Внутренняя энергия Земли может проявлять себя по-разному в отношении рассчитывающих на нее организмов. Ядерный распад природных радиоактивных элементов, таких как уран и торий, поддерживает ядро планеты в расплавленном состоянии. Мы можем почувствовать эту энергию, когда тепло подбирается слишком близко к поверхности земли. Она приводит в действие гейзеры, гидротермальные биотопы, вулканы и вызывает землетрясения. Однако за последние несколько десятилетий ученые обнаружили, что эта энергия также питает целые экосистемы на дне океана – доселе неизвестные области биологического разнообразия.
Глубины океана – холодного, недружелюбного, сокрушительного – исследовать очень трудно. Любое оборудование, направленное к его глубинам, должно выдерживать эти суровые условия. На глубине царит кромешный мрак. Свет огней глубоководных подводных лодок или подводных аппаратов поглощается, и освещенными оказываются всего несколько метров пути, поэтому изображения, которые мы получаем оттуда, охватывают площадь, не превышающую размера большой гостиной. Как правило, исследуя дно океана, мы наталкиваемся на довольно редкие признаки жизни но только не когда речь идет о геотермальных биотопах – глубоководных океанических отверстиях. В этих необычных местах в кромешной тьме вовсю процветают экосистемы, питающиеся геотермальной энергией. Здесь можно встретить огромных красноголовых кольчатых червей, необычных рыб, крабов-альбиносов и моллюсков размером с футбольный мяч – эдакий стейк, пахнущий болотом.
Организмы, обитающие в районе этих глубоководных «оазисов», отличаются от тех, что живут у поверхности. Их метаболизм основан на химическом взаимодействии с горячей, богатой морскими питательными веществами водой. Мы называем этот процесс хемосинтезом, по аналогии с фотосинтезом, наблюдаемым у зеленых растений. Глубоководным моллюскам необходимо тепло и сероводород (ядовитый для нас с вами), в то время как моллюски, обитающие ближе к поверхности воды, зависят от фотосинтеза планктона, который они прокачивают через свою систему пищеварения. Несмотря на то что глубоководные геотермальные экосистемы представляют собой нечто удивительное и невообразимое, они обнаруживают гораздо меньшее разнообразие, чем экосистемы, получающие прямой солнечный свет. Среди обитающих в этих глубоководных экосистемах организмов удалось выявить около 1300 различных видов. В тропических лесах Амазонки на территории в один квадратный километр мы можем встретить до 40 тысяч видов насекомых, и это только насекомые! А теперь прибавьте к этому деревья, обезьян, пауков и змей, и разнообразие дождевого леса окажется в тысячу раз богаче. С чего бы это?
По сути, количество доступной энергии на дне океана заметно ограничено. Температура воды в некоторых из этих гидротермальных «оазисов» достигает 400°С, но таких участков не так уж много, и все они расположены на достаточно ограниченной территории – известно лишь несколько сотен локаций вдоль активного вулканического разлома на дне океана (вода на такой глубине не кипит, потому что не может образовывать пузырьки пара из-за огромного давления океана). Солнечная энергия, напротив, достает до каждой точки планеты, а ее интенсивность достигает мощности в 1000 Вт на квадратный метр.
Это отступление об океанических «оазисах» я сделал для того, чтобы наглядно продемонстрировать, как работает эволюция. Меньшее разнообразие на каждый метр темного океанического дна по сравнению с ярко освещенным лесом – это именно то, чего и следовало ожидать. На поверхности Земли энергии для обеспечения живых организмов гораздо больше. Организмы размножаются быстрее, и в конечном итоге мы получаем большее разнообразие. В глубинах холодного океана жизнь бьет ключом лишь там, где для поддержания системы достаточно энергии. Здесь просто не хватает энергии для того, чтобы запустить программу наращивания биоразнообразия.
В 1990-е годы для шоу «Билл Най – научный парень» мы сняли целый эпизод, посвященный биоразнообразию (выпуск 9). В то время мы были уверены, что самые богатые в плане разнообразия экосистемы находятся не в реках и не в коралловых рифах на морском мелководье, а где-то между – в устьях рек, там, где река встречается с морем. Позже появилось предположение, что самой богатой с точки зрения разнообразия экосистемой можно считать экваториальные тропические леса. Как бы то ни было, наибольшее разнообразие можно наблюдать там, где есть много пресной воды.
Если смотреть на Землю из космоса, океан покажется самым большим пятном на планете. Логично предположить, что и разнообразие в нем будет самое большое. К тому же раз уж мы, как и большинство живых существ, в значительной степени состоим из воды, можно подумать, будто жизнь зародилась в океане и вполне ожидаемо, что жизнь в нем должна была продолжать эволюционировать, а значит, пополняться новыми видами. Мы могли бы прийти к заключению, что любое место в океане, куда попадает солнечный свет и где достаточно глубоководных питательных веществ, будет обнаруживать огромное многообразие видов. Однако, как правило, самые богатые с точки зрения разнообразия экосистемы находятся не в океане.
