы они не могли ощущать вкуса яичной скорлупы. Через четыре часа птицам открывали свободный доступ к толченой яичной скорлупе, и Гельвальд регистрировал, сколько ее они поедали. Птицы, которые не сознавали, что потребляют яичную скорлупу, спрятанную в макаронах, во второй части эксперимента съедали ее гораздо меньше, чем те, которым давали чистые макароны. Можно, таким образом, предположить, что куры, усвоившие невидимый ими кальций, так или иначе «узнали», что в их организме его оказалось достаточно, даже не испытав присутствия вещества на вкус. Однако этот эксперимент явно не устраняет возможности того, что куры могут ощущать вкус кальция. Кроме того, как вам скажет любой, кто был вынужден получать питание через трубочку, сам аппетит легко утоляется без необходимости ощущать вкус пищи. По-прежнему еще нужно показать, какими чувствами пользуются птицы для обнаружения кальция. У млекопитающих недавно был обнаружен ген рецептора вкуса кальция, и этот же самый ген может существовать у птиц. Также известно, что у различных видов животных вкусовые почки иногда действуют сообща, одновременно воспринимая разные вкусовые ощущения. Поэтому наверняка может оказаться, что у птиц в полости рта присутствуют специфичные кальциевые рецепторы{38}38
  Hellwald, 1931.


[Закрыть].

Клесты – редкие обитатели угодий, где я живу, – на краю национального парка Пик-Дистрикт. По моим случайным наблюдениям – это птицы, пролетающие над моей головой или сидящие в кронах хвойных деревьев и извлекающие и поедающие семена из сосновых шишек. Когда я искал информацию о птицах, потребляющих кальций, я нашел несколько упоминаний о клестах. Орнитолог Роберт Пейн сообщил о том, как он удивился, наблюдая в Калифорнии клеста, кормившегося на земле, и не просто на земле, но клевавшего помет койота. Фактически птица – самка, строящая гнездо, – выбирала из фекалий хищника рассыпчатые фрагменты костей грызунов. В другом сообщении группу, насчитывавшую около пятидесяти особей, наблюдали во время клевания ими известкового раствора. Это заставило меня задаться вопросом о том, вынуждены ли самки клестов, у которых проходит формирование яиц, разыскивать специальные источники кальция в дополнение к своему обычному рациону из сосновых семян, бедному этим элементом{39}39
  Клесты: Payne, 1972. Сообщение о поедании известкового раствора цитируется в: Tordoff, 2001. Оказалось, что это действительно так: в сосновых семенах содержится всего 1 % кальция, и мы не знаем, какую его часть могут использовать птицы; Джонатан Сильвертаун (личное сообщение, 30.09.14).


[Закрыть].

Для нескольких видов мелких куликов, гнездящихся в арктической тундре, кости грызунов являются основным источником кальция в составе их рациона. Самки, откладывающие яйца, выбирают косточки и зубы сибирских леммингов либо из скелетов, которые они находят, либо из погадок, которые отрыгивают поморники, поедающие леммингов{40}40
  MacLean, 1974.


[Закрыть].

Деревенские ласточки, о которых я упоминал ранее, получают нужный им кальций, заглатывая богатый известью гравий, но многие мелкие птицы, похоже, полагаются на богатые кальцием ракушки улиток, которые они ищут на земле в период кладки яиц. Поиск улиток отмечен для многих видов, в том числе для больших синиц, желтоголовых и красноголовых корольков и североамериканских трехпалых дятлов (Picoides borealis). Поиск кальция идет по вечерам, потому что формирование яичной скорлупы протекает главным образом ночью. Самки устраиваются на ночлег с животами, набитыми фрагментами раковин улиток, кальций из которых извлекается в течение ночи и откладывается в их яичной скорлупе. Эксперименты с домашними курами показали, что яйца самок, которым давали толченые раковины устриц в конце дня, гораздо реже имели дефектную скорлупу, чем у тех, которым скармливали толченые раковины только по утрам{41}41
  Mongin, Sauveur, 1974.


[Закрыть].

