Биологические прогулки

Почему одни цвета ощущаются, а другие нет? Дело в том, что на зрительный нерв действует не самый луч. Луч озаряет зрительный пигмент, находящийся в глазу, и разрушает его, а продукты разрушения раздражают нерв. Так как, по-видимому, пигменты различных животных могут разрушаться различными лучами, то глаз может ощущать лишь те лучи, которые способны разрушать пигменты этого глаза.

Таким образом, химическое различие пигментов влияет на качество зрения, и у различных животных мир зрительных ощущений должен быть весьма различен. Да и не только зрительных.

Вот мы поймали кузнечика. А знаете ли вы, что он слушает ногой? Правда, не ногой, а органом слуха, но этот орган помещается у него на ноге (рис. 15). Микроскопическое исследование показало, что между устройством нашего уха и уха кузнечика есть-таки сходство и довольно серьезное. И хотя уши позвоночных и кузнечика развились из совершенно различных зачатков, в них имеются черты принципиального сходства. Их строение напоминает рояль, вернее, арфу: много струн, к каждой из которых подходит нерв. А так как на каждый звук способны откликаться не все струны, а лишь определенные, раздражается то один нерв, то другой, что и дает возможность различать звуки. Но опять мы можем уверенно сказать, что мир звуков насекомого и человека существенно отличается.

Да, у каждого животного мир его ощущений — свои особый, почти непонятный другому, зависящий от устройства его органов чувств. И мы, люди, должны радоваться, что обладаем слухом и обонянием, которые могут доставлять нам такое богатство разнообразных ощущений, передавать многообразие окружающего нас мира. Впрочем, не надо забывать, что человеческим органам чувств доступно далеко не все многообразие мира. Пчелы способны удивительно ощущать направления: они могут запоминать точку пространства, если даже окружающая обстановка изменена. Бабочки-самцы способны за много километров находить бабочку-самку совершенно неведомым нам образом — прочтите «Вечер Сатурний», волнующе описанный Фабром. В учебниках энтомологии даже встречаются отделы: «органы неизвестных чувств...» Магнитная стрелка непрестанно сообщает нам о возмущениях, а иногда о проносящихся магнитных бурях, а мы в это время ощущаем лишь покой... Не способны мы без посредства специальных приборов различать бесконечное разнообразие радиоволн, переполняющих эфир.

Окружающий мир несравненно богаче мира наших ощущений. Но не будем слишком сетовать — мы и так неисчерпаемо богаты, а при помощи техники обогащаемся все более.

Рис. 15. Передняя ножка кузнечика со слуховым органом на голени

Рис. 16. Строение органов слуха у саранчовых

Слуховые органы кузнечиков легко увидеть. Конечно, только увидеть. Рассмотреть их очень трудно. Для этого необходима долгая и кропотливая работа с микроскопом. Но общий вид «ушей» легко доступен и невооруженному взору. Обратите внимание на маленькие пузырьки по обеим сторонам передних голеней в самой верхней их части (рис. 15). Ничего не видите? Тогда вы, вероятно, поймали не кузнечика, а кобылку (рис. 16). Дело в том, что существуют две группы насекомых, обычно называемых одним именем, но которые довольно сильно отличаются друг от друга: саранчовые и кузнечиковые (рис. 17 и 18). И те, и другие скачут сейчас по лугу. Маленькие многочисленные кобылки относятся к саранчовым, а крупные зеленые кузнецы — ко второй группе. Впрочем, рост — различие нехарактерное. В других странах и среди саранчовых есть великаны (хотя бы та же самая перелетная саранча) и среди кузнечиков встречаются — карлики. Но сравните анатомию или хотя бы внешнюю морфологию тех и других, и вы сразу заметите разницу, например, в следующих пунктах.

Кузнечики

Усики очень тонкие и длинные (длиннее 1/2 туловища), со множеством члеников

У самок длинный яйцеклад

Лапки[9] 4-члениковые

Орган слуха — на голенях

Хищники

Саранчовые

Усики толще и короче, часто сплющенные, члеников не более 25

Яйцеклад обычно очень короткий

Лапки 3-члениковые

Орган слуха — по бокам первого брюшного сегмента

Растительноядные (рис. 16)

Последний признак морфологически уже не так легко заметить: его нужно проверить, наблюдая их жизнь. При этом вы найдете еще целый ряд различий в образе жизни, в откладке яиц, в способах издавать звуки. Некоторые из этих различий даже трудно классифицировать: отнести ли к морфологическим или экологическим, например, способ складывания крыльев. Но и чисто морфологических, и анатомических различий можно найти еще очень много, иногда мало заметных, но очень серьезных с точки зрения науки. А многие различия, хотя их очень трудно передать словами, настолько типичны, что, раз-другой отличив кузнечика от кобылки, вы будете уже с первого взгляда издали, по характеру полета, прыжка и по другим признакам различать их. Вместе с тем перед вами ясно выступят две группы насекомых, объединенных чем-то общим, хотя в каждой из них будут попадаться виды, сильно отличающиеся друг от друга, и не только виды, но и группы видов, т. е. роды. Для обозначения групп родов, объединенных общими признаками, уже давно был предложен распространенный ныне термин «семейство». Таким образом, ученые выделили семейство кузнечиковых и семейство саранчовых.

