Что знает рыба

Бэлкомб Джонатан

Иллюзия родства всех рыб отчасти объясняется ограничениями эволюции в плане эффективного движения в воде [26] . Плотность воды примерно в 800 раз больше, чем плотность воздуха, поэтому водный образ жизни у позвоночных животных имеет тенденцию благоприятствовать появлению обтекаемых форм, мускулистых тел и уплощенных конечностей (плавников), которые производят толчок вперед. Все это минимизирует сопротивление воды.

Жизнь в более плотной среде также существенно снижает действие силы тяжести. Выталкивающая сила воды освобождает водные организмы от неблагоприятного действия веса на наземных существ. Поэтому самые крупные животные – киты – живут в воде, а не на суше. Эти факторы также помогают объяснить небольшой относительный размер мозга (отношение веса мозга к весу тела) у большинства рыб, который говорит не в их пользу при нашем цереброцентрическом [27] взгляде на другие формы жизни. Рыбы получают пользу от наличия крупных и сильных мускулов, которые двигают их в воде, более плотной, чем воздух, и от жизни в фактически невесомом окружении, означающем, что ограничение размера тела относительно размера мозга не приносит никакой выгоды.

26

Фактически имеется в виду так называемая конвергенция – внешнее сходство, возникшее эволюционно под влиянием факторов одной среды (именно поэтому на рыб похожи, скажем, дельфины).

27

Цереброцентрический – делающий особый акцент на степени развития головного мозга. – Прим. перев.

В любом случае размер мозга не всегда имеет существенное значение для когнитивных способностей. Как заметила Сай Монтгомери [28]

в работе об уме осьминога [29] , всем сведущим в электронике известно: миниатюризировать можно все, что угодно. Маленький кальмар может научиться прохождению лабиринта быстрее, чем собака, а маленькая рыбка бычок сможет с одной попытки запомнить топографию приливной заводи, плавая по ней во время прилива. Если на подобное способны люди, то очень немногие. Первые рыбообразные существа возникли в кембрийский период, около 530 миллионов лет назад [30] , и были совсем не большого размера. Значительным прорывом в эволюции рыб (и всех их потомков) было появление челюстей – примерно через 90 миллионов лет, в силурийский период. Челюсти позволили этим первым позвоночным схватывать и размельчать пищевые объекты и увеличить размеры головы, чтобы с силой засасывать добычу; это очень сильно расширило доступное им обеденное меню. Мы можем также считать челюсти первым «швейцарским армейским ножом» природы, потому что они способны выполнять и другие функции, включая манипуляцию предметами, рытье нор, переноску материала для постройки гнезд, транспортировку и защиту молодняка, передачу звуков и общение (как, например, «не приближайтесь ко мне, или я вас укушу») [31] . Обладание челюстями подготовило сцену для расцвета многообразия рыб, в том числе для первых суперхищников, в течение девонского периода, известного также как «век рыб». Большинство девонских рыб были плакодермами (пластинокожими) [32] ; у них была очень твердая, отчасти окостеневшая кожа на головном конце тела и преимущественно хрящевый скелет. Самые крупные плакодермы были огромны: длина тела некоторых представителей родов Dunkleosteus и Titanichthys явно превышала 9 метров [33] . У этих рыб совсем не было зубов, но они могли резать и раздавливать добычу двумя парами острых костяных пластин, образующих челюсти [34] . Их окаменелости часто обнаруживают с комьями полупереваренных рыбьих костей; предполагается, что они отрыгивали их, как делают некоторые современные совы.

28

Sy Montgomery. Deep Intellect: Inside the Mind of the Octopus // Orion, November/December 2011.

29

Недавно в России вышла ее книга, посвященная этой теме: Монтгомери С. Душа осьминога. М.: Альпина нон-фикшн, 2018. – Прим. перев.

