Где-то внутри гор есть удивительный мир, скрытый от лучей солнца и глаз обывателей. Над ним практически не властны погодные условия, разрушительные катастрофы и суетное течение времени. В этом мире удивительной жизнью живут удивительные существа.
«В науке я — спелеологический обыватель», — предупреждает аспирант Института систематики и экологии животных СО РАН Алексей Маслов. Напрямую его научные интересы никак не связаны с пещерами, зато с ними тесно связаны интересы личные — Алексей занимается спортивной спелеологией, участвует в исследовательских экспедициях и организует экологические акции по очистке сибирских пещер.
«Спелеонауку нельзя судить строго, — предупреждает ученый. — Где-то выборка маловата, там эксперимент не идеально спланирован… Работать с пещерными организмами крайне сложно, и поэтому каждый полученный результат высоко ценится».
Во-первых, их не так-то легко встретить. Настоящие обитатели подземелий живут «просторно» — как правило, здесь на квадратный метр площади приходится очень мало «населения». Так что если исследователю посчастливилось найти хотя бы нескольких особей, он уже должен быть счастлив.
Другие трудности — технического характера. Спелеологу-ученому необходимо быть настоящим спелеологом-спортсменом: до пещеры нужно добраться, спуститься в нее, провесив специальное снаряжение, «просочиться» в узкие лазы и ходы… Для исследований пещерных обитателей организуются настоящие спелеоэкспедиции, и, как всякие экспедиции, они полны неожиданностей: то нужную систему не удается найти, то веревки до дна не хватает.
Всех, кто может встретиться в пещере, ученые разделяют на три группы: троглобионтов, троглофилов и троглоксенов, между которыми, правда, не всегда можно провести четкие границы. Первые — это «коренные» обитатели пещер, они отлично там себя чувствуют, хорошо размножаются и дают устойчивую популяцию. Как правило, к ним относятся ракообразные, некоторые виды насекомых.
Троглофилами являются организмы, которые могут жить также и в наземной среде. Это могут быть птицы, гнездящиеся возле входа, летучие мыши, ракообразные и даже некоторые зеленые растения из тех, что нуждаются в малом количестве света и поэтому способны проникать довольно далеко от входа в пещеру.
Третья группа пещерных жителей — троглоксены. Это организмы, обитающие на поверхности и каким-то не самым счастливым для себя образом попадающие под землю. Например, мышь, которая свалилась в пещеру и не смогла оттуда выбраться. Они живут там, пока не умрут, либо не выберутся обратно на поверхность. «Неподготовленный человек как раз является троглоксеном, а подготовленный — троглофилом, он может жить в пещере и даже оставить потомство», — шутит Алексей Маслов.
Те животные, которые всю свою жизнь проводят в пещере, имеют определенные общие признаки: отсутствие глаз и пигментации, замедленный обмен веществ и растянутые жизненные циклы, сравнительно мелкие размеры, измененные пропорции тела. Источники их питания специфические, и у них стираются грани между средами обитания. Так, некоторые пещерные беспозвоночные одинаково комфортно себя чувствуют как на воздухе, так и в воде. А протеи способны дышать и кожей, и легкими.
Благодаря своей высокой способности приспосабливаться к условиям среды, амфибии протеев в свое время сыграли злую шутку с австрийским биологом Паулем Каммерером, который придерживался идей Жана Батиста Ламарка о возможности наследования организмами приобретенных признаков и пытался доказать это с помощью опытов.
Он переселял амфибий — обитателей холодных пещерных водоемов в освещенное пространство и теплую воду. В результате недоразвитые глаза протеев, которые не нужны им в темноте, начинали развиваться в первом же поколении, а кожа темнела. На самом деле, это было всего лишь случаем ненаследуемой модификационной изменчивости, вполне характерной для амфибий.
«Фонарики» если и используются пещерными организмами, то в основном для охоты. В этом смысле наблюдается сходство с глубоководными жителями. Например, глубоководный удильщик испускает свет и приманивает на него жертву. Подобно ему действуют флуоресцирующие личинки комаров — они снабжены светящимися нитями, на которые садятся залетевшие в пещеру светолюбивые насекомые, служащие личинкам пищей. Пещерные же растения любят свет и изобретают хитрые механизмы, чтобы улавливать мельчайшие его проявления. Так, мох, растущий в провалах (дырках с поверхности), даже «разработал» специальные линзы, фокусирующиеся там, куда попадают солнечные лучи.
