Зверь тот, да размер не тот

Еще одна иллюстрация островной карликовости – жившие в одно время с критскими мамонтами критские карликовые бегемоты. Они весили до 400 кг – в 10 раз меньше их материковых собратьев, бегемотов европейских, от которых они и произошли. Карликовый бегемот существует и сегодня, но он превзошел в «маленькости» критского: его вес не превышает 275 кг. При этом живет малютка на африканском материке. Это подчеркивает, что острова – не какая-то волшебная земля, а подчиняющиеся эволюционным законам территории. То есть подобные процессы могут происходить где угодно, в том числе и на материке, если по каким-то причинам территория окажется достаточно изолированной от остального региона.

Другая островная стратегия – гигантизм, для которого требуются чуть более богатые пищевые ресурсы. Ими оказался снабжен гигантский кролик нуралагус с острова Менорка. Он весил до 23 кг и был примерно в десять раз крупнее большинства своих современных родственников. Вероятно, из-за отсутствия хищников на острове нуралагусу ничто не мешало вырасти до огромных размеров, а также избавиться от быстроты, ловкости и ума, которые на материке защищают животных от съедения.

Реконструкция гигантского зайца с Майорки Nuralagus rex в сравнении с обычным европейским зайцем. Иллюстрация из работы J. Quintana, M. Köhler, S. Moyà-Solà «Nuralagus Rex, gen. et sp. nov., an Endemic Insular Giant Rabbit from the Neogene of Minorca (Balearic Islands, Spain)». tandfonline.com

Получается, что мелкие существа, попав на остров, увеличиваются в размерах, а крупные, наоборот, уменьшаются? Так и есть. И эта закономерность называется правилом Фостера. Правда, сформулировал ее вовсе не Фостер, а американский биолог-эволюционист Ван Вален в 1973 году, основываясь на наблюдениях первого.

Правило Фостера (его еще называют правилом острова) прекрасно работает и для людей. Взять хотя бы наших дальних родственников, хоббитов с индонезийского острова Флорес. Homo floresiensis (Человек флоресский) попал на райский остров, будучи питекантропом с его размером мозга от 900 до 1200 куб. см, но в отсутствие хищников перестал развиваться и буквальным образом деградировал до уровня.

Интересна и скорость изменений, с которой мельчают или, наоборот, укрупняются животные на островах. Оказывается, в большинстве случаев это происходит очень быстро. В 2006 году Вирджиния Миллиен из Университета Макгилла (Канада) провела исследование, сравнив данные по 86 островным и 84 материковым популяциям млекопитающих. Для каждой из них она посчитала скорость эволюционных изменений одного или нескольких размерных признаков в течение того или иного отрезка времени.

И что же? Ученая пришла к выводу, что морфология тела на островах и в самом деле меняется быстрее, чем на «большой земле». Хотя заметно это лишь на интервалах времени до 45 тыс. лет. Как только этот временной период увеличивается – различия между популяциями на материке и на островах становятся статистически незначимыми.

Все дело в том, что млекопитающие, попав на изолированный остров, очень быстро (темп эволюции может возрасти в три и более раза всего за пару десятилетий!) приспосабливаются к таким условиям, что порой приводит к серьезным изменениям пропорций тела животного и его размеров. И эта скорость – настоящая головная боль для ученых, ведь они, как правило, не могут обнаружить переходные формы между островными эндемиками и их материковыми «праотцами». Одна радость – когда эти изменения завершатся, эволюция снова пойдет в своем обычном, размеренном темпе.

В современной научной литературе правило острова применяется и к растениям. За примером даже не надо уезжать из России, хотя пролететь на самолете придется немало – на Сахалин. Вы вот знали, что заросли лопухов и крапивы достигают здесь человеческого роста? Это еще что. Гречиха, которая на материке вам будет по колено, здесь похожа на бамбуковый лес – до четырех метров в высоту.Гигантские растения Сахалина. Фото: Сергей Ляховец, foto-traveller.ru

Рецепт гигантизма для живущих на материке

На материках эксперименты эволюции с экстремальными размерами животных становились возможны в периоды, когда климат был теплым, а пища – обильной. И снова: сами по себе эти факторы были недостаточными для того, чтобы какой-то вид породил гигантский дочерний. Необходимо, чтобы большой размер нес какие-то преимущества: тогда выживать и давать потомство будут крупные особи. Несколько сотен тысяч лет в таких условиях – и гигантский вид готов.