30

Прошло еще 100 млн лет, прежде чем отважные потомки лопастеперых рыб сделали первые робкие шаги по суше. Чтобы представить себе длину этих отрезков времени, вспомните, что род Homo, к которому принадлежат современные люди, существует всего лишь около 2 млн лет. Если сжать все наше существование на Земле в одну секунду, на долю рыб выпадет больше четырех минут. Они украшали собой Землю в пятьдесят раз дольше, чем мы – даже до того, как выбрались на сушу. – Прим. автора.

31

Donald R. Prothero. Evolution: What the Fossils Say and Why It Matters. N. Y.: Columbia University Press, 2007.

32

По-русски их раньше называли панцирными рыбами, но сейчас это название считается неточным.

33

В среднем длина тела взрослых особей колебалась от 4,5 до 6 метров при массе до 1 тонны.

34

На самом деле у плакодермов впервые появились зубы, а костные пластины не образуют челюсти. Челюсти – это преобразованные жаберные дуги, которые у плакодерм могли состоять из разных костей, иметь или не иметь острый край и т. д.

Хотя время плакодерм ушло вместе с девонским периодом и закончилось 359 миллионов лет назад, природа позволила некоторым экземплярам сохраниться столь превосходно, что палеонтологи сумели обнаружить кое-какие интригующие аспекты их жизни. Одной из особенно информативных находок из местонахождения окаменелостей Гого в Западной Австралии оказалась Materpiscis attenboroughi (в переводе это означает «мать-рыба Аттенборо»), названная по имени культового британского режиссера фильмов о природе Дэвида Аттенборо, который восторгался ископаемыми рыбами в своем документальном сериале 1979 года «Жизнь на Земле». Этот экземпляр превосходно сохранился в объеме, что позволило осторожно убрать слои отложений и исследовать внутреннее содержимое. Ученые обнаружили хорошо развитого детеныша Materpiscis attenboroughi, прикрепленного к матери пуповиной. Это открытие сдвинуло возникновение внутреннего оплодотворения на 200 миллионов лет в прошлое и добавило в жизнь ранних рыб эротические нюансы. Насколько мы знаем, способ осуществить внутреннее оплодотворение только один: секс с использованием полового органа. Аттенборо выразил неоднозначное отношение к этому открытию и к сделавшему его австралийскому палеонтологу Джону Лонгу [35] в своей общественной лекции: «Это первый известный пример спаривания каких-либо позвоночных за всю историю жизни… и он назвал его в мою честь».

35

Соответствующий фрагмент лекции Д. Аттенборо можно просмотреть здесь: www.youtube.com/watch?v=OXqgFkeTnJI.

Несмотря на наличие у плакодерм сексуальных отношений, более яркое будущее ждало все же костных рыб, возникших примерно в то же самое время [36] . Хотя они пострадали от значительных потерь во время третьего крупного вымирания, завершившего пермский период, но устойчиво наращивали разнообразие на протяжении следующих 150 миллионов лет – в триасовый, юрский и меловой периоды. Позже, около 100 миллионов лет назад, они достигли настоящего расцвета. С того времени до наших дней количество известных семейств костных рыб увеличилось более чем впятеро. Однако летопись окаменелостей раскрывает свои тайны неохотно, так что могут существовать гораздо более ранние семейства рыб, все еще сокрытые в камне.

36

Принято считать, что плакодермы возникли 430 млн лет назад, а костные рыбы – 419 млн лет назад.

Подобно своим костным собратьям, хрящевые рыбы также стабильно оправлялись после пермского краха [37] , хотя и без взрывного роста многообразия в последующие эпохи. Насколько мы знаем, видов акул и скатов сейчас больше, чем когда бы то ни было в прошлом. И мы начинаем обнаруживать, что действительные факты о них входят в противоречие с их грозной репутацией.

Разнообразные и разносторонние

Из-за того что наблюдать за жизнью рыб сложнее, чем за жизнью большинства наземных животных, понять их нелегко. По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований (США) [38] , исследовано менее 5 % Мирового океана. Глубоководная зона – самая обширная среда обитания на Земле [39] , и там можно найти представителей существенной части земных животных. Семимесячное исследование, включавшее зондирование эхолотом мезопелагической зоны (100–1000 метров под поверхностью океана), результаты которого опубликованы в начале 2014 года, позволило сделать вывод о том, что там живет в 10–30 раз больше рыб, чем считалось ранее.

