20.06.2021. - Эволюция продолжается и в городских джунглях

Эволюция продолжается и в городских джунглях

Города населяют не только люди, но также растения, животные и насекомые. Некогда обитавшие в природе, все они так или иначе приспосабливаются к искусственно созданным условиям. В книге «Дарвин в городе: как эволюция продолжается в городских джунглях» (издательство «Бомбора»), переведенной на русский язык Полиной Иноземцевой, нидерландский эволюционный биолог Менно Схилтхёйзен рассказывает, как эволюционные силы формируют новые городские экосистемы, а жизнь по соседству с человеком меняет их обитателей. N + 1 предлагает своим читателям ознакомиться с отрывком, посвященным влиянию искусственного освещения на птиц и ночных насекомых.

Раз в год взору жителей и гостей Нью-Йорка предстает световая инсталляция «Посвящение в свете» — ее включают в память о жертвах теракта 11 сентября 2001 года. Восемьдесят восемь ксеноновых прожекторов, каждый мощностью в 8000 ватт, образуют два ярко-голубых луча света, устремляющихся в ночное небо на юге Манхэттена, где когда-то возвышались башни-близнецы. Эти лучи служат напоминанием о трагедии, произошедшей в тот роковой день. Продюсер инсталляции, покойный Майкл Джеймс Ахерн, как-то сказал о ней: «Она пробуждает множество чувств, воспоминаний и мыслей о том, к чему мы стремимся, — о том, в чем нет противоречий и разногласий».

Тем не менее, как и практически любая масштабная людская затея, этот неосязаемый монумент и сам раз за разом приводит к беде. Раз в год десятки тысяч перелетных птиц, которые обычно летают по ночам, оказываются заперты в световой клетке. Пик осенней миграции приходится как раз на середину сентября, а юг Манхэттена служит разным видам из семейства древесницевых ориентиром для перелета на юг. Каждый год 11 сентября в мемориальных столпах света кружат целые стаи сбитых с толку птиц. Они перелетают от одного луча к другому и встревоженно щебечут. При каждом запуске инсталляции присутствуют волонтеры из Национального Одюбоновского общества — они спасают упавших от изнеможения американских горихвосток, золотоголовых дроздовых певунов, пегих певунов и белоглазых парул, а также указывают, когда нужно ненадолго отключить свет, чтобы те могли прийти в себя и продолжить миграцию. И все же инсталляция каждый раз приводит к гибели птиц, измотанных долгим перелетом, или по меньшей мере добавляет им стресса и усталости.

Световое загрязнение сильно повлияло на массовую миграцию животных и на финале чемпионата Европы по футболу — не менее масштабном мероприятии, вызывающем уже совсем другие чувства. На огромном стадионе «Стад де Франс» в Париже на 10 июля 2016 года был запланирован матч команд Франции и Португалии. Теплой ночью перед матчем персонал в целях безопасности не стал выключать свет, и тогда на пустой стадион, освещенный яркими прожекторами, слетелись несметные стаи мотыльков — в основном совки-гамма (Autographa gamma), названные так из-за белого символа ? на темно-серых передних крыльях. Каждую весну совка-гамма мигрирует, поддерживая при этом высоту в несколько сотен метров. Сотни миллионов бабочек летят с юга Европы к капустным, картофельным и другим полям на севере, где урожай запаздывает. Иногда в середине лета по западу и северу Европы проходят дополнительные волны миграции. Именно во время такой волны мотыльки, как им и полагается, устремились на свет стадионных прожекторов. Тысячи особей подлетели слишком близко к горячим источникам света и погибли. Остальные мотыльки в замешательстве спустились на футбольное поле. Когда наутро свет выключили, они спрятались в траве и остались сидеть там.

Вечером 80 тысяч зрителей расселись по своим местам, и на стадионе снова включили свет, разбудив спящих в траве гостей. Пока игроки разминались, низко над полем тут и там порхали разбуженные мотыльки, а к началу матча — в 21:00 — вокруг игроков кружили уже тысячи насекомых. На фотографиях с матча можно увидеть, как недовольные сотрудники УЕФА сгоняют бабочек с темно-синих костюмов, как мотыльки загораживают объективы камер и облепляют футбольные ворота, как рабочие тщетно пытаются очистить линии на поле пылесосами и, наконец, как на 24-й минуте рыдает из-за травмы колена Криштиану Роналду, а на лице у него пьет слезы мотылек.

Птицы в световой инсталляции и стаи мотыльков на футбольном чемпионате — лишь два примечательных примера того, как искусственное освещение привлекает ночных животных. То же самое происходит всегда и везде, когда мы включаем лампы накаливания, светодиодные табло, газоразрядные лампы и другие источники света, чтобы не подпускать к себе ночную тьму. Вряд ли изобретателям всего этого приходило в голову, что такой свет повлияет на поведение и биологические часы ночных животных и даже растений.

