Как растут «эволюционные деревья»?

Эволюция не сводится только к поступательному движению вверх по «лестнице» прогресса. Ведь условия среды обитания чрезвычайно разнообразны, поэтому не обязательно все время стремиться к повышению уровня организации. Можно просто уходить от конкуренции с другими организмами, осваивая еще незанятые «ячейки» в сообществах живых организмов – экологические ниши. Этот процесс называют «дивергенцией»: близкие виды в ходе эволюции как бы «расходятся» в разные стороны, вырабатывая специальные приспособления к определенным условиям среды.

Хомяк обыкновенный

Если пытаться изобразить процесс расхождения видов по разным жизненным зонам и экологическим нишам, то ничего лучше «эволюционного древа» не придумаешь. Направленный вверх «ствол» – это и есть основное направление эволюционного прогресса млекопитающих, означающее повышение уровня их организации. А расходящиеся вбок ветви и веточки и есть не что иное, как дивергенция видов.

Полевка плоскочерепная

Сначала на стволе появляется крошечный побег: это возник новый вид, пытающий свое счастье в эволюции. Если ему повезет, он не вымрет из-за каких-либо пертурбаций: зачаточный побег не «засохнет», а превратится в небольшую веточку. В новых благоприятных условиях, еще никем не занятых, появляется все больше и больше потомков того предкового вида: ветка все больше ветвится, становится толще. И в конце концов оказывается, что удачливый вид-основатель «нашел» новое, весьма перспективное направление эволюции: побег превращается в то, что садоводы назвали бы «скелетной ветвью» звериного древа жизни. Так, например, около 10 миллионов лет назад какие-то из зерноядных хомяков перешли на питание травой: это оказалось настолько удачным, что их потомки – полёвки – по разнообразию и обилию многократно превзошли своих предков.

Полевка рыжая

Приспосабливаясь к новой среде обитания, потомки все больше теряют сходство со своими предками: они как бы «забывают» своих пращуров, живших в иных условиях. Утрачивается сходство и с «кузенами», причем чем дальше виды «разошлись» в ходе эволюции по разным природным зонам, тем меньше между ними сходства. Ну кто бы мог сказать, глядя на порхающих в воздухе маленьких летучих мышей и плавающих в морских водах гигантов-китов, что все они – отдаленные потомки одних и тех же наземных зверьков, более всего похожих на ныне живущих землероек?

Полевка общественная

«Эволюционное древо» прекрасно иллюстрирует не только ход исторического развития живых существ, но и устройство «Системы природы». Оно чем-то напоминает устройство воинских час-тей: подобно полкам, ротам, взводам, в «Системе природы» есть разные уровни или ранги – классы, отряды, семейства и так далее. На «эволюционном древе» они соответствуют разным по «толщине» ветвям и отражают разную степень обособленности тех или иных групп животных. Говоря о животных, имеющих в системе определенный ранг, – о китообразных или тюленях, ежах или землеройках, мы можем охарактеризовать то, насколько давно отделилась и насколько далеко отошла данная ветвь от основного эволюционного ствола.

Представители рода кошек: 1 – лесной кот; 2 – степной кот

Так, если все звериное «древо» – это класс млекопитающих, то «скелетные ветви» – это отдельные отряды: например отряд хищные, отряд парнокопытные. Они обособились, как правило, не менее 70–90 миллионов лет назад, каждый завоевал свою собственную адаптивную зону. Растущие на них более мелкие ветки – это семейства: например в отряде хищных есть семейства медвежьих и кошачьих; в отряде парнокопытных – семейства полорогих и оленьих. Их эволюционный возраст – обычно 30–40 миллионов лет, каждое из семейств особым образом осваивает общую для отряда адаптивную зону. Например, в рацион медведей входят не только животные, но и растительные корма, а кошки питаются почти исключительно мясом.

Концевые веточки нашего «древа» – это отдельные роды: род медведей, род оленей и так далее. А они уже заканчиваются видами: бурый и белый медведи, лесной и степной коты, благородный и пятнистый олени. Возраст родов и видов млекопитающих обычно измеряется несколькими миллионами лет.

Сколько их?

Разнообразие живых организмов огромно, и едва ли его когда-либо точно измерят. Одна из причин – многие виды вымирают бесследно, об их существовании мы никогда не узнаем: увы, вымирание видов, семейств, даже целых отрядов животных столь же свойственно процессу эволюции, как и появление новых. Другая причина в том, что мы и существующее разнообразие знаем далеко не полно: ежегодно открываются новые виды и роды, даже новые семейства.

Современные млекопитающие насчитывают около 25 отрядов, 140 семейств и 4600 видов. Это совсем небольшая доля всего видового богатства: ведь всех видов животных насчитывается более пяти миллионов, из них почти две трети приходятся на насекомых! Да и в некоторых других классах позвоночных разнообразие больше: птиц известно около 5000 видов, рыб – более 20 000. Даже если к нескольким тысячам современных видов зверей приплюсовать вымерших, которых, наверное, было в два, а то и в три раза больше, все равно получится очень мало, едва ли более 15 тысяч, и это за всю историю развития «звериного древа жизни», длившуюся более 200 миллионов лет.