37

Имеется в виду массовое вымирание видов.

38

National Geographic. Creatures of the Deep Ocean [документальный фильм], 2010.

39

Xabier Irigoien et al. Large Mesopelagic Fishes Biomass and Trophic Efficiency in the Open Ocean // Nature Communications 5 (2014). P. 3271.

Почему бы и нет? Вы могли столкнуться с широко распространенным представлением о том, что жизнь

на больших глубинах невероятно сложна для обитающих там существ. Это представление весьма поверхностно [40] : огромное давление слоев океана явно доставляет глубоководным существам не больше беспокойства, чем нам – давление атмосферы над нами, примерно десять тонн на квадратный метр. Как объясняет специалист по экологии океана Тони Кослоу в книге «Безмолвная бездна» (The Silent Deep), вода – относительно несжимаемое вещество, поэтому давление в глубинах моря оказывает меньшее воздействие, чем мы обычно думаем: давление внутри организма примерно такое же, как снаружи [41] .

40

Tony Koslow. The Silent Deep: The Discovery, Ecology, and Conservation of the Deep Sea. Chicago: University of Chicago Press, 2007. P. 48.

41

На самом деле глубоководные организмы испытывают очень серьезное давление, но они к этому приспособлены.

Технологии лишь начинают позволять нам заглядывать в океанские глубины [42] , но даже в доступных местах обитания многие виды еще остаются неоткрытыми. Между 1997 и 2007 годами в одном только бассейне реки Меконг в Азии было обнаружено 279 новых видов рыб [43] . В 2011 году открыто четыре вида акул. Учитывая текущие темпы процесса, эксперты предсказывают [44] , что общее количество описанных видов рыб достигнет примерно 35 000. С учетом прогресса в развитии методов распознавания видов на генетическом уровне, полагаю, оно могло бы быть еще на много тысяч больше. Когда я изучал летучих мышей в аспирантуре в конце 1980-х годов, было идентифицировано 800 видов; на сегодняшний день это число выросло до 1300.

42

Helfman, Collette, and Facey. Diversity of Fishes. 1997.

43

David Alderton. Many Fish Identified in the Past Decade. December 24, 2008. URL: www.petcha.com/many-fish-identified-in-the-past-decade

44

Allen. Fish Cognition and Consciousness.

Видовое разнообразие связано с внешним, и среди множества представителей рыбьего царства попадаются примечательные крайности и примеры причудливых жизненных циклов. Одна из самых маленьких рыбок (и самое малое позвоночное) – крохотный бычок, обитающий в одном из озер филиппинского острова Лусон [45] . Взрослая особь Pandaka pygmaea достигает всего лишь 8,5 миллиметра в длину и весит примерно 4,25 миллиграмма [46] . Если поместить триста этих рыб на чашку весов, они не сравняются по весу с американским пенни. Некоторые самцы глубоководных рыб-удильщиков не намного крупнее – их длина чуть больше сантиметра [47] ; недостаток размера они восполняют явной дерзостью своего способа существования. Обнаружив самку, самцы глубоководных удильщиков вцепляются ртом в ее тело и пребывают там до конца своих дней. Не имеет особого значения, где самец вцепился в самку – на ее животе или голове: в итоге они срастаются друг с другом. Самец во много раз мельче самки и представляет собой нечто лишь немногим большее, чем видоизмененный плавник; он живет за счет снабжения кровью самки и оплодотворяет ее. На одной самке могут оказаться трое или больше самцов, торчащих на ее теле, словно недоразвитые конечности.

45

У Pandaka pygmaea появились конкуренты на звание самой маленькой рыбы мира. URL: www.scholastic.com/browse/article.jsp?id=11044;А здесь – запись в блоге, которая в шутку скорбит о том, что рекорд «преуменьшен»: https://unholyhours.blogspot.com/search?q=pandaka

46

John R. Norman and Peter H. Greenwood. A History of Fishes. 3rd rev. ed. London: Ernest Benn Ltd., 1975.

