Некоторые представители фауны удивительно хорошо приспособились к неприветливым городским пейзажам, и так будет продолжаться – но их будет всё меньше и меньше.
Поведение – это не всё, что изменится; также для городских жителей, несомненно, будет необходимой и физиологическая адаптация[29]. Последствие существования городов и их отходов – наличие токсинов. Даже самые дорогие методы переработки отходов, вроде высокотехнологичных установок для сжигания отходов и так называемого «санитарного» захоронения мусора, производят токсины. Наиболее значимые среди них – тяжёлые металлы, соединения хлора и диоксины; они все могут быть обнаружены даже в золе установок для сжигания отходов. Эти и многие другие вещества просачиваются в потоки грунтовых вод и таким способом попадают в экосистему города. Животные, населяющие города, а особенно те, кто живёт в местах с высокой концентрацией токсинов, например, в канализации, в грунтовых водах и в глубине мусорных свалок, могли выработать адаптации, позволяющие противостоять высокому содержанию в ином случае смертельных химических веществ, высоким концентрациям кислот или щелочей, и даже повышенным температурам, которые характерны для тлеющих мусорных свалок.
Окончательные изменения, однако, могут быть морфологическими. Мы наверняка сможем увидеть эволюцию птичьего клюва, специализированного для питания из консервных банок, или крыс, у которых развилась покрытая жировой смазкой шерсть, чтобы её не смачивали токсичные сточные воды. Точно так же новые породы домашних кошек могли бы эволюционировать в сторону увеличения размера[30], чтобы расправляться с более свирепыми крысами. Но может ли эволюционировать нечто совершенно иное? Сможем ли мы увидеть эволюцию животного, специализирующегося на использовании наиболее очевидного среди всех ресурсов: людей?
Мировой климат будущего
Давайте представим себе мир, существовавший давно, очень давно: мир 750 миллионов лет назад. Это было время, когда только появились первые животные. Также это было время «Земли-снежка».
Открытие того факта, что несколько раз на протяжении своей истории Земля была покрыта льдом от полюса до полюса – одна из главных геологических находок конца двадцатого века. Недавно закончившийся ледниковый период бледнеет по сравнению с этими давними временами. Лёд заключил Землю в свои объятия, покрыв и сушу, и море. На планете фактически не было никакой жизни, кроме нескольких тёплых оазисов рядом с подводными вулканами. Открытие того, что это состояние «Земли-снежка» происходило не однажды, а неоднократно, хотя и очень давно, демонстрирует лишь один мах тяжёлого маятника, который мы называем климатом. Это также урок того, насколько экстремальными могут быть изменения климата – и, возможно, скоро будут.
Никто не ставит под сомнение тот факт, что человечество стремительно изменяет состав атмосферы, хотя всё ещё идут оживлённые дебаты относительно того, действительно ли эти изменения вызывают повышение среднемировой температуры, также известное как глобальное потепление.
Антропогенная, или инициированная человеком выработка таких газов, как двуокись углерода, метан, хлорфторуглеводороды, двуокись серы и оксид азота, резко возросла с начала Промышленной Революции. Все эти газы обладают способностью поглощать инфракрасное излучение и возвращать его обратно на Землю, производя известный «парниковый эффект». Чтобы лучше понять условия, с которыми столкнётся жизнь в будущем, мы должны лучше понять, каков будет газовый состав атмосферы.
Насколько нам известно, предсказание погоды – дело рискованное. Попытка сделать обоснованный долговременный прогноз на следующие несколько дней достаточно трудна. Попытка сделать то же самое на следующие несколько тысяч тысячелетий выглядит невозможной. Хотя в некоторых аспектах долгосрочный прогноз более точен, чем краткосрочный. Почти вся научная информация на сегодняшний день даёт основание предполагать, что глобальное потепление будет реальностью в долгосрочной перспективе.
Предсказания относительно возможности глобального потепления в течение следующих нескольких десятилетий и столетий сделаны на основании нескольких моделей, известных как Модели Общей Циркуляции (МОЦ). Отправной точкой этих моделей является предсказание о том, что количество двуокиси углерода в атмосфере в течение следующего столетия удвоится. Это удвоение, несомненно, окажет глубокое влияние на экологию, включая более значительное повышение температур в среднеширотных умеренных и внутриконтинентальных областях, чем в остальной части земного шара, уменьшение количества осадков в этих же самых среднеширотных областях и увеличение количества сильных штормов.
Такие изменения затронут всю биосферу, но будут оказывать наиболее явно выраженное воздействие на растительные сообщества. Поскольку накоплено достаточно много информации палеонтологического плана о том, как существовали виды и сообщества растений на протяжении резких изменений климата, которыми сопровождался конец ледникового периода в течение последних 18000 лет, есть некоторые основания для оптимизма в отношении того, что можно сделать разумные предположения, касающиеся грядущих изменений климата.
