Морські перепливлі та океани

Навчання 26 серпня 2022 Перегляди: 65

Немає потреби переказувати роман Жюля Верна «Таємничий острів» — його знають і люблять дорослі і діти. Нагадаємо лише таку деталь: на крихітному, загубленому десь у Тихому океані острові Лінкольна, куди волею письменника-фантаста занесло героїв роману, була багата фауна. Жюль Верн, швидше за все, не замислювався, як туди, за тисячі миль від найближчого материка, потрапили великі ссавці — орангутанги, кабани, ягуари. Втім, ставити це в провину письменнику було б несправедливо: у 1874 році, коли він закінчив свій роман, ідеї еволюції, в тому числі поняття про міграції тварин і їх адаптації, тільки-тільки пробивали собі дорогу. Ці питання знаходяться у веденні наукової дисципліни — зоогеографії.

Лінія Воллеса

Ліворуч: Альфред Рассел Воллес, справа: Макс Карл Вільгельм Вебер

У 1850-х роках молодший колега Чарльза Дарвіна — британський натураліст, географ, біолог і антрополог Альфред Рассел Воллес (1823-1913) — в одній з експедицій досліджував басейн найбільшого на планеті Малайського архіпелагу, що омивається водами Тихого та Індійського океанів. Його зацікавив той факт, що тваринний світ двох сусідніх індонезійських островів — Балі і Ломбок — розрізняється кардинальним чином. Ширина протоки між ними не перевищує 35 км, проте у фауни острова Балі набагато більше схожості з фауною острова Суматра, що відстоїть від нього на тисячу кілометрів, ніж з фауною знаходиться поруч Ломбока. Роздумуючи про причини такої відмінності, Воллес провів умовний зоогеографічний кордон, що розділив Малайський архіпелаг на дві частини. Згодом він запропонував розділити на зони всю поверхню землі, чим поклав початок новій науковій дисципліні — зоогеографії, що стала розділом біогеографії — науки, що вивчає закономірності розповсюдження тварин на земній кулі.

Віртуальна Лінія Воллеса перетинає найбільший у світі Малайський архіпелаг, омиваний водами Тихого та Індійського океанів

Лінія Воллеса відокремлює азіатську фауну Великих Зондських островів (Яви, Калімантану, Суматри) і прилеглих до них невеликих островів, що були до закінчення льодовикового періоду частиною континенту Азії, від так званої Уоллесії — групи островів з перехідною фауною, які ніколи не мали сухопутного мосту з материком. Пізніше була введена ще Лінія Вебера *, яка відокремила зі сходу фауну Уоллесії від фауни Австралії і Нової Гвінеї, які до танення льодовиків представляли єдине ціле. Вона проходить між Молуккськими островами, островами Буру і Сулавесі з одного боку і островом Тимор і Австралією — з іншого.

Воллес дійшов висновку, що можливість поширення тих чи інших видів тварин по планеті залежить, насамперед, від наявності або відсутності водних перешкод. Скажімо, оточений Індійським океаном Австралія залишилася царством сумчастих, яких водний бар’єр врятував від витіснення вищими видами ссавців, а в лісах такого великого архіпелагу, як Нова Зеландія, довгий час водилися одні лише птахи. Картина тваринного світу, що населяє планету Земля, не вписується в ці рамки. Коли ж і яким чином сухопутним тваринам вдалося-таки подолати моря і океани, влаштуватися на нових місцях, обзавестися потомством і стати прабатьками нових видів? Зауважимо, що для мешканців суші перетнути хоча б сотню кілометрів по воді — завдання майже нездійсненне. Тому такі випадають раз на кілька мільйонів років і являють собою виняткову подію.

Течії Мадагаскару

Перенесемося подумки через Індійський океан з Індонезії на Мадагаскар — один з найбільших островів планети, відокремлений від Африки Мозамбікською протокою. Його ширина у найвужчому місці становить 420 км, а ще кілька тисяч років тому, під час останнього оледеніння, він був набагато вже — близько 300 км. Мадагаскар — класичний приклад поступового заселення наземними тваринами ізольованого масиву суші через морські простори.

