Итак, город способен кардинально менять те виды животных, которые населяют его, пока не возникнут новые, принципиально отличные от исходных. Об этом нужно помнить, ведь иначе нельзя представить себе, как сильно городская среда воздействует на ее обитателей.

Если животные подвергаются такому эволюционному давлению, следует ожидать, что оно даже более значительно затрагивает растения, которые, по очевидным причинам, еще теснее связаны со средой, в которой живут, и еще сильнее зависят от нее. Это действительно так: с растениями в городе происходят настолько радикальные и быстрые трансформации, что одно перечисление адаптивных и эволюционных изменений ранее упоминавшихся видов заняло бы слишком много времени. Поразительно, что при этом исследования растений в подобном ключе по-прежнему немногочисленны по сравнению с исследованиями животных. Тем не менее всякий раз, когда ученые берутся за это дело, результаты невероятны: растения меняют механизмы существования, стратегии защиты, поведение в целом, чтобы как можно лучше приспособиться к городской экосистеме. Кроме того, они имеют первостепенную важность, поскольку гарантируют нам выживание в городах в ближайшие годы. Изучение адаптации растений в указанных условиях должно быть приоритетным научным направлением, а не предметом интереса всего нескольких оригинальных и даже экстравагантных исследователей, интересующихся второстепенными материями вроде ботаники. Меняют ли растения повадки, чтобы адаптироваться к городской среде? Способны ли они на это? В какой степени и с какой скоростью происходят эти изменения? Вот лишь некоторые из вопросов, на которые следует дать ответы, прежде чем выстраивать какую-либо стратегию устойчивого городского развития. В числе прочего важно знать, как растения меняют собственные механизмы распространения.

Чтобы ответить на последний вопрос, в 2008 году Пьер-Оливье Шепту из Национального центра научных исследований Франции в Монпелье начал изучать[48] широко распространенное в городе растение, которое обычно растет на небольших участках земли вдоль тротуаров, но также может прорастать в расщелинах асфальта или под деревьями, – лагозерис священный – Crepis sancta (рис. 13). Оно принадлежит к семейству сложноцветных, распространено по всему Средиземноморью в измененной среде обитания, то есть в городах, а его семена обладают особенностью, которая делает его интересным примером для изучения воздействия городской среды на механизмы распространения вида. Лагозерис дает два вида плодов (а точнее – семянки): одни довольно крупные, тяжелые и лишены паппусов (пучков волосков, способствующих распространению семян ветром), поэтому они падают на землю сразу; другие, напротив, совсем легкие, с паппусами – ветер может переносить их на большие расстояния. Лагозерис растет в самых суровых городских условиях и обладает двумя механизмами рассеивания семян – это отличный объект для изучения того, как семена перемещаются в городской среде. Этот вопрос интересен тем, что основные их распространители – ветер, вода и разные виды животных – в городе поставлены совсем в иные условия, нежели в природе. Подумайте, к примеру, о видах растений, которые привыкли полагаться на действие ветра. Их много, и они широко распространены в городской среде. Однако внутри нее из-за зданий, часто довольно высоких, и других архитектурных преград ветер намного слабее, чем на открытых природных пространствах, если он вообще есть. Отсутствие ветра – одна из причин появления так называемых городских тепловых островов – городов, где температура воздуха значительно выше, чем в окружающей их сельской или природной местности. Как же виды, семена которых рассеиваются ветром, выживают в таких условиях без ветра? Шепту в своем исследовании лагозериса приводит интересные данные. Ученый заметил, что городские растения в Монпелье дают больше тяжелых семян, чем в сельской местности. Если быть точным, количество тяжелых семян в городе увеличивается с 10 до 14 %. Кажется, разница невелика, но на деле это не что иное, как первый шаг лагозериса к изменению стратегии распространения семян на более подходящую для городской среды. Поясню: для этой цели разные виды растений применяют разные стратегии. Одни производят огромное количество семян и пускают их по ветру или воде, другие используют более надежных распространителей – животных. Чтобы перенести семена, животное может, к примеру, проглотить их вместе с привлекательным для него плодом, у других растений они переносятся на шерсти животных благодаря специальным колючкам-крючкам или клейкости: этакие семена-автостопщики, и в обоих случаях им удается найти способ перемещаться по миру. Какой бы стратегии ни придерживался вид, задача материнского растения – отдалить от себя как можно большее число семян на как можно большее расстояние. Если все они упадут рядом с материнским растением, распространения вида не произойдет, а новому растению придется конкурировать с матерью и братьями, так как они окажутся в ограниченном пространстве с ограниченным количеством питательных веществ. Картинка далеко не идеальная. Именно по этой причине лагозерис и многие другие виды производят два вида семян: одни приспособлены к распространению и могут отправиться в путешествие, другие нет – они вынуждены остаться рядом с материнским растением, чтобы «подстраховать» выживание вида на этой территории в будущем. Процент не приспособленных к перемещению семян обычно невелик – около 10 %. Примерно так же ведут себя осмотрительные инвесторы, вкладывая часть сбережений в малоприбыльные, но безопасные проекты, которые станут своего рода островком безопасности, если другие прогорят. И именно так поступает наш лагозерис, увеличивая долю тяжелых семян и тем самым гарантируя себе получение потомства в такой сложной обстановке, как в городе, с отсутствием ветра, высокими температурами и высокой вероятностью того, что семя попадет в малопригодную для жизни среду. Чтобы определить, является происходящее с лагозерисом в Монпелье обычной адаптивностью или же речь идет о мутации, французские исследователи собрали семена растения в городе и сельской местности, посадили их в теплице в одинаковых условиях и дождались, когда выросшие растения в свою очередь дадут семена. В результате растения городского происхождения произвели 14 % тяжелых семян, а сельские – 10 %. Используя математическую модель, Шепту и его коллеги определили, что мутация растений произошла всего за десять поколений. Это невероятно короткий срок.

