С тех пор, как в июне 1995 года я, тогда только что окончивший первый курс студент биофака, попал на Белое море, меня преследует один вопрос и один занятный образ – образ литорального лося. Но всё по порядку.
Я по образованию и по профессии – биолог. Правда, по своей узкой специальности я биолог не полевой, а лабораторный – специалист по антиоксидантным системам, внутриклеточной регуляции нейронов и их адаптации к кислородной недостаточности. Но общее биологическое образование-то я получал самое широкое, в том числе знакомился и с экологией (экология – это не про защиту окружающей среды от влияния человека, как думают многие непричастные к теме, а про надорганизменные уровни организации живой материи – популяции, биоценозы, биосферу в целом, про межвидовые взаимодействия и взаимодействие биологических сообществ со средой обитания), и с современной синтетической теорией эволюции. Так вот, нас всегда сызмальства учили, что весь живой мир просто исполнен внутривидовой и межвидовой конкуренции. Грубо говоря, рождаются сотни зайчиков, а ресурсы есть только для выживания двух из них. Поэтому все со всеми со страшной силой конкурируют за ресурсы, а, значит, стремятся сразу при первой же возможности разбежаться по разным экологическим нишам, буквально друг друга по ним расталкивая. Поэтому якобы не бывает в природе незанятых экологических ниш: если появляется потенциально доступный ресурс и какая-то не занятая свободная экологическая ниша, то сразу же, буквально тотчас безжалостная конкуренция за ограниченные ресурсы, вызванная многократным избытком рождающихся организмов, приведёт к тому, что эта ниша будет кем-то плотно занята. Над этим поработает сперва мутагенез, постоянно создающий и поддерживающий изменчивость и многообразие возникающих форм, а затем – естественный отбор, дающий колоссальное эволюционное преимущество именно тем особям, чьи особенности позволяют им новую, ещё не занятую экологическую нишу с её пока нетронутыми ресурсами занять первыми и, как говориться, «снять все пенки». Правильно? Вот и меня так учили.
И вот, попав на Белое море, я впервые увидел, что такое настоящая литораль (балтийская, тем более в Финском заливе, в данном случае за настоящую не считается). Литораль – это так называемая «зона осушки», та часть берега, которая во время прилива заливается морем, а во время отлива вновь обнажается. Литораль невероятно богата жизнью, потому что на ней встречаются и морские обитатели, и сухопутные, да ещё и добавляются к ним такие, которые вообще только на литорали и живут. В результате получается совершенно уникальный экотоп, в котором плотность и разнообразие жизни намного больше по сравнению и с морем, и с сушей. Литораль при этом бывает разной. В зависимости от состава грунта и угла наклона берега (который естественным образом определяет протяжённость этой самой литорали – от двух с половиной метров или около того на вертикальной скальной стене до сотен метров и даже километров на пологом пляже) литораль заселяют совершенно разные виды водорослей и животных, формирующие очень и очень разнообразные и непохожие друг на друга сообщества. Так, например, скальная литораль не очень-то похожа на галечную, а галечная уж совсем не похожа на илисто-песчаную.
Возьмём, к примеру, типичную для Беломорья каменистую галечную литораль. Один из её горизонтов почти всегда густо покрыт обнажающимися при отливе живыми зарослями фукоидов. Фукоиды – это такие особые бурые водоросли: несколько видов фукусов и один вид родственного им аскофиллума. Фукусы очень калорийны, богаты питательными веществами, полиненасыщенными жирными кислотами, витаминами и микроэлементами, а главное – легко усвояемы. Это не какая-нибудь трава или, тем более, ветки. В принципе фукусами может питаться даже человек. Я, например, их ел прямо в сыром виде. Срывал рецептакулы – и хрумкал их, как солёные огурчики. А иной раз и просто жевал наиболее молодые части талома. Фукус не так вкусен, как ламинария (которая «морская капуста»), потому что всё же слегка горчит, но, тем не менее, вполне съедобен, полезен, а главное – по сравнению с морской капустой намного, намного более доступен (морская капуста на Белом море всегда растёт глубже и не обнажается при отливе, её приходится дёргать со дна «кошкой», специально выходя за ней на лодке; вот в Охотском море – там да, другое дело, там мне доводилось её срывать и есть прямо на литорали). Так вот представьте себе эти бескрайние заросли вкусных, сочных, калорийных и легко усвояемых водорослей, обнажающихся и доступных два раза в сутки – ну, по крайней мере, когда вода в море открытая, то есть свободна ото льда. Это же бесплатная дармовая столовая!
