ЧТО ПОЯВИЛОСЬ РАНЬШЕ —
БАЙКАЛ ИЛИ ЕГО ЭНДЕМИКИ?
Конечно, научный доклад директора Лимнологического института СО РАН академика М. И. Грачева, прозвучавший на конференции «Развитие жизни в процессе абиотических изменений на Земле» носил другое название. Но он был настолько интересно и популярно изложен, что его можно было назвать просветительской лекцией, предназначенной для самой широкой аудитории. И поэтому в заголовок вынесен один из вопросов, возникших у слушателей.
Из выступления академика М. А. Грачева
Байкал — самое древнее, самое глубокое, самое удивительное озеро на Земле. В его геологической истории никогда не было такого периода, чтобы он на долгое время полностью покрывался льдом или целиком пересыхал. И потому всегда в нем обитали разнообразные животные и растения. По данным доктора биологических наук О. А. Тимошкина, в Байкале сегодня насчитывается 2595 видов животных, из них 57 % эндемиков, 1503 видов водорослей, из которых 10 % — эндемики. И одна из главных загадок Байкала — почему в нем так много эндемичных видов, почему они не вытесняются неэндемиками, как они образовались и как попали в озеро?
Одним из важнейших элементов экосистемы Байкала являются диатомовые водоросли. Это одноклеточные водоросли, покрытые кремнистым панцирем, обитающие в озере с древних времен до наших дней. Благодаря данным анализа остатков кремнистых панцирей мы можем судить о времени и условиях существования диатомовых. Исследования осадков озера велись сначала по данным, полученным по донным трубкам. Потом благодаря проекту «Байкал-бурение» удалось получить более древние материалы. Данные показали, что содержание диатомей очень резко варьировало — от 100 до 100 миллионов штук на грамм исследуемого материала. Очень многочисленными диатомовые были во время глобального потепления, зафиксированного климатологами, а во время похолодания количество их резко уменьшалось. Полностью отсутствовали диатомовые во время оледенений. Содержание их менялось очень резко, что четко выявлено спектральным анализом.
Сложные комплексные исследования различных сигналов показали, что на летописи Байкала сказывалось и влияние факторов, характерных для движения Земли на ее орбите. Содержание диатомей менялось в ритме, соответствующем частотам движения Земли.
Что показал видовой, вернее, родовой, анализ диатомей? Исследования керна, возраст которого 5 млн лет, поднятого с 200-метровой глубины при бурении дна озера, показали например, что знаменитая байкальская аулакозира (род диатомей) в более древних и современных осадках встречается в самой середине керна. Циклотелла обнаружена в самых древних осадках, потом исчезла, а ближе к нашим дням снова появилась. Возникли они как бы случайно и ниоткуда.
На диаграмме летописи жизни водорослей байкальских осадков, составленной нами, видно, что 120 тыс. лет назад существовало много разных видов водорослей. В ходе развития Байкальской впадины какие-то виды диатомей появлялись, какие-то исчезали. Интересно, что вид появляется как будто ниоткуда — никакой связи с предшественниками проследить невозможно.
Какова же причина возникновения и полного исчезновения диатомей в Байкале? Сами по себе эти водоросли холода не боятся — при 7 градусах не погибают, живут в Байкале подо льдом. Почему же они исчезали? Очевидно, это не было следствием понижения температуры воздуха.
Для того, чтобы разобраться в проблеме, нами совместно с американскими коллегами были предприняты исследования содержания урана в донных кернах. Еще более четко откликается на климат содержание изотопов урана. Внимательное рассмотрение геохимиками изменений количества изотопов урана позволило установить, что урановый сигнал является сигналом влажности. Оказывается, избыток урана объяснялся тем, что Байкал какое-то время был бессточным — Ангара и Селенга пересыхали, и резко снижалась водность. Потом становилось теплее, и урановый сигнал вновь появлялся. И что интересно — он менялся во времени в такт с содержанием диатомей. Отсутствие диатомей можно объяснить тем, что в Байкал не поступали элементы для строительства кремневых панцирей. Но возникает вопрос, а чем же тогда питались все остальные звенья пищевой цепи? Очевидно, в Байкале развивался пикопланктон, который и сейчас служит доминирующим элементом в летнее время. Диатомовые работают весной и осенью, а все остальное время — пикопланктон.
Последнему оледенению соответствует уровень Байкала минус 35 метров от сегодняшнего уровня Байкала. Следы таких явлений понижения уровня зафиксированы на одном из оползней в районе порта Байкал и на Малом море, т.е уровень понижался и оставался таким долгое время, несколько тысяч лет во время глобального оледенения.
