Часть III
Будущее
13
Арктические машины времени
В 1846 г. два корабля с парусами, полными холодного воздуха, скользили по усеянному плавучими льдинами проливу. «Эребус» и «Террор» участвовали в экспедиции, которая под руководством сэра Джона Франклина уже год искала Северо-Западный проход – северный морской путь между Атлантическим и Тихим океаном. Корабли Франклина представляли собой чудеса новейших технологий: корпуса, укрепленные стальными листами и поперечной обшивкой, каюты, обогреваемые трубами, протянутыми от угольных печей. Эти корабли демонстрировали стремление Британии доминировать в самых отдаленных уголках земного шара.
Чего Франклин не знал, пока его суда протискивались между островами Принца Уэльского и Сомерсета, так это того, что прихоти арктической погоды наложатся на промахи со снабжением экспедиции и приведут ее участников на край гибели. Почти два года скованные льдами у острова Кинг-Уильям члены команды Франклина ждали своего последнего часа, упрямо отказываясь от местных снадобий от цинги и питаясь консервами из банок, запечатанных свинцом, который, возможно, отравлял их. Они погибли жуткой смертью: одни от голода, другие в результате людоедства, как можно заключить по свидетельствам очевидцев-эскимосов и по грудам человеческих костей, найденных на острове Кинг-Уильям – они хранят явные следы убийства и приготовления пищи.
Исчезновение экспедиции Франклина и полный провал более чем 35 спасательных миссий, оправленных на ее поиски, бросили длинную и мрачную тень на имперские интересы англичан в Арктике.
Но пока трагедии еще не случилось, продвигаясь по арктическим водам в конце лета, Франклин наверняка видел гренландских китов. За два с лишним столетия бессмысленного китобойного промысла у берегов Гренландии их уже почти уничтожили, но в дальних пределах Арктики, вдали от маршрутов китобойцев, они еще попадались. Легко представить, как Франклин поднимает повыше воротник адмиральского мундира и поднимается на шканцы, чтобы взглянуть на двух гренландских китов, возможно, маму и детеныша, всплывших из аквамариновой зеркальной глади. Выдох матери поднимает фонтан, вздымающийся до самой палубы, облако мельчайших капель на миг повисает в ледяном воздухе. Возможно, Франклин с офицерами видели тускло-черные тела китов и их подбородки цвета слоновой кости, когда мать и теленок проплывали возле «Эребуса». Спустя несколько мгновений короткая встреча закончится, и две пары – двое китообразных и два корабля – направятся своим путем.
Перенесемся в начало XXI в., на тысячу километров к западу, на северное побережье Аляски. Пасмурным весенним днем несколько десятков коренных аляскинцев из народа инупиатов – молодые и пожилые, мужчины и женщины – тянут тяжелую плетеную веревку через полосу припайных льдов. В тяжелой работе участвуют все, у кого есть силы. Конец туго натянутой веревки обвит вокруг основания хвостового плавника огромной самки гренландского кита, которую несколько часов назад загарпунили с крохотной лодки в Чукотском море. Как некогда их предки, китобои с невероятными усилиями вытаскивают на лед 14-метровую тушу. Кровь капает из огромной изогнутой пасти. Длинные пластины китового уса искривились, как помятые жалюзи. Мгновения тишины, затем несколько слов, и предводитель китобоев взбирается на тушу. Без особой помпы он приказывает начать кропотливый и трудный процесс удаления жира с боков кита, и, орудуя крюками и разделочными ножами, все начинают сдирать толстые полосы кожи и жира с кита.
Жир, хвостовой и грудные плавники, длинные мышцы спины – все раскладывают на отдельные кучи: для китобоев, для их семей, для остальных жителей поселка. Небольшая доля туши может несколько месяцев кормить целую семью. Вокруг снуют румяные дети в расстегнутых куртках, они ненадолго бросили игру и рассматривают добычу, трогают пальцами голову кита, оставляя недолговечные вмятинки на черной коже.