Помните, что я в самом начале говорил про конкуренцию, лимитирующий дефицит ресурсов и свободные незанятые экологические ниши? А теперь представьте себе специальную такую дикую литоральную корову, которая будет два раза в сутки пастись на литорали. Во-первых, ей не надо конкурировать с другими коровами за травяное пастбище, то есть она уже вот прям сразу получает огромное преимущество. Во-вторых, фукоиды намного, намного калорийнее травы. И усваиваются питательные вещества из них легче и энергетически «дешевле». Так почему на литорали нет литоральной коровы? Ну, ладно, допустим, именно корове на литорали просто неоткуда взяться: дикий бык, он же тур, прародитель домашних быков и коров, как известно, благодаря человеку полностью вымер. Но даже когда этот вид процветал, северная граница его ареала до Белого и Баренцева морей не доходила. Так что допустим, корове на литораль просто неоткуда было попасть. Но почему эту явно пустующую и невероятно богатую пищевыми ресурсами нишу не освоили и не заняли другие крупные копытные? Почему нет литорального кабана? Почему нет литорального лося? Почему, на худой конец, нет хотя бы уж литорального зайца? Особенно меня почему-то задело отсутствие литорального лося – он у меня как-то особенно ярко по ходу дела визуализировался и стал буквально зримым образом и наглядным символом всей этой проблемы.
Нет, конечно, зря заросли фукоидов не пропадают, и в пищевой пирамиде они участвуют. Их едят маленькие, но зато невероятно многочисленные морские улитки литторины обтузаты и практически неотличимые от них литторины марии. Их едят бокоплавы гаммарусы. Но вы же понимаете, что ни улитки, ни мелкие рачки гипотетическому литоральному лосю не конкуренты: он бы ел фукоиды прямо вместе с улитками и рачками, вообще не обращая на них внимания.
Тут, впрочем, есть один тонкий момент. Преподаватели, которые студентам-биологам читают теорию эволюции, любят загадывать им такую загадку: почему эволюция не создала черепахе хобот, как у слона? Ну, представьте, как удобно: сидишь, не высовывая головы из панциря, в полной безопасности, щиплешь травку хоботом. Если вдруг какой-то гад его и откусит, то обидно, конечно, но всё же хобот – не голова, можно, прямо не вылезая из панциря, и новый в конце концов отрастить, как ящерица новый хвост отращивает. На то и регенерация. Но увы. Знаете почему? Потому что эволюции не из чего было его создать. Хобот слоновьего типа – это же продукт срастания носа с мягкой подвижной верхней губой. А у рептилий, в том числе у черепахи, просто нет подвижных губ, управляемых специальной мускулатурой. Поэтому, да, хорошо бы иметь черепахе подвижный хобот, которым можно было бы рвать траву, но у неё его нет, а главное – никогда и не будет, таковы технические ограничения самой её конструкции (на самом деле у некоторых черепах, например, у дальневосточной черепахи или китайского трионикса, своего рода «хобот» есть, но им было бы невозможно рвать траву, даже если бы эта хищная черепаха и была бы травоядной).
Но только вот у лося-то (как и у кабана, у лошади или у зайца) никаких принципиальных ограничений в этом плане нет. Конечно, для того, чтобы не просто разово поесть водорослей на литорали, а перейти на них как на если не единственный, то хотя бы значимый в общем рационе пищевой ресурс, лосю потребовались бы некоторые изменения и пищеварительной системы, и поведения. То есть для этого нужна мутация, скорее всего – даже не одна. Но изменения-то здесь требуются буквально самые минимальные и простецкие, буквально на том же уровне, что мутация, позволившая человеку усваивать молоко во взрослом возрасте. По-учёному выражаясь и следуя определениям А. Н. Северцова, здесь требуется вовсе не ароморфоз, а всего лишь идиоадаптация, да и то самая простенькая. С точки зрения наших привычных представлений об ожесточённой схватке всех со всеми за лимитированные пищевые ресурсы, лоси неизбежно, расталкивая друг друга в своей привычной экологической нише, просто не могли за столько тысячелетий не вытолкать кого-то из своих сородичей на невероятно богатую кормом литораль, а дальнейшая адаптация к новым условиям – это уже вопрос техники. Это должно было произойти с полной и абсолютной необходимостью, на уровне арифметической операции «два плюс два равно четыре»: крупное травоядное плюс доступный пищевой ресурс плюс острая внутривидовая конкуренция – равно специализированное животное, занимающее эту экологическую нишу: сперва факультативно, а потом – всё более и более облигатно.
Так почему же нет в природе литорального лося? Случайность? Но ведь нет и литоральной косули, и литорального кабана, и литорального зайца! И всё вместе – это уже, пожалуй, скорее не случайность, а закономерность. Так в чём же тут дело?
А вот не знаю! Но одно можно сказать определённо: чего-то важного в эволюционных механизмах мы до сих пор не понимаем, раз наши теоретические представления не стыкуются с реальностью, данной в непосредственном ощущении: вот должен по теории был возникнуть литоральный лось, а видеть мы его в природе не видим. Может быть, чего-то не понимаем мы в механизмах мутагенеза, создающего новые признаки, и не работает он «на заказ» даже тогда, когда очевидно надо. Может быть, мы чего-то не понимаем в механизмах естественного отбора. А не исключено, что просто очень уж переоцениваем остроту конкуренции и дефицитность пищевых ресурсов. Может быть лось не пытается выходить на литораль и кормиться водорослями просто потому, что никто его особо на неё и не выталкивает, а привычной травы, веток с листьями, болотной растительности, мхов и лишайников лосям хватает на всех, за глаза и с избытком? Типа: «Литораль, литораль... не были мы ни на какой литорали! Нас и здесь неплохо кормят».
В общем, не исключено, что мир природы не настолько жёстко конкурентен, дефицитен и вообще суров, как мы привыкли его себе представлять.
-------------
P.S.
Эта заметка вызвала обсуждение среди моих знакомых коллег-биологов, в ходе которого были высказаны некоторые довольно интересные идеи и замечания. Во-первых, было озвучено две версии, почему, собственно, лось (не гипотетический мутировавший литоральный лось, а самый обычный – такой, какой он в реальности есть сейчас) не выходит кормиться водорослями на литораль не только в постоянном режиме, но даже и периодически в качестве подкормки. Первое предположение состоит в том, что у него просто такого количества морской соли не выдержат почки. Выделительная система лося рассчитана скорее на дефицит соли, чем на её переизбыток (помните куски соли на кормушках для лосей?). Лось в самом деле любит водную растительность, но только пресноводную, а морские водоросли вперемешку с солёной морской водой, содержащей большое количество хлорида натрия и отчасти других солей, могут нарушить весь его водно-солевой баланс. Второе предположение связано с тем, что фукоиды помимо соли богаты ещё и йодом. В малых концентрациях йод полезен и даже необходим. Но его регулярный переизбыток может вызвать гипертиреоз, то есть гиперфункцию щитовидной железы. А поскольку тиреоидные гормоны – йодированные производные тирозина – оказывают большое влияние на эмбриональное развитие, особенно на развитие нервной системы, то не исключено, что переизбыток йода может быть просто несовместимым с нормальным эмбриональным развитием.
Отсюда возникает естественный вопрос: а способен ли организм млекопитающего с присущим ему характером обмена веществ, в принципе адаптироваться к питанию морскими водорослями: скорректировать соответствующим образом работу щитовидной железы и почек, а также обеспечить эффективное и своевременное выведение излишков йода и хлорида натрия? Да, принципиально, конструктивно организм млекопитающего на такие изменения обмена веществ способен. Свидетельство тому – отряд сиреновых: ламантины, дюгони и морские коровы. Это ближайшие родственники слонов и «двоюродные братья» даманов, перешедшие к водному образу жизни. Среди них есть как пресноводные, так и морские виды. С точки зрения нашего вопроса наиболее показательна истреблённая (а, скорее всего, не столько даже истреблённая, сколько уже «добитая») человеком стеллерова морская корова, питавшаяся преимущественно морской капустой – бурой водорослью, по своему химическому составу весьма близкой к фукоидам. Если на питание морскими водорослями могли перейти ближайшие родичи слонов, то в принципе аналогичные перестройки метаболизма могли произойти и у других млекопитающих, особенно травоядных. Так почему же не произошли?
И здесь мы вновь возвращаемся к версиям, уже озвученным в моей изначальной заметке. Первое предложенное объяснение состоит в том, что мутагенез не работает «на заказ». Да, хорошо было бы лосю иметь набор мутаций, позволяющих хотя бы частично переключиться на питание литоральными фукоидами. Но мутации – процесс ненаправленный, случайный. Они не происходят целенаправленно в ответ на появление доступного ресурса. Вот просто не сложилось случайное событие и всё. Пищевой ресурс есть, потенциальная возможность его усваивать тоже есть, но эта возможность остаётся нереализованной просто потому, что не случилось нужного случайного события, точнее – целой цепочки событий, поскольку мутация тут требуется явно не одна. Второе объяснение заключается в том, что конкуренция за пищевые ресурсы не столь остра, как мы привыкли считать, и лосям просто с избытком хватает привычной еды на всех: естественный отбор не давит на них в направлении освоения альтернативных пищевых ресурсов. И ещё небольшой комментарий: предки сиреновых, начав осваивать водный образ жизни, тоже ведь не удержались на литорали, а «орыбились» до такой степени, что в отличие от моржей и тюленей, вообще не способны вылезать на сушу. Дорога за водорослями для них оказалась в один конец. Это опять же намекает на то, что, возможно, по каким-то пока непонятным нам причинам освоение именно литорали и литоральных пищевых ресурсов оказывается для крупных растительноядных млекопитающих не самым выгодным и оптимальным решением. Почему – не понятно, но, по-видимому, это так. Никто не удержался в положении литорального четвероногого, кто в воду за водорослями вошёл, тот ушёл в водную стихию с концами, бесповоротно.
Ну а ещё по ходу всех этих разговоров один мой друг и коллега придумал Большую Литоральную Панду – такого большого, толстого, пушистого, добродушного медведя, который сидит на литорали и жрёт водоросли... чем они хуже бамбука. Большая литоральная панда – это же круче какой-то там литоральной коровы!