Количественные изменения часто переходят в качественные: например, появляется возможность питаться едой, до которой не достают другие животные. Благодаря этому появилось несколько видов гигантских ленивцев, достигавших шести метров в длину и пяти тонн в весе. Некоторые из них приспособились к поеданию листвы высоких деревьев, до которой не доставали другие животные.

При этом ленивцы вставали на задние лапы и опирались на свой хвост – эту позу сегодня используют муравьеды. Были также гигантские ленивцы, которые «прокачивали» не длину, а вес. Это позволило им приспособиться к поеданию растительности на дне водоемов. Другие ленивцы использовали свои могучие лапы, чтобы рыть землю, добывая из нее еду.

Генетический анализ позволяет предположить, что современные трехпалые ленивцы (вверху) родственны гигантским наземным ленивцам Megatherium (справа) и Megalonyx (в центре), в то время как современные двупалые ленивцы (вверху справа) являются двоюродными братьями южноамериканского древнего ленивца Mylodon (слева). Иллюстрация: .JORGE BLANCO, science.org

Специализация на верхних листьях, донной растительности и так далее – опасная стратегия, ведь любая пища может исчезнуть. Если нет плана «Б», придется вымирать. Возможно, именно это и стало причиной исчезновения гигантских ленивцев: климатические условия изменились, привычной еды не осталось, а быстро переключиться на что-то другое сложно, когда ты весишь пять тонн.

Еще одно животное, гигантский вомбат дипротодон, благодаря своим размерам развил чудовищную силу укуса, достойную динозавра, – до 11 кН. Двухметровый и трехтонный родственник современного вомбата мог поедать очень жесткую растительность, на которую просто не нашлось других охотников. И вымер, вероятно, все из-за той же специализации.

Diprotodon (гигантский вомбат). Экспонат в Австралийском музее. australian.museum

Вымирание пришло и к гигантским бобрам размером с медведя, Castoroides ohioensis. Эти крупнейшие известные науке грызуны питались в основном водяными лилиями, не строили плотин и жили в кайф. Но климат стал засушливее, лилии исчезли, и остались на Земле бобры не особо впечатляющего размера.

Castoroides ohioensis, гигантский бобр (внизу). Для сравнения выше показан современный бобр, достигающий в длину до 1,3 м с хвостом. Иллюстрация: Corbin Rainbolt thecanadianencyclopedia.ca

Страшнейший зверь

Критского карликового мамонта человек не застал. Но тот был не единственным в своем роде: на островах Чаннел у берегов Северной Америки обитал более высокий карликовый мамонт (Mammuthus exilis) с ростом от 1,2 до 1,8 м. Этот вид появился значительно позже критского и вполне мог пересекаться с людьми: их останки на островах датируются примерно одним и тем же тысячелетием. Впрочем, данных для однозначных выводов пока недостаточно: возможно, мамонты вымерли до прибытия человека на острова.

Сравнение размеров 5 наиболее известных видов мамонтов на основе самых крупных известных экземпляров. Иллюстрация: Slate Weasel, commons.wikimedia.org

Однако есть множество доказательств контакта человека с шерстистым мамонтом. Огромная куча мяса была почти неуязвима для плотоядных своего времени. Крупные хищники – это вообще большая редкость, ведь сложно найти достаточно добычи, чтобы прокормить себя. Поэтому большинство гигантов – травоядные.

Но правила игры сломал человек, которому когти и зубы заменили орудия. Вероятно, именно люди во многом ответственны за вымирание шерстистых мамонтов. В пользу этого говорит тот факт, что на островах Врангеля, куда люди не добрались, мамонты просуществовали на пять тысяч лет дольше, чем их материковые собратья.