Никто из них не знает истории этой самки, которая, будучи еще детенышем, повстречала Франклина и его корабли. Ей 200 лет, и на ее веку прошли целые эпохи человеческой истории. Она родилась еще до эпохи угля, когда шхуны китобоев ходили под парусами, 100 с лишним лет спустя счастливо избежала советских промысловиков на огромных дизельных кораблях с гарпунами с разрывным наконечником. Вместе с пищей она поглощала радионуклиды, следы ядерных испытаний, которые широко распространились по океанам после Второй мировой войны, а в последние полвека она пережила невероятное преображение звуковой картины окружающего мира из-за нефтеразведки, грузоперевозок и военных гидролокаторов. За свою жизнь она родила несколько десятков детенышей, прежде чем погибнуть от инупиатского гарпуна, как многие ее сородичи больше века тому назад. Если сложить продолжительность отдельных жизней в ее родовой линии, то три поколения гренландских китов – бабушка, мама и живущие в XXI в. детеныши – охватят больше половины тысячелетия – от галеонов баскских китобоев, что ходили под парусами к западу от Гренландии во времена Шекспира, до Северного Ледовитого океана грядущего XXIII в., который больше не будет ассоциироваться со льдом. В отличие от любого другого млекопитающего, гренландские киты – настоящие живые машины времени.
Хотя описанная выше последовательность событий и вымышлена, в ее основе лежат факты. Гренландский кит – единственный вид усатых китов, который проводит всю жизнь за Полярным кругом. Их называют единственными настоящими полярными китами, и понятно почему – только они достаточно велики и сильны, чтобы справиться с превратностями жизни во льдах, например пробить ледяной покров, если дыхательная прорубь замерзнет. (Многие другие арктические киты, например нарвалы и белухи, в такой ситуации погибают.)
Летом большинство гренландских китов мигрируют из Чукотского моря и моря Бофорта на восток в сторону канадской Арктики, порой к тем самым берегам, у которых покоятся на дне морском «Эребус» и «Террор». А к концу осени большинство этих гигантов направляются на запад вдоль берегов Аляски. Одни через Берингов пролив плывут в Берингово море, другие держатся к северу от пролива, пока в конце сезона не вернутся на восток. Этот ежегодный цикл миграции образует восьмерку, сжатую паковыми льдами, распространяющимися на юг от Северного полюса и вынуждающими многих гренландских китов проходить относительно близко к северному побережью Аляски через расщелины во льдах. Так морской лед диктует инупиатам время охоты, которая на протяжении тысяч лет была частью их культуры и выживания.
В целом киты похожи на большинство млекопитающих: они быстро растут в первые годы после рождения, потом рост замедляются, и киты не слишком прибавляют в длине с каждым годом. Благодаря доступу к большому количеству убитых китов, исследователи на китобойных станциях в начале XX в. посчитали шрамы от беременности на яичниках самок и выяснили возраст наступления половой зрелости. (У самцов яичников нет, поэтому для них аналогичных методов не придумали.) Оказалось, что другие крупные усатые киты, например синие и финвалы, растут чрезвычайно быстро и достигают половой зрелости менее чем за пять лет, прибавляя более 40 кг в день. Напротив, первые исследования физиологии гренландских китов показали, что те созревают медленнее, в среднем до первой беременности проходит два десятилетия, почти как у нас.
Определить возраст кита – задача непростая. У зубатых китов можно распилить зуб и подсчитать годовые слои, как считают годичные кольца деревьев. Для усатых китов приходится использовать так называемые аккреционные ткани – китовый ус или ушную серу. Подобно ногтям или волосам, китовый ус изнашивается и сменяется в течение жизни. Ус гренландского кита дает информацию о годах, может о десятилетиях, но точно не о всей жизни животного. Ушная сера – скопление воска внутри головы, которое не попадает в отверстие внешнего уха, – накапливается слоями, количество которых, видимо, коррелирует с длиной кита. Единственная проблема с гренландскими китами в том, что их ушная сера почему-то не имеет слоев.
В 1992 г. 15-метровая самка из Аляски, убитая возле Барроу (официальное современное название Уткиагвик), предоставила более явные доказательства долголетия гренландских китов. Сняв слой жира, ученые увидели над лопаткой что-то вроде старой раны. «Мы проследовали вдоль рубца и разрезали крупный заметный карман из ткани, а потом услышали хруст», – рассказал мне Крейг Джордж, уже более 30 лет работающий в Уткиагвике биологом. Он обнаружил каменный гарпун, засевший глубоко в теле кита. Коренные китобои Аляски перестали использовать кремневые и сланцевые гарпуны к 1880-м гг., поскольку в 1850-х гг., когда Аляска была еще российской территорией, здесь появились металлические гарпуны. Предполагая, что кит должен был быть относительно зрелым, чтобы выжить после такого удара, Крейг с коллегами сделали вывод, что особи, обозначенной ими как 92B2, исполнилось минимум 130 лет. Когда они позже подсчитали шрамы от беременности на ее яичниках, полученный возраст – 133 года – соответствовал ране, приобретенной в XIX в.
