Утконос естественный отбор. Почему эволюция не создала ещё одного утконоса? Анатомические особенности утконоса
- Перевод
Можно ли предсказать эволюцию или она действует наобум
С сопением пробираясь через подлесок, небольшое косматое существо бродит лесной ночью, тыкаясь носом то в одно место, то в другое, выискивая запах своего мягкотелого ужина. В лесу темно, зрение у этого существа плохое, но длинные усы и хорошее обоняние позволяют ему ориентироваться. В случае угрозы оно способно развивать головокружительную скорость, мчаться через растительность, нырять в норы, и быстро исчезать из виду.
Совершенно неоригинальный стиль жизни. Множество животных по ночам гуляют по лесу, и сходным образом ищут небольшую добычу: ежи, землеройки, ласки, а кроме них и крупные звери – опоссумы и даже свиньи. Мир полон таких зверей.
Но это животное не такое. Все остальные – волосатые. Волосяной покров этого животного также мягкий, состоящий из миллионов тонких прядей. Но это не волосы. Все остальные передвигаются на четырёх ногах и вынашивают живое потомство. Но не это.
Царапая, изучая окружение, нюхая, это животное иногда создаёт дуэт со своей парой, перекликаясь, оставаясь на связи при проходе по своей территории. Крик самца выдаёт его название: «Кии-вии, кии-вии».
Фильтры, разделяющие еду от воды, у китов и китовых акул имеют совершенно разное строение
Мы в Новой Зеландии, и это ночное насекомоядное – птица, с обрубками вместо крыльев, усами, как у кошки, мягкими перьями, и, в отличие от остальных птиц, с ноздрями, расположенными на кончике клюва. Многие называют её «почётным млекопитающим».
Новая Зеландия забита необычными существами. Но что ещё необычно, так это то, чего там нет: млекопитающих. На островах едва найдётся клочок шерсти. Не считая морских котиков, заполняющих прекрасные пляжи Новой Зеландии, единственными местными млекопитающими является тройка летучих мышей – и даже они странные.
На другой половине земного шара, в Кубе, есть свои странности. Сова ростом с первоклашку, питавшаяся, среди прочего, молодыми гигантскими наземными ленивцами, к сожалению, вымерла (как и гигантские ленивцы, сравнимые по размеру с гориллой), но на острове всё ещё живёт птица колибри размером со шмеля; щелезуб, архаичное млекопитающее, будто сошедшее со страниц детских книг, с ядовитой слюной и длинным, гибким, усатым носярой; нечто вроде морской свинки размером с бигля, способное карабкаться на деревья и в изобилии выдающее зелёные какашки в форме банана.
Даже на небольших островах есть свои необычные диковинки. На острове Лорд-Хау площадью 14,5 кв.км. в форме полумесяца, расположенном в Тасмановом море, живут «древесные лобстеры», которые, несмотря на название, представляют собой тучных и здоровенных представителей семейства насекомых, обычно характеризующееся тонкими, палочкоподобными представителями. На Соломоновых Островах на юге Тихого океана живёт ящерица, изображающая из себя обезьяну: гигантский цепкохвостый сцинк – это блестящая, стройная, 70 см ящерица с цепким хвостом, которым она цепляется за ветви деревьев в поисках фруктов. И все слышали про некогда существовавшую птицу додо с острова Маврикий в Индийском океане. Она не умела летать, не имела перьев, питалась фруктами, размером была с индюка, ростом достигала метра, и весила до 20 кг.
Среди небольших островов первое место по числу странностей занимают Гавайские острова: равнокрылые стрекозы, чьи личинки, обычно водные, живут на земле; прожорливые плотоядные гусеницы; плодовые мушки, переключившиеся с фруктов на разлагающиеся растения; ещё одни плодовые мушки с головой в виде молотка, которые защищают свою территорию, бодаясь, будто бы бараны. Растительный мир Гавайев такой же странный – первенство держит бригамия замечательная, выглядящая, «как кегля, увенчанная салатом-латуком».
А ещё есть Мадагаскар, который иногда называют восьмым континентом из-за его отличительной флоры и фауны. Там есть карликовый гиппопотам; адаптивная радиация лемуров (включая одного весом в 35 кг, свисающего с веток, как ленивцы, и другого, похожего на коалу-переростка – но оба эти вида были истреблены человеком); трёхметровые 500-килограммовые слоновые птицы (вымершие; самые тяжёлые из всех когда-либо существовавших птиц); половина всех мировых видов хамелеонов, выстреливающих языки, по длине в два раза превышающие длину их тела; ископаемые лягушки размером с большую пиццу; крокодилы-вегетарианцы; жуки с шеей, как у жирафа. Растения Мадагаскара не менее странные, включая пустынные леса, состоящие из высоких и тонких стеблей, усеянных колючками, и толстые деревья-баобабы, выглядящие так, будто их воткнули в землю вверх корнями.
Последними по порядку, но не по значимости, идут чудеса Австралии: утконос, кенгуру, коалы – во всём остальном мире нет ничего подобного.
Полёт у птиц и летучих мышей развивался независимо. И те, и другие приспособили под крылья передние конечности, только птицы используют перья, а летучие мыши – кожу.
К чему всё это сводится: Острова дают нам представление об альтернативных мирах эволюции, которые могли бы существовать, если бы жизнь повернулась как-то по-другому. Что, если бы млекопитающие вымерли в конце мелового периода вместе с динозаврами? Новая Зеландия демонстрирует, как это могло бы выглядеть. Куда завела бы эволюция приматов, если бы обезьяны не эволюционировали? Обратите внимание на лемуров, которые водятся исключительно на Мадагаскаре.
Острова дают нам книгу рецептов эволюции. Получающиеся блюда говорят нам о том, что предсказать, что получится в печке, невозможно. Поменяйте ингредиенты или последовательность их добавления, прибавьте жару, не положите что-нибудь, бросьте одну щепотку соли вместо двух – и результат может оказаться совсем иным. Островная книга рецептов изобилует примерами случайностей и непредвиденных обстоятельств, а разнообразие результатов говорит о том, что предсказывать, что именно появится на любом из островов в результате эволюции, очень сложно.
Многие десятилетия общепринятым мнением эволюционной биологии, сформулированным Стивеном Джеем Гулдом, была одна из таких случайностей: измените любое событие в истории жизни, и вся жизнь может стать совершенно другой. Существование такой современной жизни, какая она есть, не неизбежно и даже не наиболее вероятно – всё это лишь игра случая.
Но в последние годы появился костяк учёных, под руководством Саймана Ковнэя Морриса, принявших противоположную точку зрения – они утверждают, что определённые эволюционные решения достаточно вероятны. Совершенно разные виды в ходе эволюции постоянно вырабатывают схожие адаптивные решения проблем, встречающихся в их окружении – допустим, очень похожая структура глаз людей и осьминогов. Эти повторяющиеся решения называют эволюционной конвергенцией (сходимостью). С этой точки зрения случайности история мало на что влияют, и их эффекты стираются предсказуемым напором естественного отбора.
Мы легко можем понять конвергенцию – виды, одинаково приспосабливающиеся к одинаковым ситуациям. Но что насчёт эволюционных решений, единственных в своём роде? Почему другие виды не выработали сходных решений в ходе эволюции?
Одно из объяснений исключений эволюции – появление необычных видов в уникальных окружающих условиях. Возможно, у них не было аналогов потому, что никто не попадал в схожие обстоятельства. Это может объяснить коалу. Вся её жизнь завязана на эвкалиптовых деревьях и поедании их листьев, в которых содержится множество ядов. В результате пищеварительная система коалы чрезвычайно длинная, что даёт ей много времени для детоксификации листьев и извлечения питательных веществ. Медленный проход пищи в сочетании с её небольшой питательной ценностью означают, что коале приходится минимизировать расход энергии и спать большую часть дня. Эвкалиптовые деревья происходят из Австралии, поэтому, возможно, что своеобразие коалы отражает уникальность её окружения.
Но мне кажется, что в большинстве случаев такое объяснение не подходит. Утконосы водятся в ручьях, прудах, озёрах и реках восточной Австралии, где они могут есть речных раков и других водных беспозвоночных, которых они разыскивают, шныряя по дну, и чувствуя жертву при помощи электрорецепторов, расположенных на клювах. В остальное время они удаляются в свои покои на концах длинных нор, прорытых на речном берегу. Такой стиль жизни кажется возможным во многих местах кроме Австралии. Ручьи, на которых они обитают, очень похожи на ручей, проходивший за домом моего друга, когда мы росли в Сент-Луисе. В Северной Америке полно ручьёв, где живут раки, многие из которых расположены в климатах, схожих с тем, в котором живёт утконос, при отсутствии более страшных хищников, чем обитающие в Австралии. Так где же наш двойник утконоса? Почему где-то ещё не появилось ничего похожего? Или кенгуру, или любой другой из перечисленных мною примеров – все они живут в средах обитания, встречающихся где-либо ещё.
Другие объяснения эволюционных исключений состоят в том, что естественный отбор либо не такой предсказуемый, либо не такой мощный, как считают некоторые. То есть, даже живые существа, обитающие в схожих условиях, могут эволюционировать по-разному.
Главная причина отсутствия конвергенции – наличие нескольких способов адаптации к задачам, которые ставит окружающая среда. Задумайтесь о том, как плавают позвоночные. Многие используют свой хвост, но хвосты все разные. У рыб хвосты сплющены по вертикали и двигаются вправо-влево. Крокодилы плавают точно так же. Но у китов хвосты сплющены горизонтально, и двигаются вверх и вниз. Другие животные, вроде ужей или морских змей, совершают волнообразные движения всем телом. Некоторые птицы, например, бакланы и гагары, могут быстро двигаться под водой, неистово гребя перепончатыми лапами. С другой стороны, некоторые виды плавают при помощи изменившихся передних конечностей – такие ласты есть у морских львов, а пингвины используют для этого крылья. Однако самым удивительным пловцом может быть древесный ленивец, чьи длинные передние конечности, эволюционировавшие для свисания с веток, помогают ему ползти. У беспозвоночных встречается ещё больше решений для передвижения в воде, к примеру, реактивное движение у осьминогов и кальмаров.
Этот список различных методов быстрого передвижения в воде вызывает естественный вопрос: насколько похожими должны быть свойства двух видов, чтобы считать их конвергенцией? Кальмары и дельфины используют очень разную анатомическую систему для быстрого передвижения в воде – они явно не конвергируют. А ещё один непохожий способ передвижения – гребля перепончатыми лапами у некоторых водных видов птиц.
Другие примеры не такие явные. Что по поводу плоских хвостов у китов и акул – они схожи по строению и работе, только один из них вертикальный, и движется вправо-влево, а другой – горизонтальный, и движется вверх-вниз? Эти особенности представляют собой небольшие вариации в конвергенции или неконвергентные решения со схожей функциональностью? Подозреваю, что большинство людей посчитают горизонтальные и вертикальные плоские хвосты по сути одним решением.