Рис. 17. Кобылка

Несмотря на целый ряд различий, нетрудно отметить много общих признаков, отличающих кузнечиков и кобылок от остальных. Поэтому мы имеем право объединить эти семейства в более общую группу «прыгающих прямокрылых», причислив к ним еще третье близкое семейство — сверчков; и этих «прыгающих» противопоставить «бегающим прямокрылым» (тараканам, уховерткам и др.) в качестве отряда. Мы создаем, таким образом, последовательный ряд все более и более обширных групп: вид включает группу особей, род — группу видов, семейство — группу родов, отряд — группу семейств. В случае надобности между этими основными таксономическими единицами различные ученые вставляют промежуточные таксономические единицы: разновидности, подроды, подсемейства, подотряды.

Рис. 18. Кузнечик (самка)

Установление подобных групп очень полезно для исследователей, так как обобщает разрозненные факты и очень облегчает обзор многообразия живых существ. Но тем не менее мы должны ясно отдавать себе отчет в том, что в действительности существуют только особи, а все наши систематические группы в значительной степени искусственны. Это не значит, конечно, что объединение нескольких форм в одну группу лишено всякого содержания. Как мы сейчас увидим, такое объединение имеет глубокий научный интерес. Но тем не менее часто совершенно невозможно решить, правильнее ли считать Данную группу семейством или подсемейством, или, наоборот, отрядом. Раньше, например, многие энтомолога считали кузнечиков семейством подотряда прыгающих. Но с течением времени исследователи открыли такую массу видов и родов кузнечиков, что пришлось их разбить на целый ряд семейств, а термин «кузнечики» возвести уже в степень подотряда, изменив название «кузнечики» в «кузнечиковые». А так как кузнечики составляют группу одинаково выразительную, как и саранчовые и сверчки, то приходится и саранчовых, и сверчков тоже считать уже не семействами, а подотрядами (впрочем, и в этих группах оказалось очень много видов). Вместе с тем понятие «прыгающие», являющееся частью понятия «прямокрылых», оказалось уже отрядом.

Русский энтомолог Н. Я. Кузнецов принимал, например, такую систему отряда прямокрылых.

Отряд / Ряд / Подотряд / Число семейств

Прямокрылые / Бегающие:

Уховертки: 9

Hemimerodea: 1[10]

Тараканы: 11

Богомолы: 6

Палочники и листовидки: 12

Прямокрылые / Прыгающие:

Саранчовые:9

Кузнечиковые:15

Сверчковые:7

Но другие энтомологи не согласились считать уховерток, тараканов за подотряды, предпочли считать их семействами, а семейства кузнецов низвести на ступень подсемейств и т. д.

В чем же дело? Кто же из ученых прав, кто виноват? Никто не виноват, и особенно серьезного значения этот спор не имеет, так как дать точное определение терминам «семейство», «отряд» и т. п. невозможно.

До Дарвина, когда люди видели только, что группы различных порядков существуют, но не понимали еще, что это значит, этот спор имел большое значение. Предполагали, что «творец», создавая живых существ, имел несколько планов творения, а планы подразделяли на «подпланы» и т. д. Казалось возможным разгадать идеи творения, разгадать, какие идеи легли в основу создания типов, классов, отрядов, семейств...

Благодаря идеям дарвинизма, мы разрешили эту задачу, и решение было найдено совсем в другой области. Мы знаем теперь, что все живущие ныне насекомые, причисляемые к виду «певчие кузнечики», в свое время произошли от общих предков. А еще раньше жили кузнечики, давшие начало всем видам рода «кузнечик». Еще глубже в пучине времен жили предки всех кузнечиков, а до них — предки всех прыгающих. В отложениях каменноугольного периода сохранились следы странных, нередко гигантских насекомых; приходится считать их предками всех ныне живущих прямокрылых и близких к ним форм.

Таким образом, каждая таксономическая единица объединяет группу форм, имевших когда-либо общих предков. Единственным строгим критерием для определения того, что такое род, семейство или отряд, могло бы служить время, когда жил общий предок. При этом станет вполне понятным, что в разных случаях можно насчитать очень различное число последовательных таксономических ступеней, а не 5—6, принимаемых обычно (вид, род, семейство, отряд, класс, тип).

При этом мы встречаемся еще с новым затруднением. Если мы возьмем, например, отряд млекопитающих, то увидим, что они появились на Земле сравнительно недавно. Отряды насекомых обособились друг от друга гораздо раньше, чем появились млекопитающие вообще. Приняв за таксономический критерий просто время возникновения, мы должны были бы или разбить насекомых на большое количество отрядов и классов, или, наоборот, сильно понизить таксономическое значение групп высших животных, приняв, например, всех млекопитающих за одно семейство.

Это было бы тоже неправильно, так как в различных группах организмов эволюция может идти с различной скоростью и в равные отрезки времени в одной ветви может накопиться гораздо больше изменений, чем в другой. К сожалению, измерять скорость эволюции мы сейчас совершенно не умеем хотя бы потому, что для разных органов она может быть различной. Поэтому степень эволюционных изменений мы вынуждены оценивать «на глазок» и привыкли придавать основное значение различиям и сходствам, воспринимаемым зрением, а не обонянием или вкусом.