Рис. 13. Лагозерис священный – Crepis sancta – растение семейства сложноцветных, широко распространенное в наших неблагоприятных городских условиях. Одной из характерных особенностей этого вида является производство семян двух типов: одни (слева) довольно тяжелые и без паппусов – они падают рядом с материнским растением, другие (справа) более легкие и с паппусами, позволяющими им перемещаться при помощи ветра.

«Так, значит, бояться нечего? – спросите вы. – Ведь растения во всеоружии: они всегда выберут лучший способ справиться со сложностями жизни в городе». К сожалению, нет. Каждый раз, когда с растением происходят такие изменения, как с лагозерисом, генетическая изоляция его популяции увеличивается и растение все больше рискует не успеть адаптироваться в случае климатических изменений. Представим, к примеру, что смена стратегии распространения лагозериса дошла до того, что подавляющее большинство семян стали тяжелыми. Что будет, если резко изменится одна из основополагающих характеристик окружающей среды? Что, если по какой-то причине (например, внезапное загрязнение почвы) районы Монпелье, где растет лагозерис, станут непригодны для его жизни, а он не сможет дать летучих семян, которые имели бы шансы добраться до плодородных земель и позволить виду выжить? Иными словами, исследование Шепту выявило, что данный вид проявляет большую гибкость в приспособлении к окружающей среде, и эта гибкость в будущем может грозить ему проблемами. В этом и заключается очарование и одновременно проклятие эволюции: здесь не может быть правильных ответов и идеальных механизмов. Вид каждый раз выбирает наиболее подходящий вариант приспособления к изменившимся условиям, отметая все остальные. И нам необходимо помнить, что эволюция при этом ни в чем не виновата, виноваты только мы – в том, что слишком глобальными, внезапными и резкими изменениями препятствуем ее естественному ходу.