У національному парку Ізало на острові Мадагаскар, відокремленому від африканського континенту Мозамбікською протокою, живуть лемури, віверри, тенреки та інші ссавці

Дві тисячі років тому, до моменту появи на острові людини, з сухопутних ссавців тут водилися тільки лемури, віверри (що нагадують кішок невеликі ссавці з короткими лапами і довгим хвостом), хом’яки, тенреки (комахоїдні) і невеликі бегемоти. За сімдесят мільйонів років тільки їхнім предкам вдалося перепливти водну перешкоду і дістатися до Мадагаскару. Як показали генетичні дослідження, кожен вид тварин потрапив на острів внаслідок одного-єдиного «переселення», причому вижили в плаванні одиниці. Це могли бути пари протилежної статі або самотні вагітні самки.

Котячий лемур з Мадагаскару. Фото: Mistvan / GNV (FDL) / Wikimedia Commons / CC-BY-SA-2.5

Символом острова стали лемури, яких на сьогоднішній день відомо близько 100 видів. Жили тут і гігантські лемури розміром з горилу, які вимерли після появи людини. За останніми дослідженнями палеонтологів Метью Хубера з США і Джейсона Алі з Гонконгу, предки лемурів опинилися на острові 65-62 мільйони років тому. Тоді Африка і Мадагаскар перебували на 1500 км південніше, в області інших океанічних течій, що сприяють пересуванню по морю сухопутних тварин, випадково опинилися у воді на купі гілок або повалених деревах. Шлях від континенту до острова на таких природних плотах міг займати близько 30 днів. Весь цей час мимовільні мандрівники могли харчуватися листям і гілками власного плавального засобу і пити дощову воду, що збиралася на ньому.

Приблизно 40-30 мільйонів років тому на острів припливли предки тенреків, а через 10 мільйонів років — хом’яків і виверр. Тоді ж обидва масиви суші наблизилися до їх нинішнього положення, характер течій змінився, і «вікно» для обміну тваринами між ними закрилося. Єдиним винятком стали гіпопотами, яких, можливо, занесло на острів дещо пізніше, що не дивно, враховуючи їх здатність пропливати великі відстані.

Мадагаскарська руконожка ай-ай, або айє-айє. Фото: Tom Junek / Wikimedia Commons / CC-DY-SA-3.0

Мадагаскар став зручним майданчиком для так званої адаптивної радіації, — це коли з одного-єдиного вихідного виду за відсутності конкурентів стрімко еволюціонують нові види тварин, часом зовсім не схожі на предків. До останнього часу, поки вчені не навчилися досліджувати ДНК, вони не вважали, що руконожка айє-айє, або ай-ай, і інші лемури походять від тієї самої пари, що колись, 60-40 мільйонів років тому, перепливла Мозамбікську протоку, — занадто вже різні ці тварини. Генетичний аналіз довів, що вони родичі. Так само, лише за допомогою дослідження ДНК, американський генетик Енн Йодер встановила, що у найбільшого хижака лісів Мадагаскару — фоси і невеликих віверр загальний предок. Загадковий викопний острів — мадагаскарський трубкозуб виявився родичем крихітних тенреків, яких він перевершував за вагою в кілька десятків разів! Тенреки, до речі, являють собою яскравий приклад адаптивної радіації, коли з одного предка, пристосовуючись до навколишніх умов, розвинулися тварини типу наших землерийок, кротів, їжаків, вихухолів і американських опоссумів.

Мавпи — попередники Колумба

Ссавці переселялися з Африки не тільки на схід, а й на захід — в Америку. Найдальший заплив в історії тваринного світу здійснили мавпи, що переселилися зі Старого Світу в Новий. Було це приблизно за 27-30 мільйонів років до відкриття Америки Христофором Колумбом. У той час невелика зграя мавп, а може бути всього одна пара або взагалі єдина вагітна самка, на дрейфуючому дереві або тілі з гілок перетнула Атлантичний океан. Випадково забрані в море звірі ніколи більше не побачили Африки, але зате дали початок потомству широконосих мавп, яких в Америці зараз налічується кілька десятків процвітаючих видів.