Поэтому наша систематика лишь схематически и приблизительно указывает на родственные отношения и степень сходства и различия между видами и не о всех деталях терминологии здесь можно и нужно спорить. Тем не менее даже в такой несовершенной форме систематика очень важна для науки и практики, облегчая изучение и использование органического мира, в необъятном многообразии которого мы бы иначе совершенно запутались. Именно при помощи систематики можно «объять необъятное», вопреки Козьме Пруткову. Наша систематика, таким образом, во-первых, облегчает изучение органического мира, а во-вторых, схематически указывает на родственные отношения между видами.

Вернемся к нашему кузнечику.

У кузнечиков мы снова встречаемся с явлениями аутотомии (помните ящерицу?). Если вы резко схватите кузнечика за одну из его задних ног, она останется у вас в руках. Убив его предварительно эфиром, можно попробовать оторвать у него заднюю ногу, но это далеко не так легко, во всяком случае не легче, чем оторвать остальные ноги. А у живого кузнечика передние и средние ноги не отламываются, а задние отскакивают легко. В природе нередко можно встретить искалеченных кузнечиков, у которых отломанные ноги не вырастают вновь.

Вспомнив, что сказано выше по поводу аутотомии у ящериц, мы можем заметить как бы противоречие. Там говорилось, что аутотомия без регенерации — подарок небольшой и естественный отбор вряд ли выработает такую вредную способность. А тут как раз и оказывается, что у кузнечиков способность к регенерации отсутствует, а аутотомия наблюдается в полной мере.

По этому поводу можно рассказать не лишенный интереса факт. Доказывая необходимость одновременного существования аутотомии и регенерации, отечественный биолог В. А. Фаусек[11] писал, что было бы очень интересно подробнее исследовать аутотомию у кузнечиков, так как здесь мы имеем некоторое противоречие закону, основанному на большом числе фактов. При этом он указал, что у насекомых главная часть жизни проходит в личиночном состоянии, а взрослая стадия, сведенная у некоторых видов всего до нескольких минут, нужна лишь для оплодотворения и откладки яиц. Поэтому аутотомия, спасающая насекомое даже один раз, скорее полезная способность, чем вредная. Любопытно, писал он, было бы исследовать, способны ли к регенерации личинки кузнечиков.

Вопрос ныне исследован, и регенерация найдена. Явление это оказалось довольно распространенным. Не только у кузнечиков, но и у взрослых бабочек, комаров и других насекомых ноги отваливаются чрезвычайно легко, но способность к регенерации их имеется лишь у гусениц и личинок. Таким образом, перед нами согласованное развитие, с одной стороны, такого основного свойства организмов, как регенерация, и сложного, обставленного длинным рядом морфологических приспособлений процесса отламывания ног — с другой. Фаусек утверждает, что согласованно с ними же развивается и способность чувствовать боль.

Действительно, поведение низших животных совершенно не указывает на то, что они чувствуют боль. Может показаться странным, как можно не чувствовать боли. По крайней мере людям чувство боли кажется совершенно неотъемлемой способностью тела. Мы даже забываем о различных обезболивающих веществах, лишающих нас этой способности. Подобное обезболивание мы считаем чем-то искусственным, случайным. Но наука уже давно показала, что вопрос этот гораздо серьезнее. Помимо обезболивающих веществ, можно, например, перерезыванием особых чувствующих нервов уничтожить чувствительность к боли. Собака с перерезанными нервами может обглодать собственную живую ногу, не почувствовав боли. А если осторожно отрезать брюшко занятому едой шершню, он почти не обратит на это внимания и будет продолжать еду, а муравей старательно будет таскать личинок, хотя часы его жизни сочтены. Стрекоза, если ей умело предложить кончик ее собственного брюшка, примется закусывать им и т. д.

Совершенно очевидно, что у этих насекомых чувство боли отсутствует, так как при подобных операциях животные, чувствующие боль, ведут себя совершенно иначе. Насекомые же ведут себя как анестезированные животные.

Удивительного в этом ничего нет. Чувство боли — совершенно такое же чувство, как зрение, слух. В нашей коже есть специальные органы болевой чувствительности, рассеянные в ней во множестве, и специальные чувствующие боль нервы. Остальные же места нашего тела совершенно не чувствуют боли. И если мы допускаем существование слепых и глухих животных, то также должны допустить возможность существования и нечувствующих боли, хотя с первого взгляда нам это и кажется странным.

Фаусек указал на причину, которая должна согласовать свойство регенерации, аутотомии и болевой чувствительности. Раз у высших животных способность к регенерации пропадает, организм должен избегать ран, разрывов и прочих повреждений, в частности и тех, что возникают при аутотомии. Болевая чувствительность дает ему знать, в какой части его тела происходит слишком сильное сжатие, растяжение, где грозит колючее острие.

Больно! — это значит «берегись, организм, тебе грозит опасность».

Вернемся, однако, к окружающему нас миру. Мы на лугу. Кругом цветы, цветы: горицвет алый, желтые козлобородники, поповник (часто неправильно называемый ромашкой), смолевка усталая — все луговые травы, о каждой из них можно так много рассказать. Вот клейкий горицвет, или дрема, облепленный трупами крохотных насекомых, нашедших свою смерть на его клейких междоузлиях — трагическая черта, через которую не смеют переступить даже всесильные муравьи. Против них-то, по-видимому, и направлен этот клей, защищающий цветы с их пыльцой и медом от разбойничьих нападений муравьиных ватаг. Познакомьтесь с устройством цветка горицвета: пятизубчатая чашечка, пятилепестный венчик, 5 столбиков, 10 тычинок, пятигнездная (до половины) завязь — упорное пятерное строение, в большей или меньшей степени свойственное всему обширному семейству гвоздичных. Здесь же рядом другой его представитель — кукушкин цвет (близкий родственник дремы), отличающийся нежными, глубоко рассеченными лепестками, делающими цветок совершенно непохожим на цветок горицвета. Но рассмотрите его строение внимательнее, и вы встретите ту же пятерную завязь, доказывающую (вместе с рядом других признаков) несомненное родство обоих видов.

