Пингвины, белые медведи и северные олени: почему холодолюбивые животные не вымирают от потепления?

Жизненный цикл многих холодолюбивых животных четко вписан в суровую полярную природу. Ursus maritimus (белый медведь на латинском обозначен «морским») набирает вес в основном весной, убивая и поедая белых и пушистых детенышей нерп (те еще не могут спастись в воде), расположившихся прямо на морских льдах. Ну и взрослых особей, если сможет их подкараулить у «продухов» – небольшого отверстия, в котором нерпы подвсплывают, чтобы дышать. Когти нерпы поддерживают его открытым даже в сильные морозы. Кажется очевидным, что без морского льда не будет ни нерп, ни их детенышей, ни возможностей их подкараулить у продухов.

Вот и два готовых вымирающих вида – и очень важных. Ведь нерпа – основное млекопитающее северных морей, а полярный медведь – крупнейший существующий наземный хищник.

Не менее ясна ситуация с пингвинами. Не будет льда, изменится их привычная среда, они не смогут выживать в новых условиях. Ведь холодные воды Антарктиды содержат много кислорода (чем холоднее вода, тем больше в ней растворяется этого газа). Поэтому там проще жить довольно крупному антарктическому крилю – рачкам длиной от 1,0 до 6,5 сантиметра.

Северные олени привыкли к тундре с ее ничтожными нелетними осадками, а с потеплением климата их туда приходит все больше. Мороз после дождя образует корку льда, которую олень просто так не одолеет, отчего и умрет от голода. Вероятно, та же участь должна постигнуть овцебыка и многие другие типично северные виды. Разве в прошлое вымирание из-за потепления – в конце прошлой ледниковой эпохи – не вымерло множество тогдашних видов млекопитающих?

Как ни странно, все эти кажущиеся очевидными вещи неверны. Попробуем разобраться шаг за шагом.

Пингвины: сначала стали жертвой… похолодания?

Пингвины – весьма древняя группа птиц, то есть, как утверждает сегодняшняя кладистика, гладкоклювых динозавров. Они точно существовали 60 миллионов лет назад, и древнейшие их останки зафиксированы в Новой Зеландии. Вторые по древности – более 40 миллионов лет назад – в Перу, а третьи – в Аргентине. Следует помнить: и 60, и 30-40 миллионов лет назад на планете было намного теплее, чем сегодня. Даже Антарктида в основном не была покрыта льдами. Однако именно в ту эпоху жили крупнейшие из пингвинов: вид Anthropornis nordenskjoldi достигал 90 килограммов веса и 1,8 метра в высоту.

Пингвины той теплой эпохи не особо часто сталкивались с заметным морским льдом, а вода у побережья Антарктиды была примерно такой же теплой, как у юга Южной Америки сегодня. Как же они выживали, если кислорода в водах близ Антарктиды было растворено не так много, как сейчас?

Чтобы понять это, стоит внимательно присмотреться к современным пингвинам. Внезапно окажется, что они живут – кроме прародины, Новой Зеландии – в водах близ четырех материков. Причем конкретно в Антарктиде обитают лишь четыре наиболее холодоустойчивых вида, а остальные 14 никогда ее не видят, ибо проживают близ Австралии, Южной Америки и Африки (вплоть до Намибии). Излишне говорить, что назвать намибийских или австралийских пингвинов по-настоящему холодолюбивыми невозможно.

А один из видов этих птиц вовсе проживает на Галапагосских островах – то есть около экватора, на нулевом градусе широты. Воздух там разогрет так, как и положено на экваторе, а вода не бывает холоднее плюс 22 даже в «холодный» сезон (местные называют его garúa, «изморось»). Иными словами, это температура, которую считают нормальной в плавательных бассейнах для людей – приматов, происходящих из Африки.

Напрашивается вывод: пингвины в целом, как группа, не похожи на птиц, которым потепление угрожает вымиранием. В прошлые теплые эпохи они были крупнее, чем сегодня, а большие особи вряд ли будут существовать там, где нехватка еды.

Более того, ученые прямо предполагают, что похолодание климата, случившееся 35 миллионов лет назад в районе Антарктиды (и глобально), могло напрямую уничтожить «старые» виды гигантских пингвинов. Этому есть и генетические доказательства: анализ геномов всех существующих видов этих птиц показывает, что они произошли от одного вида – общего предка.

Проблема в том, что этот вид жил всего 20 миллионов лет назад. Следовательно, все остальные пингвиньи виды, существовавшие от 20 до 62 миллионов лет назад, элементарно погибли без видов-потомков. На тот момент это была развитая и диверсифицированная группа с огромным – от Антарктиды до Перу – ареалом. Чтобы «убить» все ее виды, нужен мощный фактор, и лучше всего на его роль подходит постепенное похолодание и образование на поверхности самого южного континента постоянного ледового щита.

