Чем вредит природе чистый воздух, почему попугаи не всегда убивают чужих птенцов и как древняя катастрофа помогла природе создать животных — в научной подборке обозревателя «Сноба» Алексея Алексенко.
Обычно ученые стараются не использовать категории «добро» и «зло», и неудивительно: наука изучает Вселенную, а в огромной части Вселенной — там, где нет нас с вами, — добра и зла, видимо, тоже не бывает. Однако по мере того, как научное знание затрагивает человеческие интересы, возникает соблазн все же расклеить пару-тройку этических ярлыков. В Массачусетсе скончался Рик Слейман, первый пациент, которому пересадили почку от генно-модифицированной свиньи. Это, конечно, очень плохо, но врачи говорят, что причина смерти не имеет никакого отношения к трансплантации, так что просто спасибо Рику за то, что он согласился на эту попытку. А тем временем у шведских физиков впервые получилось создать слой золота толщиной в один атом, и это хорошо: возможно, это поможет создать новые технологии производства водорода для энергетики. Все эти «хорошо» и «плохо» делают новости науки более увлекательными для читателя. Но иногда добро и зло в научных исследованиях переплетаются в совсем уж удивительный узор, так что дух захватывает. Именно такие новости мы отобрали для первого майского научного обзора.
Выбросы парниковых газов угрожают планете катастрофическим глобальным потеплением, и в XXI веке этим, наверное, уже никого не удивить. Многие (за исключением, наверное, самых упертых и невежественных экоактивистов) также догадываются, что климат Земли — чрезвычайно сложная система, для которой простые решения почти наверняка окажутся неверными, а шапкозакидательство — надежный рецепт беды.
Климатологи уже предупреждали общественность, что сокращение промышленных выбросов на коротком масштабе времени может привести не к снижению средних температур, а напротив, к еще более сильному потеплению. Дело в том, что, кроме парниковых газов, промышленность и транспорт производит аэрозоли — микроскопические частицы, экранирующие поток энергии от солнца и препятствующие прогреву планеты. И если это загрязнение устранить, непосредственным результатом может стать рост средней температуры и экстремальные погодные явления.
За последнее десятилетие в северной части Тихого океана наблюдались многочисленные тепловые волны, а в результате — цветение ядовитых водорослей и заморы рыбы. В массовом сегменте научной популяристики подобные беды давно уже принято приписывать последствиям глобального потепления.
Во-первых, точно никто не знает, какими именно ужасами может грозить это потепление, так что почему бы и нет. Во-вторых, по мнению некоторых экологов, как следует напугать общественность — задача благородная, потому что только так можно подтолкнуть человечество к сокращению выбросов углекислого газа.
Однако в узком кругу климатологи недоумевали: ни из каких моделей не следовало, что общая тенденция потепления климата может выражаться в таких внезапных переменах, да еще в одном не слишком обширном регионе планеты.
Этой загадкой и занялись ученые из китайского Университета океана, что в городе Циндао на берегу Южно-Китайского моря. Они опубликовали статью в престижном журнале PNAS, где представлены результаты компьютерного моделирования. Случилось ровно то, о чем предупреждали климатологи: причина катастрофических погодных явлений — не загрязнение атмосферы, а, наоборот, ее очищение.
Китай очень серьезно подошел к идее «устойчивого развития», и индустриальные выбросы за последние годы резко пошли вниз. В том числе и выбросы аэрозолей, к примеру сульфатов. Эти аэрозоли способны отражать солнечный свет подобно зеркалу. В своих моделях исследователи сравнили два сценария: в первом из них промышленные выбросы Китая сохранялись на уровне 2010 года, а во втором — снизились так, как это произошло в реальности.
В первом случае ничего особенно впечатляющего в океане не происходило, а во втором участились тепловые волны и прочие неприятности. Стало ясно, как именно это происходит: благодаря чистому воздуху береговая часть Восточной Азии сильнее прогревается, там формируются антициклоны, которые препятствуют рассеиванию области низкого давления над океаном. «Колыбель циклонов» над Беринговым морем — так называемый «Алеутский минимум» — становится глубже и смещается к югу, слабеют западные ветра, охлаждавшие поверхность океана.
Результат — периоды экстремальной жары со всеми сопутствующими проблемами и дохлая рыба, плавающая кверху брюхом.
Остается сформулировать выводы, и это самое сложное. «Не надо очищать атмосферу, пусть уж лучше все останется как есть»? Это, разумеется, чепуха: лечить болезнь надо, даже если само лечение оказывается неприятным. Вот чуть более разумный, хотя и менее броский тезис: «Климат — это сложно». Или вот еще: «Лозунги — плохая замена знаниям». Грету Тунберг, возможно, такое не впечатлит — уж она-то знает, где добро и где зло, ее не собьешь, — но человечеству в целом именно такие выводы помогут действовать разумно, и на это вся надежда.
Вот уже больше трех десятилетий профессор Стивен Бейсинджер из Университета Калифорнии в Беркли изучает воробьиных попугайчиков — симпатичных зеленых птичек, проживающих в клетках по всему миру, а также, и главным образом, в лесах Венесуэлы и Гайаны. Чтобы разобраться в их быте и личной жизни, профессор метил птиц краской, а главное, устраивал для них искусственные места гнездовий из обрезков полимерных труб (эти попугаи такое обожают). Затем профессор навещал своих питомцев и проверял, как у них дела. Время от времени оказывалось, что дела шли неважно: возле гнезд лежали мертвые птенцы со следами насильственной смерти, то есть заклеванные насмерть.
