Удивительная конвергенция. Окончание

Sep 04, 2019 13:51

Теперь переходим к конкретным примерам конвергенции.

О первом примере конвергенции говорить много не будем, потому что я плохо знаю эту группу насекомых. Поэтому просто сошлюсь на первоисточник - свежую научно-популярную заметку:
Хоботковые сетчатокрылые из бирманского янтаря были участниками неудачного эволюционного "эксперимента".
В этой заметке автор рассказывает о недавно обнаруженных древних насекомых из отряда сетчатокрылых (Neuroptera). Автор заметки долго убеждает читателей в том, что ротовые аппараты этих насекомых, к сожалению, не были "верхом совершенства". Видимо, они были полезны их обладателям в каких-то конкретных условиях среды.
Но нас интересует вот эта цитата автора (привожу её в сокращенном варианте):

...По своему строению ротовые части всех пяти видов этого подсемейства примерно одинаковы. Они включают в себя верхнюю губу, похожую на желоб, две пары длинных щупиков и две пары трубочек, каждая из которых состоит из двух створок - галеи и лацинии. Кроме того, в хоботке парадоксосизирин присутствует еще нижняя губа (лабиум), причем у некоторых видов она несет игловидную лигулу. Примечательно, что у другой группы бирманских хоботковых сетчатокрылых, у кретаналлахин, хоботок образован этими же элементами - двумя парами длинных щупиков и двумя парами створок максиллярного происхождения. Учитывая, что парадоксосизирины и кретаналлахины сидят на совсем разных ветвях филогенетического древа сетчатокрылых, это прямо-таки удивительное совпадение - такое ощущение, что сетчатокрылые в силу каких-то особенностей своего Bauplan [Bauplan - "план строения"] были «запрограммированы» на то, чтобы создавать хоботки однотипной конструкции.

Понятно, что интересует нас больше всего то, что я выделил жирным шрифтом. Мы видим перед собой типичный пример конвергенции. Когда одно и то же инженерное решение применяется дважды, в двух независимых случаях. Несмотря на то, что, во-первых, сам ротовой аппарат такого типа не является слишком эффективным (вероятно, он был полезен только для того образа жизни, который вели данные животные), а во-вторых, ротовой аппарат мог бы сформироваться "тысячью и одним" способом. Однако мы имеем то, что имеем - ротовые аппараты друх независимых биологических групп имеют одинаковое строение и собраны из одинаковых "деталей". Таким образом, это очередной пример схождения биологических признаков, которые совершенно спокойно могли быть разными (без какого-либо ущерба для выживания).

Второй пример, на мой взгляд, куда более впечатляющ. Давайте начнём знакомство с этим примером с картинки, а не с текста:



Здесь слева приведено изображение современной бабочки. В то время как справа - изображение древнего насекомого... принадлежавшего вообще к другому отряду. К отряду сетчатокрылых (Neuroptera). Хотя согласно современным представлениям, нынешние бабочки не более близки с сетчатокрылыми, чем с блохами или жуками. Тем не менее, сходство между этими насекомыми такое, что остаётся только диву даваться. В связи с этим, данную группу ископаемых сетчатокрылых даже называют "бабочки юрского периода". Называется эта группа - Каллиграмматиды (Kalligrammatidae).
Давайте посмотрим еще на одну картинку, чтобы оценить общее сходство каллиграмматид с современными бабочками:



В общем, сходство поразительное. В соответствующих научных исследованиях установлено, что каллиграмматиды были сходны (или даже очень сходны) с бабочками по следующим признакам:
1. Удивительно схожее строение ротового аппарата, как внешнее, так и внутреннее (включая состав конкретных "деталей", из которых этот ротовой аппарат образуется).
2. Форма крыльев каллиграмматид практически полностью (в подавляющем большинстве случаев) попадает именно в "бабочкин" диапазон.
3. Сходство крыльев дополняется еще и тем, что крылья большинства каллиграмматид были покрыты чешуйками. Точно как у бабочек. Причем эти чешуйки сами по себе демонстрируют удивительное сходство с чешуйками бабочек. В связи с этим, если бы каллиграмматиды дожили до наших дней, то второе название отряда бабочки ("чешуекрылые") пришлось бы заменять на что-нибудь другое. Потому что тогда бы чешуекрылыми (в полном смысле этого слова) был не один отряд насекомых, а два. Имелись и небольшие отличия. Например, у ряда каллиграмматид жилки крыла были даже больше покрыты чешуйками, чем у современных бабочек.
4. Крылья имели узоры. В том числе, с (сохранившимися) глазками на крыльях. Как у целого ряда современных бабочек.