В 2017 году было опубликовано исследование[49], которое показало, что генетическая изоляция, приводящая к потере генетического разнообразия, – одна из общих проблем, с которыми сталкиваются обитающие в городах популяции, и что одна из наиболее распространенных ее причин – так называемый эффект основателя. Это важнейшая концепция популяционной генетики, о которой следует сказать несколько слов. Впервые эффект основателя был подробно описан Эрнстом Майром в 1954 году[50]; по сути, это процесс потери генетического разнообразия при заселении новой территории небольшим количеством представителей крупной популяции. Один из классических примеров этого явления – заселение в новый район мигрировавшей группы особей, генетически не связанных с его коренными обитателями. Эти новые популяции обнаруживают повышенную чувствительность к генетическому дрейфу, увеличение случаев родственного скрещивания и относительно низкую генетическую изменчивость. Иными словами, особи, образующие такие популяции, сильно похожи между собой и, как следствие, не обладают такой степенью генетического разнообразия, которая бы позволила им спокойно перенести любые изменения окружающей среды. Например, этот эффект возникает на островах, образовавшихся в результате извержений вулканов, или в местах, где разрушительное извержение подчистую стерло с лица земли все живое. Как только вулканическая лава остывает, начинается заселение территории, при котором одним из основополагающих факторов становится эффект основателя. Подобное происходило после катастрофического извержении Кракатау в 1883 году[51] или на острове Сюртсей в Исландии, о важности которого для изучения заселения бесплодных земель я уже рассказывал в своей предыдущей книге[52]. В обоих случаях в числе первых организмов-колонизаторов выступают растения, которые селятся в новой среде и создают возможность для последующего заселения животных. Однако прежде всего нас интересует то, что эффект основателя среди первых популяций, мигрировавших на новую территорию, четко заметен и измерим. У них немало общего с лагозерисом, который в небольших неблагоприятных для жизни городских районах начинает производить больше тяжелых семян: их связывает эффект основателя. Мутирующие растения становятся основателями новых популяций, которые заселяют ограниченные и, как правило, изолированные районы, то есть не вступают в контакт с растениями из соседних районов. Происходящее на островах в определенном смысле мало отличается от происходящего в городе. Это может показаться странным, но городская среда, ввиду ее заметной фрагментированности, с точки зрения эволюции похожа на архипелаг, состоящий из тысяч маленьких или крошечных островов (это может быть клумба или палисадник), отделенных друг от друга дорогами, зданиями, различными барьерами, препятствующими их сообщению, и потоком людей. В таких условиях популяции, заселяющие эти небольшие территории, имеют тенденцию быстро отмежевываться от исходной. То, что случилось с зябликами на Галапагосских островах и было замечено Дарвином, происходит с лагозерисом, водяными блохами и крысами на разрозненных островах наших городских архипелагов.

Одно из самых масштабных исследований влияния урбанизации на эволюцию видов посвящено растению, встречающемуся почти во всех городах планеты, – клеверу белому (Trifolium repens) (рис. 14) и его способности производить цианистый водород для защиты от хищников и засухи. Чтобы изучить, какой эффект развитие городов произвело на этот вид, широко распространенный в Токио и Лондоне, в Риме, Йоханнесбурге и Сантьяго-де-Чили, в 2014 году был собран глобальный консорциум – Global Urban Evolution Project, – объединивший сотни исследователей с разных континентов. Этой масштабной организации предстояло ответить на три вопроса: создает ли урбанизация в географически отдаленных частях света одинаковую среду? Во всех ли городах белый клевер под воздействием среды изменяется одинаково, то есть можно ли в его случае говорить о параллельной эволюции и связано ли это с выделением цианистого водорода? И если да, то какие именно особенности городской среды способствуют параллельной эволюции? Анализ результатов исследования, проведенного в 160 городах планеты, показал, что во всех этих местах клевер производит меньше цианистого водорода, чем тот, что растет в дикой местности на окраине города или за его пределами. Результат подтвердил предположения ученых: меньшее количество травоядных в городах ожидаемо привело к снижению выделения клевером этого вещества. Имеем ли мы дело с параллельной эволюцией, или точнее будет назвать это параллельной адаптацией, говорить пока рано. А что действительно поражает в результатах проведенного исследования, так это то, что количество цианистого водорода, вырабатываемого растениями в столь разных точках планеты, как Токио, Лондон, Фрихолд в США или Темуко в Чили, оказалось более сходным, чем его содержание в клевере, растущем в разных странах в естественной среде.

Рис. 14. Белый клевер (Trifolium repens) – растение, типичное для Европы, Северной Африки и Западной Азии как пастбищный вид. Также белый клевер является одним из самых распространенных видов в городах, поэтому именно он стал объектом глобального исследования с привлечением как ученых со всего мира (Global Urban Evolution Project), так и простых жителей городов (гражданская наука).