На человека также пытались «повесить» истребление гигантских ленивцев, с которыми, вероятно, пересекались древние американцы. В 2018 году были опубликованы результаты исследования следов ленивца и людей, найденных в штате Нью-Мексико в гипсовой грязи. Один человек ступал по отпечаткам лап гиганта, а второй – отвлекал животное, которое вставало на две лапы – скорее всего, для защиты. Судя по траектории, люди преследовали ленивца, возможно, в целях охоты, но следы нашли на открытой местности. В таких условиях охотиться сложно, поэтому люди могли просто изучать повадки гиганта, чтобы устроить охоту потом. Или они хотели поблагодарить его за… авокадо.

Ленивцы питались не только листвой деревьев, но и сочными плодами, например, авокадо. Более того, они поспособствовали его распространению: животные глотали плоды целиком, а затем косточка авокадо выходила с экскрементами. Когда ленивцы вымерли, распространять авокадо стало некому – для большинства видов эти плоды или ядовиты, или слишком большие. В конечном счете распространением авокадо занялись люди, и теперь купить его можно даже в Сибири. А все благодаря гигантским ленивцам.

Тем не менее, американские животные отлично справлялись с вымиранием и без человека. Как было сказано выше, часто причиной этого была неудачная пищевая специализация вместе с изменением климата. Но в Новом Свете сложилась уникальная ситуация. Около семи миллионов лет назад в Южную Америку перебралось животное из Северной – собаконосуха Cyonasua (иногда ее еще называют собакокоати). Этот маленький зверек радовался отсутствию конкурентов и знакомых с ним хищников. Обилие еды, пара миллионов лет – и тщедушный коати превратился в мощную чапалмаланию, гигантского енота. Но примерно три миллиона лет назад образовался Панамский перешеек – мост между двумя Америками, и началось массовое переселение животных на юг. Кого-то попросту съели, а чапалмаланию, вероятно, вытеснили конкуренты-медведи. А вот еноты, например, провели работу над ошибками и завоевали Европу, став успешным инвазивным видом благодаря человеку, своей живучести и интеллекту, но это совсем другая история.

Неприятно быть обвиненным в преступлении, которого не совершал. Но в случае некоторых животных человечество наверняка могло бы объединиться и сказать: «Спасибо, что вымерли».

Например, 300 млн лет назад в Европе обитали гигантские родственники стрекоз, меганевры, самые крупные летающие насекомые в истории Земли. Они достигали 70 см в длину и 100 г в весе – в сто раз больше современных стрекоз. Появление меганевры стало возможно благодаря неповторимым условиям: теплому климату, повышенному содержанию кислорода в атмосфере каменноугольного периода и отсутствию людей с огнеметами.

Меганевра, гигантский родственник стрекозы, вымерший четверть миллиарда лет назад. Иллюстрация: Emily Willoughby, emilywilloughby.com

Еще один вид, который вымер не к сожалению, а к счастью, – гигантская змея титанобоа, жившая в Южной Америке. Похожая на анаконду, она достигала почти 15 м в длину и весила около тонны. Исследование зубов змеи показало, что она питалась в основном рыбой.

Титанбоа. britannica.com
Изображение доисторической змеи (и ее добычи) Иллюстрация: SNI/SI Network, LLC, sites.si.edu

Чуть раньше в Северной Америке жили дейнозухи – гигантские крокодилы, которые могли запугать и тираннозавра. Да что там запугать, могли бы и съесть: по одной из оценок, сила укуса дейнозуха была в десять раз больше, чем у тираннозавра.

Модель скелета дейнозуха. Фото: M. Johnston, Natural History Museum Of Utah, recordnet.com

Но машину времени дейнозухи не изобрели, поэтому тираннозавров есть не стали: их разделяли миллионы лет эволюции. В длину древние крокодилы достигали десяти метров, а весили – от 2,5 до 5 т. Вымерли они примерно в то же время, что и динозавры. От дейнозуха, правда, осталось наследие: крокодилы и аллигаторы – «живые ископаемые» приемлемых размеров. Но ими нынче уже никого не удивишь.