Эволюция против вымирания

Недавно ученые объявили, что на Земле началось новое массовое вымирание: из-за деятельности человека темпы исчезновения видов позвоночных животных приблизились к уровню, который был 66 миллионов лет назад, когда вымерли динозавры. На самом ли деле флора и фауна Земли менялась в результате катастроф? Удар метеорита, глобальное потепление, испепеляющие пожары — вопреки привычным представлениям, закономерности эволюции гораздо сильнее вселенских катаклизмов.

История нашей планеты хранит следы нескольких крупных катастроф, буквально переформатировавших тогдашние экологические системы. После каждого глобального вымирания на эволюционную сцену выходили новые классы живых существ, а от прежних оставались лишь окаменевшие остатки. Ученые Палеонтологического института им. А. А. Борисяка Российской академии наук, похоже, нащупали механизм этих изменений. А помогли им в этом насекомые — одна из самых успешных категорий животных, некоторые представители которой способны выжить даже неподалеку от эпицентра ядерного взрыва.

Апокалипсис: альфа-версия

При словах «глобальное вымирание» обычно вспоминается исчезновение динозавров. Но была в истории Земли катастрофа куда большего масштаба, известная специалистам как «Великое вымирание». На границе пермского и триасового периодов, 252 миллиона лет назад, 96 процентов морских и более 70 процентов наземных видов животных исчезли, словно по мановению волшебной палочки. Ни до, ни после на нашей планете не происходило столь масштабного опустошения биосферы.

Обстоятельства той трагедии изучены достаточно хорошо и легко могли бы лечь в основу голливудского блокбастера. Да что там кино — создается впечатление, что именно Великое вымирание вдохновляло автора «Откровения Иоанна Богослова», детально описавшего гибель нашей собственной цивилизации. Вот лишь некоторые из факторов, сочетание которых, похоже, и вызвало к жизни эту грандиозную катастрофу.

В конце пермского периода на огромных пространствах Сибири произошли фантастические по своим объемам прорывы магмы на поверхность Земли. Застывшие лавовые поля, известные как сибирские траппы, занимают в общей сложности два миллиона квадратных километров — площадь Гренландии или Индии. Объем излившихся пород оценивается сегодня примерно в пять миллионов кубических километров. Разумеется, такая масса лавы заметно разогрела земную атмосферу, добавив в нее изрядную толику парниковых газов, что привело к еще большему — глобальному — потеплению.

Примерно в то же время на территорию современной Антарктиды, на Землю Уилкса, упал крупный астероид, кратер от которого (диаметром 500 километров) до сих пор виден. Заметим, что диаметр мексиканского кратера Чиксулуб от метеорита, считающегося убийцей динозавров, — всего 175 километров.

И наконец, в океане произошло загадочное событие, высвободившее огромные массы метана — важнейшего компонента парниковых газов. То ли этот метан миллионы лет копился в придонных слоях воды, то ли его начали массово выделять археи рода Methanosarcina, но состав земной атмосферы сильно изменился.

Итог всех этих неприятностей — тестовая версия Апокалипсиса: небо закрыла пелена вулканической пыли, с которой смешалась пыль от удара астероида. Воздух был горяч и сух, а океан превратился в раствор кислоты, совершенно непригодный для жизни большинства своих прежних обитателей.

Кризис разнообразия

В таких ужасающих условиях способны выжить немногие живые существа, считают многие современные палеонтологи. Поэтому фауна массово вымирала, и лишь когда атмосфера очистилась, а океанская вода из кислой сделалась просто соленой, редкие выжившие создания приступили к новому этапу эволюции. Но, как выяснилось, эта логичная и понятная схема, к сожалению, не имеет никакого отношения к действительности!

Российский палеонтолог, доктор биологических наук, заведующий лабораторией артропод Палеонтологического института Александр Павлович Расницын много лет изучает насекомых пермского и триасового периодов. И по его данным получается, что никакого катастрофического Великого вымирания на самом деле не было.