Как показывает этот пример и как известно всем птицеводам, недостаток кальция может вызвать нарушение процесса размножения. Дефектные яичные скорлупки – лишь один показатель этой закономерности; без достаточного количества кальция птицы могут откладывать яйца без скорлупы заключенными лишь в подскорлуповую оболочку, и они, конечно, обречены. При нехватке кальция некоторые птицы будут вообще не в состоянии размножаться. Легко представить себе, что у домашней или клеточной птицы нехватка кальция будет результатом небрежного ухода, но верно ли, что дикие птицы всегда могут найти достаточное количество кальция?

Неверно. В 1980-е гг. в Нидерландах Питер Дрент и Ян Вийбо Вольдендорп обнаружили, что большие синицы с трудом получали количество кальция, достаточное для формирования нормальной яичной скорлупы. У голландцев есть несколько поводов быть знаменитыми, в том числе потому что их сельское хозяйство и индустриализация – одни из самых интенсивных в Европе. Обе эти отрасли экономики ответственны за выпадение кислотных дождей. Те, в свою очередь, вызвали ухудшение качества почвы, сокращение площади лесных местностей и резкое сокращение численности улиток{42}42
  Graveland, 1998: 45.


[Закрыть].

Кислотные дожди впервые появились в XIX в.; они выпадают, когда загрязнители вроде диоксида серы и оксида азота (главным образом от работающих на угле электростанций) выбрасываются в атмосферу, где растворяются в капельках воды облаков и оседают на землю в виде дождя или снега. Результат – закисление водоемов, а также пагубное воздействие на почвы и растительность. Лишь в 1970-х гг. стали очевидными все последствия кислотных дождей: гибель рыбы, ускоренное разрушение старинных зданий и исчезновение из почвы (так называемое выщелачивание) карбоната кальция, губительно влияющее на популяции улиток{43}43
  Reynolds, Perrins, 2010.


[Закрыть].

Отсутствие улиток, особенно в местах с бедными песчаными почвами, где мало альтернативных источников кальция, приводило к тому, что голландские большие синицы и другие мелкие птицы откладывали яйца, скорлупки которых обычно были «очень тонкие, зернистые, пористые, хрупкие и без цветных пятен». В бедных кальцием лесистых местностях самки больших синиц тратили много времени на поиски улиток, а когда не могли найти их вообще (или в достаточном количестве), в отчаянии поедали гравий и песок. Некоторые самки вообще не сумели отложить яйца, в яицеводах других формировалась дефектная скорлупа, а иногда птицы откладывали яйца вообще без скорлупы{44}44
  Drent, Woldendorp, 1989.


[Закрыть]. Единственными пернатыми, которых это, похоже, не затронуло, были те из них, чьи территории перекрывали популярные места для пикников, где они могли найти достаточно фрагментов скорлупы от сваренных вкрутую куриных яиц, оставленных неопрятными участниками пикников! Что любопытно, мухоловки-пеструшки, гнездящиеся в том же самом лесу, что и большие синицы, не испытывали никаких проблем, формируя нормальную яичную скорлупу. Изначально причину этого видели в том, что у мухоловок (перелетных птиц, в отличие от синиц) яйца начинали формироваться вскоре после прилета из Африки, но позже выяснилось, что мухоловки-пеструшки ищут многоножек и мокриц, экзоскелеты которых богаты кальцием. Неясно, почему этого не делают большие синицы{45}45
  Graveland, Baerends, 1997.


[Закрыть].

Понимание того вреда, который несут кислотные дожди, пришло с запозданием, но позже оказалось, что они оказывали отрицательное влияние на скорлупу птичьих яиц еще со времен промышленной революции, и положение неуклонно ухудшалось. Это изящно продемонстрировало исследование Риса Грина, и он сделал данное открытие почти случайно. Грин, одновременно работавший в Кембридже и Королевском обществе защиты птиц (Royal Society for the Protection of Birds, RSPB), искал возможные причины снижения численности британских белозобых дроздов. Он задался вопросом, могло ли продолжающееся закисление горных местообитаний белозобого дрозда привести к уменьшению толщины яичной скорлупы и к снижению успеха в размножении, как в случае с голландскими большими синицами. При этом он предполагал, что на другие виды дроздов – черного дрозда, певчего дрозда и дерябы, размножающихся в низменностях, где воздействие закисления было гораздо менее очевидным, – оно так не повлияет. Используя музейные коллекции яичной скорлупы, собранные с 1850 г., Грин сумел отследить изменения в толщине скорлупы во времени. Яичные скорлупки у белозобых дроздов демонстрировали непрерывное уменьшение толщины, но то же самое происходило со скорлупой трех других видов дроздов. Похоже, все они пострадали от последствий закисления и, что было критически важно, от исчезновения улиток{46}46
  Green, 1998. Интересно, что не существует указаний на то, что пестициды, ставшие причиной значительного уменьшения толщины скорлупы у хищных и рыбоядных птиц в середине 1940-х гг., оказали какое-то воздействие на дроздов.


