Морские чертики

Тип: моллюски

Класс: брюхоногие

Отряд: крылоногие

Охранный статус: множество видов, статус не присвоен

Ибо бесчисленное множество ангелов вылетают при каждом прикосновении.

Кристофер Смарт

Морские черти — это крылоногие моллюски — морские улитки, плавающие с помощью ног, напоминающих крылья. Размером они с чечевицу. Южный кит за один раз может проглотить сотни тысяч таких моллюсков. У некоторых на спине раковины самой разной формы: конус, шар, воронка и др. У других видов крылоногих раковины нет. Но все они очень красивы. Если повезет, можно увидеть огромное скопление таких моллюсков, дрейфующих в солнечных лучах в воде, словно миниатюрные ангелы.

В начале нашего тысячелетия биолог Виктория Фабри, путешествуя на лодке в северной части Тихого океана, в содержимом мензурки увидела вероятное будущее Мирового океана. Фабри проводила эксперименты с разновидностью морской бабочки Cliopyramidata, с раковиной в форме острой пирамиды. Наполнив несколько мензурок морской водой, она поместила в них моллюсков, затем герметично закрыла мензурки и оставила их в таком состоянии на разное время. Открыв мензурки, простоявшие закрытыми дольше всего, Фабри обнаружила нечто странное: «животные продолжали плавать, как ни в чем не бывало, но микроскопические раковины у них на спине заметно растворились. Это было видно невооруженным глазом».

Углекислый газ, выдыхаемый моллюсками, не мог выйти из герметично закрытых мензурок. По мере увеличения концентрации углекислого газа в морской воде повышалась и ее кислотность. Само по себе это явление неудивительно: углекислый газ, растворенный в воде, становится кислотой. Удивило Фабри и ее коллег другое: казалось бы, незначительного увеличения кислотности стало достаточно, чтобы началось растворение раковины. Ученые быстро поняли огромное значение своего наблюдения: стремительно растущая концентрация углекислого газа в воздухе и воде в результате человеческой активности может иметь для многих морских животных такие же последствия, как и пребывание в закрытой мензурке для крылоногих моллюсков.

Человечество привыкло рассчитывать на океаны, когда речь заходит о спасении от губительных последствий глобального потепления или по крайней мере об отсрочке исполнения приговора. Океан поглощает более половины углекислого газа, производимого человечеством с начала промышленной революции, и тормозит повышение температуры атмосферы. Возможно, это подарило нам несколько дополнительных десятилетий, чтобы справиться с опасными климатическими изменениями. Но мысль, что выпускаемый нами в атмосферу углекислый газ не только изменит биохимический состав 1,3 млрд кубометров Мирового океана, но и окажет столь значительное влияние на обитающих в нем животных, причем в течение всего нескольких десятков, а не сотен (как считалось ранее) лет, стала для многих настоящим откровением. Именно на это обращают внимание опыт Фабри и многие другие исследования начала XXI в. Ученые уже знали, что сопоставимое по силе изменение кислотности воды Мирового океана, произошедшее 55 млн лет назад, стало причиной одной из самых масштабных катастроф для морской фауны: мадрепоровые кораллы, скелет которых состоит из карбоната кальция, как и раковины крылоногих моллюсков, исчезли на миллионы лет. На этот раз, однако, изменения происходят как минимум в 10 раз быстрее.

Крылоногих, в частности морских чертиков, питающихся обильным микроскопическим планктоном, которым так богат Мировой океан, в свою очередь называют морскими «чипсами», поскольку это доступный и, в отличие от чипсов, ценный источник питания; многие рыбы, в том числе треска, лососи и скумбрии с удовольствием едят их. «Исчезновение этих организмов окажет катастрофическое влияние на пищевую цепочку», — считает биолог Гретхен Гофман.

Слово «планктон», собирательное название для планктеров или планктонных организмов, происходит от греческого «блуждающие». Это довольно расплывчатый термин для обозначения любых живых существ, дрейфующих в воде и неспособных сопротивляться течению (в противоположность которому для активно плавающих существ используется термин «нектон»). Численность и разнообразие морского планктона не поддается воображению, но один из способов классифицировать его исходит из источников энергии, позволяющих ему расти. По этому принципу выделяют фитопланктон, получающий энергию от солнца, после чего остается практически все остальное.

Фитопланктон (от греч. phyton — растение) — главный производитель в Мировом океане: он «питается солнцем», то есть использует солнечный свет для преобразования углерода, как обычные растения на суше. Почти все остальные животные в океане получают энергию, поедая планктон (как корова траву), поедая других животных, которые питаются планктоном (как лев корову) либо поедая продукты жизнедеятельности или трупы животных, питающихся первым или вторым (как крысы или грифы). Фитопланктон поставляет значительную часть кислорода, необходимого для существования сухопутных животных, в том числе и человека, и играет важную роль в переработке углерода, кремния, азота и других веществ в экосистеме Земли.