Вот вам прекрасный образчик «важных» и «менее важных» признаков, хотя менее важные могут часто сильнее искажать внешность, чем важные — подчеркнуть глубокое сходство (наоборот, менее важные признаки могут создавать внешнее сходство кита и акулы, а важные — говорить о глубоком различии млекопитающего и рыбы).

Но что значит этот странный термин «важный»? Он неудачен. Суть в том, который признак возник раньше. Древние признаки, иногда оставшиеся лишь в виде следов, для нас более важны, они лучше отражают родственные связи между различными видами. Это как бы «отчества» и даже «фамилии» в противоположность новым признакам — «именам». Посадив растение под колпак или перенеся его высоко на гору, мы совершенно исказим его, придадим ему массу новых признаков, но в древних следах мы все же прочтем его родство.

Пятерное строение найдем мы и в завязи цветка гвоздик: гвоздики-травянки, гвоздики пышной, у смолевок и у ряда других обитателей летнего луга. Обратите внимание на лепестки упомянутых растений. У всех этих родов есть как бы какое-то стремление к образованию рассеченных лепестков. В каждом роде можно найти виды с мало рассеченными, или двухлопастными, лепестками и с лепестками, превращенными в бахрому. Таковы пары:

Горицвет-дрема - Горицвет-кукушкин цвет

Гвоздика-травянка - Гвоздика пышная

Смолевка распростертая - Смолевка бахромчатая[12]

Выгодно ли растению иметь бахрому вместо лепестков? Мы этого не знаем и можем предполагать, что выгоды нет. Но важно отметить, что соседние роды семейства гвоздичных — гвоздика, горицвет, смолевка — обнаруживают как бы стремление образовывать бахромчато-лепестные формы. Так как подобная сильная рассеченность лепестков представляет собой довольно редкое явление, то из этих фактов можно сделать несколько заключений, важных для понимания великого процесса эволюции. Прежде всего можно почти не сомневаться, что родоначальные формы всех трех родов имели лепестки нормальные. Отсюда следует, что рассеченно-лепестные виды возникли в каждом роде более или менее самостоятельно от нормально-лепестных предков по мере эволюции рода. Следовательно, три родственных рода — гвоздика, горицвет и смолевка — обнаружили некоторый параллелизм эволюции. Это явление давно обратило на себя внимание биологов. Еще Дарвин подробно обсуждал его под названием аналогичной изменчивости, а русский ботаник Н. И. Вавилов, собрав огромный новый материал, установил закон гомологичных рядов. Этот закон констатирует, что, имея близкие роды A, B, C, из которых род А распался в своей эволюции на виды a₁ a₂, a₃,..., можно ожидать найти в роде B, C и т. д. виды b₁, b₂, b₃,.. c₁, c₂, c₃,..., среди которых виды b₁ и c₁ будут напоминать вид a₁, виды b₂ и c₂ — вид a₂ и т. д. Ряды соответствующих видов в соседних родах и разновидностей в соседних видах и т. д. Вавилов и назвал гомологичными рядами. То, что эта гомология не иллюзия, показывает такой случай: на основании изучения рода пшениц Вавилов предсказал существование новой формы ржи, которая вскоре и была найдена на Памире.

Вопрос о причинах параллелизма эволюции — один из самых многообещающих вопросов биологии, так как здесь улавливается проявление механики эволюции. То, что краткости ради называлось стремлением близких родов образовывать гомологичные разновидности, ничего мистического в себе не заключает, а является отражением механики эволюции, возникновения новых форм, мутаций и т. д.

Вот еще цветок, в котором число пять в большом ходу,— колокольчик. У него пятизубая чашечка, пятизубый венчик, пять тычинок. Но бросается в глаза и важное различие: лепестки венчика срослись в колокол, и венчик и чашечка сидят на завязи, в то время как у гвоздичных завязь находится внутри цветка, т. е. выше чашечки и венчика. Характерно также и очередное расположение листьев, у гвоздичных расположение супротивное. Это признак довольно глубокий, так как он указывает на какую-то основную разницу в способе роста и сказывается не только в расположении листьев, но и в ветвлении, и в строении соцветия, супротивно ветвящегося у гвоздичных, очередно — у колокольчиков. Иногда супротивность или очередность характерна для целых семейств. Впрочем, в других случаях она маскируется, и часто нижние листья расположены супротивно, а в верхней части стебля супротивность нарушается.

Собрав несколько цветков колокольчиков и рассмотрев их тычинки, вы познакомитесь с распространенным и важным явлением. В хорошо распустившихся цветах тычинки оказываются уже увядшими, а между тем только в это время по-настоящему созревает пестик и становится годным к опылению. Это вполне ясное приспособление к устранению возможности самоопыления, т. е. опыления пестика пыльцой того же самого цветка. Такое более раннее созревание тычинок, свойственное целому ряду форм, называется «протандрией» в противоположность более редкой «протогинии», когда раньше созревают пестики.