Отойдём на шаг назад, к свойствам, приводящим к схожим функциональным результатам, но выказывающим большое анатомическое разнообразие между видами. Среди позвоночных активный полёт появлялся в процессе эволюции три раза: у летучих мышей, у птиц и у птерозавров (больших рептилий, завоевавших небеса в эпоху динозавров). Все они изменили свои передние конечности до состояния крыльев, и летают (или летали, в случае птерозавров) по сути, одинаково, размахивая лёгкой структурой вниз, чтобы произвести подъёмную силу и ускорение вперёд.
Но тщательное изучение показывает, что крылья этих летающих позвоночных устроены очень по-разному. Самое очевидное отличие заключается в самой аэродинамической поверхности. Птицы используют перья, отдельно растущие из костей рук. Профиль крыла летучих мышей и птерозавров состоит из тонкой, но очень прочной кожи, натянутой между костями пальцев и телом, а в некоторых случаях даже соединяющейся с задними лапами. Анатомии скелетов крыльев у трёх этих групп также сильно отличаются.
Так являются ли крылья, выросшие из передних конечностей птиц, летучих мышей и птерозавров, конвергентными адаптациями для активного полёта, построенными по-разному? Или они представляют альтернативные, неконвергентные способы для выработки активного полёта в процессе эволюции?
Ещё один пример. Крупнейшая рыба в море – 18-метровая китовая акула. Как и киты, она питается через фильтр, заглатывая огромные количества воды своим массивным ртом и отфильтровывая крохотную пищу. Но на этом сходство заканчивается. Усатые киты – синий, горбатый, серый и другие – ловят добычу, проталкивая воду через жёсткие пластины похожего на гребень китового уса, формирующего завесу, свисающую с верхней челюсти. Любая частичка еды крупнее, чем щели в усе, задерживается его внутренней поверхностью, после чего переваривается. И наоборот, у китовых акул вода проходит через жабровые щели, расположенные по бокам задней части головы. Хрящевые фильтры расположены таким образом, что вода проходит между фильтрами, через жабры и выходит в океан, а частицы еды продолжают двигаться мимо жабровых щелей, и формируют в горле массу, которая затем проглатывается. Так что усатые киты и китовые акулы – крупные водные существа, использующие огромные рты для забора воды и фильтрации мелкой добычи. Но конкретная структура фильтров отличается по конструкции, расположению и схеме работы. Конвергентные это адаптации для фильтруемого питания или нет?
Проводить черту между конвергенцией и её отсутствием у структур, во многом совпадающих, и приводящих к сходным функциональным преимуществам, можно произвольно. Я склоняюсь к тому, чтобы считать крылья птиц, летучих мышей и птерозавров конвергенцией. Точно так же я считаю, что усатые киты и китовые акулы конвергентны, поскольку они имеют большие пасти, и питаются планктоном. Однако сами их системы фильтрации и питания я считаю не конвергентными, а альтернативными адаптациями к такому питанию. Но в таких случаях не существует правильных или неправильных ответов.
Гепарды и гиеновидные собаки охотятся на одинаковых животных, применяя разные стратегии и анатомические адаптации
В других случаях виды могут адаптироваться, эволюционируя явно различным образом, производя неконвергентные фенотипы со сходными функциональными возможностями. Мой любимый пример такого явления связан с подземной жизнью грызунов. Более 250 видов из клана крыс проводят большую часть жизни под землёй, двигаясь по самостоятельно прорытым тоннелям. Такое рытьё нор в процессе эволюции постоянно появлялось у грызунов, но достигалось разными методами. Многие грызуны роют норы обычным способом, разрыхляя землю перед собой при помощи передних конечностей, и закидывая её назад. Передние конечности таких видов крепкие и мускулистые; когти длинные и сильные. Другие виды используют зубы вместо когтей для удаления почвы. Как и следовало ожидать, их зубы длинные и выдающиеся, даже по стандартам грызунов, а мускулы челюстей и черепа массивные. Большинство зубных землекопов избавляются от почвы, отпихивая её назад при помощи передних конечностей, но у некоторых грызунов проявляется ещё одна вариация – они утрамбовывают размягчённую почву в стены тоннеля при помощи ударов длинной, похожей на лопату морды. Различия в анатомии этих землекопов – очевидная иллюстрация неконвергентных адаптаций, приводящих к сходным функциональным результатам.
Конвергенция может не возникнуть и по другой причине. Часто существует несколько разных функциональных способов адаптации к окружающей среде. Например, посмотрите, как виды, служащие потенциальной добычей для хищников, могут адаптироваться к присутствию такого хищника, как лев. Один вариант – выработать в процессе эволюции беговые возможности, чтобы обогнать их, но есть и другие варианты. Это камуфляж, пассивная защита или активная защита. Итоговые адаптации бесспорно будут неконвергентными, например, рога африканского буйвола, нательная броня броненосцев и черепах, длинные ноги импалы, шипы дикобраза, яд и точность плевков плюющейся кобры и пёстрая шкура лесной антилопы.
Множество решений одной и той же проблемы не ограничены защитой. Гепарды и гиеновидные собаки охотятся на одинаковых животных, но кошачьи делают это при помощи коротких бросков с огромной скоростью, а собаки бегают медленнее, но дольше, изнуряя жертву. И их адаптация соответственно различается: очень длинные ноги и гибкий позвоночник гепарда позволяет ему разгоняться до 110 км/ч; отличная выносливость гиеновидных собак позволяет им бежать с постоянной скоростью в 50 км/ч достаточно долго, чтобы утомить жертву (а гепарды могут бежать с большой скоростью только на короткие дистанции).
Или рассмотрим адаптации животных с целью получения нектара. Растения вырабатывают часто сладко пахнущую, сладкую жидкость, чтобы приманивать насекомых, птиц и других животных для помощи в репродуктивном процессе. Когда животное засовывает голову или всё тело в цветок, чтобы полакомиться нектаром, оно покрывается пыльцой. При переходе к следующему цветку часть пыльцы отпадает и опыляет семяпочки растения.
У многих цветов есть длинные трубочки с нектаром на дне – таким образом цветок ограничивает доступ и получение пыльцы несколькими определёнными видами, хорошо адаптированными для использования этого цветка, например, мотыльками с длинными хоботками и колибри с такими же длинными клювами и языками. Такие виды, благодаря адаптации, не часто посещают другие цветки, что ограничивает вероятность того, что пыльца с них упадёт в цветок другого вида и пропадёт таким образом.
Но не все питающиеся нектаром существа играют по правилам. Некоторые виды насекомых, птиц и млекопитающих прогрызают дыру в основании цветка, обходя лепестки и их пыльцу, таким образом не выполняя свою роль в коэволюционной сделке. Для этого эти нектарные воры используют очень разные адаптации. Им не нужны длинные языки и части головы, чтобы добираться до дна длинных трубочек, они вырабатывают свойства, улучшающие их возможность прорваться через материал цветка. У некоторых колибри для этой цели есть зазубрины на клювах. У птички-крючкоклюва на конце верхней части клюва есть крючок, использующийся для разрезания цветков. В этих многих примерах видно, что для решения поставленных окружением задач часто существует несколько эволюционных вариантов. Но то, что их много, не значит, что в результате эволюции появятся все варианты. Конвэй Моррис со своей командой утверждают, что обычно один вариант имеет перед другими преимущество, и поэтому одни и те же свойства конвергентно появляются снова и снова. Однако конвергентность появляется не всегда. Почему бы естественному отбору не использовать одно и то же свойство каждый раз?
Может случиться так, что два или более свойств окажутся эквивалентными. Камуфляж или умение убегать с высокой скоростью могут быть одинаково успешными способами избегания хищников. Или один способ окажется успешнее другого для конкретной цели, но с другими недостатками, перевешивающими его преимущества. Быстрое бегство от приближающегося хищника может быть хорошим способом ухода, но камуфляж может улучшить способности таких животных, как змеи, подстерегать свою собственную жертву. Когда выживание и воспроизводство суммируются, особи с камуфляжем могут оказаться настолько же успешными, как и те, что полагаются на скорость, и они тоже благодаря воспроизводству передают свои гены в следующее поколение. В результате естественный отбор не предпочтёт одно другому. Появление свойств может быть делом случая, вопросом того, какая мутация возникнет первой, когда на особей начинается охота.
И наоборот, эволюция какого-то свойства может зависеть от первоначального фенотипа и генотипа вида. В целом активный вид может быть предрасположенным к выработке свойств, влияющих на увеличение скорости при появлении хищника, а менее подвижные виды могут выработать камуфляж. Ни один из вариантов не преобладает над другим, но эволюционный результат может сильно зависеть от начальных условий.
Может быть и так, что одно решение окажется предпочтительнее, но в каких-то случаях легче выработать не самое оптимальное решение. Французский учёный Франсуа Жакоб, получивший нобелевскую премию за исследование работы ДНК, предложил аналогию, объясняющую, почему естественный отбор не всегда приводит к появлению идеально сконструированного организма. Жакоб говорит, что естественный отбор не похож на инженера, конструирующего оптимальное решение для имеющейся проблемы. Лучше представьте себе самоделкина, мастера на все руки, использующего те материалы, что есть у него под рукой, чтобы создать жизнеспособное решение – не наилучшее из возможных, но наилучшее из доступных в данных обстоятельствах.
Представьте себе птиц, оказавшихся у озера, полного медленно плавающей рыбы. Они могут начать нырять за едой, и со временем адаптироваться к водному образу жизни, вырабатывая большие и мощные задние лапы, как у баклана, или меняя форму крыльев и приближая их к ластам, как пингвины. Допустим, что наилучший способ быстро и ловко плавать – это двигать в воде сильным мускулистым хвостом, размахивая им влево и вправо, или вверх и вниз – так делают самые быстрые пловцы. Но у птиц нет длинных хвостов – они потеряли их в начале эволюционной истории, более ста миллионов лет назад, и у них есть только небольшой остаток из сросшихся костей («хвосты» у птиц состоят только из перьев, но не из костей). Я не утверждаю, что повторно выработать в результате эволюции длинный хвост невозможно – но естественный отбор, мастер на все руки, скорее всего не пойдёт по этому пути. У птиц уже есть крылья и ноги, способные обеспечивать движущую силу. Кажется более вероятным, что естественный отбор будет работать над улучшением плавательных функций уже существующих структур, чем то, что он выработает новую структуру с нуля, даже если новая птица с костяным хвостом – которая будет выглядеть как гибрид между гагарой и крокодилом – будет плавать гораздо лучше.
Но всё же, если птица-крокодил будет лучше приспособлена – она будет лучшим пловцом – почему же водоплавающие птицы не эволюционируют в этом направлении? Возможно, иногда в каком-то направлении нельзя пройти: пройти эволюцию от одной адаптивной формы к другой трудно потому, что промежуточные условия окажутся непригодными. Длинный мощный хвост хорош для быстрого плавания, но короткий хвост может только мешаться и уменьшать скорость плавания. У естественного отбора нет предвидения – он не будет играть в пользу вредного свойства только потому, что это первый шаг на пути, ведущем к превосходству. Чтобы свойство появилось в результате естественного отбора, каждый шаг на пути должен быть улучшением по сравнению с предыдущим – естественный отбор никогда не предпочтёт ухудшение состояния, даже если это только переходная эволюционная фаза.