Кризис на рубеже перми и триаса считался таким глубоким, что известный британский палеонтолог Майкл Бентон даже выпустил книгу под названием «Когда жизнь почти умерла». Другой ученый, Джек Сепкоски из университета Чикаго в одной из своих работ представил график, на котором видно, как подъемы разнообразия животных сменяются плато относительно стабильного числа видов и глубокими, резкими провалами вымираний. А у российских ученых вышло, что на границе перми и триаса имеется некоторый спад, но длительный и не такой глубокий, как нарисовано у Сепковски. Этот провал в перми и триасе, очень долгий, продолжался более половины пермского периода — десятки миллионов лет.

Чтобы более детально разобраться в событиях того далекого времени, Расницын и его коллеги применили свою собственную методику. Они работают на уровне семейств, потому что отрядов у насекомых недостаточно много, а родов слишком много, и главное, что они очень короткоживущие. В результате была построена кривая на основе нескольких показателей, самые главные из которых — первые и последние находки представителей конкретных семейств. Появление в геологической летописи и исчезновение из нее интерпретировались как возникновение и вымирание. Оказалось, что общее количество семейств (то есть собственно разнообразие фауны) снижается очень медленно на протяжении всей средней и верхней перми, не отражая никакого резкого вымирания. В нижнем триасе насекомых действительно практически нет, но беда в том, что в среднем и верхнем триасе очень значительная часть палеозойских семейств снова возникает. «То есть насчет вымерли — это совсем не та история», — отмечает Расницын.

И совсем замечательная вещь — позднепермское вымирание традиционно связывают с сибирскими траппами, с излиянием колоссального количества магматического вещества в Сибири. Утверждается, что выброс огромного количества газов, сжигание накопившихся углей и торфов и прочие драматические события превратили планету в совершенную душегубку. Но дело в том, что тунгусские лавовые излияния не были одномоментными, а из межтрапповых осадочных слоев (например, с Тунгуски и Бабьего Камня в Кузбассе) известно множество разнообразных насекомых и растений. То есть биосферу эти лавовые поля не погубили — по крайней мере флору и энтомофауну.

Так что же происходило в таком случае с разнообразием насекомых, пока вся остальная фауна глобально вымирала?

«Интенсивность исчезновения насекомых в средней-верхней перми, в разгар Великого вымирания, застывает на одном уровне. Но при этом резко снижается появление новых семейств. Получается, что снижение разнообразия происходит не за счет роста вымирания, а за счет снижения скорости возникновения новых семейств, и именно этот параметр определяет всю динамику разнообразия у насекомых. То есть вымирание, зависящее главным образом от внешних факторов — вулканизма, траппов, астероидов — на больших и самых интересных интервалах времени оказывается величиной постоянной, а варьируется динамика появления, которая в очень большой степени определяется внутренними свойствами организмов и процессами, идущими в биосфере. Это совершенно иная идеология!» — восклицает доктор Расницын.

Итак, исследования пермских и триасовых насекомых показывают, что ни о каком резком, спровоцированном глобальной катастрофой вымирании в их отношении говорить не приходится. Долговременное и плавное снижение разнообразия пермских насекомых больше напоминает последние миллионы лет мелового периода, когда число известных родов динозавров постепенно и неумолимо снижалось с сотен в начале мела до 10-30 в конце. Причина такого обеднения разнообразия, во всяком случае у насекомых, — эволюционный стазис, когда новые семейства просто перестают появляться, а старые продолжают жить, как и прежде, и вымирать с той же скоростью.

Трагедия совершенства

Но разве может эволюция остановиться? Такой вопрос неизбежно возникнет у любого читателя, освоившего школьный курс биологии. Неизвестно, что думал по этому поводу Чарльз Дарвин, а вот современные ученые считают, что не только может, но в определенных случаях просто обязана так поступить.

«Если ограничиться исключительно генетическим подходом к эволюции, рамками той самой синтетической теории, которую проходят в школе, то быстрее всех должны эволюционировать существа, у которых интенсивнее меняется генетика: у кого быстрее идет размножение, больше популяция, выше плодовитость. Иными словами, бактерии. А медленнее всего будут эволюционировать самые крупные, самые медленно размножающиеся формы. Так вот, на самом деле быстрее всех эволюционируют слоны и киты, а медленнее всего — одноклеточные. Все ровно наоборот», — рассказывает Расницын.