Білолицький саки — представник широконосих мавп, єдиних, крім людини, приматів, що живуть в Америці. Фото: Art G. / Wikimedia Commons / CC-BY-2.0

Нагадаємо, що в давні часи Південна Америка являла собою окремий континент. Її з’єднання з Північною Америкою відбулося за історичними мірками зовсім недавно — близько трьох мільйонів років тому. Наслідком цієї глобальної події став так званий Великий американський обмін, коли в Південну Америку з Північної (тоді вона з’єднувалася з Євразією і тому мала дуже багату фауну) хлинула маса тварин різних видів, а в протилежному напрямку вирушили опосуми, броненосці і мавпи. Втім, обмін ще не закінчився — в Південній Америці досі мало видів копитних і взагалі великих ссавців. Між тим, ще до того як північноамериканський і південноамериканський континенти з’єдналися, з півночі на південь почали десантуватися гризуни. Кожне нове переселення (а їх ставало все більше, оскільки відстань між двома Америками стрімко зменшувалася) давало привід для адаптивної радіації.

З іншого боку, такі великі острови, як Куба або Гаїті, так і залишилися неприєднаними до материкової суші. Тому на них мешкає дуже мало ссавців, тільки ті, чиї предки перепливли через протоки, — це кілька видів великих гризунів хутій і унікальні комоїдні — лезуби. Така ж картина тваринного світу спостерігається на Філіппінських островах, які ніколи не з’єднувалися з азіатським континентом. Тому Філіппіни бідні ссавцями.

Рептилії проти ссавців

Символ Австралії — великий рудий кенгуру. Фото: Bidgee / Wikimedia Commons / CC-BY-3.0

Південніше Індонезії, з якої ми почали свою розповідь, знаходиться Австралія. Більшість з нас уявляють собі цей континент царством сумчастих. Насправді на ньому мешкають кілька десятків ендемічних видів гризунів — нащадків морських переселенців. Подібно до тенреків, австралійські гризуни в умовах незначної харчової конкуренції дали велику різноманітність видів. Серед них є щури, миші, тушканчики, гризуни, схожі на маленьких бобрів або ондатр.

Ендемік Австралії — коала. Це травоїдне сумчасте живе на евкаліптових деревах, листям яких харчується. Фото: David Iliff / Wikimedia Commons / CC-BY-SA-3.0

Австралія цікава ще й тим, що тутешні плазуни мало чим відрізняються від плазунів Азії. Скажімо, Зелений континент рясніє пітонами, спорідненими азіатським. Те саме стосується вар. Про гребеневих крокодилів, що живуть на величезній території від Індії до північно-східного австралійського штату Квінсленд, і говорити нічого: вони здатні пропливати по морю сотні і тисячі кілометрів.

Найбільше сучасне плазунство — гребеневий крокодил — мешкає біля східного узбережжя Індії, в Південно-Східній Азії та Північній Австралії. Фото: Salvater / Wikimedia Commons

Тепер звернемося до лежачої далеко на південь Нової Зеландії. Перші люди не виявили на островах архіпелагу ссавців, за винятком кажанів, чиє розселення цілком зрозуміло, адже вони вміють літати.

Новозеландська кажана — перший ссавець, що освоїв острови в південно-західній частині Тихого океану. Фото: PD-USGob/Wikimedia Commons

Натомість Нову Зеландію населяли ящірки — геккони та сцинки. Рептилії виявилися першими із сухопутних тварин, які потрапили на ці далекі острови. На відміну від ссавців, вони легше переносять тривале плавання «на плотах», оскільки через повільний обмін речовин можуть довго голодувати. Невипадково, після катастрофічного виверження в 1883 році вулкана Кракатау, розташованого в Індійському океані між островами Ява і Суматра, першими хребетними, які знову заселили залишки вибухнув острова, виявилися ящірки і пітони.