Что же у нас получается? Является ли конвергенция основополагающей силой, демонстрацией структуры биологического мира, направляемой предсказуемым влиянием естественного отбора по пути к предрешённым окружением результатам? Или же примеры конвергентной эволюции – это исключения, специально подобранные иллюстрации биологической предсказуемости в случайном мире, в котором у большинства видов нет эволюционных параллелей?
На эту тему можно спорить до хрипоты. Я приведу в пример утконоса, вы дадите контрпример в виде конвергентных ежей; я отвечу уникальным древесным ленивцем; вы ответите прыгающей на двух ногах мышью, независимо появившейся в результате эволюции на трёх континентах. Именно так этот спор развивался исторически – при помощи составления списков и рассказывания историй.
Нужно похвалить Конвэя Морриса с коллегами за то, что они вытащили конвергентную эволюцию на передний край. Конвергенция была известна нам всем в качестве хитрого трюка естественной истории, яркого примера возможностей естественного отбора. Но Конвэй Моррис с коллегами ясно показали, что эволюционное копирование встречается гораздо, гораздо чаще, чем мы думали. Теперь мы понимаем, что она очень часто встречается в природе, и можно найти полно её примеров. И всё же она не вездесущая.
Кажется, что так же часто, а может и чаще, виды, живущие в схожих условиях, не адаптируются конвергентно. Сейчас нам нужно перейти от описывания исторических закономерностей и сбора примеров. Нам нужно спросить, можем ли мы понять, почему конвергенция происходит в одних случаях, а не в других – что объясняет, до какой степени конвергенция может происходить, и до какой не может, почему прыгающие на двух ногах грызуны независимо появились в пустынях всего мира, а кенгуру – только однажды. А для этого нам нужно не просто добавить несколько дополнительных примеров к списке. Нам нужно проверить гипотезу эволюционного детерминизма напрямую.
Эволюционная биология поздно включилась в экспериментальную игру – легендарная медлительность эволюции не давала развиваться идеям экспериментов. Теперь мы знаем, что этот взгляд ошибочен, что эволюция может идти очень быстро. И это понимание открывает новые возможности в изучении эволюции.
Джонатан Лосос – профессор биологии, директор Лаборатории Лососа в Гарвардском университете, куратор герпетологического отдела Гарвардского музея сравнительной зоологии. Автор книги «Ящерицы в древе эволюции: экология и адаптивная радиация анолисов». Приведён отрывок из книги «Маловероятные судьбы: судьба, случайность и будущее эволюции».
Паула Уэстон
Представьте волнение палеонтологов, которым удалось бы найти окаменелые останки, напоминающие млекопитающее, но при этом имеющие признаки птицы и рептилии. Наверное, они сразу бы заявили, что это - недостающее звено между млекопитающими и их предками - не млекопитающими.
Они могли бы сделать такой вывод, если бы не живущие ныне особи, указывающие на совершенно противоположное.
Утконос, обнаруженный в конце восемнадцатого столетия, поверг в недоумение ученый мир. И до сего дня он порождает множество вопросов. Дело в том, что тело этого животного покрыто шерстью, как у большинства млекопитающих; при этом у него перепончатые лапы, нос, как у утки, и репродуктивная система, при которой молодые особи вначале вылупляются из яйца, а затем вскармливаются молоком матери.
Известно ли вам, что…
Длина тела утконоса колеблется от 30 до 80 см, а его вес - от 1 до 10 кг;
Утконосы в основном питаются личинками насекомых, маленькими речными раками, головастиками, а также другими водными обитателями и производят на свет потомство один раз в году;
В неволе утконосы могут съесть за день количество пищи, равное половине и даже более половины собственного веса; у молодого утконоса есть зубы, которые выпадают до того, как животное станет взрослым. Впоследствии на их месте появляются роговые пластины;
Положение тела утконоса похоже на положение тела ящерицы;
У утконоса нет внешних ушей;
В защечных мешках утконоса пища может находиться до тех пор, пока не появится возможность ее прожевать;
Перепонки на задних лапах утконоса доходят до основания когтей, а на передних лапах выдвигаются даже за когти, являясь для животного своеобразными веслами во время плавания;
У самцов на внутренней стороне обеих задних конечностей, ближе к пятке, имеется острая подвижная рогоподобная ядовитая «шпора» длиной до 15 мм. Ученые предполагают, что она используется в территориальных спорах в период брачного сезона (точно никто этого не знает).
Источник: Энциклопедия «Британника» , 15-ое издание, 23:353–355, 1992 г.
На самом деле, когда в 1797 году первая шкура утконоса была выставлена в Англии, все решили, что это просто обман, «дурная шалость какого-то колониального шутника, решившего посмеяться над научным обществом» . Ученые не могли поверить, что перед ними млекопитающее с утиным носом, перепончатыми лапами с когтями и хвостом, как у бобра. Один ученый-зоолог, убежденный, что все это не более чем мошенничество и подделка, попытался отделить «утиный нос» от кожи и потерпел поражение; отметины от его ножниц до сих пор можно видеть на вышеупомянутом экземпляре, который хранится в Британском музее естественной истории в Лондоне.
В конце концов, с существованием утконоса примирились, хотя ушло целых девяносто лет на кропотливые исследования и опыты, прежде чем ученые смогли детально изучить строение этого невиданного животного.
Утконос и ехидна (обитающее только в Австралии) - единственные известные представители отряда однопроходных - млекопитающих, откладывающих яйца и вскармливающих свое потомство молоком. Но даже в последнем они отличаются от других млекопитающих, т.к. кормление у них происходит не через соски, а через кожу, откуда выделяется молоко из протоков молочных желез.
Насколько утконос приспособлен к естественной среде обитания, можно видеть, наблюдая за его жизнью в озерах и небольших речках Восточной Австралии и Тасмании. Когтями он роет землю, а для плавания использует перепончатые лапы (на суше перепонка, выступающая за когти, складывается под подушечками лап); широкий плоский хвост помогает ему нырять. Его чудесный мех - 900 волосков на квадратный миллиметр кожи - имеет два слоя: мягкий подшерсток и блестящую длинную шерсть. Благодаря этому, утконос остается сухим в воде.
В энциклопедии «Британника» сказано, что «о его происхождении нам известно очень мало».
Утконос часто плавает, выставляя над водой только верхнюю часть мордочки и небольшую часть головы. Когда он погружается в воду, его глаза и уши закрываются особыми складками кожи. Его нос, очень напоминающий утиный, на самом деле, представляет собой чувствительную часть мордочки, которая, благодаря высокоразвитым рецепторам, позволяет утконосу находить даже самую крохотную пищу на дне мутных озер и рек, а также под камнями.
Более 100 лет между учеными кипели ожесточенные споры о предназначении различных частей тела утконоса, ненадолго затухая лишь во время редких новых открытий (например, в 1884 году стало известно, что животное откладывает яйца, т.е. не является живородящим).
Наибольший интерес вызывало происхождение этого животного. В энциклопедии «Британника» сказано, что «о его происхождении нам известно очень мало» и «большинство авторитетных источников сходится во мнении, что отряд однопроходных происходит от рептилий, схожих с млекопитающими, отличных от тех, которые положили начало всем остальным млекопитающим. Тем не менее, однопроходные характеризуются анатомическими чертами, которые, возможно, имели многие древние млекопитающие» .
Ранее ученые предполагали, что утконос «примитивен» по своему строению, но затем обнаружили, что для поиска пищи это животное использует сложный метод электролокации. Для апологетов эволюции это означало, что утконос является «высокоразвитым животным, а не примитивным связующим звеном между рептилиями и млекопитающими».
Эволюционное развитие утконоса, наряду с его собратом в отряде однопроходных, ехидной, как полагали, происходило в изоляции, когда примерно 225 миллионов лет назад континент Гондвана (Австралия), откололся от основного материка. Эта идея эволюционного развития в изоляции сообразовывалась с теорией Дарвина, чьи эволюционные взгляды, возможно, частично сформировались под влиянием его ранних изучений утконоса на корабле «Бигль».
Однако обнаруженные в начале 1990-х годов в Южной Америке три зуба утконоса, оказавшиеся почти идентичными окаменелостям зубов австралийского утконоса, перевернули эту теорию вверх дном. (Сумчатые животные тоже считались собственностью исключительно Австралии, но впоследствии их окаменелые останки были обнаружены на всех континентах). У современной взрослой особи живого утконоса нет зубов, но обнаруженные в Австралии окаменелости показали, что у его сородичей все-таки были зубы, совершенно не похожие на зубы других животных.
На самом деле, в окаменелостях нет ничего такого, что могло бы указывать на то, что утконос когда-то был чем-то иным, кроме утконоса. Это - не «переходная» форма, а поистине уникальное животное, которое и сегодня является камнем преткновения для тех, кто пытается вписать его в эволюционное древо жизни.
Электро-рецепторы утконоса
Одной из самых удивительных особенностей строения утконоса является его морда в виде клюва, имеющая весьма чувствительные нервные окончания, позволяющие животному распознавать электрические поля, излучаемые креветками и другими мелкими животными, которыми он питается.
Это очень важно для утконоса, поскольку он охотится в мутных глубинах озер и речек, и делает это с закрытыми глазами.
Ранее считалось, что утконос двигается по дну вслепую, на самом же деле он тщательно выискивает добычу, зарывшуюся в иле, а порой и под камнями. Любимая пища утконоса - пресноводные креветки. Своим хвостом креветка создает слабое электрическое поле, которое утконос обнаруживает на расстоянии 10 см.1
Еще одно животное, нос которого имеет электрические рецепторы - это пресноводный веслонос. Когда он ищет свою основную пищу - крошечных водяных блох, его слабо видящие глаза практически бесполезны. Ученые обнаружили, что нос веслоноса (напоминающий весло) усеян тысячами крошечных пор - рецепторов электрических волн. Этими рецепторами усеяна также и вся передняя часть головы, вплоть до макушки, а также жабры. Короче говоря, почти половина поверхности тела этой рыбы покрыта рецепторами.2
Помимо веслоноса и утконоса есть и другие водные животные, обладающие уникальной рецепторной системой. Но электрическая рецепторная система утконоса отличается от других, поскольку ее нервные волокна непосредственно возбуждает электрический сигнал, а не химический раздражитель, как у некоторых видов морских и пресноводных рыб.
Таким образом, ученым известны две отличающиеся друг от друга электросенсорные системы. Для того чтобы утверждать, что они появились вследствие эволюции, нужно иметь сильную веру в слепые мутации (генетические ошибки), которые вследствие естественного отбора привели к столь удивительным результатам.
Moyal, A., «Platypus», Allen and Unwin, Новый Южный Уэльс, Австралия, стр. 189, 2001г.