Почему так происходит? Точного ответа у ученых пока нет, но если не сомневаться в правоте генетики, то остается предположить лишь одно: предоставляемые генетикой резервы изменений у слонов и китов вполне достаточны для обеспечения самой быстрой эволюции. А вот у других эволюция чем-то заторможена и не идет, или идет не с полной скоростью. Вопрос в том, что тормозит эволюцию. Расницын предложил концепцию адаптивного компромисса, основанного на том, что если все в организме согласовано и гармонично, то изменить в нем что-то одно, не затронув по коррелятивным правилам и другие параметры, очень трудно. А коррелятивные изменения практически всегда будут не приспособительными и стало быть — вредными.

Чтобы в такой ситуации эволюция все-таки пошла, требуется тонко сбалансированная организация живого существа. Простое ужесточение условий приведет к его вымиранию, а смягчение — вызовет лишь усиленное размножение, рост смертности, зависимой от плотности и восстановление всей системы на том же самом уровне. По-видимому, преодоление адаптивного компромисса возможно при каком-то одностороннем изменении условий, когда фактически адаптивному контролю подвергаются только некоторые из функций. Например, организм попадает на остров, где для него нет ни хищников, ни опасных паразитов, и вся проблема сводится к тому, чтобы научиться питаться тем, что там есть. Кстати, хорошо известно, что именно на островах зачастую происходит быстрая эволюция и животные принимают гротескные формы. Так что эволюция идет при возникновении таких несбалансированных условий, при попадании в новую экологическую нишу. Со временем она вновь создаст вполне сбалансированное существо, после чего опять наступит эволюционный стазис. Что же произойдет, если в фауне все ее компоненты достигнут очень высокого совершенства, мощного компромисса, так сказать, закоснеют в своей безупречности? Тогда при изменении условий они будут просто вымирать — до тех пор пока не освободится среда обитания, пока не смягчатся условия, не снизится адаптивный контроль и не облегчится эволюция. Все это мы и видим на примере палеозойских насекомых.

«Выжимка из наших исследований состоит в том, что никаких массовых вымираний у насекомых не было и динамика их разнообразия определяется динамикой возникновения новых групп, а не динамикой вымирания. На суше влияние и масштаб пермотриасовой катастрофы были гораздо меньше, чем в море, что вызывает полное изумление, если считать, что причины катастрофы — в изменениях атмосферы, ударе астероида и вулканизме. А поскольку наш подход на других группах животных не применялся, то я не могу утверждать, что ситуация с насекомыми специфична. Развитие разнообразия насекомых начиная с карбона и поныне очень похоже на то, как менялось суммарное разнообразие других животных в этот период. Поэтому совсем не исключено, что эти тенденции могут оказаться всеобщими, и пермо-триасовое вымирание на самом деле было обусловлено биологическими, а вовсе не геологическими факторами», — подытоживает Расницын.

Источник: lenta.ru

• Расскажите об этом своим друзьям!

• Врач рассказала, что нужно съесть перед сном, чтобы быстрее заснуть
  
  Теплое молоко может помочь подготовиться ко сну. Оно содержит аминокислоту триптофан, благоприятно воздействующую на нервную систему.
• Бабушка Полина расскажет о народных поверьях и праздниках
  
  Вместе с Полиной Рожновой, блогером Яндекс Дзен, можно с интересом полистать русский народный календарь. Полина Константиновна, например, знает, почему 3 ноября девушки искали особый лист. Этот лист посеребрен морозом. И если этого листочка дотянуться, то девушке прибавится красоты. И обязательно встретиться молодой человек, который увидит в девушке свою суженую.
• Ученые доказали, что Интернет положительно влияет на пожилых
  
  К такому выводу пришли мужи науки. Благотворно Сеть влияет на самооценку, удовлетворенность жизнью, здоровье и снижение симптомов депрессии у людей в 50+.
• Учитель на уроке высказался о теракте на Крымском мосту и получил срок
  
  Преподаватель истории и обществознания выразил свое мнение об инциденте на Крымском мосту во время урока и был осужден за это.
• Россиянам посоветовали в Михайлов день проявить к другим доброту
  