Отличный пример этого приспособления можно наблюдать у подорожника (подорожник средний). У него в соцветии цветы распускаются начиная снизу, и вы видите на самом верху зону еще не распустившихся бутонов, ниже — зону с маленькими белыми пестиками, высунувшимися из бутонов, а еще ниже — зону с созревшими тычинками, которые, таким образом, развиваются в самых старых цветках.

У подорожника мы почти не находим венчика: он маленький, пленчатый и, конечно, не может выполнять той роли, которую обычно исполняет венчик,— своим ярким цветом привлекать опыляющих насекомых. У селезеночника мы видели замену лепестков прицветниками. Здесь мы встречаем несколько иное решение задачи. Растение становится более заметным в результате скопления всех цветков в колосовидное соцветие и благодаря окрашенности тычинок. Можно думать, что этим достигается известная экономия строительного материала — принцип, необыкновенно распространенный в органическом мире (собираясь на экскурсию, вспоминайте это). В самом деле, вместо того, чтобы для каждого цветка создавать специально привлекающий аппарат, подорожник скапливает их вместе и достигает цели без всякой затраты материала, лишь более удачным расположением того, что есть.

Тот же способ широко использован и в обширнейшем семействе сложноцветных, которыми пестрит луг: желтые козлобородники, ястребинки, нивяник. Вы знаете, конечно, что их цветок — на самом деле целое соцветие, состоящее из скученных мелких цветков. У козлобородников и ястребинки все цветки приблизительно одинаковые, так называемые язычковые. У нивяника и многих ромашек уже имеется дифференцировка: средние цветочки потеряли свои венчики; их главная задача образовывать пыльцу, завязи и семена. Наоборот, краевые цветы сохранили яркие язычки, привлекающие насекомых "(и охраняющие молодые плодоносные цветы), но они начали утрачивать способность производить семена. Цветок, созданный исключительно в целях размножения, утратил свою главную способность и превратился в кричащую вывеску — еще пример смены функций. Окончательного своего развития достигает это направление эволюции синего василька, красных собратьев которого (Centaurea jacea, С. phrygia и С. stenolepis) легко найти тут же на лугу. У него краевые цветы совершенно бесплодны: в них не образуется ни тычинок, ни пестиков.

Замечательный пример такого же искажения роли органов встречаем у ястребинки. Изучение наследственности путем скрещивания различных видов позволило установить некоторые правила, совокупность которых составляет законы Менделя. В природе ястребинки дают громадное количество промежуточных форм, и если вы когда-либо будете определять эти растения, то переживете много горьких минут, так как сплошь и рядом растение не поддается определению.

Когда стали производить опыты с ястребинками (впервые их осуществил сам творец менделизма Грегор Мендель), результаты получились совершенно неожиданные, уклоняющиеся от установленных менделевских правил и не поддающиеся объяснению. Только впоследствии этот вопрос разъяснился. Оказалось, что у ястребинок, несмотря на вполне нормальное строение цветков, существование приспособлений для привлечения насекомых и опыления, зародыши сплошь и рядом развиваются не из оплодотворенных яйцеклеток, а из соседних клеток, никакого отношения к оплодотворению не имеющих. Клетки, которые служат у большинства растений для охраны яйцеклетки, из которых построены покровы зародышевого мешка, вдруг начинают плодиться и размножаться, дают зародыш и семя даже не партеногенетически (развивается неоплодтворенная яйцеклетка), а, как говорят, апогамически, минуя половой процесс.

Таблица I. Крапивница обыкновенная (1), павлиний глаз (2), репейница (3), траурницы – две разновидности (4, 5), зорька (6), адмирал (7), серпокрылка (8), веснянка (9)

Таблица II. Лютик кассубский (1), медуница лекарственная (2), лапчатка гусиная (3), первоцвет, или баранчик, (4), ветренница лютиковая (5)

Подобные явления, которые оказались довольно распространенными, сильно осложняют установившиеся представления о необходимости, важности оплодотворения, да и вообще о причинах развития. Когда яйцеклетка начинает развиваться после оплодотворения, это хотя и непонятно пока, но мы по крайней мере можем высказать по этому поводу ряд более или менее правдоподобных гипотез. В этом помогают и опыты с искусственным оплодотворением. Но когда клетка «ни с того, ни с сего» начинает развиваться и дает новый организм, да притом еще клетка, назначение которой совсем иное, тут уже рождается недоумение. Если это так просто, если любая клетка может дать зародыш (а у бегонии любая клетка оторванного листа может развиться в новый организм), то к чему цветы, оплодотворение, перекрестное опыление и т. д. Действительно, как будто незачем. Где же принцип «ничего лишнего, только необходимое?»

Вопрос серьезный и глубокий. Научная мысль упорно бьется, силясь разрешить его. Но пока он не решен, и мы можем вывести заключение, что многие организмы могут выработать в себе способность обходиться без оплодотворения, но только немногие достигли этого совершенства. Перекрестное опыление (особенно при помощи насекомых-опылителей) поставило многие растения в полную зависимость от насекомых. Без определенных видов опылителей, часто немногих или даже одного, растение оказывается неспособным давать семена. Полезное приспособление превратилось в свою противоположность — во вред, и во многих случаях полезнее освободиться от помощи опылителей.

