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 Кек-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 все 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 Новосибирского государственного университета, при поддержке магазина "Альпиндустрия" реализует акцию по очистке сильно загрязненной посетителями алтайской пещеры Тут-Куш.

"В пещерах все 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. Все 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

Источники

Там, где можно пережить апокалипсис
Наука в Сибири (sbras.info), 30/01/2017

Похожие новости

  • 29/10/2019

    Природа гениальности опробована на мышах

    Случай и эксперимент с пластиковыми бутылками помог исследователям из Института систематики и экологии СО РАН найти удивительную замену обезьянам в когнитивных экспериментах. Лев Толстой, охотясь на зайцев, индивидуальностей в них не видел.
    114
  • 19/01/2017

    Самые громкие и важные исследования ученых СО РАН за 2016 год по версии НГС

    Хомяки-математики, яд для лечения сердца, спасение от энцефалита и таяние льдов Гренландии — НГС.НОВОСТИ изучили самые громкие и важные исследования ученых СО РАН за последний год.  Новосибирцы гордятся Академгородком и славой научного центра Сибири, которую город получил благодаря институтам СО РАН и работающим в них ученым.
    2667
  • 10/09/2019

    Сибирские ученые используют дроны для мониторинга саранчи

    ​С помощью беспилотников энтомологи из Новосибирска определяют участки, где растет полынь с примесью разнотравья: именно в таких местах предпочитает жить местная саранча в период сниженной активности.
    255
  • 12/09/2019

    Объединенный ученый совет СО РАН по биологическим наукам поддержал кандидатов в члены РАН

    ​11 сентября 2019 года Объединенным ученым советом СО РАН по биологическим наукам поддержаны следующие кандидатуры. На вакансию академика РАН по специальности «физико-химическая биология» (вакансия – 1): 1.
    329
  • 06/12/2016

    Новосибирские ученые изучают поведенческие модели птиц

    Учёные Новосибирского государственного университета и Института систематики и экологии животных СО РАН провели исследование изменчивости поведения птенцов барабинской чайки. Экологи поставили эксперимент: создали загородку-лабиринт, в которую помещали детёнышей чаек, чтобы оценить разнообразие присущих им способов решения задач на ориентирование.
    2052
  • 02/08/2019

    «Летопись, текущая через миллионолетия»

    ​Палеонтология — наука, которая изучает организмы, жившие в прошлые геологические периоды. Останки этих существ являются ключом к множествам тайн этого мира. Исследуя особенности древней флоры и фауны, ученые выясняют, как животный мир отвечает на изменения окружающей среды, и даже способны спрогнозировать влияние тех или иных факторов на современные экосистемы.
    538
  • 08/02/2019

    9 февраля 2019 года в ГПНТБ СО РАН пройдёт День российской науки

    ​9 февраля 2019 года в Государственной публичной научно-технической библиотеке СО РАН (Новосибирск, ул. Восход, 15) с 10:00 будут проходить мероприятия, посвященные Дню российской науки. Программа Дня науки:1 этаж, малый выставочный зал10:00 – 16:00Интерактивная выставка «ЧУДО СВЕТА или страсти по электричеству».
    887
  • 02/01/2019

    Юбилей академика Николая Петровича Гончарова

    ​Николай Петрович Гончаров родился 2 января 1959 года в г. Тулуне Иркутской области. В 1981 году окончил биологическое отделение факультета естественных наук Новосибирского государственного университета.
    1307
  • 07/10/2019

    «Академический час» на Фестивале науки-2019

    ​В рамках Фестиваля науки-2019 состоятся лекции ученых по программе «Академический час»: 9, 14, 15 и 16 октября в Доме ученых СО РАН. 16 октября в Новосибирском государственном университете. 18 октября в Новосибирском государственном медицинском институте.
    477
  • 10/01/2017

    Академику Николаю Колчанову исполнилось 70 лет

    ​Николай Александрович Колчанов родился 9 января 1947 года в с. Кондрашино Омской области. В 1971 году окончил Новосибирский государственный университет. С 1974 года работает в Институте цитологии и генетики СО РАН, а с 2008 года - директор этого института.
    2071