  21 ноября – Михайлов день. Этот народный праздник посвящен архангелу Михаилу – главному защитнику и покровителю воинов. Что можно и нельзя делать в этот день и и какой была чудесная помощь новгородцам от Михаила?
• Россиянам посоветовали выходить на пенсию позже ради увеличения выплаты
  
  Сенатор Ольга Епифанова раскрыла, какие способы могут помочь россиянам увеличить свою пенсию.
• В Крыму студенческим семьям с первенцем будут давать сертификаты в 1 млн рублей
  
  Глава Крыма Сергей Аксенов объявил, что планирует предоставлять студенческим семьям в регионе жилищные сертификаты на сумму в 1 миллион рублей при рождении первого ребенка. Соответствующий законопроект уже направлен на согласование.
• Мошенники начали отправлять россиянам подарки, чтобы получить секретный код
  
  В России появилась новая схема мошенничества с взломом аккаунтов на госуслугах: киберпреступники отправляют цветы или другие подарки жертве, после чего запрашивают у нее "код подтверждения доставки", который фактически дает доступ к порталу госуслуг.
• Собака пришла из ниоткуда и спасла потерявшуюся в тайге сибирячку
  
  В тайге, заблудившись при сборе брусники, оказалась жительница севера Иркутской области по имени Галина.
• Мужчине подарили полёт на самолёте, который разбился
  
  В Словении разбился самолет, на борту которого находились три человека. Легкомоторное судно совершало обзорный полет и разбилось из-за туманной погоды.
• Половина всех оставшихся в России самолетов Airbus стала недоступна для полетов
  
  Российские авиакомпании временно прекратили эксплуатацию 34 самолетов Airbus A320/A321neo, это половина от всего количества таких самолетов в стране.
• Ученые нашли способ борьбы с глухотой и слепотой на генном уровне
  
  Ученые из Гарвардской медицинской школы совершили значительный прогресс в разработке генной терапии для лечения синдрома Ашера типа 1F - редкого заболевания, которое приводит к потере слуха и прогрессирующей слепоте.
• Загадочную смерть Брюса Ли раскрыли спустя 51 год
  
  После 51 года загадочную смерть Брюса Ли раскрыли. Испанские медики подтвердили, что причиной не стал ни обезболивающий препарат, ни заказ мафии, а простая вода.
• Дмитрий Маликов считает, что семейные кризисы могут укрепить брак
  
  Певец Дмитрий Маликов признался, что переживал кризисы в отношениях с супругой Еленой Изаксон, с которой состоит в браке с 1999 года. Об этом он сообщил на RuTube-шоу «По душам» Романа Костомарова.
• Хью Джекман рассказал о своей борьбе с раком и призвал пользоваться солнцезащитным кремом
  
  В 2013 году у звезды Голливуда Хью Джекмана обнаружили рак кожи – базальноклеточную карциному. Благодаря своевременному обращению к врачам, актёру была оказана вся необходимая помощь.
• София Ротару выставила на продажу квартиру в Москве
  
  В интернете появилось объявление о продаже трёхкомнатной квартиры Софии Ротару в центре Москвы. Покупатель пока не нашелся, но любопытные граждане выстроились в очередь, чтобы увидеть апартаменты своими глазами.
• Василий Ливанов отказался от обследований и попросил выписать его из больницы
  
  Народный артист РСФСР Василий Ливанов самостоятельно попросил выписать его из больницы и отказался от обследований. Об этом сообщает Telegram-канал Shot.
• В Москве простились с актрисой Светланой Светличной
  
  Прощание с культовой актрисой Светланой Светличной состоялось в Москве в Доме кино. Проводить артистку в последний путь пришли близкие, родственники и известные артисты.
• В Балтийском море нашли живущего в полном одиночестве дельфина
  
  Биологи с Университета Южной Дании провели наблюдения за одиноким дельфином-афалиной, который был замечен в Балтийском море. Он продемонстрировал весьма необычное поведение для своего вида.
• Бывшему заму Шойгу предъявили новые обвинения
  
  Следственный комитет предъявил бывшему замминистру обороны России Тимуру Иванову два эпизода крупной растраты и отмывания денег на сумму более 4 миллиардов рублей через банк «Интеркоммерц».