По мнению палеоботаников, к ближайшему будущему применимы четыре главных урока из недавнего прошлого. Во-первых, похоже, что на климатические изменения отвечают скорее отдельные виды, нежели целые сообщества. За последние 18000 лет видовой состав различных североамериканских лесов значительно изменился, хотя леса сами по себе сохранились. Общины и биомы в целом не отвечают на изменения климата, но вместо этого изменяют свой видовой состав. Во-вторых, ответы отдельных видов на изменение климата часто следуют с задержкой по времени. Особенно резкое изменение климата скорее истребит много видов растений, потому что они не способны распространяться семенами достаточно быстро, чтобы двигаться в одном темпе с изменениями. Например, тсуга канадская может распространяться семенами со скоростью 20-25 километров за столетие. Однако границы климатических поясов могут смещаться со скоростью более 300 километров за столетие.
Конечным результатом может быть локальное вымирание вида, если изменение климата было достаточно быстрым. Третья мысль состоит в том, что характер местных нарушений среды изменится вместе с изменением климата. Пожар – это одна из основных причин нарушения среды в современных лесных экосистемах; с изменением климата характер и частота крупных лесных пожаров также изменятся. Изменения в таких видах нарушений среды могут повлечь за собой больше изменений в экосистеме, чем само по себе изменение климата. В-четвёртых, похоже, что многократные изменения окружающей среды могут стать причиной непредсказуемых ответов со стороны экосистем. Если на данную экосистему оказывает воздействие достаточно много источников изменений, её ответы могут быть непредсказуемыми. Мы уже можем готовиться к тому, чтобы наблюдать образование наземных растительных сообществ, отличающихся от любых из них, существовавших в прошлом – но не путём образования новых видов (хотя это также может случиться), но путём появления нового состава в группах видов, у которых не было никаких аналогов в древних сообществах.
Другим фактором будет реакция растений на увеличенное содержание двуокиси углерода (CO2) в атмосфере. Многие из растений в ответ на увеличенное содержание CO2 усиливают свою фотосинтетическую деятельность и темпы роста. Поэтому результатом увеличения содержания CO2 будут большая глобальная продуктивность растений, более быстрый рост и, возможно, увеличение размеров растений некоторых видов. С другой стороны, у растений существуют чёткие различия в их ответах на увеличение содержания CO2. Некоторые растения (использующие ферментные системы, известные как C4-путь фотосинтеза) уже сегодня насыщаются CO2 в современной атмосфере и не станут отвечать более быстрым ростом или продуктивностью, если содержание CO2 возрастёт глобально. Вторая, чаще встречающаяся группа растений (которая использует так называемый C3-путь фотосинтеза) ответит на увеличение содержания CO2 усиленным ростом. Есть также и другие определяющие факторы. Растения, живущие в условиях сильного стресса, и те виды, что населяют сильно нарушенные среды обитания, продемонстрируют менее выраженный эффект, тогда как более устойчивые к стрессу виды растений добьются большего успеха. Возможно, не станет никакой неожиданностью, что победителями в новой, богатой CO2 окружающей среде, смогут стать сорные виды.
Хотя содержание CO2 будет оказывать существенное влияние на состав растительных сообществ и темпы роста, намного более существенным фактором, воздействующим на состав и рост растительного сообщества, будет доступность воды. У разных видов растений существует огромное количество вариантов проявления их способности противостоять засухе, поэтому будущий характер распределения влажности и выпадения осадков по земному шару больше всего затронет облик растительных сообществ. Поскольку глобальные изменения температуры затрагивают распределение влаги по планете, растения будут вынуждены приспосабливаться к быстро изменяющимся условиям.
В главе «Понимание выгод биологического разнообразия растений» из завершающего двадцатый век выпуска в серии бестселлеров «Состояние мира» (“The State of the World”) ботаник Джон Таксхилл заключил, что во влажных тропических лесах уже наблюдаются первые признаки изменения содержания двуокиси углерода. Таксхилл обращает внимание на то, что «темп круговорота» тропических лесов – темп замены старых деревьев более молодыми – неуклонно ускорялся, начиная с 1950-х годов. В результате изучаемые леса «омолаживаются» путём усиления доминирования короткоживущих деревьев и одревесневающих лиан, которые растут быстрее, чем высокие деревья с твёрдой древесиной, которые составляют старые климаксные сообщества. Такие тенденции способствуют радикальной смене в видовом составе тропического леса. Таксхилл также отмечает следующее: