Глубокие парадоксы

Глубоководный океан похож на изолированный остров. По крайней мере, так утверждают занимающиеся как наземными, так и водными формами жизни биологи.

Ученые начиная с Чарльза Дарвина давно заметили одну тенденцию: потомки некогда поселившихся на уединенном острове животных постепенно меняют свой размер. Маленькие виды постепенно укрупняются, а крупные становятся меньше. За миллионы лет жизни на необитаемом острове животные могут трансформироваться в новые разновидности, мало чем напоминающие «оригинал». Например, мамонты на Нормандских островах Южной Калифорнии со временем переродились в существа, весившие в 10 раз меньше, чем их материковые сородичи. А на некоторых карибских островах обычно крошечные землеройки выросли до 30-сантиметровой длины.

В последние несколько десятилетий эту общую тенденцию (маленькие животные увеличиваются, большие уменьшаются) признали и стали называть «правилом острова», однако ученые продолжают спорить, когда его правомерно применять и каковы могут быть причины такого явления. Так, выдвигалось предположение, что животные на острове изо всех сил пытаются выжить в ограниченной среде обитания с ограниченными пищевыми ресурсами, что проще сделать небольшому зверю. Но с тем же успехом на размер тела могут повлиять и такие факторы, как отсутствие или меньшее количество хищников и слабая конкуренция за пропитание.

Недавно завершённое исследование, которое возглавил Крейг Макклейн из MBARI (Научно-исследовательский институт при аквариуме залива Монтерей в Калифорнии, основан в 1987 году Дэвидом Паккардом), показало, что жизнь на больших глубинах может быть подчинена тем же самым законам.

Статья об исследовании готовится к печати в Journal of Biogeography, а о полученных данных Макклейн на днях отчитался на 11-м Международном симпозиуме глубоководной биологии в английском Саутгемптоне.

Морской биолог Макклейн долгое время пытался выяснить причины возникновения карликов и гигантов в глубинных частях океана. Однако столкнулся с большим количеством противоречий в существующей литературе. Постепенно на первое место из всех версий выдвинулось «правило острова», так как глубины периодически заселяются мелководными животными, как острова – материковыми. Чтобы проверить гипотезу, Макклейн и его коллеги Элисон Бойер и Гэри Розенберг решили сравнить размеры родственных видов морских улиток, живущих в глубоких (более 200 метров) и мелких (менее 200 метров) водах.

В исследовании использовалась база данных Розенберга по тысячам атлантических морских улиток и три разных статистических метода. Все они показали одинаковый результат: у небольших мелководных улиток (размер около 12 мм) крупные глубоководные родственники, а у крупных мелководных (до 20 мм) родственники в глубоком море мельче. По выражению Макклейна, улитки приобретают специфический компромиссный размер, реагируя на противоречивые требования естественного отбора. В целом исследование подтвердило, что эволюция на больших глубинах подчинена тому же принципу, что и на изолированном острове.

Однако отдельные виды – и в морских глубинах, и на островах – в тенденцию не вписываются: их образ жизни настолько своеобразен, что создает дополнительное эволюционное давление на размер тела животного. Да и прочие факторы в воде и на суше не всегда совпадают: так, едва ли глубоководным улиткам грозит усиленная конкуренция, большее количество врагов или ограничение среды обитания по сравнению с их мелководными собратьями. А вот доступной пищи в глубоком океане на большом расстоянии от берега определенно меньше.

Поэтому крупные улитки, по-видимому, постепенно уменьшаются в глубоком океане, поскольку им не хватает еды, а мелкие увеличиваются, чтобы иметь возможность накапливать питательные вещества про запас.

Рассмотрев все обстоятельства, Макклейн пришел к двум выводам. Во-первых, как он считает, биологам, изучающим островную жизнь, вероятно, следует учитывать, что один и тот же фактор в состоянии одновременно привести к прямо противоположным результатам. Выведенная им закономерность – конечный размер животного зависит от начального – вполне может распространяться и на островные формы жизни. Во-вторых, морские животные, по-видимому, развиваются в соответствии с «правилом острова» даже несмотря на то, что три классические причины – хищники, конкуренция и усеченная среда обитания – отсутствуют. То есть эти факторы отнюдь не универсальны и не всегда имеют значение, а первостепенное значение имеет пищевой фактор – и на островах, и в море.

Чтобы подтвердить новую глобальную теорию, потребуется еще много дополнительных исследований. «Главная проблема эволюционной биологии в том, – заметил Макклейн, – что мы не можем ставить экспериментов. Мы вынуждены просто собирать как можно больше «полевой» информации и смотреть, в каком направлении указывают установленные факты».