- Перевод
Можно ли предсказать эволюцию или она действует наобум
С сопением пробираясь через подлесок, небольшое косматое существо бродит лесной ночью, тыкаясь носом то в одно место, то в другое, выискивая запах своего мягкотелого ужина. В лесу темно, зрение у этого существа плохое, но длинные усы и хорошее обоняние позволяют ему ориентироваться. В случае угрозы оно способно развивать головокружительную скорость, мчаться через растительность, нырять в норы, и быстро исчезать из виду.
Совершенно неоригинальный стиль жизни. Множество животных по ночам гуляют по лесу, и сходным образом ищут небольшую добычу: ежи, землеройки, ласки, а кроме них и крупные звери – опоссумы и даже свиньи. Мир полон таких зверей.
Но это животное не такое. Все остальные – волосатые. Волосяной покров этого животного также мягкий, состоящий из миллионов тонких прядей. Но это не волосы. Все остальные передвигаются на четырёх ногах и вынашивают живое потомство. Но не это.
Царапая, изучая окружение, нюхая, это животное иногда создаёт дуэт со своей парой, перекликаясь, оставаясь на связи при проходе по своей территории. Крик самца выдаёт его название: «Кии-вии, кии-вии».
Фильтры, разделяющие еду от воды, у китов и китовых акул имеют совершенно разное строение
Мы в Новой Зеландии, и это ночное насекомоядное – птица, с обрубками вместо крыльев, усами, как у кошки, мягкими перьями, и, в отличие от остальных птиц, с ноздрями, расположенными на кончике клюва. Многие называют её «почётным млекопитающим».
Новая Зеландия забита необычными существами. Но что ещё необычно, так это то, чего там нет: млекопитающих. На островах едва найдётся клочок шерсти. Не считая морских котиков, заполняющих прекрасные пляжи Новой Зеландии, единственными местными млекопитающими является тройка летучих мышей – и даже они странные.
На другой половине земного шара, в Кубе, есть свои странности. Сова ростом с первоклашку, питавшаяся, среди прочего, молодыми гигантскими наземными ленивцами, к сожалению, вымерла (как и гигантские ленивцы, сравнимые по размеру с гориллой), но на острове всё ещё живёт птица колибри размером со шмеля; щелезуб, архаичное млекопитающее, будто сошедшее со страниц детских книг, с ядовитой слюной и длинным, гибким, усатым носярой; нечто вроде морской свинки размером с бигля, способное карабкаться на деревья и в изобилии выдающее зелёные какашки в форме банана.
Даже на небольших островах есть свои необычные диковинки. На острове Лорд-Хау площадью 14,5 кв.км. в форме полумесяца, расположенном в Тасмановом море, живут «древесные лобстеры», которые, несмотря на название, представляют собой тучных и здоровенных представителей семейства насекомых, обычно характеризующееся тонкими, палочкоподобными представителями. На Соломоновых Островах на юге Тихого океана живёт ящерица, изображающая из себя обезьяну: гигантский цепкохвостый сцинк – это блестящая, стройная, 70 см ящерица с цепким хвостом, которым она цепляется за ветви деревьев в поисках фруктов. И все слышали про некогда существовавшую птицу додо с острова Маврикий в Индийском океане. Она не умела летать, не имела перьев, питалась фруктами, размером была с индюка, ростом достигала метра, и весила до 20 кг.
Среди небольших островов первое место по числу странностей занимают Гавайские острова: равнокрылые стрекозы, чьи личинки, обычно водные, живут на земле; прожорливые плотоядные гусеницы; плодовые мушки, переключившиеся с фруктов на разлагающиеся растения; ещё одни плодовые мушки с головой в виде молотка, которые защищают свою территорию, бодаясь, будто бы бараны. Растительный мир Гавайев такой же странный – первенство держит бригамия замечательная, выглядящая, «как кегля, увенчанная салатом-латуком».
А ещё есть Мадагаскар, который иногда называют восьмым континентом из-за его отличительной флоры и фауны. Там есть карликовый гиппопотам; адаптивная радиация лемуров (включая одного весом в 35 кг, свисающего с веток, как ленивцы, и другого, похожего на коалу-переростка – но оба эти вида были истреблены человеком); трёхметровые 500-килограммовые слоновые птицы (вымершие; самые тяжёлые из всех когда-либо существовавших птиц); половина всех мировых видов хамелеонов, выстреливающих языки, по длине в два раза превышающие длину их тела; ископаемые лягушки размером с большую пиццу; крокодилы-вегетарианцы; жуки с шеей, как у жирафа. Растения Мадагаскара не менее странные, включая пустынные леса, состоящие из высоких и тонких стеблей, усеянных колючками, и толстые деревья-баобабы, выглядящие так, будто их воткнули в землю вверх корнями.
Последними по порядку, но не по значимости, идут чудеса Австралии: утконос, кенгуру, коалы – во всём остальном мире нет ничего подобного.
Полёт у птиц и летучих мышей развивался независимо. И те, и другие приспособили под крылья передние конечности, только птицы используют перья, а летучие мыши – кожу.
К чему всё это сводится: Острова дают нам представление об альтернативных мирах эволюции, которые могли бы существовать, если бы жизнь повернулась как-то по-другому. Что, если бы млекопитающие вымерли в конце мелового периода вместе с динозаврами? Новая Зеландия демонстрирует, как это могло бы выглядеть. Куда завела бы эволюция приматов, если бы обезьяны не эволюционировали? Обратите внимание на лемуров, которые водятся исключительно на Мадагаскаре.
Острова дают нам книгу рецептов эволюции. Получающиеся блюда говорят нам о том, что предсказать, что получится в печке, невозможно. Поменяйте ингредиенты или последовательность их добавления, прибавьте жару, не положите что-нибудь, бросьте одну щепотку соли вместо двух – и результат может оказаться совсем иным. Островная книга рецептов изобилует примерами случайностей и непредвиденных обстоятельств, а разнообразие результатов говорит о том, что предсказывать, что именно появится на любом из островов в результате эволюции, очень сложно.
Многие десятилетия общепринятым мнением эволюционной биологии, сформулированным Стивеном Джеем Гулдом, была одна из таких случайностей: измените любое событие в истории жизни, и вся жизнь может стать совершенно другой. Существование такой современной жизни, какая она есть, не неизбежно и даже не наиболее вероятно – всё это лишь игра случая.
Но в последние годы появился костяк учёных, под руководством Саймана Ковнэя Морриса, принявших противоположную точку зрения – они утверждают, что определённые эволюционные решения достаточно вероятны. Совершенно разные виды в ходе эволюции постоянно вырабатывают схожие адаптивные решения проблем, встречающихся в их окружении – допустим, очень похожая структура глаз людей и осьминогов. Эти повторяющиеся решения называют эволюционной конвергенцией (сходимостью). С этой точки зрения случайности история мало на что влияют, и их эффекты стираются предсказуемым напором естественного отбора.
Мы легко можем понять конвергенцию – виды, одинаково приспосабливающиеся к одинаковым ситуациям. Но что насчёт эволюционных решений, единственных в своём роде? Почему другие виды не выработали сходных решений в ходе эволюции?
Одно из объяснений исключений эволюции – появление необычных видов в уникальных окружающих условиях. Возможно, у них не было аналогов потому, что никто не попадал в схожие обстоятельства. Это может объяснить коалу. Вся её жизнь завязана на эвкалиптовых деревьях и поедании их листьев, в которых содержится множество ядов. В результате пищеварительная система коалы чрезвычайно длинная, что даёт ей много времени для детоксификации листьев и извлечения питательных веществ. Медленный проход пищи в сочетании с её небольшой питательной ценностью означают, что коале приходится минимизировать расход энергии и спать большую часть дня. Эвкалиптовые деревья происходят из Австралии, поэтому, возможно, что своеобразие коалы отражает уникальность её окружения.
Но мне кажется, что в большинстве случаев такое объяснение не подходит. Утконосы водятся в ручьях, прудах, озёрах и реках восточной Австралии, где они могут есть речных раков и других водных беспозвоночных, которых они разыскивают, шныряя по дну, и чувствуя жертву при помощи электрорецепторов, расположенных на клювах. В остальное время они удаляются в свои покои на концах длинных нор, прорытых на речном берегу. Такой стиль жизни кажется возможным во многих местах кроме Австралии. Ручьи, на которых они обитают, очень похожи на ручей, проходивший за домом моего друга, когда мы росли в Сент-Луисе. В Северной Америке полно ручьёв, где живут раки, многие из которых расположены в климатах, схожих с тем, в котором живёт утконос, при отсутствии более страшных хищников, чем обитающие в Австралии. Так где же наш двойник утконоса? Почему где-то ещё не появилось ничего похожего? Или кенгуру, или любой другой из перечисленных мною примеров – все они живут в средах обитания, встречающихся где-либо ещё.
Другие объяснения эволюционных исключений состоят в том, что естественный отбор либо не такой предсказуемый, либо не такой мощный, как считают некоторые. То есть, даже живые существа, обитающие в схожих условиях, могут эволюционировать по-разному.
Главная причина отсутствия конвергенции – наличие нескольких способов адаптации к задачам, которые ставит окружающая среда. Задумайтесь о том, как плавают позвоночные. Многие используют свой хвост, но хвосты все разные. У рыб хвосты сплющены по вертикали и двигаются вправо-влево. Крокодилы плавают точно так же. Но у китов хвосты сплющены горизонтально, и двигаются вверх и вниз. Другие животные, вроде ужей или морских змей, совершают волнообразные движения всем телом. Некоторые птицы, например, бакланы и гагары, могут быстро двигаться под водой, неистово гребя перепончатыми лапами. С другой стороны, некоторые виды плавают при помощи изменившихся передних конечностей – такие ласты есть у морских львов, а пингвины используют для этого крылья. Однако самым удивительным пловцом может быть древесный ленивец, чьи длинные передние конечности, эволюционировавшие для свисания с веток, помогают ему ползти. У беспозвоночных встречается ещё больше решений для передвижения в воде, к примеру, реактивное движение у осьминогов и кальмаров.
Этот список различных методов быстрого передвижения в воде вызывает естественный вопрос: насколько похожими должны быть свойства двух видов, чтобы считать их конвергенцией? Кальмары и дельфины используют очень разную анатомическую систему для быстрого передвижения в воде – они явно не конвергируют. А ещё один непохожий способ передвижения – гребля перепончатыми лапами у некоторых водных видов птиц.
Другие примеры не такие явные. Что по поводу плоских хвостов у китов и акул – они схожи по строению и работе, только один из них вертикальный, и движется вправо-влево, а другой – горизонтальный, и движется вверх-вниз? Эти особенности представляют собой небольшие вариации в конвергенции или неконвергентные решения со схожей функциональностью? Подозреваю, что большинство людей посчитают горизонтальные и вертикальные плоские хвосты по сути одним решением.