Все это соответствует тому, что большая наука думает о «машине времени». Климатический конвейер, по мнению ученых, выглядит так. В теплое время достаточное количество влаги попадает в сибирские реки, которые текут в Ледовитый океан, и это приводит к тому, что верхняя часть воды в нем опресняется, обмен тепла затрудняется и, соответственно, влажность и температура снижаются, наступает ледниковье. А когда реки начинают течь плохо, соответственно, слой пресной воды рассасывается, наступает межледниковье. Этот сценарий представляется вполне реальным — Ледовитый океан на самом деле не такой уж большой, и воды, которая несется сибирскими реками, достаточно для этого. А источник такого процесса — перенос влаги через атмосферу. То есть сценарий, наблюдаемый на Байкале, подтверждается другими источниками.
Всех волнует тайна происхождения жизни на Земле. Может, кто-нибудь когда-нибудь и разгадает ее, но я лично в это не верю. На международной конференции в Греции очень умные люди пришли к заключению, что ни в коем случае нельзя сбрасывать со счетов возможность, что жизнь начиналась вообще не на Земле, а где-то во Вселенной. Думаю, что загадка эта при нашей жизни не будет разгадана.
Очень далека, к сожалению, от разгадки и проблема видообразования, эволюции видов на Земле. Все знают, что виды зарождаются, совершенствуются благодаря естественному отбору, появляются новые виды и т.д.
Когда начинали работы на Байкале, свою цель мы видели как раз в том, чтобы связать даты каких-то важнейших катастрофических событий с датами этапов видообразований. И что мы увидели? Есть такой метод молекулярных часов — два вида можно сравнить, если они достаточно близки. Нужно взять ДНК одного и того же гена того и другого вида и посмотреть, насколько различается их последовательность. Чем больше прошло времени, тем, очевидно, большие различия можно увидеть. Этот метод позволяет достаточно грубо, но датировать события и выявлять, насколько давно разошлись эти два вида.
Что же выяснилось? Виды появляются и исчезают, причем не только сами диатомовые. Например, в начале плейстоцена — 1,8 млн лет назад, в экосистеме образовывались байкальские эндемики. Моллюски, как показал метод молекулярных часов, разделились примерно 3 млн лет назад, т.е как раз во время плиоценовых похолоданий. Ракообразные рачки, которые живут внутри губки, гаммарусы самые разные, отделились друг от друга достаточно давно. Расстояние между одними подвидами более 8,5 млн лет, между другими — 2,6 и 4,7 млн лет.
Интересно, что загадочные голомянки разделились на два очень похожих вида совсем недавно, в середине плейстоцена — 600 тыс. лет назад. Почему разделились, ведь они живут в одном и том же месте и очень похожи? Это остается загадкой. По данным диатомового анализа можно увидеть, что даты ветвления видов байкальских рыб различны. Бычки-подкаменщики, например, отделились друг от друга в основном в плейстоцене, в период первых холодов. Дальше — омуль и сиг. По данным молекулярной биологии это практически одно и то же, просто омуль — это сиг, который решил нереститься в Байкале. Расшифровано время появления омуля. В Байкале сегодня несколько видов его популяции. Молекулярный анализ показал, что губки совсем недавно отпочковались от обычной бодяги. Наконец, про нерпу с помощью молекулярных часов мы узнали, что она появилась в Байкале около 800 тыс. лет назад. А вообще мы можем с гордостью сказать, что за 20 лет работы датированы все основные события образования «букетов» видов в Байкале.
На основании всех проведенных на молекулярном уровне исследований можно сделать вывод, что корни байкальского букета видов находятся за пределами времени, с которого существует Байкал. Они произошли существенно раньше, чем Байкал образовался! Они являются образцом очень древней фауны!
На наших схемах видно, что рыбы и моллюски имеют гораздо более древние корни. Но какую-то четкую связь между событиями климатологии и видообразованием установить невозможно. Мы можем только сказать, что моллюски произошли в миоцене 5 млн лет назад, постоянно прикрепленные моллюски — 1,8 млн лет назад и т д. Несмотря на то, что вложен огромный труд, впереди еще непочатый край работы. Пока что многое непонятно — не видно связи между конкретными биологическими событиями и появлением видов, не говоря уже о приспособлении их к новым условиям. И эта загадка эндемичного биологического разнообразия будет еще много лет волновать и привлекать к Байкалу все новых и новых исследователей.
Подготовила Г. Киселева
стр. 9
|