Коралловые рифы, без сомнения, таят в себе огромное разнообразие жизни. Я не раз наслаждался дайвингом в северо-западной части Тихого океана, в районе коралловых рифов на Гавайях, и у калифорнийского побережья и могу заверить, что вы и за час не назовете столько видов, сколько обитает в этих местах. Еще я часто думаю о незаметных глазу видах – бактериях, вирусах, прозрачных книдариях (больше известных как медуза) и похожих на камни губках. Ведь всего за пару погружений перед вами пройдут тысячи и тысячи видов этих организмов.
Точно так же, исследуя дождевые леса вдоль реки Сибун в Белизе, реки Виринаки в Новой Зеландии и реки Хох в Соединенных Штатах, я просто не мог поверить, что все это происходит со мной. В каждом из этих мест буквально кожей ощущаешь бесчисленное множество видов, которые вьются, роятся, охотятся и спасаются от хищников прямо перед вашим носом. И если бы мне сказали, что именно здесь скрывается самое богатое биологическое разнообразие на Земле, я бы поверил.
По своему опыту вы наверняка знаете, что пить соленую воду нельзя. Иначе вы просто заболеете. Скорее всего, вы также понимаете, что, за исключением некоторых замечательных видов, нельзя перемещать морскую рыбу в пресную воду и наоборот. Рыба погибнет. Вероятно, в школе вы проводили классический опыт, изучающий явление, которое химики называют осмосом. Если вы выдержите два сырых яйца в уксусе, таким образом растворив их скорлупу, а затем поместите одно яйцо в дистиллированную воду, а другое – в соленую, вы сможете пронаблюдать, как в соленой среде молекулы воды будут медленно проходить сквозь мембрану, оставляя молекулы соли снаружи. В результате яйцо в дистиллированной воде увеличится в размерах, а то, что в соленой, – уменьшится. Подобные мембранные процессы, казалось бы, разделяют два типа экосистем: речные и морские. Обе они в значительной степени остаются самостоятельными, за исключением областей в устьях рек.
Здесь, в местах, где реки впадают в море, происходит смешение пресноводного биоразнообразия с океаническим. Не стараясь вытеснить конкурента, обе системы начинают сотрудничать. Скорее всего, причина этого в том, что экосистемы с большим разнообразием видов могут приспосабливаться к происходящим изменениям окружающей среды. Это еще одна эволюционная идея, доступная для проверки опытом, и ученые определили, что она правдива – что разные экосистемы становятся вместе более надежными.
Устойчивость экосистемы можно оценить путем измерения количества и массы всех живых существ до и после серьезной перемены в условиях окружающей среды. Если наступила засуха или выпало необычное количество осадков, или случились резкие перепады температуры, от заморозков до палящего зноя, то чем большим разнообразием обладает система, тем лучше ее видам удается выживать и размножаться. Это гипотеза. Есть, по крайней мере, два способа ее проверить. Мы можем анализировать живые системы, в которых биоразнообразие сокращалось, и те, в которых увеличилось, либо же мы можем проводить наблюдения за экосистемами в оба этих момента. В любом случае эта теория выдерживает проверку. Большее разнообразие обеспечивает большую надежность экосистемы. Это объясняет, почему устья рек демонстрируют настолько богатое разнообразие. И в пресноводной, и в морской экосистемах уже достаточно всевозможных видов. Прочная паутина жизни помогает морским организмам приспособиться к пресной воде, а пресноводным – к соленой. Разнообразие порождает еще большее разнообразие.
Альтернативный вариант также кажется весьма правдоподобным: места с наименьшим разнообразием имеют больший риск потерь. К сожалению, отыскать районы, в которых биоразнообразие сократилось, не составляет никакого труда. Люди достаточно напортачили во всех уголках мира, так что такого понятия, как нетронутая природа, на данный момент практически не существует. Я долгие годы занимался покорением гор Тихоокеанского северо-запада и отлично помню момент, как, взобравшись на вершину горы Сент-Хеленс и обернувшись к северу, дабы полюбоваться великолепным видом горы Ренье, заметил облако настоящего смога. Необязательно разбираться в подробностях загрязнения воздуха, чтобы понять, что этот смог идет туда от наших любимых городов Сиэтл и Портленд. Разумеется, смог пагубно отражается на популяции воздушных насекомых. Смог сокращает их численность. В свою очередь, количество растений, обитающих в вулканических почвах, также немного снижается, поскольку уменьшается количество азота, образующегося от останков насекомых и помогающего растениям укорениться. Вид с горы, конечно, по-прежнему великолепен, только вот само место уже нельзя назвать нетронутым.
Если вы действительно хотите пощекотать себе нервы, отправляйтесь на ферму, практикующую откорм скота по замкнутому циклу (Confident Animal Feeding Operation – CAFO). Вот это да. Домашний скот держат в ограниченном пространстве на специальной диете, позволяющей им очень быстро откармливаться. Их копыта вытаптывают все пастбищные площади. Их экскременты растекаются во все стороны, отравляя все вокруг. Ну и конечно, скот от души пичкают антибиотиками для подавления заболеваний, которые могут легко передаваться от одного животного к другому, что в свою очередь может привести к быстрой эволюции возбудителей этих заболеваний, тем самым делая те же антибиотики неэффективными. Вот так и получается. Пока мы едим мясо, мы производим новые штаммы болезней и уничтожаем водоемы. Уверен, что, осознавая этот процесс, мы можем все исправить. Очень на это надеюсь.