Мотыльки и другие насекомые, ведущие ночной образ жизни, известны тем, что беспечно летят на свет. Если выйти теплой летней ночью на крыльцо и зажечь свечу, они слетятся на пламя, покружат вокруг него, обожгут себе крылья и в конце концов влетят прямо в расплавленный парафин. Ученые до сих пор недоумевают, почему они так себя ведут. На протяжении миллионов лет мотыльки эволюционировали, не зная искусственного света, так что их влечение к лампочкам должно быть напрямую связано с реакцией на свет естественный. Согласно одной популярной теории, летающие по ночам животные ориентируются в пространстве с помощью луны и звезд. Эти светила находятся далеко и, если смотреть с Земли, движутся очень медленно. Поддерживая постоянный угол относительно луны или яркой звезды, насекомое может спокойно лететь по прямой. Впервые увидев искусственный источник света, мотыльки наверняка сочли его за очередную путеводную метку. И все же по сравнению с небесными светилами наземные источники света находятся очень близко, а значит, не могут служить стационарными ориентирами. Чтобы поддерживать постоянный угол относительно лампочки или горящей свечи, мотыльку приходится кружить вокруг них и подлетать все ближе, чтобы потом обжечься или вовсе сгинуть в огне. Как там у Шекспира? «Моль налетела на свечу...»

Так или иначе, с тех пор как люди осветили ночь кострами, факелами, масляными лампами и электрическими светильниками, из-за них начали без счета гибнуть насекомые. Одни сгорают или сильно обжигаются, подлетев к источнику света слишком близко, а других поджидают там летучие мыши, совы и гекконы, привыкшие к легкой добыче. Те же, кому удается избежать печальной участи, тратят бесценное время не на поиски пищи или партнера для спаривания, а на бессмысленное кружение вокруг источника света. В конечном счете даже это может стоить им победы в борьбе за выживание.

Если задуматься, сколько насекомых ежедневно вязнет в лучах прожекторов, застревает под козырьками светильников и офонаревает от уличных фонарей, останется только гадать, насколько сильно искусственное освещение воздействует на живые организмы в целом — на насекомых, млекопитающих, мигрирующих птиц, черепах, земноводных, рыб, улиток и даже на растения. Все они ведут ту или иную деятельность под покровом ночи, так что свет сбивает с толку и их.

До недавнего времени науке было нечего сказать по этому поводу. Встречались лишь описания единичных случаев. Так, на авиационной базе Уорнер-Робинс в штае Джорджия в 1954 году погибло 50 тысяч птиц — они устремились к посадочным огням и разбились о землю. В 1981 году за одну ночь более 10 тысяч птиц врезалось в освещенные трубы на промышленной фабрике у Кингстона в канадской провинции Онтарио. Что до насекомых, ночью 20 августа 1949 года двое энтомологов поймали у фонаря в Англии более 50 тысяч мотыльков, а на освещенном мосту в Германии однажды было найдено около полутора миллионов погибших поденок.

Несколько ученых вот уже пятнадцать лет собирают точные данные о влиянии ночного искусственного освещения1 на живые организмы. Так, немецкий исследователь Герхард Айзенбайс из Майнцского университета имени Иоганна Гутенберга усиленно изучает так называемый эффект пылесоса. Как только в темное место проникает искусственное освещение, пишет он, «будто пылесос вытягивает насекомых из мест обитания, и местные популяции истощаются». На освещенных автозаправках, которые строятся у магистралей далеко от населенных пунктов, поначалу гостит множество насекомых, но спустя пару лет их численность резко падает. На основе данных о количестве насекомых, погибших из-за разных типов искусственного света в лунные и безлунные ночи, а также в разных видах городской среды, Айзенбайс предположил, что каждое лето искусственное освещение убивает в Германии около ста миллиардов насекомых. Да, число огромное, но оно сравнимо с предполагаемым количеством насекомых, гибнущих под ногами прохожих, на лобовых стеклах и под колеса ми машин.

За птицами наблюдают куда активнее, чем за насекомыми, но определить уровень их смертности от искусственного освещения тоже непросто. Достоверных данных по этой теме очень мало. Их собирают, к примеру, в обсерватории Лонг-Пойнт у озера Эри в Канаде. На протяжении десятилетий там ежедневно подсчитывают мертвых птиц, найденных у прожектора маяка на дальнем краю полуострова Лонг-Пойнт длиной 24 километра. С 1960-х по 1980-е за каждую осеннюю миграцию гибло примерно по 400 птиц, а за весеннюю — в два раза меньше, хотя порой случалось и так, что за ночь погибало по две тысячи птиц. В 1989 году на маяке установили менее мощный прожектор, сильно сузив луч света, и количество смертей снизилось в десятки раз.