Cовременные сетчатокрылые насекомые не демонстрируют сильного сходства с бабочками. Сетчатокрылые сегодня - это хотя и относительно небольшая по числу видов группа насекомых, но разнообразная по внешнему виду. Одни представители этого отряда похожи только на самих на себя, другие похожи на богомолов, а третьи (например, муравьиные львы) слегка напоминают стрекоз. И так далее. Некоторые виды немного напоминают бабочек (аскалафы, отдельные виды гемеробов). Но совсем не так сильно, как каллиграмматиды:



Рисунок. Сетчатокрылые, совсем не напоминающие бабочек. Слева вверху - златоглазка, справа вверху - представитель осмилид, слева внизу - мантиспид, справа внизу - муравьиный лев.

Сетчатокрылые, немного напоминающие бабочку:


Рисунок. Слева - Libelloides macaronius, представитель семейства аскалафов, немного напоминает бабочку, и еще немного, наверное (?), осу. Справа - нитекрылка (Nemoptera); передними крыльями напоминает бабочку, в то время как задние крылья крайне оригинальны и вообще ни на что не похожи.

Итак, перед нами типичная конвергенция между современными бабочками и древними каллиграмматидами. Конвергенция сразу по целому ряду признаков, многие из которых никак не связаны друг с другом. Кроме того, биологическая полезность некоторых из этих признаков находится под вопросом. Всё это в целом делает довольно трудным объяснение этого факта в рамках современной теории эволюции.
Действительно, каллиграмматиды и бабочки имеют весьма сходный сосущий ротовой аппарат. Но если бы сходство выражалось только в этом, то это еще не представляло бы трудности для теории эволюции. Можно было бы предположить, что "одинаковые факторы среды выработали схожие ротовые аппараты".

Но ведь у бабочек и каллиграмматид еще и крылья очень сходны между собой. Как понимать еще и это совпадение? Если бы такие крылья давали какие-то преимущества, то это еще можно было бы списать на "эволюцию более приспособленных". Но дело в том, что крылья бабочек не дают особых преимуществ. Например, перед крыльями стрекоз, или многих мух. Бабочки - не самые сильные летуны среди насекомых. Более того, как раз та группа бабочек, которая обладает наилучшим полётом среди всех бабочек (бражники) имеет форму крыльев, которая не характерна для большинства бабочек.
Таким образом, конкретно этот сходящийся признак приходится списывать на: "Просто так случайно получилось, что эти признаки сошлись". Понятно, что такое объяснение нельзя назвать сильным.

Но ведь и это еще не всё. Эти (сходные) крылья еще и покрыты чешуйками в обоих случаях. Данная биологическая особенность вообще непонятно для чего нужна. В целом, чешуйки есть на крыльях и у других насекомых (из других групп), но только у бабочек и каллиграмматид они покрывают крылья настолько серьезным образом. У большинства же насекомых на крыльях вообще нет никаких чешуек. Причем и у самых лучших летунов (стрекоз и мух) их тоже нет. Более того, среди самих бабочек есть ряд видов, у которых количество чешуек на крыльях резко снижено. Но это обстоятельство никак не сказывается на эффективности полёта этих насекомых. Например, к семейству бражников принадлежат бабочки-шмелевидки. Они подражают шмелям и поэтому не имеют чешуек на большей части крыла. Тем не менее, эти бабочки являются превосходными летунами (как вообще многие представители семейства бражников):



Рисунок. Слева - лучшие летуны мира насекомых: стрекозы и мухи (крылья совсем не имеют чешуек). По центру и справа - разные виды "прозрачных" бабочек (крылья имеют мало чешуек). Справа - бабочка-шмелевидка, превосходный летун, относится к семейству бражников (крылья имеют мало чешуек).

Единственным "преимуществом" чешуек является то, что на крыльях с чешуйками можно рисовать цветные узоры. В том числе, и очень красивые. Однако с точки зрения выживания это весьма сомнительное достоинство. Потому что узор может демаскировать насекомое. В то время как прозрачные крылья по определению не способны на это.
Давайте посмотрим на соответствующую картинку:



Итак. Наличие чешуек на крыльях - это признак с непонятным биологическим смыслом. Тем не менее, этот признак устойчиво повторился в двух группах насекомых - у современных бабочек и у "бабочек" юрского периода.

