Хотя я часто видел «головозадых» жучков в Мохаве, мне не довелось понаблюдать, как ловят росу африканские чернотелки, когда мы с аспирантом Джеймсом Марденом изучали пустынных насекомых в Намибии. Мы жили на станции научно-исследовательского института Намиб в Гобабеб на «берегу» реки Куйсеб. Русло реки тогда пересохло, но оставалось единственным местом, где можно было найти деревья и тень. Древесные корни дотягивались до грунтовых вод, и эти воды питали фауну насекомых. Мы видели бесчисленных жуков-чернотелок, которые торопливо бегали, в основном парами, причем впереди всегда была самка. Джим сделал это любопытное явление предметом своего исследования.
Мы не видели никаких следов открытой воды. Но во время Второй мировой войны два немецких геолога из близлежащего Виндхука – Хенно Мартин и Германн Корн – с их собакой Отто два с половиной года прятались здесь, чтобы не попасть в лагерь для военнопленных. Они вели жизнь Робинзона Крузо, и потом Мартин написал об этом книгу. В ней он рассказывает, как вода влияет на жизнь в пустыне. Мартин и Корн несколько лет переживали засуху в Намибе, но однажды ночью они услышали гром:
Я никогда в жизни раньше не слышал [такого грома] и не видел, чтобы так разверзались небеса, а теперь выжженная и потрепанная живая природа снова поднимала голову – за несколько часов на кустах, выглядевших мертвыми, появились зеленые побеги, а в тени скал папоротники стали разворачивать нежные светло-зеленые листья. Пустыня ожила повсюду: семена, которые годами лежали как бы во сне, проснулись и пробили корку земли; почти за одну ночь кусты мопане покрылись зелеными листочками, как молодые березки; первые желтые цветы открыли солнцу свои лепестки, и мы нашли среди травы и камней пестрые яйца перепелки; а теплая вода в лужах кишела мелкими членистоногими, чьи яйца пережили годы сухости и на палящем солнце.
В число адаптаций, которые позволяют растениям жить в пустыне, входят периоды покоя и разнообразные особенности строения и «поведения». Большинство пустынных растений опирается на стратегию, связанную с маленьким размером. Это однолетники, которые появляются из спящих сухих и устойчивых к жаре семян. Некоторые семена могут ждать до полувека, прежде чем активируются. Задача растения – достаточно быстро отреагировать на дождь и успеть образовать семена до того, как земля опять просохнет, но и не сорваться на фальстарт, когда воды еще недостаточно, чтобы можно было созреть и дать новые семена. Некоторые растения, чтобы соблюсти такой тонкий баланс и «пройти над пропастью», «измеряют» количество выпавших осадков. В их семенах находятся вещества, препятствующие прорастанию, и, чтобы вымыть эти вещества, нужен некоторый минимум влаги. У других растений нужно механически процарапать семенную оболочку, чтобы семя намокло достаточно для прорастания, а это может произойти, только когда их смывает потопом в русла рек, где они и растут. В пустыне Негев есть растение, которое высвобождает семя из жесткой капсулы, только если вода действует на механизм, похожий на римскую баллисту. Два внешних чашелистика генерируют боковое давление, которое могло бы выкинуть семена из плода, но их удерживает внутри запорный механизм на верхушке плода. Однако, если чашелистики достаточно увлажнить, давление повышается до такой степени, что запорный механизм раскрывается, капсула «взрывается» и высвобождает семена (Evenari et al., 1982. P. 399).
Во влажных регионах, где дождь предсказуем (хотя и не всегда обилен), мы помогаем сельскохозяйственным растениям улавливать осадки, разрыхляя почву, чтобы вода легче проникала в нее и, соответственно, попадала к корням. Если земля вспахана, меньше всего воды утекает и больше всего впитывается. Но это не работает в настоящей пустыне вроде Негева. Там дождь идет редко, и из вспаханной земли только испарилось бы больше и без того дефицитной влаги. Народы, населявшие Негев в прошлые столетия, решали эту проблему с помощью дождевого стока. Фермеры наловчились использовать устремляющуюся в овраги воду от внезапных наводнений, перехватывая ручьи, и строили для этого не только террасы, но и большие цистерны, в которые направляли воду, чтобы расходовать ее в будущем. Остатки этих конструкций все еще существуют.
Способы сохранять воду изобретали и другие пустынные организмы, но в основном с помощью изменений в строении тела. Многие растения, особенно кактусы и молочаи, способны накачивать запасы воды в корни или стебли. Вероятно, наиболее известен кактус сагуаро, или карнегия гигантская (Carnegiea gigantea) из пустыни Сонора на юго-западе Америки. У него поверхностная корневая система, которая распространяется во все стороны на расстояние, примерно равное его высоте, – 15–17 метров. За один дождь корневая система может впитать и переправить в высокий ствол около 750 литров воды. Ствол складчатый, как гармошка, и может раздуваться, чтобы вместить годовой запас жидкости. У кактуса нет листьев, но зеленый стебель способен фотосинтезировать и производить питательные вещества, а не только хранить воду. Стратегия выживания сагуаро такова, что расти он должен чрезвычайно медленно. Но и живет этот кактус целый век или даже дольше.