[Закрыть].

Изменения в законах, регулирующих промышленные и сельскохозяйственные выбросы, уменьшили выпадение кислотных дождей, так что популяции улиток и качество яичной скорлупы у синиц и дроздов начали восстанавливаться, но скорлупа по-прежнему остается тоньше, чем была раньше{47}47
  Reynolds, Perrins, 2010.


[Закрыть].

Кислотный дождь был не единственной связанной с кальцием проблемой, выпавшей на долю птиц из-за вреда, причиняемого людьми окружающей среде. Гораздо более серьезная и коварная проблема появилась в период между 1940-ми и 1970-ми гг. из-за пестицидов. Изобретенное в 1939 г. хлорорганическое соединение, известное как ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан), оказалось настолько эффективным в предотвращении распространения человеческих болезней, переносимых насекомыми, что это, как говорили, даже помогло союзникам выиграть Вторую мировую войну. Эффективность его была такова, что к 1970-м гг. ДДТ использовался по всему миру. Его отрицательное действие на живую природу, и на популяции диких птиц в том числе, стало очевидным почти с момента изобретения препарата, но его изготовители потрясающе преуспели в обмане или, возможно, действовали в сговоре с правительством США, поэтому могли использовать его в сублетальных дозах на обширных территориях суши. В 1940-е и 1950-е гг. власти США даже разбрызгивали ДДТ на занятых людьми пляжах, чтобы оградить купальщиков от кусачих мух: «услуга» рекламировалась с использованием изображений беззаботных детей, резвящихся в облаках ДДТ.

ДДТ накапливается (в чуть измененной форме, называемой ДДЭ – дихлордифенилдихлорэтилен) вверх по пищевой цепи, поэтому было обнаружено, что его содержание у высших хищников вроде хищных птиц, сов и цапель в итоге оказалось очень высоким. В настоящее время его воздействие на эти виды птиц хорошо изучено. Начиная с 1960-х гг. обнаруживалось, что хищные птицы откладывали яйца с исключительно тонкой скорлупой, которую насиживающая птица всякий раз раздавливала. Измерения яичной скорлупы из музейных коллекций слишком красноречиво показывали, что уменьшение толщины скорлупы точно совпадало с началом использования ДДТ. Потребовалось гораздо больше времени, чтобы установить ответственный за это физиологический механизм: ДДТ мешал работать должным образом ферменту, важному для формирования яичной скорлупы. Фактически ДДЭ останавливал секрецию необходимого для скорлупы кальция быстрее, чем это происходило бы в отсутствие вещества, что приводило к резкому уменьшению ее толщины. Истончение яичной скорлупы в 1960-х гг. происходило не из-за нехватки кальция, а из-за химического вещества, которое мешало птицам его использовать. Как заметил Марк Кокер в своей книге «Клакстон: полевые заметки с маленькой планеты» (Claxton: Field Notes from a Small Planet), для птиц вроде соколов-сапсанов «разница между выживанием и вымиранием… покоилась на половине миллиметра кальция»{48}48
  ДДТ – это дихлордифенилтрихлорэтан; ДДЭ (дихлордифенилтрихлорэтилен) является его метаболитом. Вдохновленный фактом находки яичной скорлупы грача, Марк Кокер обсуждает проблему ДДТ в книге «Клэкстон…».


[Закрыть].