Отойдём на шаг назад, к свойствам, приводящим к схожим функциональным результатам, но выказывающим большое анатомическое разнообразие между видами. Среди позвоночных активный полёт появлялся в процессе эволюции три раза: у летучих мышей, у птиц и у птерозавров (больших рептилий, завоевавших небеса в эпоху динозавров). Все они изменили свои передние конечности до состояния крыльев, и летают (или летали, в случае птерозавров) по сути, одинаково, размахивая лёгкой структурой вниз, чтобы произвести подъёмную силу и ускорение вперёд.
Но тщательное изучение показывает, что крылья этих летающих позвоночных устроены очень по-разному. Самое очевидное отличие заключается в самой аэродинамической поверхности. Птицы используют перья, отдельно растущие из костей рук. Профиль крыла летучих мышей и птерозавров состоит из тонкой, но очень прочной кожи, натянутой между костями пальцев и телом, а в некоторых случаях даже соединяющейся с задними лапами. Анатомии скелетов крыльев у трёх этих групп также сильно отличаются.
Так являются ли крылья, выросшие из передних конечностей птиц, летучих мышей и птерозавров, конвергентными адаптациями для активного полёта, построенными по-разному? Или они представляют альтернативные, неконвергентные способы для выработки активного полёта в процессе эволюции?
Ещё один пример. Крупнейшая рыба в море – 18-метровая китовая акула. Как и киты, она питается через фильтр, заглатывая огромные количества воды своим массивным ртом и отфильтровывая крохотную пищу. Но на этом сходство заканчивается. Усатые киты – синий, горбатый, серый и другие – ловят добычу, проталкивая воду через жёсткие пластины похожего на гребень китового уса, формирующего завесу, свисающую с верхней челюсти. Любая частичка еды крупнее, чем щели в усе, задерживается его внутренней поверхностью, после чего переваривается. И наоборот, у китовых акул вода проходит через жабровые щели, расположенные по бокам задней части головы. Хрящевые фильтры расположены таким образом, что вода проходит между фильтрами, через жабры и выходит в океан, а частицы еды продолжают двигаться мимо жабровых щелей, и формируют в горле массу, которая затем проглатывается. Так что усатые киты и китовые акулы – крупные водные существа, использующие огромные рты для забора воды и фильтрации мелкой добычи. Но конкретная структура фильтров отличается по конструкции, расположению и схеме работы. Конвергентные это адаптации для фильтруемого питания или нет?
Проводить черту между конвергенцией и её отсутствием у структур, во многом совпадающих, и приводящих к сходным функциональным преимуществам, можно произвольно. Я склоняюсь к тому, чтобы считать крылья птиц, летучих мышей и птерозавров конвергенцией. Точно так же я считаю, что усатые киты и китовые акулы конвергентны, поскольку они имеют большие пасти, и питаются планктоном. Однако сами их системы фильтрации и питания я считаю не конвергентными, а альтернативными адаптациями к такому питанию. Но в таких случаях не существует правильных или неправильных ответов.
Гепарды и гиеновидные собаки охотятся на одинаковых животных, применяя разные стратегии и анатомические адаптации
В других случаях виды могут адаптироваться, эволюционируя явно различным образом, производя неконвергентные фенотипы со сходными функциональными возможностями. Мой любимый пример такого явления связан с подземной жизнью грызунов. Более 250 видов из клана крыс проводят большую часть жизни под землёй, двигаясь по самостоятельно прорытым тоннелям. Такое рытьё нор в процессе эволюции постоянно появлялось у грызунов, но достигалось разными методами. Многие грызуны роют норы обычным способом, разрыхляя землю перед собой при помощи передних конечностей, и закидывая её назад. Передние конечности таких видов крепкие и мускулистые; когти длинные и сильные. Другие виды используют зубы вместо когтей для удаления почвы. Как и следовало ожидать, их зубы длинные и выдающиеся, даже по стандартам грызунов, а мускулы челюстей и черепа массивные. Большинство зубных землекопов избавляются от почвы, отпихивая её назад при помощи передних конечностей, но у некоторых грызунов проявляется ещё одна вариация – они утрамбовывают размягчённую почву в стены тоннеля при помощи ударов длинной, похожей на лопату морды. Различия в анатомии этих землекопов – очевидная иллюстрация неконвергентных адаптаций, приводящих к сходным функциональным результатам.
Конвергенция может не возникнуть и по другой причине. Часто существует несколько разных функциональных способов адаптации к окружающей среде. Например, посмотрите, как виды, служащие потенциальной добычей для хищников, могут адаптироваться к присутствию такого хищника, как лев. Один вариант – выработать в процессе эволюции беговые возможности, чтобы обогнать их, но есть и другие варианты. Это камуфляж, пассивная защита или активная защита. Итоговые адаптации бесспорно будут неконвергентными, например, рога африканского буйвола, нательная броня броненосцев и черепах, длинные ноги импалы, шипы дикобраза, яд и точность плевков плюющейся кобры и пёстрая шкура лесной антилопы.
Множество решений одной и той же проблемы не ограничены защитой. Гепарды и гиеновидные собаки охотятся на одинаковых животных, но кошачьи делают это при помощи коротких бросков с огромной скоростью, а собаки бегают медленнее, но дольше, изнуряя жертву. И их адаптация соответственно различается: очень длинные ноги и гибкий позвоночник гепарда позволяет ему разгоняться до 110 км/ч; отличная выносливость гиеновидных собак позволяет им бежать с постоянной скоростью в 50 км/ч достаточно долго, чтобы утомить жертву (а гепарды могут бежать с большой скоростью только на короткие дистанции).
Или рассмотрим адаптации животных с целью получения нектара. Растения вырабатывают часто сладко пахнущую, сладкую жидкость, чтобы приманивать насекомых, птиц и других животных для помощи в репродуктивном процессе. Когда животное засовывает голову или всё тело в цветок, чтобы полакомиться нектаром, оно покрывается пыльцой. При переходе к следующему цветку часть пыльцы отпадает и опыляет семяпочки растения.
У многих цветов есть длинные трубочки с нектаром на дне – таким образом цветок ограничивает доступ и получение пыльцы несколькими определёнными видами, хорошо адаптированными для использования этого цветка, например, мотыльками с длинными хоботками и колибри с такими же длинными клювами и языками. Такие виды, благодаря адаптации, не часто посещают другие цветки, что ограничивает вероятность того, что пыльца с них упадёт в цветок другого вида и пропадёт таким образом.
Но не все питающиеся нектаром существа играют по правилам. Некоторые виды насекомых, птиц и млекопитающих прогрызают дыру в основании цветка, обходя лепестки и их пыльцу, таким образом не выполняя свою роль в коэволюционной сделке. Для этого эти нектарные воры используют очень разные адаптации. Им не нужны длинные языки и части головы, чтобы добираться до дна длинных трубочек, они вырабатывают свойства, улучшающие их возможность прорваться через материал цветка. У некоторых колибри для этой цели есть зазубрины на клювах. У птички-крючкоклюва на конце верхней части клюва есть крючок, использующийся для разрезания цветков. В этих многих примерах видно, что для решения поставленных окружением задач часто существует несколько эволюционных вариантов. Но то, что их много, не значит, что в результате эволюции появятся все варианты. Конвэй Моррис со своей командой утверждают, что обычно один вариант имеет перед другими преимущество, и поэтому одни и те же свойства конвергентно появляются снова и снова. Однако конвергентность появляется не всегда. Почему бы естественному отбору не использовать одно и то же свойство каждый раз?
Может случиться так, что два или более свойств окажутся эквивалентными. Камуфляж или умение убегать с высокой скоростью могут быть одинаково успешными способами избегания хищников. Или один способ окажется успешнее другого для конкретной цели, но с другими недостатками, перевешивающими его преимущества. Быстрое бегство от приближающегося хищника может быть хорошим способом ухода, но камуфляж может улучшить способности таких животных, как змеи, подстерегать свою собственную жертву. Когда выживание и воспроизводство суммируются, особи с камуфляжем могут оказаться настолько же успешными, как и те, что полагаются на скорость, и они тоже благодаря воспроизводству передают свои гены в следующее поколение. В результате естественный отбор не предпочтёт одно другому. Появление свойств может быть делом случая, вопросом того, какая мутация возникнет первой, когда на особей начинается охота.
И наоборот, эволюция какого-то свойства может зависеть от первоначального фенотипа и генотипа вида. В целом активный вид может быть предрасположенным к выработке свойств, влияющих на увеличение скорости при появлении хищника, а менее подвижные виды могут выработать камуфляж. Ни один из вариантов не преобладает над другим, но эволюционный результат может сильно зависеть от начальных условий.
Может быть и так, что одно решение окажется предпочтительнее, но в каких-то случаях легче выработать не самое оптимальное решение. Французский учёный Франсуа Жакоб, получивший нобелевскую премию за исследование работы ДНК, предложил аналогию, объясняющую, почему естественный отбор не всегда приводит к появлению идеально сконструированного организма. Жакоб говорит, что естественный отбор не похож на инженера, конструирующего оптимальное решение для имеющейся проблемы. Лучше представьте себе самоделкина, мастера на все руки, использующего те материалы, что есть у него под рукой, чтобы создать жизнеспособное решение – не наилучшее из возможных, но наилучшее из доступных в данных обстоятельствах.
Представьте себе птиц, оказавшихся у озера, полного медленно плавающей рыбы. Они могут начать нырять за едой, и со временем адаптироваться к водному образу жизни, вырабатывая большие и мощные задние лапы, как у баклана, или меняя форму крыльев и приближая их к ластам, как пингвины. Допустим, что наилучший способ быстро и ловко плавать – это двигать в воде сильным мускулистым хвостом, размахивая им влево и вправо, или вверх и вниз – так делают самые быстрые пловцы. Но у птиц нет длинных хвостов – они потеряли их в начале эволюционной истории, более ста миллионов лет назад, и у них есть только небольшой остаток из сросшихся костей («хвосты» у птиц состоят только из перьев, но не из костей). Я не утверждаю, что повторно выработать в результате эволюции длинный хвост невозможно – но естественный отбор, мастер на все руки, скорее всего не пойдёт по этому пути. У птиц уже есть крылья и ноги, способные обеспечивать движущую силу. Кажется более вероятным, что естественный отбор будет работать над улучшением плавательных функций уже существующих структур, чем то, что он выработает новую структуру с нуля, даже если новая птица с костяным хвостом – которая будет выглядеть как гибрид между гагарой и крокодилом – будет плавать гораздо лучше.
Но всё же, если птица-крокодил будет лучше приспособлена – она будет лучшим пловцом – почему же водоплавающие птицы не эволюционируют в этом направлении? Возможно, иногда в каком-то направлении нельзя пройти: пройти эволюцию от одной адаптивной формы к другой трудно потому, что промежуточные условия окажутся непригодными. Длинный мощный хвост хорош для быстрого плавания, но короткий хвост может только мешаться и уменьшать скорость плавания. У естественного отбора нет предвидения – он не будет играть в пользу вредного свойства только потому, что это первый шаг на пути, ведущем к превосходству. Чтобы свойство появилось в результате естественного отбора, каждый шаг на пути должен быть улучшением по сравнению с предыдущим – естественный отбор никогда не предпочтёт ухудшение состояния, даже если это только переходная эволюционная фаза.