Интересные биологические приспособления имеют и летучие мыши (которые вообще, ввиду своей оригинальной физиологии, являются крайне любопытным объектом для биологов). Они не только способны впадать в длительную сезонную спячку, но также имеют множество особенностей, связанных с размножением.
«При этом рукокрылые умеренных широт сильно отличаются от тропических «коллег» по характеру процесса оплодотворения и начальных фаз эмбрионального развития, — рассказывает Алексей Маслов. — У летучих мышей умеренного климата отмечают весеннее и осеннее спаривание, при этом последнее не совпадает с периодом овуляции (а он у многих летучих мышей нашей полосы — единственный в году). Поэтому сперматозоиды находятся в самке и сохраняют жизнеспособность во время зимней спячки (пять—семь месяцев), и в первые дни после пробуждения происходит оплодотворение перезимовавшими сперматозоидами. Надо сказать, что оплодотворение в ходе весеннего спаривания происходит тоже перезимовавшими сперматозоидами, только зимуют они в половых путях самца».
На этом список особенностей не заканчивается. Если, например, у человека срок эмбрионального развития составляет всем известные девять месяцев, то у летучих мышей определить его даже не всегда возможно — темп эмбрионального развития зависит от температуры окружающей среды.
Летучие мыши часто становятся жертвами безобидных на вид синичек. Хитрая птица научилась распознавать специфический звук, который мышь издает при пробуждении, и когда еще толком не проснувшаяся жертва, непрогретая, малоподвижная, с плохой координацией, выползает из пещеры, синица убивает и съедает ее.
Отдельно стоит сказать про загадочные жизненные циклы спелеологических обитателей. В пещерах обитает многочисленная (около 170 видов) группа рыбок cavefish. Некоторые из ее представителей являются близкими «родственниками» zebrafish (рыбки Данио) — излюбленного объекта для исследований биологии развития и молекулярных исследований. Пещерные рыбы спят намного меньше обитателей поверхностных вод.
Долгое время в Словении, Хорватии, Средиземноморье протеи обвинялись в возникновении штормов. Дело в том, что обильные осадки вызывали в пещерных реках паводки, и вода выносила этих животных на поверхность. Никогда не видевшие таких существ люди принимали их за новорожденных драконов, которых обвиняли во всех смертных грехах и сжигали. Так продолжалось, пока один из священников не додумался показать «драконыша» своему знакомому биологу. Некоторые утверждают, что именно с этого момента началось активное изучение пещерных организмов.
«Одна из объясняющих это явление гипотез состоит в том, что из-за отсутствия зрения мозг получает меньше сенсорной информации, и у него высвобождаются колоссальные мощности, — объясняет Алексей. — Возможно, он отдыхает частями». А пещерные протеи являются феноменальными долгожителями (что не дает покоя человечеству). Продолжительность жизни коррелирует с массой тела, размером генома. Эти же организмы весят менее 100 граммов, а живут более 100 лет. Кроме того, они могут месяцами не есть. Ученые исследуют, где именно у них запасена энергия и как она расходуется.
Еще у пещерных животных логичным образом снижается агрессивность. В темных пространствах подземелий крайне редко можно встретить особь своего вида, и если ты ее нашел, а она еще и противоположного пола — зачем воевать? Это очень логичная поведенческая модель, которую ученые показали на экспериментах по парному ссаживанию.
Животные из предковых популяций, попавшие «в дыру» когда-то сверху и приспособившиеся к жизни в ее условиях, развиваются везде немного по-разному, и с большой долей вероятности в разных спелеологических районах будут разные виды. Только в алтайской пещере Кёк-Таш описано четыре новых вида животных.
Тем загадочнее представляется ситуация с пауками рода Uthina в США — там один и тот же вид распространен на половине континента, в разных пещерах, которые, насколько известно, никак друг с другом не соединены. Ученые ломают голову над вопросом: что заставляет всех этих пауков развиваться по одному и тому же пути?