Крейг и его коллеги чаще применяют другую технику определения возраста гренландских китов: по свежедобытой охотниками-инупиатами ткани – глазным яблокам. Хрусталик глаза почти каждого позвоночного животного состоит из белков, химическая структура которых в течение жизни изменяется с постоянной и известной скоростью в ходе процесса, называемого рацемизацией. В клетках других частей тела эти белки заменяются, тем самым как бы обнуляя биологические часы, но белки в хрусталике не связаны с основным циклом кровообращения и остаются там с самого рождения. Поэтому хрусталик – это отличный биологический хронометр, но только если вы доберетесь до него прежде, чем он разложится.
В течение нескольких лет Крейг с коллегами изучали образцы глазных яблок, собранных во время охоты на гренландских китов. Расчеты подтвердили долголетие этих животных: многие особи были гораздо старше 100 лет. Это рекорд не только для китов, но и вообще для всех известных млекопитающих. Действительно, самый старый кит в их исследовании, 15-метровый самец, был убит в 1995 г. в возрасте 211 лет. Другими словами, вполне возможно, что киты, родившиеся во время экспедиции Льюиса и Кларка, все еще плавают в морях у Северного склона.
Различные данные – технология изготовления гарпунов, количество шрамов при беременности и рацемизация белка – подтверждают выводы о долгожительстве гренландских китов, потому что эти факты, как заметил Крейг, «показались бы полной нелепицей, будь у вас только одна подсказка». (Его мать Джин Крейгхэд Джордж пишет детские книги, и когда он рассказал ей о том, что гренландские киты могут прожить более 200 лет, она написала книгу «Ледяной кит» о гиганте, встречающемся со многими поколениями одного клана коренных аляскинцев.) В теле 200-летнего кита хранится немало историй о прошлом Арктики. Надо просто знать, где искать.
Например, очень хорошо искать в пасти кита. Китовый ус – не такой совершенный хронометр, как хрусталик, но все же это так называемая аккреционная ткань, которая растет слоями и потому может кое-что рассказать о жизни владельца. Пластины уса изнашиваются в течение жизни кита, но, располагая достаточным количеством пластин, можно создать запись длиной в столетия. К этой мысли пришли многие ученые, изучающие гренландских китов, им просто нужно достаточное количество пластин китового уса.
В огромных складских хранилищах Смитсоновского института китовый ус лежит во множестве широких металлических шкафов пятиметровой длины; самые длинные пластины достигают 4 м, хотя большая часть не доходит и до полутора. Во рту кита ус разлохмачивается, цепляется за волокна соседних пластин, движущихся взад-вперед, и образует плотное полотно. Оно работает как сито с правой и левой стороны рта, задерживая поступающую добычу.
Представьте, что ус – это записывающее устройство, которое годами, пока не износится, хранит сведения об окружающей среде. В этом смысле он похож на волосы или очень длинные ногти, которые сохраняют информацию о росте организма, пока их не состригут. Чем длиннее пластина, тем больший период жизни кита на ней записан.
На молекулярном уровне состав уса работает как архив, ведущий записи о тонких различиях в соотношении изотопов углерода, азота, кислорода и других химических элементов, потребляемых организмом. С каждым слоем роста эти атомы (и их соотношение) откладываются в китовом усе, который растет сезонно – циклами, фиксирующими колебания от обильных пищей времен во время летнего нагула до голодовки на время миграции. Абсолютный размер уса гренландского кита – самый длинный среди всех китов, намного длиннее, чем у синего кита. За неимением других записывающих устройств слои на пластинах китового уса являются наиболее близким аналогом ежегодных фотографий из жизни этой плавающей в Северном Ледовитом океане машины времени.
