Эволюционирует ли биосфера? При первом приближении, вопрос в рафинированных научных кругах выглядит, мягко говоря, неприличным. Современное представление о процессе развития биосферы заключается в том, что на протяжении сотен миллионов лет разнообразие и структуры экосистем на планете
росли и сегодня мы рады их апогею. Но остается одно но, - во втором приближении, возникает закономерный вопрос: могут ли, согласно экологическим законам, бесконечно расти уровни внутренней структурированности и биоразнообразия в замкнутом пространстве и с лимитированными ресурсами планеты Земля?
Вопрос об эволюции биосферы является вопросом фундаментальным и в своей основе - теоретическим. На практике очень трудно доказать или опровергнуть постулат об эволюции биосферы. Классическим ее доказательством являются палеонтологические данные, которые свидетельствуют о постепенном усложнении живых форм на Земле. С этим никак не поспоришь, да и смысла в этом нет никакого, потому что имеем дело с фактом неоспоримым. Но что является свидетельством эволюции биосферы?
Здесь ключевой вопрос - это, что брать за критерии эволюции биосферы - видовое богатство, разнообразие ниш, разнообразие экосистем или разнообразие биогеохимических циклов?
Первые два являются эмерджентными свойствами экосистем, однако, часто, также принимаются в качестве аргументов к непрерывному и нарастающего развития биосферы. Вторые два - эмерджентные свойства, собственно, биосферы. При тщательном изучении этих критериев, мы видим, что биосфера находится в глобальном гомеостазе, не меняя ни своих структурных компонентов, ни функциональных. То есть, дождевой тропический лес, он оставался дождливым тропическим лесом и в карбоновом (300 млн. лет назад), и в триасовом (220 млн. лет назад), и в меловом (90 млн. лет назад) периодах, таким остается и сегодня. Единственное что менялось - виды-участники этого
типа экосистемы. Вопрос в другом - где и как найти реальные доказательства того, что биосфера находится в равновесном состоянии и ей совершенно безразличны перипетии перманентного возникновения и вымирания видов в экосистемах?
Где-то около месяца назад, мне попалась на глаза статья американо-панамской группы ученых под эгидой Смитсоновского Института, посвященная проблеме изучения уровня биоразнообразия в прошлые геологические эпохи и сравнение его с нынешним. Результат их исследования больше, чем красноречивый - биоразнообразие тропических лесов Мезоамерики сегодня и в промежутке 30-65 миллионов лет практически идентично! Позволю себе привести цитату из их заключения: "..частота встречаемости типов повреждения [листьев насекомыми] почти идентична в современной Панаме". Думаю, что сами авторы исследования не вполне поняли важность своего открытия для фундаментального понимания проблемы эволюции биосферы, поскольку никоим образом не попытались его обсудить, в свою очередь, неуклюже попытались связать результаты с изменениями климата. Это как история с открытием законов наследственности Георгом Менделем, когда он до конца своих дней так и не понял их сути. Но обо всем по порядку.
В основу исследования легла довольно давняя гипотеза, что многообразие повреждений на ископаемых листьях непосредственно связано с многообразием листкогрызных насекомых того времени. То есть, насекомые, в большинстве, не сохраняются в ископаемом состоянии, поэтому о их многообразия в определенную геологическую эпоху мы можем судить очень приблизительно. Тогда как опавшие листья растений часто остаются, например, на дне озер или болот, что дает возможность достаточно хорошо составить представление о растительных компонентах экосистемы.
Сами листья, обычно, имеют частые повреждения, оставленные растительноядными насекомыми, а поскольку форма челюстей у разных видов насекомых отличная, то и следы от укусов будут существенно различаться, таким образом, посчитав количество типов повреждений, можно сделать довольно близкий к реальности вывод о многообразии листкогрызных насекомых.
Эта, довольно стройная, гипотеза не имела экспериментального подтверждения, хотя широко использовалась палеобиологами.
Фото: palomar.edu
Собственно, авторы исследования провели экспериментальное подтверждение гипотезы - они собрали с крон тропического леса образцы поврежденного листьев и насекомых, которые эти повреждения сделали, проклассифицировали их, и рассчитали взаимосвязи между повреждениями и насекомыми-листогрызами. Аналогичную работу осуществили и в отношении имеющихся отпечатков листьев, главным образом, конца мела (70-65 млн. лет назад), времен палеоцена (65-55 млн. лет назад) и эоцена (55-34 млн. лет назад). Интересно, что биотическое разнообразия листогрызных насекомых конца мела и палеоцена фактически идентичное современному! Это при том, что Земля в тот период столкнулась с астероидом и произошло вымирание многих групп. Переход от палеоцена до эоцена также характеризуется высоким, даже больше, чем ожидали исследователи, разнообразием листогрызных насекомых. В этот период, в различных локациях, они обнаружили значительные различия в показателях разнообразия типов повреждений на листьях, которые трудно связать с климатическими изменениями или естественной зональностью, очевидно, что они обусловлены какими-то местными факторами. Ученые обнаружили, что в течение эоцена происходили определенные колебания частоты встречаемости листьев с повреждениями, которую они пытались объяснить климатическими факторами, но, честно говоря, выглядит это не очень убедительно.
В сухом остатке, основной посыл исследования, очевидно, что бессознательно, - это постоянный уровень биотического разнообразия листогрызных насекомых в тропических лесах практически на протяжении всей кайнозойской эры. Фактически, данное исследование прямым текстом демонстрирует отсутствие роста видового богатства в тропических экосистемах. Собственно, это свидетельствует только об одном -
биосфера достигла состояния своего равновесия десятки миллионов лет назад поэтому и поддерживает его, не образуя новых ни структурных, ни функциональных компонентов.