А потом – потепления?

Может, мы торопимся с выводами, и современные пингвины, в отличие от древних, так приспособились к холоду, что без него уже не могут выжить?

Проверим этот тезис. Наиболее адаптированные к холоду пингвины – четыре антарктических вида. Из них самые многочисленные – пингвины Адели. Хорошо ли они себя чувствуют близ ледяных просторов побережья Антарктиды и как сказывается на них глобальное потепление?

Пристальный взгляд на образ жизни этих птиц показывает: пингвины Адели не всегда рады «антарктическим» особенностям окружающего пейзажа в своей жизни. Чтобы высидеть яйца, несмотря на прохладный климат, они обкладывают их темными, хорошо поглощающими солнечное излучение камнями.

Однако в Антарктиде много льда, но маловато камней. Поэтому за них разворачивается настоящая битва – силовая, если вы самец, и половая – если вы самка. Самки подходят к самцам из других пар (на время размножения пингвины Адели образуют постоянные пары), имеющим доступ к камням, спариваются с ними, после чего самцы разрешают им забрать некоторое количество камней.

Как-то непохоже, чтобы холод местообитания упрощал им существование: среди животных проституция возникает лишь в крайних обстоятельствах, когда у самок буквально нет иного выбора. Фактически пингвины Адели – единственный чистый пример такого рода. Ряд исследователей пытаются заявлять, что проституция (пищевая) есть и у шимпанзе, кроме бонобо. Но это не слишком легко доказать: у нашего ближайшего вида-родственника сложное поведение. Поэтому достоверно понять, почему самка вступает в половую связь вне «легальных» схем – из-за еды от самца, из-за его социального ранга, когда он высок или просто по желанию, если он низок, – зачастую невозможно.

Вероятно, холод мешает пингвинам Адели лишь в сложном вопросе высиживания птенцов, а уж в остальном они полностью адаптированы к климату и льдам? Увы, научные работы показывают иное: в безледные сезоны пингвины Адели находятся вне гнезда на 20-40 процентов меньше времени, но при этом проплывают в два раза большее расстояние – а ведь именно в воде они добывают пищу. К тому же антарктической криль, которым они питаются, зависит в своем выживании от водорослей, а те в больших количествах растут именно в безледные сезоны – благо морской лед блокирует значительную часть солнечного света.

Хорошо, но это пингвины Адели – размножающиеся на суше, а не на льду. Быть может, императорский пингвин, менее многочисленный, но способный выводить птенцов на льду, хуже переносит потепление?

Откровенно говоря, достоверных данных из наших дней на этот счет нет. Недавние ликвидации их колоний из-за миграций крупных массивов льда оказались обычным делом. Выяснилось, что императорские пингвины, привыкнув к вечной нестабильности льдов, быстро покидают неудачные ледовые платформы и после этого мигрируют на тысячи километров (причем это относится даже к особям, которым всего несколько месяцев от роду). От этого даже достоверно посчитать их численность пока никто не может – не то что понять ее динамику и установить, вымирают они или нет.

Но если нет указаний из нашего времени, то под рукой всегда есть история этого вида. Генетические данные позволяют оценить число случайных мутаций, накопившихся у тех же императорских пингвинов на протяжении их эволюционной истории, и тем самым понять, какая у этой истории длина, и даже выяснить, насколько сильно менялась их численность за то время.

Вскрылось нечто весьма странное: и императорским пингвинам, и пингвинам Адели как видам миллионы лет (до десятка миллионов). То есть они пережили заведомо более теплые периоды, чем сегодня. Чтобы понять, насколько именно теплее, достаточно сказать, что еще пять миллионов лет назад в Антарктиде местами присутствовали буковые леса. Правда, до последнего миллиона лет численность этих двух видов пингвинов была заметно ниже, чем сегодня. Видимо, холодные воды вокруг Антарктики были недостаточно холодными, чтобы прокормить столь большие популяции. Однако и заметных колебаний в численности не было. Значит, оба вида были пусть и не слишком многочисленны, но явно не вымирали все эти миллионы лет.

Около миллиона лет назад температура «провалилась» в среднем на уровень заметно ниже нынешнего: пошли периодические сильные оледенения. В таких условиях численность обоих видов пингвинов стала постепенно нарастать.