Достаньте пластину китового уса из ящика в музее, и вы увидите, что история в буквальном смысле написана на ней. Иногда ее, используя трафарет, нанесли высокими угловатыми буквами американские китобои, а иногда она написана от руки на потрепанном ярлычке. Такой ярлычок, например, закреплен на старейшем образце в Смитсоновском институте, на нем крупными буквами выведено: «Северный Ледовитый океан, 1840 год». Образцы китового уса с начала до середины XIX в. фиксируют свойства окружающей среды тех времен, когда углекислый газ от сжигаемого ископаемого топлива еще не выбрасывался массово в атмосферу. С тех пор сжигание топлива добавило более легкий углерод в химические циклы Земли и океана и тем самым создало искажение. Интерпретация данных о снижении соотношения изотопов углерода в китовом усе за последние 170 лет является сложной задачей и зависит от понимания как климатических циклов, так и пищевых цепей. Это снижение может быть результатом долгосрочных фоновых изменений окружающей среды (часть эпизодических циклов, зависящих от динамики орбиты Земли, которая запускает океанические циклы, длящиеся веками и тысячелетиями), а может сигнализировать о биологических переменах, связанных с потерей продуктивности у основания пищевой цепи в Арктике. Таким образом, живший в предындустриальную эпоху гренландский кит может углубить наши знания об океанах, прежде чем мир окончательно преобразится из-за сжигания ископаемых углеводородов. Гренландские киты всегда жили дольше нас, но именно сейчас мы на протяжении одной человеческой жизни так преображаем Арктику, что киты оказались в узком промежутке между знакомым прошлым и неузнаваемым будущим. Арктика нагревается в два раза быстрее, чем остальная часть планеты. Когда я родился, она больше походила на ту Арктику, что видел Франклин, чем на ту, которую будут знать мои дети. Проще всего отслеживать изменения по льду во всех его видах – от сезонного наслоения и льдов, образовавшихся в течение нескольких лет, и до почти геологически древних ледников. Каждый год пространство покрытого льдом моря уменьшается, с момента моего рождения в 1980 г. площадь льдов сократилась более чем вдвое, а объем – на три четверти. Исчез даже совсем старый морской лед, прежде устойчивый к летнему таянию. Возможно, уже в середине 2030-х гг. будет достигнут порог таяния, после чего Арктика летом окажется по сути свободной ото льда.
Но есть еще ледники. В Гренландии насчитывается самое большое количество ледников на планете после Антарктиды, но оно быстро уменьшается. В этих ледниках запасено почти непостижимое количество воды: если вся она попадет в океан, его уровень повысится более чем на 6 м. Другие ключевые компоненты Арктики тоже серьезно изменяются, например тает вечная мерзлота, почва тундры, и это также говорит нам о том, что уникальная экосистема Земли разрушается, чего не было со времени первого оледенения в Арктике более 3 млн лет назад, еще до появления первых гренландских китов. Родившийся сегодня гренландский китенок к началу следующего столетия окажется в Арктике, которая будет представлять собой абсолютно другой мир по сравнению с тем, что знали все его предки.
Более теплая Арктика несет множество проблем для любящих лед китов. Во-первых, свободное ото льда арктическое лето означает рост судоходства в Северном Ледовитом океане. Северо-Западный проход станет трассой для контейнеровозов и нефтяных танкеров из Азии в Северную Америку и Европу – этот путь куда быстрее, чем через Панамский канал. Увеличение трафика означает неизбежные разливы нефти и столкновения кораблей с китами. Судя по катастрофе танкера «Эксон Вальдез», разлив нефти в отдаленных частях Арктики станет бедствием, справиться с которым будет еще сложнее. Столкновения с судами представляют собой серьезную угрозу для гладких китов – крупных ближайших родичей гренландских, численность которых до сих пор не восстановилась после китобойного промысла прошлых лет. Есть три вида гладких китов, в общей сложности насчитывающие лишь несколько тысяч особей во всем Мировом океане. Их уязвимость отчасти обусловлена тем, что у самок беременность длится год, после чего рождается один детеныш, а между беременностями проходит от трех до четырех лет. До 2002 г. люди в течение 100 лет не видели детеныша гладкого кита из Северной Пацифики (и не потому, что плохо смотрели). Маршруты летнего нагула уже сейчас приводят некоторых гладких китов в порты крупных городов вроде Бостона. Как и гренландские, гладкие киты плавают слишком медленно, чтобы избежать столкновения с надвигающимся кораблем, который может быть в десятки раз длиннее кита и двигаться в десятки раз быстрее.
Более теплая Арктика создает экологические возможности для вторжения новых видов. Например, косатки, как правило, избегают участков, скованных льдом, который гренландские киты могут пробивать мордой, но чем меньше льда становится в Арктике, тем чаще там появляются косатки. Уже не редкость – отметины от укусов косаток на грудных и спинных плавниках гренландских китов. Прочие арктические киты вроде нарвалов по возможности избегают косаток (хотя неясно, действительно ли косатки убивают и едят детенышей гренландских китов, как едят потомство других их усатых сородичей).