Ну и наконец, сами узоры у современных бабочек и у "бабочек" юрского периода. В том числе, узоры в виде глазков. Здесь уже трудно сказать что-нибудь определенное в отношении того, нужны ли были "бабочкам юрского периода" эти глазки. Современные исследования не дают однозначной картины пользы этого признака. В одних исследованиях установлено, что крупные глазки на крыльях некоторых видов бабочек действительно уменьшают частоту нападений птиц. Однако в других исследованиях (проведенных на других видах бабочек), установлено, что крупные глазки совершенно (вообще никак) не останавливают птиц от нападения на этих бабочек.
Привожу соответствующие цитаты из своей книги:

...Результаты исследований:
1. Птицы атаковали бабочек с незакрашенными глазками с такой же частотой, и столько же раз, как и бабочек с закрашенными глазками. Это ясно свидетельствует о том, что «пугающие глазки» этого вида бабочек… совершенно не пугали лазоревок.
2. В конечном итоге, от атак лазоревок погибло примерно столько же бабочек с незакрашенными глазками, что и бабочек с закрашенными глазками (около 50% в обоих случаях). Что еще раз свидетельствует об отсутствии какого-либо запугивающего эффекта глазков этого вида бабочки на этот вид птиц.

...И наконец, самое интересное (в контексте нашей беседы). Среднее время подлёта лазоревок к тем бабочкам, у которых глазки были оставлены нетронутыми, оказалось существенно меньше, чем время подлета к бабочкам с закрашенными глазками. То есть, глазки этой бабочки явно привлекали внимание птиц, вызывая их любопытство...

...Давайте подведем общие итоги этой «глазастой эпопеи» в виде такого вот рисунка (Рис. 79):



Итак, крайняя слева бабочка - это дневной павлиний глаз (Inachis io). Эту бабочку птицы боятся как в живом, так и в неживом состоянии (просто неподвижные крылья с «глазастым рисунком»). Следующая бабочка Junonia almana - птицы боятся даже в неживом состоянии. Следующая бабочка глазчатый бражник (Smerinthus ocellatus) - половина птиц боится, а половина - нет, причем даже живую бабочку, производящую активные демонстрации. Следующая бабочка малый ночной павлиний глаз - птицы вообще не боятся. И наконец, последняя бабочка Automeris io - птицы не боятся (во всяком случае, в неживом состоянии).
Таким образом, непонятно, как много бабочек, имеющих крупные глазки, отпугивают птиц, а как много бабочек, тоже имеющих крупные глазки, не отпугивают, а наоборот, привлекают птиц. За счет демаскирующих свойств этих крупных броских пятен, именуемых «глазками».

В связи с озвученными обстоятельствами, только по факту самого наличия глазков еще невозможно сделать вывод - эти глазки отпугивают птиц, или наоборот, привлекают. Поэтому такие выводы приходится делать в каждом отдельном случае, путём исследования конкретного вида бабочки.
Поскольку каллиграмматиды уже вымерли, и провести экологические исследования с ними уже невозможно, мы не можем ничего сказать о том, полезны ли были им глазки, или наоборот, вредны. То есть, мы наблюдаем схождение признаков еще и в отношении этого признака . Но не можем оценить, насколько эти признаки биологически необходимы.

Давайте переходить к выводам.
Данный факт "конвергенции" можно объяснить двумя разными способами, радикально отличающимися друг от друга.

Первое объяснение: эти биологические группы обладают сходным дизайном потому, что какой-то силе, создававшей нашу природу, возможно, нравится именно такой стиль дизайна. Поэтому данная сила практически полностью повторила данный дизайн в двух совершенно разных группах насекомых.

Второе объяснение: эти группы обладают сходным дизайном частично потому, что "сходные условия среды привели к сходным признакам"... в то время как для других сходных признаков (которые тоже сходны, но не вызваны никакой биологической необходимостью) - потому, что "просто так случайно получилось".

Конкретно в случае биологических конвергенций - мы не можем сделать твердый выбор между двумя разными объяснениями. Но оценить степень их правдоподобия мы можем. Пусть каждый сделает это самостоятельно.

конвергенция

Previous post Next post
Up