Что же у нас получается? Является ли конвергенция основополагающей силой, демонстрацией структуры биологического мира, направляемой предсказуемым влиянием естественного отбора по пути к предрешённым окружением результатам? Или же примеры конвергентной эволюции – это исключения, специально подобранные иллюстрации биологической предсказуемости в случайном мире, в котором у большинства видов нет эволюционных параллелей?
На эту тему можно спорить до хрипоты. Я приведу в пример утконоса, вы дадите контрпример в виде конвергентных ежей; я отвечу уникальным древесным ленивцем; вы ответите прыгающей на двух ногах мышью, независимо появившейся в результате эволюции на трёх континентах. Именно так этот спор развивался исторически – при помощи составления списков и рассказывания историй.
Нужно похвалить Конвэя Морриса с коллегами за то, что они вытащили конвергентную эволюцию на передний край. Конвергенция была известна нам всем в качестве хитрого трюка естественной истории, яркого примера возможностей естественного отбора. Но Конвэй Моррис с коллегами ясно показали, что эволюционное копирование встречается гораздо, гораздо чаще, чем мы думали. Теперь мы понимаем, что она очень часто встречается в природе, и можно найти полно её примеров. И всё же она не вездесущая.
Кажется, что так же часто, а может и чаще, виды, живущие в схожих условиях, не адаптируются конвергентно. Сейчас нам нужно перейти от описывания исторических закономерностей и сбора примеров. Нам нужно спросить, можем ли мы понять, почему конвергенция происходит в одних случаях, а не в других – что объясняет, до какой степени конвергенция может происходить, и до какой не может, почему прыгающие на двух ногах грызуны независимо появились в пустынях всего мира, а кенгуру – только однажды. А для этого нам нужно не просто добавить несколько дополнительных примеров к списке. Нам нужно проверить гипотезу эволюционного детерминизма напрямую.
Эволюционная биология поздно включилась в экспериментальную игру – легендарная медлительность эволюции не давала развиваться идеям экспериментов. Теперь мы знаем, что этот взгляд ошибочен, что эволюция может идти очень быстро. И это понимание открывает новые возможности в изучении эволюции.
Джонатан Лосос – профессор биологии, директор Лаборатории Лососа в Гарвардском университете, куратор герпетологического отдела Гарвардского музея сравнительной зоологии. Автор книги «Ящерицы в древе эволюции: экология и адаптивная радиация анолисов». Приведён отрывок из книги «Маловероятные судьбы: судьба, случайность и будущее эволюции».
Утконос (лат. Ornithorhynchus anatinus) – водоплавающее млекопитающее отряда однопроходных, обитающее в Австралии. Это единственный современный представитель семейства утконосовых (Ornithorhynchidae); вместе с ехидновыми образует отряд однопроходных (Monotremata) – млекопитающих, по ряду признаков близких к рептилиям. Это уникальное животное является одним из символов Австралии; оно изображено на реверсе австралийской монеты в 20 центов.
История изучения
С тех пор, как в 1797 году учёные обнаружили утконоса с клювообразным носом, он сразу же стал смертельным врагом эволюции. Когда это изумительное животное отправили в Англию, учёные подумали, что это подделка, сделанная китайскими чучельниками. В то время эти мастера славились тем, что соединяли разные части тела животных и изготавливали необычные чучела. После того как утконос был отрыт, Джордж Шоу представил его общественности как Platypus anatinus (в переводе означает плосконог утиный). Это название просуществовало недолго, так как другой учёный Иоганн Фридрих Блюменбах сменил его на «парадоксальный птичий клюв», или Ornithorhynchus paradoxus (в переводе парадоксальный птицеклюв). После продолжительных споров между этими двумя учёными по поводу названия этого животного, они, наконец, пришли к соглашению и решили называть его «уткообразный птицеклюв» или Ornithorhynchus anatinus.
Систематики были вынуждены выделить утконоса в отдельный отряд, потому что он не принадлежал ни к какому другому отряду. Роберт У. Фейд объясняет это следующим образом: «Нос утконоса похож на клюв утки. На каждой ступне расположены не только пять пальцев, но и перепонки, что делает утконоса чем-то средним между уткой и животным, которое способно рыть и копать. В отличие от большинства млекопитающих, конечности утконоса короткие и по отношению к земле расположены параллельно. Внешне ухо выглядит как отверстие без ушной раковины, которая обычно присутствует у млекопитающих. Глаза маленькие. Утконос – животное, которое ведёт ночной образ жизни. Он ловит пищу под водой и хранит запас пищи, т.е. червей, улиток, личинок и других червяков подобно белкам в специальных сумках, которые находятся за его щеками»
Существует шутливая притча, согласно которой Господь, создав животный мир, обнаружил у себя остатки «строительного материала», собрал их вместе и соединил: утиный нос, бобровый хвост, петушиные шпоры, перепончатые лапы, острые когти, густой короткий мех, защечные мешки и т.д.
Эволюция утконоса
Однопроходные являются выжившими представителями одной из самых ранних ветвей млекопитающих. Возраст древнейшего однопроходного, обнаруженного в Австралии, – 110 млн лет (Steropodon). Это был небольшой, похожий на грызуна зверёк, который вел ночной образ жизни и, скорее всего, не откладывал яиц, а рожал сильно недоразвитых детёнышей. Окаменелый зуб другого ископаемого утконоса (обдуродон), найденный в 1991 году в Патагонии (Аргентина), указывает, что, скорее всего, предки утконоса попали в Австралию из Южной Америки, когда эти континенты входили в суперконтинент Гондвана. Ближайшие предки современного
утконоса появились около 4,5 млн лет назад, тогда как самый ранний ископаемый образец собственно Ornithorhynchus anatinus датируется плейстоценом. Ископаемые утконосы напоминали современных, но были меньше по размерам. В мае 2008 года было объявлено, что расшифрован геном утконоса.
Описание
Тело утконоса плотно сбитое, коротконогое, покрыто густой, приятной на ощупь, тёмной коричневой шерстью, которая на брюхе приобретает сероватый или рыжеватый оттенок. Форма головы у него круглая, глаза, а также носовые и ушные отверстия расположены в углублениях, края которых, когда утконос ныряет, плотно сходятся.
Сам по себе зверёк небольшой:
- Длина тела от 30 до 40 см (самцы на треть крупнее самок);
- Длина хвоста – 15 см;
- Вес – около 2 кг.
Ноги животного расположены по бокам, из-за чего его походка чрезвычайно сильно напоминает передвижение рептилий по суше. На лапах зверька по пять пальцев, которые идеально приспособлены не только для того, чтобы плавать, но и рыть землю: соединяющая их плавательная перепонка интересна тем, что при необходимости способна так подогнуться, что когти зверька окажутся снаружи, превратив плавательную конечность в копательную.
Поскольку на задних лапах животного перепонки менее развиты, во время плавания он активно использует передние лапы, тогда как задними пользуется как рулём, при этом хвост исполняет роль баланса. Хвост слегка плоский, покрытый шерстью. Интересно, что по нему можно очень легко определить возраст утконоса: чем старше, тем шерсти меньше. Хвост зверька примечателен ещё и тем, что именно в нём, а не под шкурой, хранятся жировые запасы.
Клюв
Наиболее примечателен во внешности зверька будет, пожалуй, его клюв, который выглядит до того необычно, что создаётся впечатление, что был он когда-то оторван у утки, перекрашен в чёрный цвет и прикреплён к пушистой голове.
Клюв утконоса от клюва пернатых отличается: он у него мягкий и гибкий. При этом, как и у утки, он плоский и широкий: при длине в 65 мм, ширина его составляет 50 мм. Ещё одной интересной особенностью клюва является то, что он обтянут эластичной кожей, в которой находится огромное количество нервных окончаний. Благодаря им утконос, пребывая на суше, обладает великолепным обонянием, а также является единственным млекопитающим, который чувствует слабые электрические поля, что появляются во время сокращения мускулатуры даже самых мелких животных, например, раков. Такие способности к электролокации дают возможность слепому и глухому в водной среде зверьку обнаруживать добычу: для этого, пребывая под водой, он постоянно вертит головой в разные стороны.
Анатомические особенности утконоса
Эволюционистов удивляют разнообразные особенности структуры, которые можно обнаружить у утконоса. Глядя на его клюв, можно подумать, что он является
родственником утки; по его хвосту можно было бы отнести его к бобрам; его волосы схожи с волосами медведя; его перепончатые ступни похожи на ступни выдры; а его когти имеют сходство с когтями рептилий. За всем этим разнообразием определенно стоит рука Бога, и уж конечно не эволюция!
Физиологическое многообразие утконоса просто захватывает. Шпоры, расположенные на задних лапах утконоса, выделяют ядовитое вещество. Этот яд почти такой же сильный, как и яд большинства ядовитых змей! Данная особенность делает утконоса единственным существующим в мире ядовитым животным, тело которого покрыто волосами. Стюарт Бургесс в своей книге «Признаки Дизайна», обращает внимание на следующее:
«Утконос, как и обычное млекопитающее животное, кормит своих детёнышей молоком. Однако в отличие от других млекопитающих у утконоса нет сосков для кормления. Молоко проникает через расположенные на его теле отверстия!»
Именно с помощью сосков млекопитающие вскармливают своих детёнышей. Утконос нарушает это правило и использует отверстия на теле, как способ вскармливания своего потомства. Если посмотреть на эти функции утконоса с точки зрения эволюционной классификации, то они кажутся парадоксальными. Однако с позиции креационизма, объяснить, почему Бог создал что-то настолько отличное от всех других животных, становится намного легче.
Летопись окаменелостей также подтверждает тот факт, что утконос является реальным существом, которое не эволюционировало от общего предка. Скотт M. Хьюз пишет: «Существует несколько достаточных оснований для того, чтобы не соглашаться с эволюционным истолкованием происхождения утконоса.
Этими некоторыми основаниями являются следующие факты:
- Окаменелые останки утконоса абсолютно идентичны современным формам.
- Сложные структуры яйца или молочных желез всегда полностью развиты и никак не помогают объяснить происхождение и развитие матки и молока утконоса.
- Более типичные млекопитающие обнаруживаются в пластах, расположенных намного ниже, чем откладывающий яйца утконос. Таким образом, утконос – особый вид животного, который был специально создан для того, чтобы иметь настолько разнообразные особенности».
Эволюционисты не способны объяснить анатомическое строение утконоса; они не могут объяснить его физиологические особенности; и они не знают, как объяснить это животное с помощью эволюционных процессов. Ясно одно: разнообразие утконоса приводит учёных эволюционистов в полное замешательство.
Как живет и чем питается?
Живут австралийские утконосы вблизи озёр и рек, недалеко от болот, в тёплых лагунных водах. Нора длиной в 10 м имеет 2 входа: один – находится под корнями деревьев и замаскирован в зарослях, другой – подводный. Вход в нору очень узкий. Когда хозяин проходит сквозь него, даже вода отжимается с шубки зверька.