Существует несколько тысяч видов фитопланктона, сильно отличающихся друг от друга внешним видом и происхождением. Все они живут в фотической зоне (от греч. «хорошо освещенный») — на глубине не более 200 м от поверхности, куда проникает достаточно света для фотосинтеза. Большинство организмов микроскопичны, но их общая биомасса больше суммарной массы всех остальных морских животных (зоопланктона, рыбы, китов и всех остальных).

Самый распространенный вид фитопланктона — цианобактерии, известные также как сине-зеленые бактерии (а иногда по ошибке именуемые сине-зелеными водорослями). А мы назовем их для простоты «цианобактерии». Эти обманчиво простые организмы, формирующие похожие на ожерелья цепочки, — самые древние из известных на планете организмов, осуществляющих фотосинтез. Так что с определенными оговорками их можно назвать книгой, в которой все остальные формы жизни являются всего лишь примечаниями. Самые ранние их представители существовали, по всей видимости, уже 3 млрд лет назад. Наверняка можно сказать, что 2 млрд лет назад было уже множество видов цианобактерий. В протерозое между 2,5 млрд и 543 млн лет назад цианобактерии были основными «производителями» в океане. И сегодня разнообразные виды цианобактерий, многие из которых практически не изменились с тех пор, по-прежнему поставляют четверть общего объема продукции фотосинтеза на Земле. Свободноживущие цианобактерии отлично чувствуют себя во влажной и хорошо освещенной среде, но особенно широко они представлены в морском планктоне. В них масса питательных веществ, поэтому ими питается множество организмов, в том числе люди, одержимые здоровым образом жизни, которые употребляют такие ее разновидности, как спирулина, в качестве пищевых добавок. Типичный представитель цианобактерий — прохлорококкус (Prochlorococcus), он настолько микроскопический, что около миллиона организмов умещаются в одной капле морской воды. Вообще в Мировом океане прохлорококкус и близкие ему формы существуют в таком количестве (измеряемом октильонами), что синтезируемого ими кислорода достаточно на один из пяти вдохов, которые делают все обитающие на Земле животные, включая человека. Притом что это, вероятно, самые многочисленные фотосинтезирующие организмы, обнаружены они были только в 1986 г.

Вторую крупную группу фитопланктона составляют одноклеточные диатомовые водоросли диатомеи. Они обитают в основном в пресной воде, но в больших количествах встречаются и в океане, и их вклад в первичную продукцию водной экосистемы уступает, наверное, только сине-зеленым бактериям. Для диатомовых характерно наличие своеобразного клеточного «панциря» из двуокиси кремния. Это организм наноразмерного диапазона, обычно от двух до двухсот миллионных метра, хотя некоторые достигают и 2 мм в диаметре. Но это говорит о диатомовых не больше, чем скажет о музыке утверждение, что она состоит из нот: диатомовые насчитывают около 100 000 видов, и на то, чтобы только осознать, что представляет собой их разнообразие, уйдут многие месяцы, если не годы.

В «Космикомических историях» Итало Кальвино воображает спасение женщины в море. Она вся была покрыта диатомовыми водорослями:

Мы гребли очень быстро, чтобы успеть вытащить и спасти ее. Ее тело оставалось намагниченным, так что нам пришлось потрудиться, чтобы очистить ее от всего, что налипло на нее. Голову ее облепили нежные кораллы, каждый раз, проводя расческой по ее волосам, мы видели целые стайки речных раков и сардин. Глаза ее были закрыты мидиями, их створки крепко прилипли к векам. Щупальца кальмара обвивали руки и шею. А платье, казалось, было полностью соткано из водорослей и морских губок. Большую часть нам удалось с нее снять, но еще несколько недель она отдирала от себя плавнички и раковинки, а на коже кое-где навсегда остались маленькие диатомеи, так что, если не всматриваться, можно было подумать, что она чуть-чуть присыпана веснушками.

Генетические свидетельства позволяют предположить, что диатомеи появились — или как минимум стали достаточно многочисленными — во время мезозоя, второй половины фанерозойского эона, который начался после массового пермского вымирания около 251,4 млн лет назад. Однако самые древние ископаемые диатомовые водоросли датируются юрским периодом, когда на Земле царствовали динозавры. По мере того как численность диатомей увеличивалась, они, по-видимому, вытесняли другие виды фитопланктона в океане. Эти водоросли не только поглощают углекислый газ и выделяют кислород, но и играют важную роль в глобальном круговороте кремния.