Но, с другой стороны, считать половой процесс лишь печальной необходимостью тоже нет основания. Ибо имеются веские доводы в пользу того, что оплодотворение и скрещивание, создавая новые комбинации признаков, облегчают видам сохранение их в вечно изменчивых условиях мира, требующих от организмов новых и новых свойств.

Нетрудно понять, что если вид способен в данной местности образовывать большое число рас и разновидностей, то он имеет больше шансов в борьбе за жизнь. Ведь изменчивость захватывает не только внешние признаки — изменчивы все свойства организма. Поэтому в засушливый год, например, одни разновидности, линии, или, как говорят, «экотипы» окажутся более выносливыми. В мокрый и холодный выживут другие линии. В то время как вид постоянный, с незначительной изменчивостью будет, естественно, отыскивать такие места, где бы и условия существования отличались постоянством, вид изменчивый может смело кидаться в самую гущу быстро бегущего потока жизни. Несмотря на непрерывную изменчивость условий, несмотря на то, что каждый день будет предъявлять ему новые и новые, часто явно противоречивые требования, он восторжествует над постоянными видами. Оттого, может быть, наиболее распространенными оказываются именно самые изменчивые, легко смешивающиеся виды. Наоборот, неизменчивые виды загнаны в труднейшие места Земли, в океанские глубины, в тину, в землю и прочие тихие места. Там некоторые виды живут уже в течение бесконечно долгого времени, в течение нескольких геологических периодов, но выйти оттуда они не смеют: этим консерваторам не место в кипучей борьбе мира.

При таком значении изменчивости станет понятным, что половой процесс, если он действительно повышает изменчивость, может получить громадное значение и все приспособления для него не будут уже казаться странными и «неокупающимися». Поэтому во многих случаях эволюция стоит как бы па распутьи, тонко взвешивает, что полезнее: оставаться в рабстве у опылителей, если оно еще не очень тяжело, или сбросить это рабство каким-либо радикальным способом — вегетативным размножением, апогамией и т. п.

Насколько чутко реагируют растения на изменчивые условия существования, легко увидеть, окинув взором окрестный луг. Если его поверхность неровна, если он расположен на склоне или пересечен ложбинами и т. п., то разные участки луга окрашены преобладающими видами растений в тот или иной цвет. Склоны одной крутизны сплошь залиты кровью горицвета, а там, где наклон изменяется, меняется и цвет луга, и луг белеет от нивяника. Снова меняется наклон луга — и золотом разливается лютик, и т. д.

Рис. 19. Зависимость состава растительности от местообитания

I. A — нивяник, Иван-да-Марья, Б — истод, короставник, свербига, василек луговой;

II. А —лютик многоцветковый Б — лютик многоцветковый, незабудка, В — лютик едкий;

III. А — нивяняк, Б — тмин, горицвет-дрема, В — нивяник, горицвет-дрема (вверху);

IV. А — лютик многоцветковый, Б — тмин;

V. А — кошачья лапка, подорожник средний, Б — клевер луговой, кульбаба осенняя

На рис. 19 схематически изображено несколько профилей лугов. Рядом с ними указаны доминирующие виды, цветение которых сообщает окраску той или иной части луга. Профили 2, 3 и 4-й относятся к одному и тому же лугу в его различных местах, причем 3 и 4-й сняты одновременно, а 2-й — несколько ближе к весне. Профиль 5-й взят перпендикулярно направлению склона, так что по его ложбинкам в дождь и весной стекает вода. Это примеры, которые вы можете легко дополнить собственными наблюдениями. В данном случае обращено внимание на угол крутизны, но с нею связан целый ряд условий — почва, влажность, инсоляция и т. д. Играет роль и то, куда обращен склон — на север, юг, восток или запад, и тысячи других причин. Вот почему нельзя сказать, что данный вид предпочитает определенный уклон: в различных местах он будет различным. Крутизна склона может существенно менять условия произрастания. На одном и том же лугу участки, различающиеся по крутизне, из года в год занимают различные виды. Каждый выбирает себе такое место, где он лучше может развиваться и откуда он способен вытеснить остальные виды, соперничающие с ним.

 Глядя на луг, обратите внимание еще на одно интересное обстоятельство. Если его не подсказать, вы, может быть, не заметите его, хотя отлично его видите (правда, при соответствующей погоде). Это очень любопытно и поучительно — можно ясно видеть что-либо и не замечать! А для натуралиста это обстоятельство имеет громадное значение, так как сплошь и рядом интересные и важные явления исследователи многие годы просто упускали из виду, не замечали, а нам, их потомкам, все это известно с малых лет. Мы даже не понимаем, как эти ученые проглядели такие очевидные явления. Знающий человек видит столько же, сколько и незнающий, но замечает в сто раз больше.

