Ордовикское море (485–443 миллионов лет). Плавающие хищники: конодонты, трилобит, головоногий моллюск ортоцератид; плавающие фильтраторы: гемихордовые граптолиты; донный хищник: трилобит; донные фильтраторы: морские лилии, ромбиферное, паракриноидное и эокриноидное иглокожие, брахиопода, мшанки. Художник Анастасия Беседина
Силурийское море (443–419 миллионов лет). Плавающие хищники: рыба акантода, ракоскорпион; плавающие фильтраторы: телодонт и гемихордовые граптолиты; донные хищники: кораллы ругозы; донные фильтраторы: бесчелюстные телодонт и остеостраки, строматопоратная губка; донный выедатель: моллюск хитон. Художник Анастасия Беседина
Девонское море (419–359 миллионов лет). Плавающие хищники: кистеперые рыбы с признаками земноводных тулерпетон и пандерихт, пластинокожие рыбы артродира и антиарх; плавающий фильтратор: листоногий рачок; донные хищники: пантопода, членистоногое миметастер и морская звезда; донные фильтраторы: брахиоподы спириферида и ринхонеллида, морские лилии. Художник Анастасия Беседина
Пермское море (299–252 миллионов лет). Плавающие хищники: аммонит, акула, лучеперая рыба; донные хищники: десятиногий рак; выедатели: правильный морской еж, брюхоногий моллюск; донные фильтраторы: морские лилии, брахиопода продуктида, мшанки; фотосинтетики: фораминиферы, обызвествленная водоросль. Художник Анастасия Беседина
Юрское море (201–145 миллионов лет). Плавающие хищники: кистеперая рыба целакант, головоногие моллюски аммонит и белемнит, ихтиозавр, костистая рыба, кокавикаридное ракообразное; плавающие полупаразитические фильтраторы: усоногие раки морские уточки и морские желуди; донные хищники: шестилучевые кораллы, десятиногий рак, брюхоногий моллюск; донные фильтраторы: двустворчатые моллюски гребешки и устрицы; фотосинтетики: двустворчатые моллюски рудисты. Художник Анастасия Беседина
6. Большая сборка: кто нами движет?
Красная зима, черная осень
Благодаря космическим телескопам CoRoT, Kepler, Herschel число открытых в других галактиках планет уже перевалило за 1200, хотя мы и не видим их воочию. В 2015–2025 годах НАСА, Европейское космическое агентство и иже с ними собираются запустить серию аппаратов, способных сфотографировать немыслимо далекие планеты и в деталях выяснить состав их атмосферы, по которому можно судить о наличии в других мирах жизни, хотя бы неразумной.
Уже сейчас можно представить, что нас ожидает на обитаемых планетах. Подобные планеты вращаются на таком расстоянии от своей звезды, которое позволяет сохранять воду на поверхности в жидком состоянии, а не в виде льда или пара. Вода и свет — два достаточных условия для появления фотосинтезирующих организмов: свет звезды — наиболее доступный источник энергии, а фотосинтез — выгодный способ использовать эту энергию для получения органического вещества. Мы привыкли, что фотосинтетики на Земле в основном — зеленые (цианобактерии, зеленые серные бактерии, большинство растений и некоторые одноклеточные, например эвгленовые): они отражают зеленую часть видимого спектра. Однако синие фотоны несут больше всего энергии, хотя и встречаются реже других (на них и охотятся наземные фотосинтетики), а красные фотоны хотя и менее энергоемки, но обильны. Поэтому многие морские водоросли поглощают красные фотоны — частицы других цветов, в том числе зеленые, до них просто не доходят. А наземным растениям они не выгодны энергетически, вот и отражаются обратно. Такая система работает, если звезда похожа на Солнце — относится к желтому классу G. Более горячие звезды (класс F) льют на планеты сильный синий свет, и тамошние фотосинтетики, отражая избыток света, будут казаться голубыми. Но большинство планет обитаемой зоны вращаются либо вокруг красных карликов (класс М), либо вокруг двойных и тройных звездных систем (например, G + М). На планетах в системе красного карлика, по мысли Джека О'Малли-Джеймса, астробиолога из Университета города Сент-Эндрюс, фотосинтетикам будет энергетически выгодно быть серыми или черными — поглощать весь свет, который до них дойдет, включая инфракрасный. Впрочем, фиолетовый оттенок им тоже будет к лицу. А вот в планетных системах двойных звезд можно ожидать живую природу буквально всех цветов радуги. Вряд ли одни и те же виды приобретут различные пигменты. Более вероятно, что естественный отбор заставит одни фотосинтетики приспособиться к свету карлика, а другие благоденствовать под лучами условного солнца. Поэтому вместо белой зимы и зеленого лета на таких планетах можно будет увидеть красную зиму и зеленое лето, а может быть, еще и черную осень: одни организмы будут разворачивать свои фотосинтезирующие органы, в то время как другие, наоборот, — увядать. Это зависит от взаимного расположения звезд в системе и параметров орбиты планеты. Вот где действительно положение звезд может судьбу предсказать. Хотя бы эволюционную…
Занятно рассуждать обо всем этом, восседая на кочке посреди тундры. Обитатели островка суши в бескрайнем океане болот поневоле наводят на космические фантазии своими необычными формами и расцветками, особенно если приложить щеку к теплой прошлогодней моховой подушке и представить их великанами. Вот тянется вверх розовый частокол извивающихся колышков тамнолии. По соседству белеют ветвистые рожки кладонии оленьей и похожая на многоэтажные грибы кладония шаронесущая. Последняя еще и рыжими шариками украшена. А чуть подальше развернула зеленые пластины, так напоминающие листья какого-нибудь дерева, пельтигера пупырчатая.
Все это лишайники — основа «растительного» разнообразия (2000 видов — больше, чем цветковых) Арктической тундры; главное же в том, что они вместе со мхами регулируют водный баланс и отчасти температуру в этих местах. Их цвет и форма обусловлены той же проблемой, с которой могут столкнуться обитатели многих экзопланет, — недостаток света. Вот и приходится лишайникам буквально выкручиваться, приобретая причудливые формы, лишь бы их фотосинтезирующеи части было хорошо. А значит, будет хорошо и другим жителям тундры, использующим их в пищу даже зимой (кладония оленья — это и есть известный «олений мох», или ягель) или для строительства гнезд.
На Земле лишайники в силурийском — начале девонского периода проявили себя подлинными первопроходцами весьма негостеприимной суши.
Растение-сфинкс
Так образно назвал в 1885 году лишайник известный физиолог растений Климент Аркадьевич Тимирязев на публичной лекции в московском Политехническом музее:
«…Понятно было изумление ботаников, когда несколько лет тому назад загадочное существо, подобно сфинксу, представляющее полное слияние совершенно разнородных и самостоятельных организмов, относящихся к двум различным классам, нашлось в природе». Речь шла об открытии 1867 года, когда профессор Петербургского университета Андрей Сергеевич Фаминцын предположил, что в этом организме соединились два разных существа: похожие на шарики органы, называвшиеся тогда гонидиями, способные существовать самостоятельно и размножаться спорами, подобно водорослям, и сплетения трубочек — гифы грибов. Сейчас их именуют фико-бионтом и микобионтом. Спустя 150 лет предположение Фаминцына полностью подтвердили микробиологи Эрик Хом и Эндрью Мюррей из Гарвардского университета: они поместили вместе пекарские дрожжи (сумчатый гриб) и хламидомонаду (одноклеточную зеленую водоросль); те тут же, не более чем за десять дней, объединились, чему способствовало то, что дрожжи поглощают глюкозу и аммиак (NH3) — продукты жизнедеятельности водоросли — и при этом выделяют углекислый газ, необходимый водоросли для фотосинтеза.
Во времена Тимирязева русские ученые полагали, что в основе такого сожительства именно взаимопомощь, поскольку идея «борьбы за существование» и эволюции ценой такой борьбы им явно не импонировала. Именно взаимную помощь среди животных (и людей) взял за основу своей, альтернативной Чарлзу Дарвину и Алфреду Расселу Уоллесу, эволюционной теории Петр Алексеевич Кропоткин. Труд князя-бунтовщика «Взаимная помощь среди животных и людей как двигатель прогресса» (1902 год) стал одним из основополагающих для всего движения анархистов.
Меловой риф, построенный двустворчатыми моллюсками рудистами (высота до 0,5 метра); Пиренеи, Арагон, Испания; 100-70 миллионов лет. Музей Сантьяго Лафарга, Барбастро
И нельзя не признать, что действительно в природе и помимо лишайников можно найти множество примеров теснейшего сожительства — симбиоза — двух и более организмов. Самый, пожалуй, распространенный случай — это микориза, или грибокорень, — единый, по сути, орган, неразрывное сплетение грибницы, основного тела гриба, и корневых волосков, где грибные нити — гифы — оплетают клетки растения или проникают в них и, влияя на растительные гормоны, изменяют под себя структуру корней. Корни большинства деревьев, кустарников и трав опутаны сетью настолько тонкой, что в объеме почвы размером с коробку сахара вмещается 600 километров ее нитей (чуть меньше расстояния от Москвы до Санкт-Петербурга). Гриб обеспечивает своего хозяина (на самом деле истинным хозяином положения является он сам) водой, перебрасывая ее потоки с увлажненных участков на сухие, и основными питательными микроэлементами — фосфором, азотом, магнием (поэтому ми-коризальные растения способны развиваться в засушливые сезоны и на очень бедных почвах). Самостоятельно растительные клетки зачастую получить доступ к этим элементам не могут: ионы крепко заперты в кристаллической решетке минеральных частиц, которую способен взломать только гриб. Сам же гриб довольствуется органическим веществом, произведенным растением при фотосинтезе.
Шестилучевые кораллы почти в пятнадцать раз быстрее строят свой известковый скелет на свету, чем в темноте, благодаря одноклеточным водорослям динофлагелля-там (Symbiodinium), забирающим избыточный углекислый газ, который образуется при садке извести. Если углекислоту не отводить, скелет начнет растворяться, а не надстраиваться. Меняя виды водорослей, которые обладают разным набором пигментов, кораллы способны строить рифы на разных глубинах. Коралловый полип от водоросли также получает существенную (до 90 процентов) органическую подпитку, немаловажную в условиях олиготроф-ного («голодного») океана. И так было во многие эпохи рифостроения. Скажем, вымершие в конце мезозойской эры двустворчатые моллюски рудисты — главные рифостроители мелового периода — не только уподобились по форме кораллам (одна створка стала роговидной, другая— небольшой плоской крышечкой на ней), чтобы увеличить площадь поверхности, необходимой симбиотическим водорослям. Они даже окошки из прозрачного кальцита стали в свои раковины вставлять, чтобы тем светлее было. Для этого же раскатала свои пухлые сине-зеленые (по цвету фотосимбионтов) «губы» самая большая двустворка современности тридакна, тоже член рифового сообщества. Так используют свои кремневые скелетики с длинными прозрачными иглами и планктонные амебы — радиолярии. Их сожители — тоже динофлагелляты.