Это наблюдение иллюстрирует важнейший факт: вне зависимости от своих особенностей, географического положения, истории и нынешнего состояния, города в разных частях света гораздо больше похожи друг на друга, чем окружающая их природа. Иными словами, Флоренция и Йоханнесбург ближе друг к другу, чем Флоренция и ее сельские окрестности. Это еще одно и весьма убедительное подтверждение того, что наши города – это экосистемы и в этом качестве они сходны, как и тропические леса или пустыни, где бы они ни находились.

То, что городские экосистемы быстро растут и потенциально довольно сложны для выживания в них большинства живых существ, должно заставить нас задуматься. На самом деле до сих пор мы говорили только о влиянии, которое городская среда оказывает на отдельные виды животных или растений, но влияние городов гораздо глубже и обширнее, потому что они воздействуют и на взаимоотношения видов внутри экосистемы. Чтобы доказать это, можно рассмотреть бесконечное множество трофических цепей, то есть отношения между живыми существами, питающимися друг другом, или любые иные отношения подобного рода. Мне кажется, что и в этом вопросе полезно будет обратиться к Дарвину и его исследованиям. А точнее, к знаменитым зябликам с Галапагосских островов, о которых мы уже упоминали. Дело в том, что даже на столь отдаленных и уединенных территориях набирает обороты урбанизация: рост населения, расширение населенных пунктов, развитие транспорта нарушают внутреннее равновесие, которое сделало этот архипелаг раем биоразнообразия. В числе прочих это затронуло зябликов и растение, семена которого входят в основу их рациона, – Tribulus cistoides. Это травянистый многолетник, растущий на засушливых равнинах и в прибрежных зонах, также его часто можно встретить вдоль дорог, троп, пляжей в городах Галапагосских островов. Этот вид дает плоды, которые разделяются на пять частей – мерикарпиев. Каждый мерикарпий защищен острыми шипами, способствующими распространению семян и защищающими их от хищников, и содержит от 1 до 7 семян: добраться до них, вскрыв оболочку, – сложная задача для всех птиц, кроме дарвиновских зябликов с самым большим клювом. По мере развития урбанизации зяблики, образовавшие разные виды в связи с разными пищевыми привычками, перестают ограничиваться такой пищей, как семена, нектар и цветы, они все чаше едят отходы, все меньше обращают внимание на семена Tribulus, тем самым ограничивая распространение этого вида в природной среде вне города. Между тем сам он все больше распространяется в городской среде, поскольку его плоды прилипают к обуви, одежде, шинам[53]. Одновременно с этим популяция городских зябликов, все более крупная по сравнению с популяцией внегородских особей, предпочитает небольшие и менее защищенные мерикарпии Tribulus cistoides[54], тем самым оказывая влияние на будущее растительного вида.

Предсказать, как растущая урбанизация повлияет на жизнь того или иного вида, весьма непросто. Будут ли зяблики Дарвина и дальше менять пищевые привычки, а с ними и форму и размер клюва? Найдет ли Tribulus cistoides, семена которого до сих пор в основном переносились птицами, другие способы распространения, например при помощи людей? На эти вопросы невозможно ответить. Связей живых существ в экосистеме слишком много, и также слишком много навязанных человеком изменений окружающей среды, поэтому попытки представить, что произойдет через несколько тысячелетий (а это ничтожный срок для эволюционных процессов), превращаются всего лишь в упражнение на развитие фантазии. Истина заключается в том, что мы не можем этого предсказать. Зато мы знаем несколько важных вещей. Например, что изучение и понимание эволюции в городской среде на редкость важно; что поддержание генетического разнообразия в городе помогает сохранить популяции и экосистему; что большее генетическое разнообразие приводит к большему видовому разнообразию, а большее число уровней пищевой цепи защищает от инвазивных видов и позволяет поддерживать воспроизводство исходной системы. Все это мы должны учитывать при строительстве городов, более устойчивых к изменениям окружающей среды, применяя методы управления и проектирования, способствующие сохранению и расширению популяций. Для этого необходимо, чтобы градостроители и администраторы осознали, какую фундаментальную роль играет в этой среде эволюционный процесс. Произойдет ли это когда-нибудь? Кажется, предсказать это еще сложнее, чем судьбу дарвиновских зябликов.