А явление, о котором я хочу упомянуть, это — гелиотропизм цветов. Если вы посмотрите на луг, повернувшись лицом к солнцу, то увидите, что цветы как бы отвернулись от вас. Обернетесь назад — увидите, что и цветы (и целые соцветия сложноцветных, зонтичных и др.) смотрят на вас. Конечно, до вас лично им никакого дела нет, они, не видя, смотрят в сторону Солнца. И так как это явление можно наблюдать почти в течение всего дня, то, значит, цветы следят за солнцем, поворачивают свои головки вслед за ним. Правда, если солнце светит слишком ярко, цветы начинают отворачиваться («положительный гелиотропизм» переходит в «отрицательный гелиотропизм»), иные даже закрываются и поникают, но в общем большинство обращено к солнцу (особенно хорошо это бывает видно на нивяниках и козлобородниках). Солнце — источник земной жизни. Растениям необходим свет, и их стремление поставить свои цветки перпендикулярно солнечным лучам, т. е. наилучшим образом осветить их, можно истолковать как сознательное поведение растения. Искушение велико, особенно если принять во внимание, что подобное же поведение обнаруживают и многие животные. Но отнюдь не следует поддаваться искушению. Длинный ряд опытов подтверждает, что перед нами хотя и сложный, но бессознательный акт. У растений он ведет к различной скорости роста освещенной и затененной стороны: первая замедляет свой рост, а вторая, наоборот, растет быстрее (вспомните длинные побеги у растений, обитающих в темноте) и таким образом поворачивает цветок к солнцу (рис. 20). Изгибание останавливается тогда, когда способная изгибаться часть стебля будет со всех сторон освещаться симметрично и когда все стороны ее будут расти с одинаковой скоростью.

Рис. 20. Схема механизма гелиотропического поворота цветка (соцветия) навстречу лучам солнца, изображенным в виде стрелок

А — до поворота; Б — после поворота. Затененная сторона цветоножки растет быстрее освещенной

Итак, в явлении гелиотропического поворота механический процесс поворачивания цветка обусловлен тем, что затененная сторона цветоножка удлиняется по отношению к освещенной. Это обусловлено физиологическим обстоятельством — зависимостью скорости роста от света, как полезное приспособление выработано и закреплено экологическим процессом — естественным отбором.

Жажда света у некоторых растений приводит к специальным приспособлениям. Сорвите, например, цветок лютика. Лепестки его, образующие плоскую чашу, так изогнуты, что, отражая солнечные лучи, собирают их, как в фокусе, на находящихся в центре цветка завязях. Тонкие измерения обнаружили в этой точке несколько повышенную температуру. Это уже новая функция венчика. К своей обычной роли — привлекать опыляющих насекомых — он прибавил новую. Это начало возможной смены функций, примеры которой мы наблюдали у селезеночника и василька. Если когда-нибудь венчик лютика превратится исключительно в нагревающий прибор, исследователи будут удивляться: как возникло такое странное приспособление? Ведь собирать лучи венчик может, лишь достигнув известного совершенства строения (блестящая поверхность лепестков лютика, вероятно, служит той же цели). Значит, пока он не достиг совершенства, он был бесполезным органом? Что же сохраняло этот ненужный орган?

Подобное недоумение постоянно возникает, когда мы задаемся вопросом об истории образования (в филогении, т. е. в течение долгого ряда поколений) какого-либо органа. Неясность пути возникновения часто служила козырем в руках антидарвинистов: хоть орган и не нужен, но он стремится к развитию на основании известного начертанного плана, и дарвиновский принцип целесообразности тут не при чем.

Вот летит шмель. Задавали ли вы себе вопрос, как возникли его крылья? Ведь шмель может лететь только на достаточно совершенных крыльях (вспомните историю авиации). Но ясно, что сразу они не могли быть совершенными: у дальних предков шмеля на спине были органы, похожие на крылья, но на них нельзя было летать. Значит, они были бесполезными придатками? Почему же они не исчезли? Где же принцип «ничего лишнего, только необходимое»? Следовательно, шмели все-таки развивали бесполезный орган, стремясь полететь.

Палеонтология не дает нам ответа на этот вопрос. У древнейших насекомых каменноугольной и пермской эпох были крылья, вполне пригодные для полета. Этот вопрос так важен теоретически, что мы должны добиться хотя бы вероятного ответа. Его мы находим в принципе смены функций и предполагаем, что раньше крыло служило для другой цели, например для дыхания, подобно жаберным пластинкам некоторых ныне живущих личинок. Эти пластинки могут быстро двигаться, помогав плаванию. Так к функции дыхания прибавляются функции движения. Конечно, это не доказательство, а лишь возможное объяснение. Но оно основано на том, что крыло насекомых непрерывно меняет свои функции. Вот летит стрекоза — все четыре ее крыла одинаково служат лишь для полета. У шмеля они издают звук: когда вы растревожите гнездо, шмели, не взлетая, сначала просто издают угрожающие звуки, гудят. Крыльями же стрекочут и кузнечики. Но у них крылья имеют еще одну функцию — носителей окраски: передние часто несут покровительственную окраску. А задние крылья кобылок, нередко ярко-красные, имеют предупреждающее значение. Такая же роль носителей окраски свойственна крыльям бабочек, все еще летающих на крыльях. Но уже у кузнечиков передние крылья отчасти утрачивают роль органов полета. У жуков передние крылья почти утратили эту функцию, затвердели и охраняют крылья задней пары, а когда задние крылья исчезают, надкрылья прикрывают тело и часто (например, у многих долгоносиков) срастаются в сплошной панцирь. Наконец, у мух задние крылья превращаются в маленькие органы, так называемые жужжальцы, назначение которых — обеспечивать равновесие в полете. Любопытно, что у некоторых мух самцы в момент спаривания ухватываются за жужжальцы самок передними лапками, как за ручки велосипеда.