В ходе эволюции последствия таких вторжений в недавно появившуюся среду обитания обычно складываются в пользу одной группы видов в ущерб другим. Например, когда образовавшийся Панамский сухопутный мост соединил две Америки – Северную и Южную, собаки, кошки, медведи и многие другие плацентарные млекопитающие с севера куда успешнее продвинулись на юг, чем южноамериканские животные, например опоссумы, на север. Чем закончится вторжение китов из расширяющегося теплого пояса в холодные широты, неясно. У гренландских китов есть преимущество, ведь, как говорят, дома и стены помогают, но их дом меняется даже на протяжении нашей жизни, не говоря уже о гораздо более длинной китовьей.
Наконец, гренландские киты питаются зоопланктоном, то есть находятся всего в одном-двух шагах от основания арктических пищевых сетей. Утрата льда открывает совершенно новые места обитания для их добычи, предоставляя первичным продуцентам – фитопланктону, не затеняемому льдом, – длительный вегетационный период, что, в свою очередь, увеличивает количество высококалорийного криля и медленно плывущих рачков, а это два типа ракообразных, которых очень любят гренландские киты. Меньше льда – значит, больше перемешивания питательных веществ в толще воды, от поверхности до морского дна, что повышает общую продуктивность у основания пищевой сети. Совокупное влияние этих физических изменений на биологию океанических пищевых сетей превратит Северный Ледовитый океан в пелагический – то есть больше похожий на тот, что мы видим в умеренных широтах. По крайней мере, с точки зрения корма, в ближайшей перспективе новый океан принесет гренландским китам выгоду.
Но не все так просто. Повышение уровня углекислого газа в атмосфере ведет к повышению глобальной температуры, и его последствия, как положительные, так и отрицательные, будут ощущаться каждым организмом на Земле. В конце концов углекислый газ попадает именно в океаны, он растворяется в воде и делает ее более кислой. Этот процесс оказывает заметное негативное влияние на все организмы, которые используют карбонат кальция для выращивания раковины, в том числе на криль и другие виды зоопланктона, являющиеся основной добычей для многих видов китов. Возможно, криль и другие виды, формирующие раковину, могут адаптироваться к новому кислому океану, но на самом деле мы не знаем, сколько времени может занять такая адаптация, особенно если скорость подкисления будет расти нелинейным образом.
Часто прогнозы изменения климата основываются на тенденциях, которые развиваются линейно. Проблема со сложными динамическими системами, включающими клетки, организмы и океанические течения, заключаются в том, что они могут переходить от одной тенденции к другой резко, скачкообразно и почти без предупреждения. В такие переломные моменты система, ранее защищенная от драматических изменений, в конце концов переходит на другую траекторию. Океаны и климатические системы резко изменялись в геологическом прошлом – для живущих в антропоцене вопрос заключается не в том, существуют ли эти переломные моменты, а в факторах, которые их вызывают, и в том, как скоро они могут возникнуть.
Гренландские киты появились в Арктике раньше людей – черепа и челюсти китов, насчитывающие 10 000 лет, находят на всех островах Канадского Арктического архипелага, что затмевает древнейшие свидетельства коренных народов. Выветрившиеся удлиненные арки и кривые силуэты черепов и челюстей древних китов на бесплодных берегах можно принять за обломки кораблекрушения. Что касается двух кораблей сэра Джона Франклина, то они теперь покоятся на морском дне возле острова Кинг-Уильям, но эта экспедиция оставила много следов, в том числе замороженные кости и записки, сохранившиеся в каменных пирамидах из камней. Это следы ушедшей эпохи, и не только эпохи империализма или великих географических открытий. Огромные системные изменения в ледяной Арктике неизбежны, по крайней мере до середины XXI в., если только будущие достижения геоинженерии не обратят вспять таяние льдов.
Миллионы лет киты взаимодействовали с людьми, но лишь в последние несколько столетий такие встречи повлияли на их судьбу. Первые заметные изменения произошли из-за опустошения, вызванного промышленным китобойным промыслом. В последние полвека загрязнение, как материальное, так и акустическое, наряду с другими побочными эффектами промышленно развитой цивилизации, например столкновениями с кораблями или запутыванием в рыболовных снастях, представляют явную угрозу для гренландских и других китов. Сегодня еще живы 100-летние киты, которые были свидетелями всех этих изменений, а так как Арктика преображается в масштабах нашей собственной жизни, то некоторые из этих китов еще переживут нас и встретят свое 200-летие в Северном Ледовитом океане, в котором будет значительно меньше льда и значительно больше людей. Сегодня именно всеобъемлющее изменение климата представляет собой главное – по масштабу и скорости – влияние, которое мы привнесли в жизнь китов или любого другого существа на Земле. Мы еще увидим, кто победит, а кто проиграет в новом мире, который создаем мы сами.