Инфантицид, то есть убийство детенышей — довольно распространенная среди животных стратегия размножения. Это очень печалит зоологов, особенно если речь идет о редком, исчезающем виде. Новый самец льва нередко начинает свою деятельность в прайде с того, что убивает львят от предыдущего предводителя. Львам как виду от этого сплошной вред, однако для отдельного льва это единственно возможная (как говорят биологи, эволюционно-стабильная) стратегия передачи своих генов следующему поколению. Если бы у льва появился ген любви к детям, он не мог бы передать его потомкам, потому что этих потомков убили бы другие львы, а сам чадолюбивый лев воспитывал бы чужих львят, у которых гуманному гену взяться неоткуда.
Попугайчикам, конечно, до львов далеко, но и особых причин быть добрыми у них нет. Удобные места для гнезд в дефиците, и в разгар сезона к каждому прилагается самка с птенцами. Если у самки случится потеря кормильца, желающих занять его место предостаточно, и для таких новых кавалеров самое практичное, хоть и далеко не гуманное решение — первым делом избавиться от чужих птенцов.
Что они и делают… но, как с удивлением заметил профессор Бейсинджер, далеко не всегда.
Сплошь и рядом птицы принимают решение по-человечески понятное, но с точки зрения эволюции контрпродуктивное: усыновляют чужих птенцов и выкармливают их. Как могла укорениться среди попугаев подобная практика? В своей статье Бейсинджер и его сотрудники отмечают, что убийства попугайских детей чаще происходят в те периоды, когда численность птиц — а значит, и конкуренция за гнезда — высока. Но в мирные периоды попугаи предпочитают заботиться о чужих детях, и это требует дарвиновского объяснения. Такое объяснение ученые и предложили: по их наблюдениям, те пары, чей роман не был омрачен инфантицидом, начинают спариваться раньше. Этого преимущества может быть вполне достаточно, чтобы практика усыновления чужих птенцов закрепилась.
К сожалению, даже после тридцати лет исследований воробьиных попугайчиков профессор Стивен Бейсинджер не имел возможность спросить у самок, что они думают об убийстве птенцов и не омрачают ли эти воспоминания их счастливую жизнь с новым мужем. Видимо, все же омрачают: неспроста те самцы, которые в этом неповинны, раньше получают доступ на супружеское ложе. А любителей зоологии вся эта история учит не демонизировать дарвиновский отбор: он, конечно, иногда толкает живых существ на ужасные поступки, но он же порой поддерживает добрые порывы души. Поскольку мы, люди, тоже продукт дарвиновского отбора, это внушает надежду: возможно, тот факт, что не все вокруг мерзавцы, вовсе не чудо божье, а естественный результат нашей эволюции. И эта эволюция продолжается.
580 млн лет назад на Земле случилось странное: откуда ни возьмись в океане появились животные. Среди них были довольно крупные, до метра, и помельче, но самое странное в том, что ничто не предвещало их появления. Эти существа называются «эдиакарской фауной», они были не похожи на нынешних (современные типы появились почти 50 млн лет спустя, и это называется «кембрийский взрыв»). Однако они, как и мы, были многоклеточными, и палеонтологи изо всех сил стараются объяснить, почему предыдущий миллиард лет природа, как ни старалась, не могла породить никаких крупных созданий, а потом вдруг все пошло как по маслу.
Крупным существам требуется много кислорода, и естественно предположить, что до этого момента кислорода в атмосфере было недостаточно. Но здесь возникает другая проблема: цианобактерии начали насыщать атмосферу кислородом за полтора миллиарда лет до эдиакария и делали это, видимо, постепенно; откуда же взялся скачок в сложности животного мира?
Гипотезу (впрочем, далеко не первую) на этот счет выдвинули геофизики из Рочестерского университета, штат Нью-Йорк. Они изучали флуктуации магнитного поля Земли: для этого пришлось измерить намагниченность крохотных кристаллов пироксена и полевого шпата в составе древних скальных пород. Оказалось, что именно в эдиакарии магнитное поле планеты было минимальным за всю ее историю: в тридцать раз меньше, чем сегодня. А это значит, что планету активно бомбардировал поток заряженных частиц от Солнца.
Эти частицы разбивали молекулы воды в атмосфере, легкий водород беспрепятственно утекал в космос, а кислород оставался. Продолжалось все это 26 млн лет, и итогом вполне могло стать накопление кислорода в достаточном количестве, чтобы на океанской отмели наконец-то зашевелился кто-то живой и крупный.
Парадокс ситуации в том, что описанный процесс таит большую опасность: нашей планете ничего не стоило потерять таким способом всю воду и навек превратиться в безжизненную пустыню, так и не дав многоклеточной жизни вообще никакого шанса, как это произошло на соседних с нами планетах (впрочем, есть мнение, что и на Марсе, и на Венере все было немного сложнее).
Однако на Земле все прошло удачно: вода никуда не делась, зато накопившийся кислород дал толчок развитию дышащих и ползающих существ вплоть до нас, вершины эволюции. А магнитное поле опять выросло и защитило этих существ от космической радиации.
История, рассказанная профессором Джоном Тардуно и его коллегами из Рочестерского университета, конечно, не более чем одна из множества гипотез, однако она будит воображение. Возможно, развитием сложных животных на Земле мы обязаны не закономерной поступи эволюции, а удивительному счастливому случаю: пойди все чуть-чуть по-другому — и ничего бы не было. Почему природа оказалась так добра к нам и так безжалостна к жителям Марса и Венеры, так и не получившим шанса появиться на свет? Как было сказано выше, на вопросы о добре и зле наука ответов не дает.