Да, ведь и при развитии лепестков произошла смена функций. Ботаники уже давно разгадали (даже не ботаники-специалисты, а поэт-ботаник Гёте), что лепестки — видоизмененные листья, потерявшие способность образовывать хлорофилл и усваивать углекислоту и получившие свойство образовывать пигменты и ими привлекать насекомых. Начало подобного пути вы найдете и у прицветников Иван-да-Марья, приобретших ярко синюю окраску, контрастно оттеняющую желтые цветки. А, по-видимому, еще раньше лепестки просто охраняли нежные внутренние части цветка от превратностей окружающего мира.

Так или иначе, но красотой цветущего луга мы обязаны главному назначению венчиков — привлекать насекомых. Если вы последите некоторое время за любым шмелем или пчелою, то увидите, что они перелетают с цветка на цветок не как попало, а к растениям какого-нибудь определенного вида — то к клеверу, то к горицвету и т. д. Но иногда посещают вперемежку два-три вида. Чем они руководствуются при этом — зрением или обонянием, не так легко решить. Фриш в ряде любопытных опытов стремился доказать, что на более далеком расстоянии пчелы руководствуются зрением, а вблизи — уже обонянием, различая цветы по запаху. Однако нельзя сказать, чтобы определенный вид шмеля летал на цветы какого-нибудь определенного вида растений. В разные дни вы увидите его на разных цветах: он переходит с одного вида на Другой в зависимости от того, где в этот день можно больше набрать меду. У домашних пчел можно вырабатывать рефлексы на запахи и заставлять пчел летать на цветы с определенным запахом, даже если они не имеют меда (например, сирень).

Опять мы вернулись к вопросу о зрительных способностях насекомых, с которыми связана эволюция растений. Натуралисты издавна заметили интереснейшие факты окраски животных и растений, которые требовали объяснений. С некоторыми случаями мы уже познакомились на первой прогулке. Вспомните зорьку, божью коровку, обитателей опавшей листвы. На зеленом лугу вы найдете массу зеленых насекомых — гусениц, тлей, клопов, кузнечиков. Ученые создали ряд более или менее остроумных гипотез и теорий для объяснения этих и подобных им фактов.

Теория покровительственной окраски говорит, что слабо защищенные животные приобретают окраску, делающую их незаметными среди окружающей обстановки, дабы легче было укрыться от врагов. Хищники приобретают такую же окраску, чтобы незаметно подбираться к врагам. Правило Тайера объясняет, почему брюхо животных окрашено почти всегда светлее спины: интенсивность окраски обратна распределению теней, что делает животных менее заметными. Исключения из тайеровского закона — например, ярко-черное брюхо у барсука — остаются загадкой. Теория предостерегающей окраски объясняет случаи необыкновенно яркой и пестрой окраски многих ядовитых и несъедобных животных. Когда выяснилось, что среди этих ярких животных попадаются вполне съедобные, была создана теория Бэтсовой мимикрии, утверждающая, что съедобным животным выгодно походить на несъедобных: сходство спасает их от преследования. Оказалось, что и ядовитые, и несъедобные животные как бы подражают друг другу, в их окраске много общего. Тогда возникло объяснение Мюллеровой мимикрии, показавшее, что несъедобным выгодно иметь одинаковую вывеску, чтобы легче было приучить птиц не трогать их. Наконец, гипотеза пугающей окраски вместе с пугающими движениями (гипотеза Фаусека) объяснила яркую окраску драчливых самцов.

Окраска цветов тоже объясняется необходимостью привлечения опыляющих насекомых, и, таким образом, усилиями многих исследователей было создано красивое здание теории окрасок.

Обычными примерами всех этих замечательных явлений мимикрии являются южноамериканские или индийские насекомые, а наша местная фауна остается в этом отношении нам мало известной. Между тем на цветущем лугу мы находимся как будто в музее, где можно легко видеть множество превосходных образцов мимикрии (рис. 21 и 22). Я имею в виду обширное семейство мух-журчалок, или сирфид, летающих в летние дни по цветам на солнечном лугу, среди кустарников, по берегам водоемов.

Добрая половина сирфид подражает различным жалоносным перепончатокрылым — осам, шмелям, пчелам. В массе это подражание приблизительное, обобщенное: желто-черный осообразный рисунок, вызывающий у человека лишь некоторое смутное опасение — не ужалила бы! Но, может быть, это смутное сходство — просто случайное совпадение?

Подозрение о случайности сходства исчезает, если внимательно сравнить с осой таких сирфид, как хризотоксум и цериоидес. Здесь сходство уже не ограничивается просто желтыми полосами: окраска брюшка, груди, ног, головы точно копирует некоторых ос. У типичных ос крылья способны складываться продольно, почему получается как бы продольная темная полоса. И у многих сирфид, не способных складывать крылья, вдоль крыла развивается бурая полоска. Наконец, у ос, в отличие от мух,— длинные заметные усики, висящие перед головкой. И у некоторых сирфид короткие мушиные усики либо вытягиваются, либо сидят на довольно длинной палочке, неожиданно образовавшейся на лбу, совершенно имитируя усики. Нет, это изумительное детальное сходство не случайно! Оно явно направлено на обман зрителя, способного заметить такие детали, как длину усиков. У некоторых видов безобиднейших мух-журчалок (эристалис) окраска, бурые волоски и жужжание удивительно напоминают пчел. У других сирфид достигается такое же замечательное сходство со шмелями: такова волюцелла, забирающаяся в гнезда шмелей.