Но около 120-130 тысяч лет назад на Земле случилось довольно сильное потепление – настолько, что уровень моря на шесть метров превосходил нынешний, отчего Скандинавия вместе с территорией нынешней Финляндии были островом. Было настолько тепло, что в Темзе и Рейне водились бегемоты – и это неудивительно: среднегодовые температуры были на пару градусов выше нынешних, а в приполярных областях – выше на несколько градусов.

В такой обстановке пингвины Адели, по данным геномных исследований, резко нарастили свою численность, а вот императорские пингвины – никак ее не изменили. Позже, когда теплые времена кончились, пингвины Адели испытали резкий, до 40 процентов, спад в численности, а вот императорские опять сохранили численность неизменной.

Из этого следует, что императорские пингвины, самые вроде бы «холодозависимые», на деле проявляют отличную приспособленность к различным климатическим условиям. И при климате на два градуса теплее сегодняшнего (120 тысяч лет назад), и при климате на шесть градусов холоднее нынешнего их численность заметным образом не менялась. Миллионы лет назад было еще теплее, чем 120 тысяч лет назад, – и все равно они не вымерли. В общем, за них не стоит особо беспокоиться: размножаются они полярной ночью, а льды в полярную ночь вокруг Антарктиды будут образоваться еще очень и очень долго – как они и делали много миллионов лет назад.

Белый медведь и его нерпа: жертвы потепления или их выгодополучатели?

Кольчатая нерпа – наиболее многочисленное крупное млекопитающее Северного Ледовитого океана. Поэтому неудивительно, что именно ею в основном предпочитает питаться белый медведь: других столь же крупных (до 60 килограммов) и многочисленных кандидатов на съедение в местных водах нет. По сути, медведь такого размера может питаться в основном растительной пищей, как его пещерный собрат ледникового периода. Кстати, ученые связывают его вымирание во время пика последнего оледенения именно с тем, что чересчур холодный климат подорвал пищевую базу, сделав съедобные для этого зверя растения слишком редкими.

Но для белого медведя это пока не вариант. Да, он ест ягоды и иные виды растительной пищи, когда их встречает, но вот событие это в современной Арктике происходит все еще довольно редко. Так что же, раз не станет льда, то нерпа вымрет, а вслед за ней – сам крупнейший хищник России и планеты?

Изучать морское млекопитающее, отслеживая, как его численность меняется вслед за потеплением, – дело не менее сложное, чем следить за динамикой императорских пингвинов. На беду, и достаточно тщательный анализ генома нерпы никто не проводил.

Но это не означает, что мы не можем выяснить, как они реагируют на сильное и быстрое потепление. Примерно один-два миллиона лет назад природа поставила эксперимент по выживанию нерп, привычных к арктическому климату, в условиях резкого потепления. Предки каспийских тюленей на пике очередного похолодания дошли до Каспия, а когда ледник отступил – не успели уйти вслед за ним.

Так возникла каспийская нерпа – потомок кольчатой. Самая северная и холодная часть ее круглогодичного ареала – Астрахань, со средней температурой выше плюс 10. Самая южная часть ареала – юг Каспийского моря, где еще на несколько градусов теплее. Для сравнения: кольчатая нерпа в Северном Ледовитом океане живет и там, где средняя температура ниже минус 10.

Напрашивается очевидный вывод: потепление на два десятка градусов кольчатая нерпа с высокой вероятностью переживет. И не просто переживет, но вполне может умножиться. Дело в том, что каспийских нерп до их массового истребления в XX веке было более миллиона. Точно число их арктических родственников неизвестно, но оценочно оно в районе двух миллионов.

При этом площадь Каспия – менее 0,4 миллиона квадратных километров, а ареал арктической кольчатой нерпы – многие миллионы квадратных километров. Выходит, в воде теплого Каспийского моря нерпам проще поддерживать высокую «плотность населения», чем в холодном северном океане. Кстати, и максимальная масса каспийской нерпы выше, чем арктической.

Да, в Каспии регулярно бывает нехватка льда. Часть нерп выводит детенышей (бельков) в Туркменистане, где со льдом особенно тяжело. Поэтому они делают это непосредственно на песчаных пляжах (остров Огурчинский, бывшая база каспийских пиратов, и ряд других мест).

Из этого ясно: самим нерпам потепление вряд ли угрожает. Но что с белыми медведями? Здесь на помощь снова приходит анализ генома: белым медведям – как виду – сотни тысяч лет (до 0,6 миллиона). Значит, они гарантированно пережили потепление 120-130 тысяч лет назад – и высока вероятность, что переживут и нынешнее. Благо их основная еда – арктические нерпы – вымирать явно не планирует. На то же указывает другой факт: численность белых медведей сегодня как минимум не снижается (хотя ареал многих групп и смещается севернее).