Большинство зверей – обитатели тропиков, именно там сосредоточено основное разнообразие зверей. В фауне России, расположенной целиком в поясе умеренного и холодного климата, класс млекопитающих представлен всего 8–9 отрядами, немногим более чем 40 семействами и приблизительно 310 видами. Причем вряд ли кто из специалистов-систематиков – ученых, изучающих разнообразие животных и растений, – сможет назвать эти цифры точно. Чуть ли не каждый год открываются новые, не известные ранее виды, а выяснение родственных связей между ними приводит к уточнению числа групп более высокого ранга – родов, семейств и даже отрядов.

Звери, насиживающие яйца

Люди склонны больше всего верить тому, что они сами придумали. А если встречается нечто противоречащее этой вере, сразу объявляют: «Такого не может быть!»

Со времен Аристотеля было совершенно «точно» известно, что звери покрыты мехом, у них мягкие губы и они рождают живых детенышей.

И действительно, так называемая Ойкумена – мир, известный Аристотелю и его современникам, был населен именно такими и только такими зверями. Но эпоха Великих географических открытий преподнесла человечеству множество сюрпризов в этом смысле.

Одно из наиболее сенсационных открытий в зоологии конца XVIII столетия было связано с открытием млекопитающих, которые… несли и насиживали яйца! Более того, у них даже клювы были – как у птиц. Когда путешественники привезли из Австралии первые чучела этих сравнительно небольших, длиной не более полуметра, животных, величайшие ученые умы Европы поначалу решили, что над ними просто подшутили. Ведь они точно знали: либо ты несешь яйца – тогда ты птица и покрыта перьями; или, на худой конец, рептилия и одета в чешую. Или ты покрыт шерстью – тогда ты млекопитающее, но у тебя нет клюва и ты не несешь яиц. И понадобилось еще несколько десятилетий для того, чтобы специалисты-зоологи наконец поверили, что на другом конце Земли, в Австралии, действительно существуют звери, которые высиживают яйца.

Утконос

Эти странные во всех отношениях животные – самые примитивные из современных млекопитающих, поэтому их «официальное» название – первозвери. И действительно, в их анатомии и физиологии сохранилось огромное количество черт, присущих рептилиеподобным предкам зверей. Они ведь не только откладывают яйца, покрытые скорлупой. У них еще и особое, свойственное только рептилиям, но никак не млекопитающим, строение выделительной системы, которая открывается наружу в единый с половой системой канал – клоаку. За это яйцекладущих зверей называют еще «однопроходными». Есть еще множество архаичных черт в строении скелета, пищеварительного тракта, даже глаз, по которым яйцекладущие сходны с рептилиями.

Однопроходные странным образом сочетают в себе особенности как рептилий, так и млекопитающих. Это «боковая веточка» древа млекопитающих, отделившаяся очень рано от общего ствола и почему-то сохранившая многие примитивные черты. Признавая уникальные особенности однопроходных, ученые-систематики ставят их особняком среди всех современных млекопитающих, выделяя в отдельный подкласс.

И все же эти необычные создания природы – несомненно млекопитающие. Они действительно покрыты шерстью, у них четырехкамерное сердце, да и температуру тела они способны поддерживать на довольно высоком уровне, хоть и ниже, чем у других зверей (около +30°). Наконец, они выкармливают вылупившихся из яиц детенышей молоком, как и все «нормальные» звери.

Птичьи носы и лапы

Мало того что однопроходные отличаются от других млекопитающих, но даже разные представители этого подкласса очень мало похожи друг на друга.

Лапы утконоса

Один из них, первым ставший известным европейцам, – утконос. Этот зверек покрыт густым коротким мехом, мордочка у него, в полном соответствии с названием, похожа на утиный клюв, лапы – с широкими плавательными перепонками. Утконос живет по берегам медленно текущих лесных ручьев и небольших речек, ведет полуводный образ жизни, роет небольшие, открывающиеся под воду норы. Он охотится под водой на различных беспозвоночных, вороша небольшие камни и песок своим чрезвычайно чувствительным клювом. Для защиты от хищников утконос на задних лапах несет острые шипы, в основании которых расположены железы с ядовитым секретом.

Самка и детеныши утконоса во время кормления

Самка утконоса в подземной гнездовой камере, дно которой покрыто подстилкой, откладывает 2–3 яйца размером не более воробьиных. Тепло тела матери согревает будущее потомство, а влага подстилки не дает скорлупе яиц высохнуть. Едва появившись на свет, утконосики начинают кормиться материнским молоком. Но, поскольку у утконоса, как у всех однопроходных, нет сосков, мамаша во время кормежки ложится на спину, молоко из желез вытекает в особые кожные складки на ее брюхе, а детеныши мягкими клювиками выхлебывают оттуда, словно из блюдца, питательную жидкость.

Другой представитель однопроходных – ехидна. Столь неблагозвучное название это животное получило за свой внешний вид. Она совершенно не похожа на утконоса: скорее, это большой еж с длинным тонким «клювом» вместо мордочки и короткими лапами, вооруженными мощными когтями. Этот малоподвижный, неуклюжий зверек питается почти исключительно муравьями и термитами, которых он выкапывает из их подземных убежищ и собирает длинным языком – точь-в-точь, как муравьед или панголин. Поэтому у ехидны зубов вовсе нет, а челюсти неподвижны и заключены в кожную трубку. На самом кончике этой своеобразной трубки-«клюва» – крошечное отверстие, из которого высовывается извилистый язык да пара ноздрей. Трудно представить себе что-либо более несуразное для копания во влажной подстилке: время от времени зверек должен непременно вытащить нос из земли, чтобы несколько раз громко чихнуть – прочистить ноздри от мусора.

Ехидна