Это может показаться неожиданным, но спелеонаука имеет и практические применения. Так, из пещерных микроорганизмов выделяют природные антибиотики. Дело в том, что некоторые бактерии живут в пещере очень долгое, геологическое время, сверху постоянно течет вода, и с ней привносятся различные микроорганизмы. Бактериям регулярно приходится защищаться от пришельцев, и они выработали для этого свои действенные способы, которые можно использовать и для лечения людей. Такой антимикробный агент выделили совсем рядом, в очень популярной у туристов красноярской пещере Большой Орешной.
Кроме того, в пещерах, особенно азиатских, зимуют и размножаются многие насекомые, которые переносят болезни. Проводятся исследования множества уровней — от инспекции этих «дыр», до разработки методов борьбы с вредителями.
Отдельный пласт спелеонауки представляют собой популярные в середине XХ века исследования реакции на длительное пребывание в подземелье человеческого организма. Результаты этих работ предполагалось использовать, в том числе и для космоса. Ведь пещеры и космос очень похожи: и там, и там человек оказывается в полной темноте, тишине и изоляции. Люди, именующие себя спелеонавтами, в одиночку, без часов погружались «в дыру» на месяцы и исследовали свой суточный ритм, а затем и то, как он влияет на организм (проверялся кальциевый обмен, зрение и т.д.). И хоть космические исследования сегодня в пещерах не ведутся, благодаря спелеонавтам удалось выяснить, что естественный биологический ритм человека составляет 24,5 или 48 часов. В больших городах результаты их исследований предлагалось использовать для «пещерной» терапии бессонницы, чтобы больной выспался и вошел в естественный ритм.
«В 1883 году произошло мощное извержение вулкана Кракатау (Индонезия). Сила взрыва превышала силу взрыва бомбы в Хиросиме в 10 000 раз, остров был практически уничтожен, сотни городов и поселений разрушились или получили повреждения. В атмосфере оказалось такое количество вулканического пепла, что несколько лет наблюдались интенсивные по окраске рассветы и закаты. По одной из версий, именно они вдохновили художника Эдварда Мунка на создание серии картин «Крик», — говорит Алексей Маслов. — Практически всё живое в районе взрыва погибло. По данным современников, первые насекомые, птицы, растения появились на соседних островах лишь спустя десятки лет. А жизнь в пещерах архипелага не останавливалась. Если будет апокалипсис, пещерные обитатели имеют шансы его пережить».
Несмотря на то, что спелеомир может веками поддерживать сам себя в неизменном состоянии, он очень хрупкий, если речь идет о воздействии извне. Когда та или иная пещера становится популярной у туристов, они наносят ей непоправимый урон — тревожат пребывающих в спячке мышей (которые могут после этого второй раз не проснуться, так как тратят слишком много энергии на пробуждение), оставляют килограммы мусора.
Сейчас Алексей Маслов, возглавляющий Экоклуб Новоси-бирского государственного университета, при поддержке магазина «Альпиндустрия» реализует акцию по очистке сильно загрязненной посетителями алтайской пещеры Тут-Куш.
«В пещерах всё восстанавливается крайне долго, иногда вообще не восстанавливается. Очень важно то, что мы можем убрать, оттуда вынести и больше никогда не заносить, — рассказывает ученый. — С пещерой Тут-Куш у меня свои счеты — в июне 2015 года в группе под моим руководством из-за большого количества плесени во входной части пещеры у одной из участниц похода развилась аллергическая реакция немедленного типа — отек Квинке. Всё закончилось благополучно только благодаря наличию необходимых медицинских препаратов, опыту и своевременной эвакуации сотрудниками МЧС. Так что в пещере не просто скопилось критическое количество мусора — это уже опасно для здоровья ее посетителей».
В ноябре 2016 волонтеры Экоклуба НГУ провели экологическую акцию по очистке Тут-Куша. Однако мусора там настолько много, что удалось собрать лишь малую его часть.
«В этом году будет сделано еще несколько таких акций. В них будут участвовать спелеологи клуба «Кедр» (Новосибирск) и молодежного отделения Русского географического общества Горно-Алтайского государственного университета. После это мы планируем организовывать новые мероприятия и участвовать в экологических начинаниях спелеологов других регионов. Надеюсь, что наша акция привлечет внимание к проблемам охраны и экологии пещер», — говорит Алексей Маслов.
Диана Хомякова
Фото предоставлены Алексеем Масловым