С Кевином Гастоном, специалистом по городской экологии, мы познакомились в пятой главе, когда рассматривали видовое разнообразие городских садов. Он тоже заинтересовался темой ночного искусственного освещения и провел серию экспериментов. Выглядит он дружелюбно, но представительно, а черты его загорелого лица больше подошли бы нью-йоркскому пожарному, чем ученому-экологу. Сейчас он читает гостевую лекцию в Лейденском университете, на которой присутствую и я. «Человек стал использовать искусственное освещение там, где его никогда прежде не видели, и тогда, когда его быть не должно, — рассказывает он. — От узкого спектра натриевых ламп мы переходим к гораздо более широкому — например, к светодиодным дисплеям. На широкий спектр освещения реагируют большинство систем биологической чувствительности. Он влияет практически на все».

Помня о многочисленных жертвах ночного искусственного освещения и о стремительном распространении эффекта пылесоса, я говорю Алану, что у организмов в ответ могла бы выработаться способность сопротивляться влечению к свету. Гастон в этом не уверен. «Эти организмы никогда прежде ни с чем подобным не сталкивались. Их стандартные дневные циклы ничто не нарушало. Все произошло стремительно. Вряд ли к искусственному свету легко приспособиться: некоторые системы реакции на свет имеют слишком глубокие эволюционные корни». Впрочем, добавляет он, досконально эту тему пока еще никто не проработал.

И он прав. Во внушительных архивах литературы по городской биологии нашлось всего две статьи, посвященные эволюции реакции на ночной искусственный свет. Почему так — непонятно, ведь придумать эксперимент на эту тему проще простого. Нужно лишь выбрать вид животных, которых влечет свет, поймать несколько особей в темной сельской местности и на плотно застроенном участке, где много искусственного освещения, а потом посмотреть, насколько по-разному они реагируют на свет. Вот и весь эволюционный эксперимент.

Именно так к этому вопросу подошел швейцарский исследователь Флориан Альтерматт из Цюрихского университета. Вообще-то Альтерматт — специалист по биоразнообразию пресноводных экосистем, но в свободное время он охотно изучает бабочек. «Как говорил Набоков, мои удовольствия — лучшее, что доступно человеку: сочинительство и охота за бабочками (с фотоаппаратом!)», — пишет он на своем сайте. Альтерматт со старших классов наблюдал за бабочками Центральной Европы, привлекая их с помощью ртутных газоразрядных ламп. Его всегда интересовало, почему на мозг мотыльков так сильно воздействует свет.

Он решил провести простой эксперимент. В качестве цели он выбрал бересклетовую горностаевую моль (Yponomeuta cagnagella), чьи белые крылья, равномерно покрытые черными точками, напоминают королевскую мантию из шкурок горностаев. Вполне логичный выбор: гусеницы этой моли плетут общие гнезда на листьях бересклета, так что найти их очень легко. Там, где растет бересклет, наверняка найдутся и паутинные гнезда, в которых уютно разместились гусеницы. Словом, Альтерматт без проблем набрал свежевылупившихся гусениц на десяти участках — как в швейцарском городе Базеле, так и во Франции, за границей. Пять из десяти участков были расположены в городе, где много искусственного освещения, а еще пять — в сельской местности, где по ночам достаточно темно.

Рассадив гусениц с разных участков по пластмассовым ящикам с листьями бересклета, он принялся ждать, когда они окуклятся, а после превратятся в бабочек. Когда это наконец случилось, каждая особь получила индивидуальную метку, чтобы городских молей можно было отличить от сельских. Затем Альтерматт разом выпустил всех особей — 320 сельских и 728 городских — в темную комнату, в углу которой притаилась флуоресцентная световая ловушка. Так он рассчитывал узнать, сколько особей каждого типа полетят на свет. Результаты, опубликованные в журнале Biology Letters в 2016 году, явно указывали на городскую эволюцию: к свету сразу же устремились 40 процентов сельских молей, но лишь четверть городских. Все остальные расселись там, где их выпустили.

Этот нехитрый эксперимент на случайно взятом виде моли показал именно то, чего можно было ожидать, если бы ночной искусственный свет действительно нейтрализовал гены реакции на свет у городских популяций. Наблюдается ли подобная картина у других видов насекомых? Может, эволюция помогает всем городским насекомым игнорировать свет ламп? Мы этого не узнаем, пока кто-нибудь не проведет эксперимент Альтерматта на других видах и в значительно более крупных масштабах.

Источник