Охотится животное ночью и всё время находится в воде. В сутки ему нужно еды, вес которой не меньше четверти веса самого животного. Питается мелкой живностью: лягушками и улитками, маленькими рыбками, насекомыми, ракообразными. Кушает даже водоросли.
В поисках своего завтрака может на суше клювом и когтями выворачивать камни. Под водой стремительный зверёк ловит жертву за несколько секунд. Поймав пищу, не
съедает её сразу, а складывает в защёчных мешках. Когда всплывает – кушает, перетирая добычу роговыми пластинками. Они у него вместо зубов.
Размножение утконоса
Сезон размножения у утконосов бывает раз в году между августом и ноябрем. В этот период самцы заплывают на участки самок, пара кружится в своеобразном танце: самец хватает самку за хвост и они плавают по кругу. Каких-либо брачных боев между самцами не бывает, постоянных пар они также не образуют.
Перед началом брачного сезона все утконосы ложатся в зимнюю спячку на 5-10 дней. Проснувшись, зверьки активно берутся за дело. До начала спаривания каждый самец ухаживает за самкой, покусывая ее за хвост. Брачный сезон длится с августа по ноябрь.
После спаривания самка начинает строить выводковую нору. От обычной она отличается длинной и в конце норы размещена гнездовая камера. Выводковую нору самка так же оборудует и внутри, нанося в гнездовую камеру разные листья и стебли. По окончанию строительных работ, самка закрывает коридоры в гнездовую камеру пробками из земли. Таким образом, самка защищает убежище от паводка или нападения хищников. Затем самка откладывает яйца. Чаще это 1 или 2 яйца, реже 3. Яйца утконоса больше похожи на яйца рептилии, нежели птицы. Они имеет округлую форму и покрытые кожистой серовато-белой скорлупой. Отложив яйца, самка практически все время находится в норе, обогревая их, пока не вылупятся малыши.
Детеныши утконоса появляются на 10-ый день после кладки. Малыши рождаются слепыми и абсолютно без шерсти в длину до 2,5 см. Чтобы появится на свет, малыши пробивают скорлупу специальным яйцевым зубом, выпадающим сразу после рождения. Только вылупившихся детенышей мать перемещает себе на живот и кормит молоком, выступающим из пор на животе. Новоиспеченная мать не покидает своих малышей на долгое время, а только на несколько часов, чтобы поохотится и высушить шерсть.
На 11-ой недели жизни малыши полностью покрываются шерстью и начинают видеть. Самостоятельно охотятся детеныши уже в 4 месяца. Полную самостоятельную жизнь без матери молодые утконосы ведут после 1-го года жизни.
Враги
Природных врагов у утконоса немного. Но в начале ХХ ст. он был на грани исчезновения. В Австралии браконьеры безжалостно истребляли зверька из-за его ценного меха. На пошив одной шубы использовалось более 60 шкурок. Полный запрет на охоту оказался успешным. Утконосы были спасены от полного уничтожения.
Определение пола
В 2004 году учёные из Австралийского национального университета в Канберре обнаружили, что утконос имеет 10 половых хромосом, а не две (XY), как большинство млекопитающих. Соответственно, комбинация XXXXXXXXXX даёт самку, а XYXYXYXYXY – самца. Все половые хромосомы связаны в единый комплекс, который ведёт себя в мейозе как единое целое. Поэтому у самцов образуются сперматозоиды, имеющие цепочки XXXXX и YYYYY. Когда сперматозоид XXXXX оплодотворяет яйцеклетку, рождаются утконосы женского пола, если сперматозоид
YYYYY – утконосы мужского пола. Хотя хромосома утконоса X1 имеет 11 генов, которые обнаруживаются во всех X-хромосомах млекопитающих, а хромосома X5 имеет ген, который называется DMRT1 и встречается в Z-хромосоме у птиц, являясь ключевым полообразующим геном птиц, в целом геномные исследования показали, что пять половых X-хромосом утконоса гомологичны Z-хромосоме птиц. У утконоса не обнаружен ген SRY (ключевой ген определения пола у млекопитающих). Для него характерна неполная дозовая компенсация, недавно описанная у птиц. Видимо, механизм определения пола утконоса сходен с таковым у его предков-рептилий.
Статус популяции и охрана
Утконосы ранее служили объектом промысла из-за ценного меха, однако в начале XX века охота на них была запрещена. В настоящее время их популяция считается сравнительно стабильной, хотя из-за загрязнения воды и деградации среды обитания ареал утконоса становится всё более мозаичным. Определённый ущерб ему нанесли и завезённые колонистами кролики, которые, роя норы, беспокоили утконосов, заставляя их покидать обжитые места.
Австралийцы создали специальную систему заповедников и «убежищ» (sanctuary), где утконосы могут чувствовать себя в безопасности. Среди них наиболее известны заповедник Хилсвилл в штате Виктория и Уэст-Бёрли в Квинсленде. Утконос – легко возбудимое, пугливое животное, поэтому в течение долгого времени не удавалось вывозить утконосов в зоопарки других стран. Впервые утконос был успешно вывезен за границу в 1922 году, в Нью-Йоркский зоосад, но прожил он там только 49 дней. Попытки разводить утконосов в неволе увенчались успехом всего несколько раз.
Отношения с людьми
Тогда как в природе врагов у этого зверька немного (иногда на него нападает питон, крокодил, хищная птица, варан, лиса или случайно заплывший тюлень), в начале прошлого века он оказался на грани исчезновения. Столетняя охота сделала своё дело и почти всех уничтожила: изделия из меха утконосов оказались до того популярны, что браконьеры пощады не знали (для пошива одной шубы нужно около 65 шкурок).
Ситуация оказалась настолько критична, что уже в начале прошлого века охота на утконосов была полностью запрещена. Меры оказались успешны: сейчас популяция довольно стабильна и ей ничего не угрожает, а сами зверьки, будучи коренными жителями Австралии и отказывающиеся размножаться на других материках, считаются символом континента и даже изображены на одной из монет.
Где посмотреть?
Для того чтобы посмотреть на живого утконоса, вы можете посетить зоопарк Мельбурна или заповедник австралийских животных Хилсвилл в окрестностях Мельбурна. Здесь воссозданы естественные условия обитания утконоса в природе, и почти всегда можно наблюдать за этим удивительным животным.
- После открытия утконосов, ученные еще в течение 27 лет не знали к какому классу отнести этих животных. Только когда немецкий биолог Меккель обнаружил молочные железы у самки утконоса, их отнесли к млекопитающим.
- Самки утконоса откладывают яйца как рептилии или птицы.
- У утконосов среди всех млекопитающих самый медленный обмен веществ в организме. Но при необходимости, например, для согрева в холодной воде, утконос способен ускорить обмен веществ в 3 раза.
- Нормальная температура тела у утконоса всего 32°C.
- Существуют только два млекопитающих способных воспринимать электрические сигналы, и одно из них утконос. С помощью электрополяции утконосы могут уловить электрические поля своей добычи.
- Утконосы ядовиты, но только самцы. Каждый самец утконоса на задних лапах имеет шпоры, которые соединены с железой на бедре. В брачный период железа вырабатывает очень сильный яд, запросто убивающий животное среднего размера, например, собаку динго. Хотя для человека яд утконоса не смертельный.
- У самцов утконоса половые семенники находятся внутри тела возле почек.
- Живет утконосы только в пресной воде, никогда не заплывая в соленые воды.
- Клюв утконоса мягкий, а не твердый как у птиц, покрытый кожей.
- Лапы утконоса предназначены как для плавания, так и для копания земли.
- У самок утконоса нет выводковой сумки и сосков. Молоко стекает прямо по шерсти, а малыши просто его слизывают.
- Живут утконосы в среднем около 10 лет.
- Утконос изображен на 20 центовой монете Австралии.
- Под водой утконосы ничего не видят, не слышат и не чувствуют запахов, так как клапаны ноздрей, желобки ушей и глаз закрываются.
- Ежегодно утконосы ложатся в спячку на 5-10 дней, после нее начинается брачный период.
Видео
Источники
- https://ru.wikipedia.org/wiki/Утконос
http://awesomeworld.ru/zhivaya-priroda/zhivotnyj-mir/utkonos.html#i-2
Натуралист, писатель и автор программы «Все как у зверей» Евгения Тимонова прочитала лекцию об Австралии – самой большой эволюционной лаборатории в мире. Пересказываем самые интересные тезисы: о тупости сумчатых, одноразовых самцах и дикой собаке динго.
Эволюция в изоляторе
Давайте представим, что нас изолировали от всего остального разумного мира, и мы потеряли с ним всякие контакты. И дальше будем развиваться совершенно автономно. Как вы думаете, что с нами будет? Чтобы узнать, нам не нужно проводить никаких экспериментов. Для этого у всего мира есть Австралия – самая большая эволюционная лаборатория за всю историю живого. Главное, что нам необходимо для проведения эксперимента – это изоляция. В этом плане Австралия – абсолютный мировой чемпион.
Австралия славится резкими климатическими изменениями. Изначально она была зеленой и тропической, а потом начала высыхать. Изменения постепенно сбрасывают с себя определенное количество участников, а потомки оставшихся будут заполнять пустые места. Главный принцип образования австралийской фауны, которую мы все знаем, – это адаптивная радиация. Кто смог выжить в этом сухом, подверженном пожарам климате, тот и расползался по всем экологическим нишам континента. Австралия такая же, как и весь остальной нормальный мир, только все его экологические ниши и специализации заполнены потомками каких-то отдельных видов, которые смогли выжить.
Австралия – удобное место для тех, кто не очень хорошо знает ботанику. Если у вас спрашивают, что это за дерево, смело говорите: «Эвкалипт». Вы, скорее всего, будете правы. Эвкалиптов в Австралии 700 видов. Если это не эвкалипт, то акация, их тоже порядка 700. Очень засушливый климат с чудовищной солнечной радиацией, способствовал выживанию только отдельных растительных форм. То есть эвкалипты и акации бывают абсолютно любых видов: размером с секвойю или маленький куст, с листьями разной формы. Это тот как раз принцип адаптивной радиации.
Вот есть у нас кенгуру, приспособленный к жизни во всем этом – их у нас будет 40 видов. И они не будут похожи на тех кенгуру, к которым мы привыкли. Они будут похожи на крыс, зайцев, оленей, но все это будут потомки единой удачной биологической формы.
Австралия – континент наполненный мифами. Большая их часть не совсем правдивы. Например, есть представление об удивительной, разнообразной и богатейшей фауне. На самом деле она очень бедна, но при этом безумно оригинальна. Это бедность, которая интереснее любого богатства. Млекопитающих всего порядка 200 видов, что на такую площадь, конечно, мало. Птиц около 600. Вроде бы много, но примерно в два раза меньше, чем в соседней Индонезии. Зато все они удивительны.