Еще один тип фитопланктона, динофлагелляты, опровергает наше привычное представление, что животных и растений всегда очень легко отличить друг от друга. Это одноклеточная водоросль, у которой тем не менее есть жгутики для плавания, а многие виды поедают другой планктон. У некоторых есть микроскопические глаза с настоящим хрусталиком (см. Erythropsidium в главе 7). Как и диатомеи, динофлагелляты, скорее всего, появились во второй половине фанерозоя: самые древние обнаруженные ископаемые относятся к периоду после пермского вымирания. Один род, зооксантелла, живет в симбиозе с кораллами и другими животными, в том числе с двустворчатыми моллюсками, медузами и некоторыми брюхоногими моллюсками, предоставляя животному до 90% необходимого пропитания в обмен на безопасное обиталище. Без них коралловые рифы, крупнейшие созданные живыми организмами постройки, вряд ли бы когда-либо возникли — или по крайней мере не в той форме, которую мы знаем. Да и вообще морская жизнь была бы гораздо беднее. Некоторые виды динофлагеллят становятся причиной очень токсичных «красных приливов». Другие более безопасны и обладают биолюминесцентными свойствами — это их свечение можно увидеть ночью в воде.

Кокколитофориды — еще один тип фитопланктона — получили свое название из-за характерных пластин, кокколитов, которыми покрыто их тело; кокколиты состоят из кальция и углерода, которые активно экстрагируются из морской воды. Свет, отраженный от поверхности тел этих миллионов одноклеточных, придает воде тропических морей бирюзовый оттенок, а на севере вода видится из космоса как кремово-белая во время весеннего цветения этих водорослей.

Меловые образования, такие как белые скалы Дувра, сформированы по большей части миллиардами кокколитофорид, отцветавших, увядавших и опускавшихся на дно в положенный сезон в течение многих миллионов лет. Позже эти скалы поднялись над поверхностью воды в результате геологических процессов.

Общая масса зоопланктона и бактерий, не осуществляющих процесс фотосинтеза, меньше, чем фитопланктона, но что касается форм и размеров, они более разнообразны. В кафе «Планктон» предлагаются на выбор планктоновые супы из маленьких, средних и больших (микро, мезо и макро), а также очень маленьких (пико и нано) и сверхогромных (мега) планктеров. Многочисленные морские бактерии, питающиеся больными и отмершими организмами, — пикопланктон размером от 0,2 до 2 миллионных метра. (Морские вирусы, питающиеся бактериями и другими организмами, — это фемтопланктон, еще меньше. См. главу 9.)

Среди планктона есть и одноклеточные организмы, амебовидные протисты, более крупные, чем бактерии, но все равно менее одного миллиметра. Это, например, радиолярии и фораминиферы. Радиолярии не столь древние организмы, как сине-зеленые бактерии, но среди зоопланктона они имеют, насколько нам известно, самую длинную историю. Их древнейшие обнаруженные ископаемые остатки относятся к началу фанерозоя, то есть около 542 млн лет назад. Радиолярии формируют из кремния разнообразные скелеты сложной формы (более подробно о них говорится в главе 9). Более 90% существовавших когда-либо радиолярий относятся к вымершим видам, но нынешние виды тем не менее весьма многочислены.

Фораминиферы — родственники радиолярий, вероятно, не менее древние. Некоторые живут на илистом дне океана, но многие виды составляют планктон и, как радиолярии, питаются другими видами планктона. Некоторые фораминиферы, как кораллы, позволяют жить на себе сине-зеленым бактериям. Некоторые виды питаются водорослями и затем используют их хлоропласты, микроскопические зеленые «электростанции», чтобы самим осуществлять фотосинтез. У некоторых есть раковины. На первый взгляд они могут показаться гладкими, как песчинки, но под микроскопом видны их необычные спиралевидные формы и всевозможные завитки. В своей книге «О росте и форме» Д’Арси Уэнтворт Томпсон вспоминает:

В детстве я находил на пляже маленького залива в Коннемаре миллионы и миллионы микроскопических раковин фораминифер: простые Lagenae, чуть более сложной формы Nodosariae, еще более сложные Rotiliae: всех их течением несло от их морской колыбели к их песчаной могиле, все они лежали, выцветшие и мертвые, одна нежнее другой, но все (или по крайней мере огромное большинство) — совершенные и целые.