Что Россия будет делать с засильем северных оленей

Отдельная история – северные олени. Действительно, потепление делает наст более частым явлением в арктической зоне (из-за осадков в холодной половине года), и логично, что это должно сократить их численность.

Однако не вполне ясно, знакомы ли с этой логикой сами олени. Одних диких оленей только в России сейчас порядка миллиона. Но по факту трудно назвать вполне «домашними» и тех, которые считаются условно одомашненными. Согласно всероссийской сельскохозяйственной переписи 2016 года, их было 1,9 миллиона, что в полтора раза больше, чем в 2000-м. Эпицентр оленьего демографического взрыва – Ямал – вообще создал ситуацию, еще недавно казавшуюся немыслимой: олени буквально выедают тундру.

Это не преувеличение. В 1927-м северных оленей на этом полуострове было 20 тысяч, а к прошлому году стало 760 тысяч – рост в 38 раз. «Плотность» северного оленя здесь превысила шесть особей на квадратный километр – а ведь растительная биомасса в тундре очень низкая (холодно!). Даже сами оленеводы понимают, что ситуация критическая: «Как говорит оленевод Виталий Альма, некоторые участки [полуострова] превратились в настоящий песчаник. Кое-где животные выели ягельник буквально до земли».

Ученые тоже бьют тревогу и предлагают выводить оленей южнее, к тайге. Поскольку в норме оленьи стада пасутся сами, а хозяева большую часть года даже не знают, где именно, добровольно «отаежить» оленей не выйдет. Исследователи предлагают огораживать заборами кусок тайги или редколесья и заставлять животных жить там. Местные жители настроены скептично: «Как тундрового оленя превратить в лесного, как олень, всегда питавшийся ягелем, начнет питаться другими видами корма?» – задается вопросом потомственный оленевод Нина Янде».

Хотя формально эти животные считаются «одомашненными», надо понимать, что в реальной жизни, вне условий голода, ничего, кроме ягельника, они не едят, а тот, в свою очередь, человек вырастить не в состоянии. Поэтому в самые ближайшие годы на Ямале придется искусственно ограничивать бешеное размножение северных оленей – пока они в прямом смысле этого слова не съели местную тундру.

Единственное, что внушает надежду: среди диких северных оленей, в отличие от «домашних», есть много групп, все же способных существовать в тайге. Возможно, когда их родственники, проходящие по статье «животноводство», съедят «до земли» значительные тундровые участки, дикие олени смогут питаться в лесах.

А что же «домашние» звери этого вида? Надежд, что вместе с потеплением их численность как-то сама собой пойдет на убыль, не так много. Дело в том, что виду этому примерно миллион лет – то есть он гарантированно пережил упомянутый выше теплый период 120-130 тысяч лет назад, когда Арктика была на несколько градусов теплее нынешней.

Все дело – в темпах?

В популярной литературе – в отличие от научной – часто можно встретить утверждения, что хотя потепление само по себе действительно вряд ли убьет холодолюбивые виды, но вот его темпы – вполне могут. Мол, «в ходе эволюции у животных были тысячи лет, чтобы адаптироваться к постепенным изменениям условий; сейчас по вине человека климат меняется кардинально за считаные десятки лет – ни медведи, ни тюлени так быстро не эволюционируют, они просто вымрут».

Увы, эта точка зрения основана на незнакомстве с фактами. Конец ледникового периода часто сопровождается скачками температур – настолько резкими, что нынешнее антропогенное глобальное потепление при всей его мощи таких рывков пока не продемонстрировало. В конце прошлого ледникового периода теплело на Земле так быстро, что море поднималось на четыре-шесть сантиметров в год (16-25 метров всего за 400-500 лет). Сегодня оно поднимается на три-четыре миллиметра в год. Разница настолько велика, что эти величины трудно сравнивать всерьез. Как минимум в Арктике около 12 тысяч лет назад за считаные десятилетия температура поднималась на много градусов – стремительнее, чем при нынешнем глобальном потеплении. Аналогичная ситуация была в Антарктике тех же лет.

Но вот с вымиранием белых медведей и нерп как-то не задалось. «Отставшие от поезда» уходящего на север ледника на Ладожском озере образовали изолированные популяции кольчатых нерп, которые в результате живут в местах, где среднегодовая температура на 15 градусов выше, чем у северных популяций кольчатой нерпы. Как и каспийские, эти существа вполне способны лежать на обычном берегу, а не на льдине, и так же не показывают тенденции к вымиранию от потепления.

Крайне сомнительно, что нынешнее, более плавное потепление сможет сделать то, что не удалось его более резким предшественникам 12-14 тысяч лет назад.