Чорно-жовтий синьоязький сцинк — представник сімейства ящірок, які одні з перших поповнили загін лусчастих Нової Зеландії. Фото: Benjamint 444/ Wikimedia Commons/CC-BY-SA 3.0

Найвідоміші «десантники» — гігантські черепахи Сейшельських і Галапагоських островів, чиї предки перебралися туди з Африки і Південної Америки. За останніми дослідженнями генетиків, на Галапагосах ці рептилії оселилися порівняно недавно — близько мільйона років тому.

Виконинська, або сейшельська, черепаха, — вона зображена на гербі Республіки Сейшельські Острови. Фото: Yotcmadr / Wikimedia Commons

Міграції тварин в Арктиці і Антарктиці

Чилоеський опоссум, або чилое, або колоколо. Фото: Joсe Luis Bartheld / Wikimedia Commons / CC-BY-2.0

Якщо повернутися до сумчастих, то кілька років тому стало відомо, що маленький опоссум, званий в Чилі колоколо, зовсім не родич іншим американським опосумам, а, навпаки, розділяє загальних предків з австралійською гілкою сумчастих. Це відкриття, що стало біологічною сенсацією, зробила міжнародна команда генетиків, до якої входив і наш співвітчизник Геннадій Чураков. Дослідники вважають, що колоколо свого часу мігрували з Південної Америки до Австралії або безпосередньо через Тихий океан, або дісталися до неї через Антарктиду (льодів тоді там не було), в будь-якому випадку долаючи морські простори. Існувала гіпотеза про переселення колоколо через древній суперконтинент Гондвана. Але до того часу вона вже розкололася на частини, в іншому випадку сумчасті Австралії не походили б від одного предка.

Двісті мільйонів років тому на Землі було всього два суперконтиненти: Лавразія — в Північній півкулі (включала Північну Америку і Євразію) і Гондвана — в Південній (включала Африку, Південну Америку, Антарктиду і Австралію)

У полярних широтах міграціям сприяли дрейфуючі льоди. Так в Ісландію і на Командорські острови потрапили песці, а на Фолклендські острови, розташовані за 600 кілометрів від Патагонії (південної частини Аргентини), — місцеві лисиці, що були на архіпелазі єдиними ссавцями. На жаль, їх винищили європейці. Згідно з новітніми методами генетичного аналізу, проведеного центром з вивчення ДНК Аделаїдського університету, переселення тварин з Південної Америки відбулося приблизно 16 тисяч років тому.

Карлики і гіганти

Коли тварини опинялися на островах, де не було харчових конкурентів і небезпечних ворогів, у них нерідко розвивалися так звана острівна карликовість або, навпаки, острівний гігантизм. У першому випадку еволюція йшла шляхом зменшення розмірів тварин. Такі, наприклад, кіпрські карликовий слон і карликовий бегемот, які, подолавши Середземне море (на той момент сильно пересохле), мешкали на острові зовсім недавно — 2-1 мільйон років тому і дожили до появи на ньому людину, яка їх і винищила. Карликові гіпопотами жили також на Криті, на Мальті і на вже згаданому Мадагаскарі.

Найбільший із сучасних гризунів капібару — житель Південної Америки. Фото: Magnus Manske / Wikimedia Commons/CC-BY-3.0, FAL

При гігантизмі, навпаки, розміри тварин різко збільшувалися. Приклади тому — лемур з Мадагаскару вагою 160 кг, або деякі хутії (родичі нутрій) з Антильських островів вагою до 200 кг, або гігантські щури Канарських островів. Всі вони також стали жертвами перших поселенців. У гігантських острівних черепах предки були порівняно невеликих розмірів. Еволюційний механізм, відповідальний за зменшення або збільшення розмірів тварин, досі точно не відомий. Логічно було б припустити, що відсутність хижаків могла сприяти «з’їджуванню» великих тварин і, навпаки, «розростанню» дрібних особин: першим не потрібно було битися, другим — ховатися і тікати. У якихось випадках роль могли зіграти мізерність корму або близькоспоріднене схрещування.

^* Лінія Вебера названа на ім’я нідерландського зоолога німецького походження Макса Карла Вільгельма Вебера (1852-1937), який не тільки встановив відмінності між фауною Уоллесії та Австралії, але і відкрив 131 вид невідомих до тієї пори тварин.