Будь, как утконос – милым, славным, непонятно как прошедшим естественный отбор
Визитной карточкой континента является утконос. Это символ оригинальности австралийской фауны, потому что вместе с ехидной и представителями яйцекладущих млекопитающих, которые счастливо объединили признаки и рептилий и млекопитающих, это единственное животное, которое зародилось именно в самой Австралии. Другая пачка австралийский визиток – сумчатые – появились не совсем там. Существуют разные версии, но сейчас модно говорить, что все они made in China. Из Китая они переместились в Австралию и, по сути, угнали этот материк себе, потому что с ними было тяжело конкурировать. Сумчатые замечательно заполнили все экологические ниши и хорошо приспособились к жизни.
Яйцекладущие появились именно в Австралии и конкуренцию с сумчатыми выдержали. Как им это удалось? Помните недавний мем: будь, как утконос – милым, славным, непонятно как прошедшим естественный отбор. Утконос ведет полуводный образ жизни, а у сумчатых большие проблемы с внедрением в воду. Вода заливается в сумку и детеныши тонут. Вот такая простейшая причина, которая позволяет утконосу продолжать спокойно занимать свою экологическую нишу.
Ехидна еще совсем недавно была утконосом. Она выглядит, как живое ископаемое, которое очень много лет не меняется, но на самом деле выяснилось, что порядка 30 миллионов лет назад, ехидны начали превращаться в утконосов, и наоборот утконосы начали превращаться в ехидн. Они вышли на берег, принялись поедать австралийских насекомых и стали самыми приспособленными и устойчивыми млекопитающим в Австралии. Они даже могут позволить себе вести дневной образ жизни. Все остальные – ночные и сумеречные. Потому что самый опасный хищник в Австралии – это клинохвостый орел. Он опаснее хищников, которых породила сумчатая фауна.
Сумчатая мышь может позволить себе эволюционную придурь – у них одноразовые самцы
Одно из сумчатых хищных – мышь. Она обладает удивительной репродуктивной стратегией, которая хорошо характеризует Австралию, как очень низко конкурентную среду. Этот материк настолько сложно приспособлен для жизни, что если в остальных частях света основной движущей силой эволюции является конкуренция между родственными видами, то в Австралии конкуренция настолько низкая, что у них главный лимитирующий фактор – это борьба с внешней средой. И если ты как-то смог сопротивляться этой внешней среде, то ты настолько молодец, что у тебя нет конкурентов вообще. И как раз сумчатая мышь может позволить себе некую эволюционную придурь – у них одноразовые самцы. Они достигают половой зрелости примерно в год. Во время брачного сезона у них подскакивает тестостерон настолько, что они начинают драться со всеми: насмерть с другими самцами, с самками, которые по каким-то обстоятельствам им отказали. И даже если у них все будет хорошо после того, как они победили всех самцов и покрыли всех самок, они все равно умирают от истощения организма, нервов и падения иммунитета. Такого нет больше ни у кого. Только в Австралии ты можешь позволить себе такие вещи, потому что раз уж ты выжил, то живи, как тебе нравится.
Австралия, которую мы потеряли
Одним из самых интересных сумчатых хищников был тилаколео – сумчатый леопард. Выглядел очень странно – вместо обычных клыков у него были резцы. Эдакий хищный сумчатый бобр, который охотился на гигантских круглолицых кенгуру и вомбатов. Всё это происходило во времена зеленой Австралии. Потом все начало постепенно высыхать и численность гигантских кенгуру и вомбатов начала уменьшаться вместе с тилаколео.
После хищники стали уже поменьше. Сумчатый волк тоже относится к покойным жителям Австралии. Последний умер в 1935 году в зоопарке Тасмании. Это большой зеленый остров на юге Австралии и большая ее часть покрыта непроходимыми лесами. Они настолько густы и непроходимы, что по сути, в них может быть все, что угодно. Национальной идеей тасманцев является то, что сумчатый волк жив. Каждый нормальный, правильный тасманец видел его либо сам, либо людей, которые были с ним связаны. На Тасмании сумчатого волка видели все, кроме людей с фотоаппаратами и ученых, которые приехали специально, чтобы его найти.
Кто на самом деле существует на Тасмании, так это сумчатый дьявол. На данный момент он является самым крупным хищником и остался только там. В других частях Австралии его нет, потому что пять тысяч лет назад из Индонезии прибыла очередная волна «понаехавших» людей, с которыми была собака. Она поняла, что очень хорошо «зашла». Потому что все, кто живут в Австралии – сумчатые, а все сумчатые очень медленные, наивные и, не буду врать, туповатые. Собака поняла, что сможет жить самостоятельно, одичала и превратилась в самого опасного хищника Австралии – дикую собаку динго. Конечно же, в первую очередь она вытеснила своих конкурентов, то есть сумчатого дьявола и сумчатого волка.
Один из основных экологических законов гласит: не столько опасен твой враг, сколько успешный конкурент. Враг способствует эволюции, потому что у вас начинается «гонка вооружений», а успешный конкурент просто обрекает на вымирание. Динго вытеснили всех, но до Тасмании не добрались.
Почему все сумчатые тупые?
Коала – символ знаменитой сумчатой безмозглости и триумфа экологической специализации. Это животное, которое выбрало сложный, но самый благодарный способ выживания. Она питается только эвкалиптовыми листьями. Эвкалипт служит для нее химзащитой – коала пахнет как аптека и поэтому есть его почти никто не может, кроме древесных варанов и питонов, даже орлы брезгуют. Конкуренции у коалы тоже нет, кроме какой-то пары опоссумов. Одна проблема – эвкалипт не очень питателен. Поэтому коала экономит на всем. Первое среди этого мозг, потому что он очень энергоемкий орган. Совсем недавно по эволюционным меркам у коалы уменьшили мозг настолько сильно и эффективно, что ее голова представляет собой что-то вроде стакана, заполненного мозговой жидкостью, в котором болтается мозг размером с орешек. Череп еще не успел уменьшиться, а мозги уже не работают.
Вомбат – это такой зверь-Форрест Гамп
Сумчатая тупость, как и всякая другая, коренится в детстве и в особенности их внутриутробного развития. Сумчатые потому и сумчатые, а не плацентарные. Они отличаются от нас тем, что после зачатия эмбрион питается с трудом. У сумчатых тоже есть плацента, но хиленькая, настолько, что обеспечивает только газообмен. Питание происходит за счет желточного мешка, который имеет свойство заканчиваться. Когда эмбрион сумчатого подъедает все запасы, он вынужден родиться, чтобы не умереть с голоду. Гигантские кенгуру рождаются размером с фалангу пальца и только потом достигают привычных размеров. У этой «фасолины» нет ни глаз, ни ушей. Новорожденный выбирается из родовых путей только при помощи обоняния, находит сумку матери и там зацепляется за сосок, от которого питается. Круто, что эмбрион совершает такое восхождение, но эта крутизна не проходит мимо: для такого пути нужен уже развитый мозг, в котором есть обонятельный анализатор, который оценивает, где верх, а где низ. Ему нужны челюсти, для которых необходим череп. Это означает, что развитие эмбриона, к сожалению, уже исчерпано. Поэтому сумчатые по праву рождения не могут иметь какой-то особенный мозг. Им просто не позволяют этого конструктивные особенности. Они мультяшные, смешные, тупенькие, у них простое поведение, не очень ритуализированное, но у них на это есть уважительная причина.
Вомбат – самое потрясающее по умильности животное на свете, и у него достаточно развитый мозг и сложное поведение. Вомбат ставит перед собой задачи. Это такой зверь- Форест Гамп. У него от рождения простые мозги, но его экологические ниша заставляет его строить норы, а для этого нужен мозг. Когда вы ставите перед собой задачи, ваш мозг просто обязан развиваться, чтобы их решать.
Умные жители Австралии
Казуар – самая опасная птица в мире.Они не летают и поэтому их мозг не смог дальше развиваться, но им хватает того что есть. Помимо казуаров, есть какаду. Из одного вида наплодилось примерно 20 различных, которые сильно друг от друга отличаются, и все они очень умные. Попугаи – часть птичьей интеллектуальной элиты.
Попугаи – часть птичьей интеллектуальной элиты
Певчая ворона так же считается одной из самых умных представителей континента. Более того, она является ее спасителем. Помните историю, когда в «последнем герое» с подачи Николая Николаевича Дроздова жители острова наелись ядовитой лягушки? Это была жаба Ага, которую завезли в Австралию для борьбы с вредителями сахарного тростника. Но жаба не стала есть вредителей, вместо этого она начала поедать полезных насекомых. Животные- жители Австралии начали есть жабу и дружно умирать от нее. На севере Австралии это действительно очень большая проблема, и что с ней делать, не очень понятно. Ученые думали, кого бы завезти ещё, чтобы исправить ситуацию. Спаситель нашелся среди местных – им стала певчая ворона. Она научилась переворачивать жабу и выедать ее через брюхо, на котором у Аги нет ядовитых желёз.
Следующий умник это новокаледонский ворон, который умеет пользоваться палочками для того, чтобы извлекать насекомых из древесины. Даже не просто палочки. Вороны умеют делать крючочки на них, они затачивают ветки и обкусывают их.
Про людей
Люди живут в Австралии 60 тысяч лет и за это время совершенно не изменились. Первые поселенцы обладали даже более сложной культурой, чем нынешние жители. Их развитие стабилизировалось. Все цивилизации делятся на выживальщиков и прогрессистов. Это классические выживальщики. И дело вовсе не в том, что им сложно выживать. Просто это их единственная цель. Они не хотят прогибать под себя этот хрупкий мир и просто живут, им этого вполне достаточно.
Племя анангу, живущее рядом с горой Улуру, находится там примерно 40 тысяч лет. У них есть ритуальные танцы и исунки, которые они все тысячелетия подновляют по единому образцу без новых деталей. Очень удивляет язык аборигенов. Существует много языковых групп, но их всех объединяет отсутствие слова «Почему». Культура выживальщика характеризуется тем, что развитие идет по определенному циклу. Тебе старейшины твоего племени выдают столько информации, сколько на данном этапе нужно, когда ты станешь постарше тебе дадут следующую порцию. И спрашивать почему – значит нарушать естественный ход вещей.
Поэтому сейчас в Австралии существует два параллельных человечества. Белые переселенцы, которые начали все осваивать в 18 веке, и аборигены, которых всего тысяч 300. Они продолжают пребывать в своем закрытом космосе, не развиваться, и при этом жить достаточно хорошо по аборигеновским меркам. Напомню, что в свое время это был авангард человечества. Одни из первых людей, которые вышли из восточной Африки, которые вышли покорять мир и зашли достаточно далеко. Но за все время изоляции, они из авангарда превратились в цивилизационный резерв.
Сейчас белые австралийцы наконец-то перестали гнобить своих аборигенов, назвали их людьми и поняли ценность странной фауны и тех самых аборигенов. Они учатся с ними взаимодействовать и не задавать тот самый вопрос «почему». Учатся довольствоваться тем, что уже есть и тому состоянию, когда ты абсолютно счастлив от того, что тебе выдается.
Текст: Ксенья Буравова