Использование ДДТ и других ядовитых пестицидов было в конце концов запрещено в Великобритании и Северной Америке в 1970-х гг., а в 2001 г. – во всем мире. Толщина яичной скорлупы хищных птиц вновь быстро увеличилась, но поводов для самоуспокоения у нас нет. В 2006 г. защитники природы обрадовались, обнаружив, что пара калифорнийских кондоров – вида, находящегося на грани полного исчезновения, – загнездилась в районе Биг-Сур на побережье Калифорнии. Но радость была недолгой: едва снеся яйца, родители сразу раздавили их в гнезде. Скорлупа яиц оказалась очень тонкой, а анализ показал, что она переполнена ДДЭ. Это была загадка. ДДТ был запрещен уже сорок лет – как же это могло случиться? Ответ удручает. Между 1950-ми и 1970-ми гг. химическая компания «Монтроуз», которая выпускала ДДТ, очевидно, сбрасывала его сотнями тонн в лосанджелесскую канализацию, откуда он проделал свой коварный путь из накопившихся морских отложений в ткани рыбы и морских львов, чьими трупами кормятся прибрежные кондоры{49}49
  Birkhead et al., 2014: 415; http://www.nytimes.com/2010/11/16/science/16condors.html?pagewanted=all&_r=0.


[Закрыть].

Мы должны поблагодарить Рэчел Карсон и ее книгу «Безмолвная весна» (Silent Spring; 1962) за спасение нас и нашей живой природы от жадного, неэтичного бизнеса производителей пестицидов. Карсон, проигравшая собственную битву с раком в 1964 г., начала движение за охрану окружающей среды, но эта битва, увы, еще далека от завершения{50}50
  Carson, 1962; см. также книгу: Oreskes N. and Conway E. M. Merchants of Doubt. London: Bloomsbury Press, 2010. Неоникотиноиды – другая группа пестицидов, разработанная несколько позже. Они оказывают столь же опустошительное воздействие на дикую природу. См.: Goulsen, 2013.


[Закрыть].

В июле 2013 г. мне рассказали об одной публикации в Интернете, где утверждалось, что яйца кайр могут быть самоочищающимися. Я бы покривил душой, сказав, что когда-либо слышал об этом. За годы наблюдений за кайрами я знал, что их яйца неизменно были покрыты грязью, и совершенно непонятно, как она могла быть удалена. Заинтересовавшись, я посетил вебсайт и оказался заинтригован вдвойне. Это было сообщение о докладе, сделанном на конференции в Испании человеком с истинно португальской фамилией – Стивом Португалом. Оно вызвало огромный интерес: во‐первых, из-за того что ученые редко разглашают свою работу до того, как ее рассмотрят их коллеги и она будет издана, во‐вторых, как раз из-за самого открытия.

Португал случайно пролил немного воды на яйцо кайры, лежавшее у него на столе, и заметил, что вместо того, чтобы покрыть всю его поверхность, вода собралась в виде отдельных серебристых капелек. Эффект в точности напоминал то, что можно увидеть на листьях лотоса и многих других растений. Португал понимал, что причина кроется в строении листа или скорлупы, и, по крайней мере, для лотоса эффект самоочистки был известен. Дело в том, что вода, образуя почти сферические капельки, убирает с поверхности листьев все постороннее, и, когда лист наклонен, вода скатывается с него, унося загрязнение с собой.

Я никогда не задумывался о микроструктуре скорлупы яйца кайры. Сразу после прочтения статьи я перешел из своего кабинета в лабораторию и поместил яйцо кайры под препаровальную лупу. При большом увеличении поверхность яйца напоминала горный хребет Гуйлинь в Китае – множество остроконечных пиков. Затем я заменил яйцо кайры яйцом гагарки и посмотрел его под микроскопом. Для двух столь близкородственных видов отличия были примечательными: теперь я смотрел на низкие округлые холмы Саут-Даунс в Англии. Я не мог поверить, что никогда не задумывался рассматривать яичную скорлупу таким образом. Из-за случайно пролитой воды Португал заметил, что ландшафт из островерхих гор на яйце кайры был очень похож на прыщеватую поверхность листьев лотоса – отсюда и способность обоих объектов заставлять воду собираться в крохотные шарики. Поверхность такого рода известна как гидрофобная (от слов hydro – вода, phobic – пугающий, то есть отталкивающий).