У некоторых фораминифер есть интересная особенность — они выбирают самые яркие песчинки, чтобы приклеить их к себе. Микробиолог Линн Маргулис предлагает этому феномену объяснение в духе стихотворений Уильяма Блейка: она считает, что фоаминиферы выбирают форму и цвет песчинок целенаправленно: «Определенная форма сознания появилось в результате естественного отбора еще как минимум 550 млн лет назад».

Будучи не более 2 мм в длину, морские чертики в десять раз мельче криля — ракообразных размером с ноготь, которых очень любят есть киты и которых чаще всего представляют себе, когда речь идет о планктоне. Но по меркам планктона это размер от среднего до крупного (мезо или макро). Морские бабочки (крылоногие с раковинкой), появившиеся в период палеоцена — эпоху после исчезновения динозавров, — редко активно охотятся, но когда делают это, они обволакивают мелкий планктон «сетью» из слизи, которая может достигать в ширину 5 см. Если им помешать, они бросают сеть и уплывают. Ночью они кормятся у поверхности, а утром возвращаются на глубину.

Самые крупные планктонные организмы — медузы, гребневики, сальпы и некоторые другие, способные в какой-то степени контролировать направление своего движения, — могут достигать более метра от края до края. Некоторые сифонофоры, дальние родственники медуз, образуют колонии намного большего размера: например, гигантская сифонофора (Praya dubia) достигает 40 м в длину. Все эти животные питаются более мелкими организмами, которые попадаются им в процессе дрейфа. Некоторые крупные и способные активно плавать животные также питаются планктоном: скат манта (достигающий 7,5 м в ширину), китовые акулы и, конечно, усатые киты.

Состав планктона значительно менялся во время массовых вымираний, которые случались несколько раз за историю существования Земли. И очень похоже, что мы сейчас движемся в том же направлении, учитывая стремительное изменение кислотности океана, играющее центральную роль. Происходящее напоминает вышедший из-под контроля эксперимент. Хотя даже это сравнение не совсем верно, потому что заставляет думать, что мы действуем более разумно, чем на самом деле, так как пытаемся решить уравнение с огромным числом неизвестных. Ведь повышение кислотности — только один из целого ряда факторов, таких как глобальное потепление, бесконтрольный вылов рыбы, загрязнение токсинами, изменение пищевых цепочек в связи с выбросами отходов с сельскохозяйственных заводов и канализаций, которые приводят к огромным изменениям в океане и биосфере. Как говорится в отчете Международной программы по состоянию океана (International Programme on the State of Oceans), эти факторы усиливают друг друга и их совокупное влияние на окружающую среду представляет бо́льшую угрозу для жизни океана, чем любой из них по отдельности.

В любом случае можно с большой долей вероятности предположить, что эти факторы приведут к значительному сокращению биологического разнообразия. Несколько видов водорослей, вероятно, задушат целые экосистемы, такие как коралловые рифы, — самый страшный кошмар Кольриджа из поэмы «Старый мореход» становится явью. Виды, численность которых резко увеличивается, — медузы вместо рыб и токсичные динофлагелляты вместо планктона — могут стать морским эквивалентом крыс, тараканов и патогенов на суше.

Особенно тревожный знак, о котором уже говорилось в главе 12, это повсеместное сокращение первичной продуктивности фитопланктона. Ежегодное уменьшение на 1% может показаться не столь значительным, но если эта тенденция наблюдается уже 50 лет, как утверждают ученые, то общее уменьшение составило 40%.

Тем временем люди вытесняют планктон пластиком. В Тихом океане есть участок площадью в два раза больше территории штата Техас, полностью покрытый плавающими пакетами. И это не единственный подобный участок в Мировом океане. На пляжах даже самых отдаленных и пустынных островов теперь можно наткнуться на пластиковую бутылку или пакет. Как результат: раздутые, набитые целлофаном желудки мертвых альбатросов — символ жизни и смерти эпохи антропоцена. Многие из пластиковых отходов человека настолько малы, что мы их не видим, но они все-таки попадают в океан, где эти, возможно, токсичные частички проглатываются различными организмами. Во время написания этой книги американские корпорации выделили значительные средства, чтобы сократить выбросы пластиковых отходов в океан.

Только в течение последних нескольких лет мы узнали чуть больше об удивительных и разнообразных формах жизни в океане, их истории и необычных привычках, а также о микроскопических организмах, таких как морские чертики, или даже еще более мелких. Наверное, мои слова многим покажутся избитыми — да так оно, по сути, и есть. За сохранение этого природного разнообразия стоит бороться. Если мы проиграем, вполне возможно, что океан восстановит свою красоту и биологическое разнообразие через миллионы лет — только никто из людей уже не сможет этого увидеть.