47

Tierney Thys. For the Love of Fishes // Oceans: The Threats to Our Seas and What You Can Do to Turn the Tide. Jon Bowermaster (ed.). N. Y.: Public Affairs, 2010. P. 137–142.

Это выглядит как отвратительная форма сексуального домогательства; ученые назвали это явление сексуальным паразитизмом. Но происхождение столь необычной системы брачных отношений не так постыдно. Считается, что на 800 000 кубических метров воды встречается одна самка удильщика [48] . Это означает, что самец должен найти цель размером с футбольный мяч в темном пространстве размером (объемом) с футбольный стадион. Таким образом, удильщикам ужасно трудно отыскать друг друга в бескрайней тьме океанской бездны, и тогда мудрым шагом будет просто повиснуть на вашем брачном партнере, если вы его отыщете. Когда в 1975 году Питер Гринвуд и Дж. Р. Норман готовили третье издание «Истории рыб» (A History of Fishes) [49] , не было обнаружено ни одного свободноплавающего взрослого самца удильщика, и ведущие ихтиологи полагали, что единственная альтернатива успешному сцеплению рыб – смерть. Но Тэд Питш из Вашингтонского университета, куратор коллекции рыб в Музее естественной истории и культуры имени Берка и ведущий мировой эксперт по глубоководным удильщикам, сообщил мне, что в настоящее время в коллекциях образцов по всему миру имеются сотни свободноживущих (некогда) самцов [50] .

48

Gene Helfman, Bruce B. Collette, Douglas E. Facey, and Brian W. Bowen. The Diversity of Fishes: Biology, Evolution, and Ecology. 2nd ed. Chichester, UK: Wiley-Blackwell, 2009.

49

Norman and Greenwood. History of Fishes.

50

Свободноживущие самцы удильщиков хорошо известны по крайней мере с 30-х гг. XX в.

В обмен на совершенно пассивное существование самца самке больше никогда не приходится задумываться над тем, где находится ее брачный партнер субботним вечером. Оказывается, некоторые самцы действительно представляют собой нечто лишь немногим большее, чем просто придаток.

Еще одно величайшее достижение рыб – их плодовитость, которая также остается непревзойденной среди всех позвоночных. Одна самка мольвы длиной полтора метра и весом 24,5 кг несла в своих яичниках 28 361 000 икринок [51] . Но даже это достижение бледно выглядит в сравнении с 300 миллионами икринок, которые откладывает луна-рыба, самая крупная из всех костистых рыб. То, что столь величественное существо может быть результатом такого скромного родительского вклада [52] , как крохотная икринка, оставленная в толще воды, могло бы склонить чашу весов в сторону общего предубеждения к рыбам, якобы не достойным нашего уважения. Но в этом – и напоминание о том, что каждое живое существо начинается с единственной клетки. И, как мы увидим в разделе «Формы родительской заботы», многие рыбы выраженно заботятся о потомстве. Из скромной икринки размером меньше буквы «о» в слове «мольва» может вырасти особь почти двух метров длины, и это еще одно превосходное достижение рыб: настолько сильно они могут увеличиваться в размерах с начала своего индивидуального жизненного цикла. Одним из рекордсменов по росту среди позвоночных можно назвать острохвостую луну-рыбу [53] . Пусть она и не обладает обтекаемой формой тела (название семейства Molidae указывает на форму тела, подобную жернову [54] ), но к моменту взросления она вырастает с 2,5 миллиметра до 3 метров и может увеличить свой вес в 60 миллионов раз.

51

Ibid.

52

В эволюционной биологии родительским вкладом (parental investment) называют любой вклад родителя в каждого отдельного потомка, увеличивающий его шансы на выживание, а как следствие – дальнейший репродуктивный успех.

53

E. W. Gudger. From Atom to Colossus // Natural History 38 (1936). P. 26–30.

54

Mola (лат.) – мельничный жернов. – Прим. перев.