Некоторые пустынные животные запасают воду похожим образом. Лягушка Cyclorana platycephala из пустынь Северной Австралии наполняет и сильно растягивает мочевой пузырь, чтобы использовать его как мешок для воды, прежде чем закопаться в почву, где она проводит большую часть года в ожидании следующего дождя. Находясь в земле, она сбрасывает кожу и формирует вокруг себя почти водонепроницаемый кокон, похожий на полиэтиленовый пакет, и так снижает потери воды при испарении.
Ряд видов муравьев (по крайней мере из семи разных родов), которые обитают в американских и австралийских пустынях, называют «медовыми муравьями» за эволюционное решение, позволяющее запасать и воду, и энергию. Муравьи часто кормят друг друга, при этом некоторые крупные рабочие особи могут принять больше жидкости, чем другие, а остальные работники приносят новые порции воды. Те, кто принимает жидкость, пьют, пока не растянут брюшки до размеров виноградины, – к этому времени они уже не могут двинуться с места. Тогда они группами от десяти до сотен особей подвешиваются к потолку камеры в муравейнике, где превращаются в особые «медовые бочки», и отрыгивают жидкость, когда другие члены колонии уже не носят влагу, а сами нуждаются в ней. На западе Северной Америки воду и сахаристые выделения, которые муравьи собирают из тлей, цветочного нектара и других растительных источников, пока погода еще щадящая, научились запасать 28 видов одного рода – Myrmecocystus.
Люди тоже пользуются решениями, которые пустынные животные выработали, чтобы выжить в экстремальных летних условиях. В Австралии аборигены в качестве крайнего средства на черный день научились находить набравших воды и зарывшихся в почву лягушек. В Центральной Австралии у вида медовых муравьев Camponotus inflatus такие большие «медовые бочки», что аборигены их широко используют. «Муравьи-бочки» Myrmecocystus mexicanus на юго-западе Северной Америки запасают воду, мед или и то и другое, и их тоже использовало местное население (Conway, 2008). Бушмены Калахари не употребляют жидкость из лягушек и муравьев, а применяют в качестве подземного резервуара для воды скорлупу страусиных яиц; но, когда эти запасы кончаются, они переходят на воду, запасенную растениями в подземных клубнях, о чем говорилось ранее.
Цикада апач активна летом в самое жаркое время дня, когда большинство животных старается укрыться от жары
Если решить проблемы с водой, пустыня может стать надежным пристанищем. Народам, жившим на юго-западе Америки, в Намибе и в Негеве, пустыня часто служила укрытием от преследований. Что, кроме крайней необходимости, может сподвигнуть людей на такую изобретательность и такое трудолюбие, чтобы заставить пустыню цвести и давать урожай? Зачем жить там, где ваша физиология подвергается экстремальным испытаниям? Где еще животные могли бы в ходе эволюции развить подобную выносливость? Цикада Diceroprocta apache из пустыни Сонора в Аризоне – одно из таких животных. Она не только может вынести суровое лето, она тянется к жаре.
Как и у цикад из Новой Англии и многих других мест планеты, личинки Diceroprocta apache живут под землей, в относительной безопасности, и в принципе могут выбирать, в какое время выходить взрослой форме. В Новой Англии они ждут позднего лета, когда по местным меркам устанавливается приятная температура. У Diceroprocta apache в Таксоне, штат Аризона, все по-другому. Они появляются в самую жаркую часть лета и становятся активными в самое жаркое время дня, при температуре от 43 до 47 °C.
Большинство насекомых известны своей способностью сохранять воду. Там, где другие животные погибают от жажды, насекомые остаются обводненными благодаря водонепроницаемому внешнему скелету, покрытому слоями водоотталкивающих липидов и восков, а также за счет того, что азотные остатки они выделяют в виде мочевой кислоты и им нужно ничтожно мало воды, чтобы вымывать их. У Diceroprocta apache в хитине есть настоящие дырки с железами, которые выделяют воду. Если ничего больше не знать, можно подумать, что насекомое неправильно выбирает время для активности и физиологически непригодно для жизни в экстремальных летних условиях. Кажется, этот вид устроен странно и неэффективно.
Разгадать загадку цикады удалось двум биологам, Джеймсу Хийту из Иллинойского университета и Эрику Тулсону из Университета штата Аризона, – как выяснилось, это история об исключительно элегантной адаптации к жизни в пустыне. Хийт заключил из своих исследований, что в то странное время, когда активна Diceroprocta apache, все потенциальные хищники (птицы и осы) прячутся, потому что не выносят жары. Тулсон обнаружил, что цикады этого вида могут выдержать высокую температуру благодаря железам, которые функционируют как потовые и в крайних случаях обеспечивают охлаждение через испарение – например, когда самцы в огромном напряжении оглушительно кричат, чтобы привлечь самок для спаривания.