51
в тропических лесах всего мира обитает, как минимум, 30 миллионов видов жуков. Именно эта оценка так часто приводится в качестве примера (в том числе неверно), что требует дальнейшего исследования.
В то время Эрвин касался не мирового разнообразия, а лишь того, что верхняя граница полога влажного тропического леса была малоизвестна и в ней редко собирали образцы таксономы. Наиболее известные организмы из влажных тропических лесов происходят из подлеска. Было известно, что многоярусные пологи крупных деревьев давали приют совсем иной фауне, однако из-за трудностей сбора образцов в этом местообитании его обитатели были плохо известны. Эрвин изобрёл новый метод осуществления сбора образцов в верхней части полога. На протяжении трёх полевых сезонов он отравил и собрал всех насекомых, живущих на девятнадцати деревьях, принадлежащих к одному виду деревьев (Luehea seemannii, вечнозелёное лесное растение). Он обнаружил, что существовало в среднем 163 вида жуков, специфичных именно для этого вида деревьев. Пока всё хорошо и гладко. В этом месте, однако, Эрвин выдвигает целый ряд предположений, чтобы достигнуть своей известной оценки в 30 миллионов жуков. Во-первых, он предположил, что на каждом гектаре леса на его типовом участке находится, в среднем, 70 различных видов деревьев. Затем он предположил, что каждый из этих видов деревьев также обладал своими собственными 163 видами жуков – целая армия жуков, специфичных для этого дерева и живущих в его пологе. Перемножая эти числа, он достиг оценки в 11140 специфичных для деревьев видов жуков на одном гектаре леса в Панаме, а затем добавил ещё 1038 видов жуков, не постоянно обитающих на деревьях, получив значение в 12448 видов жуков на гектар леса. Затем он предположил, что жуки составляют 40 % общего количества фауны членистоногих в пологе леса, и потому общее биологическое разнообразие насекомых на одном гектаре у него составило 31120 видов членистоногих. Далее он добавил к своему подсчёту ещё треть от этого общего количества, чтобы принять во внимание насекомых, обнаруженных в подлеске, и подвёл общий итог в размере 41389 видов членистоногих на гектар панамского леса. Заключительный шаг – перенос данных по гектару подлеска панамского леса на весь мир – был сделан следующим образом. Эрвин отметил, что в тропиках существует 50000 видов деревьев. Приняв своё значение в 163 специфичных для вида-хозяина видов жуков на дерево, он получил путём многократно повторяющихся оценок 30 миллионов видов жуков в мире.
«Мысленный эксперимент» Эрвина был прост и изящен, но полон непроверенных предположений. Однако, поскольку он был основан (по крайней мере, в начале) на реальном сделанных сборах данных в тех местах, которые вплоть до того времени были фактически неизвестными, он зажил своей собственной жизнью и к нему относились весьма серьёзно. Он всё ещё является основанием для больших оценок биологического многообразия, приводимых сегодня.
Результаты оценок Эрвина были преданы широкой огласке, и это вполне справедливо. Они дали нам совершенно новое представление о мировом биологическом разнообразии. Но из-за способа, которым они были получены, их немедленно оспорили. Вскоре последовали новые исследования, с помощью которых делалась попытка подтвердить или опровергнуть эти новые, более высокие оценки мирового биологического разнообразия. Одно из наиболее тщательных исследований было проведено в Индонезии.
Проект «Уоллес», рассчитанный на год, был совместным для учёных из Музея Естественной Истории в Лондоне и Департамента науки Индонезии. Примерно двести размахивающих сачками и прихлёбывающих из своих фляжек энтомологов высадилось на остров Сулавеси. Было собрано множество насекомых, в том числе более 6000 видов жуков и почти 1700 разных видов летающих насекомых, более 60 % которых оказались новыми для науки. Эти учёные, применяя методы, подобные тем, что использовал Эрвин, оценили мировое биологическое разнообразие насекомых в пределах от 1,8 до 2,6 миллиона видов. Поскольку насекомые – это лишь одна из частей общего биологического многообразия (хотя одна из наиболее важных), эти новые оценки подтверждают, что мировое биологическое разнообразие в действительности гораздо выше, чем те 1,6 миллиона видов, что описаны в настоящее время. С другой стороны, даже при таком большом количестве видов насекомых мировое биологическое многообразие всё равно было бы заметно меньше 30 миллионов видов, предсказанных по оценке Эрвина.
Оценка ещё одного типа была получена известным биологом Робертом Мэем, который в 1988 году отметил, что в целях получения приблизительной оценки мирового биологического разнообразия может использоваться наблюдаемая корреляция между размерами тела и многообразием видов. Используя такой метод, Мэй дал оценку, согласно которой на Земле имеется от 10 до 50 миллионов видов, количество, которое, выглядит доводом в пользу оценок Эрвина.
Генетические потери
Одной из самых больших неожиданностей середины 1960-х – начала 1970-х годов было открытие того, что виды – практически все виды – характеризуются намного более высокой степенью генетической изменчивости, чем ранее предполагалось. Возникшие тогда методы гель-электрофореза и секвенирования ДНК позволяли генетикам оценить лишь то, насколько различными были особи одного и того же вида. Хотя каждый знал, что геномы – количество и тип генов – чрезвычайно различаются от вида к виду, никто и не предполагал большой генетической изменчивости, которая характеризует фактически каждый ныне живущий вид. Каждый организм несёт большое количество генов: бактерия в типичном случае несёт приблизительно 1000 генов, гриб – примерно 10000, а типичные более высокоорганизованные растения и животные – от 50000 до 400000. Изменчивость среди этих генов как раз и разделяет различные виды на Земле, как сегодня, так и в прошлом. Но в пределах каждого вида также имеет место значительный уровень изменчивости, который создаёт различные «расы», подрасы и популяции, которые составляют вид. Эта изменчивость оказывает виду величайшую услугу, поскольку обеспечивает защиту от внезапных изменений в окружающей среде: в сильно изменчивых популяциях с большей вероятностью найдётся хотя бы несколько индивидов, которые будут «преадаптированы» к любым новым условиям, которые наступают, таким образом позволяя расе выжить. Поэтому любое сокращение генетической изменчивости опасно для вида – и оно выглядит надёжным индикатором для видов, стоящих на пути к вымиранию. Перед окончательным вымиранием вида мы увидим гибель его популяций, вызванную сокращением общего генетического разнообразия.
В середине 1970-х годов изучение двадцати четырёх белков, выделенных у североамериканских морских слонов, показало, что этот редкий и находящийся под серьёзной угрозой вымирания вид не обладает, по сути, никаким генетическим разнообразием. Именно на этот вид охотились почти до полного его исчезновения, и даже при том, что он восстановил численность, поскольку был защищён от дальнейшего истребления, его общее генетическое разнообразие сильно пострадало. Считается, что популяция морского слона прошла сквозь «бутылочное горлышко». В условиях наименьшей численности у каждого тюленя, ищущего брачного партнёра, на выбор было лишь очень немного других тюленей, что привело к сильному инбридингу и утрате генетического разнообразия. Такие союзы между близкими родственниками часто характеризуются высокой степенью врождённых дефектов, задержкой умственного развития и снижением числа жизнеспособных сперматозоидов. Инбридинг настолько вреден, что в каждой культуре люди приняли законы против него[19].
Крайне выраженный пример таких генетических утрат – флоридская пума. Численность этого подвида американской пумы снизилась до менее чем тридцати особей в дикой природе. Для оставшихся самцов характерны низкая жизнеспособность спермы и дефектные сперматозоиды. Генетические исследования показывают, что у этого подвида самая низкая генетическая изменчивость среди всех ныне живущих популяций пумы.
Оценки текущего темпа вымирания
Можно возразить, что нынешнее массовое вымирание гораздо менее пагубно, чем события в конце перми или конце мезозоя, потому что сейчас вымирает меньший процент семейств и родов, чем в прошлом. Степень серьёзности данного случая вымирания обычно приводится в виде таблицы как процент от ныне существующих таксономических единиц, семейств, родов или видов, которые вымерли. Оперируя этой величиной, доказывается, что вымирания, которые произошли с начала ледникового периода, были обыденностью по сравнению с великими вымираниями палеозоя и мезозоя, потому что процент вымерших таксонов составляет всего лишь крохотную долю от всего разнообразия жизни на Земле. Однако из вида упускается тот факт, что абсолютное – не относительное – количество видов (или других категорий), которые уже вымерли в течение последнего миллиона лет, может быть значительным. Например, биологи Сторс Олсон и Элен Джеймс опубликовали данные, согласно которым за последние от двух до пяти тысяч лет с лица Земли исчезло не менее тысячи видов птиц. Это составляет, возможно, 20 % общего птичьего населения планеты. И это виды, которые оставили след в летописи окаменелостей, и потому те виды, о которых мы знаем. А сколько ещё их вымерло бесследно?
Вымирание – окончательная судьба каждого вида. Точно так же, как отдельные особи рождаются, живут какое-то время на Земле, а затем умирают, вид рождается путём видообразования, существует на протяжении некоторого отрезка времени (обычно измеряемого миллионами лет), а затем, в конечном счёте, вымирает. Таким образом, вымирание видов происходит всё время, а не только во время событий массового вымирания. Палеонтолог из Чикагского университета Дэвид Рауп называет эту концепцию фоновым вымиранием. Летопись окаменелостей можно использовать для того, чтобы свести в таблицу темп таких «случайных» вымираний, происходящих с течением времени, и темп оказывается замечательно низким. Рауп вычислил, что темп фонового вымирания на протяжении последних 500 миллионов лет составлял примерно один вид каждые четыре или пять лет. В противоположность этому, по оценке Нормана Майерса в течение последних тридцати пяти лет в одной только Бразилии вымирало четыре вида