Изучив вопрос о силах, которые воздействуют на изменение пород домашних животных и культурных растений, Дарвин поставил перед собой задачу — выяснить, как происходит изменение видов диких животных и дикорастущих растений. В сельском хозяйстве человек сам создает высококачественные породы домашних животных и культурных растений. Как же происходит изменение в той области природы, которая не подвластна человеку, где процесс развития идет без участия человека?
Как показал Дарвин, во втором случае силы самой природы приводят к изменению старых и к появлению новых видов животных и растений.
Задолго до Дарвина ученые обратили внимание на то, что дикие животные и дикорастущие растения делятся на группы сходных между собой организмов, дающих при скрещивании плодовитое потомство. Каждую такую группу сходных организмов, живущих в тех же примерно условиях, стали называть словом «вид». Шведский ученый Карл Линней предложил называть каждый вид двумя словами: одно обозначает название группы сходных видов, название «рода», другое — название данного вида. Так, например, ворон, грач и серая ворона представляют три близких вида, относящиеся к одному роду «ворон», но вместе с тем каждый из видов отличается своими характерными признаками. Ворон — крупная птица, с черным оперением, с могучим клювом. Серая ворона значительно меньшего размера, с черными головой, крыльями и хвостом, в то время как остальное оперение серое. Грач — стройная птица, с блестящим черным оперением, фиолетово-синего оттенка, с острым клювом, основание которого покрыто светло-серой шелушащейся кожей.
Сторонники ненаучного, религиозного взгляда на природу утверждали, что все виды животных и растений были созданы сверхъестественным путем и с тех пор остаются неизменными. Линней писал: «Видов существует столько, сколько их было сотворено с самого начала».
Дарвин доказал, что этот взгляд ошибочный: виды нельзя считать постоянными. Внутри вида появляются новые разновидности, которые со временем могут превратиться в новые виды. Эту заслугу Дарвина перед наукой и человечеством высоко оценил, как мы видели выше, В. И. Ленин.
Дарвин обратил внимание на взаимоотношения организмов и выяснил основные силы, которые эти взаимоотношения определяют. Он подметил, что одно из основных свойств, определяющих отношения между разными видами, состоит в способности, или «стремлении», каждого вида животных или растений безгранично размножаться. В обычных условиях эта способность к безграничному размножению часто остается незаметной. Наоборот, какой-нибудь вид нередко оказывается крайне малочисленным. Это знает каждый коллекционер бабочек и жуков или ботаник — охотник за редкими растениями. Изучив ближе условия жизни соответствующего вида, можно убедиться, что громадная часть организмов этого вида погибает в раннем возрасте, не оставляя потомства. Если тот же самый хиреющий вид перенести в другие, благоприятные для него условия существования, то количество организмов этого вида будет быстро увеличиваться. В благоприятных условиях вид может обнаружить поистине чудовищную способность размножения.
Известно немало случаев массового размножения того или иного вида при благоприятных условиях. Дикие лошади, мустанги Южной Америки, происходят от нескольких кобыл и жеребцов, брошенных на произвол судьбы испанцами, когда они были вынуждены спешно покинуть основанный ими в начале XVI в. город Буэнос-Айрес. Когда испанцы вернулись через 45 лет в район этого города, то в окружающих степях-пампасах паслись многочисленные стада одичалых лошадей. В условиях, где возможно выживание всего потомства от одной кобылы и одного жеребца, через 60 лет получится около полумиллиона потомков.
Рогатый скот был ввезен Колумбом на остров Сан-Доминго в количестве нескольких штук. Через 27 лет здесь встречались стада в 4000–6000 голов.
В 1932 г. в Северо-Байкальский заповедник Бурят-Монгольской АССР было выпущено 183 экземпляра ондатры — крупной канадской крысы с красивым золотистым мехом. Через пять лет был начат отстрел ондатры. В 1937 г. было убито 6169 зверьков, в 1938 г. — 18 131, в 1939 г. — 52 104. По этим данным можно судить о быстром размножении ондатры.
Только благодаря неослабному преследованию тараканов-прусаков их чудовищное размножение незаметно. Ослабление этого преследования быстро приводит к тому, что размножившиеся тараканы буквально начинают сыпаться с потолка на кухонные столы.
В обычных условиях безграничного размножения не происходит потому, что сила размножения каждого вида наталкивается на силу сопротивления со стороны других видов. Между организмами разных видов возникают противоречия. Они вступают в отношения, борьбы за пространство или пищу. Из этих противоречий вытекает естественный отбор наилучше приспособленных к условиям существования. Это относится к каждому поколению и к каждому возрасту жизни. Естественный отбор является основной силой, изменяющей виды животных и растений в живой природе, которая не находится под опекой человека.
Дарвин называет естественным отбором сохранение полезных изменений и уничтожение вредных. Как бы ни было велико число организмов, случайно гибнущих в стихийной природе, в каждом виде можно установить и закономерную гибель организмов, хуже приспособленных к условиям существования, чем другие, Наилучше приспособленные выживают и оставляют потомство.
В некоторых случаях уничтожение хуже приспособленных вытекает непосредственно из противоречий между двумя видами или между организмами того же самого вида. Сюда относится, например, столкновение жизненных интересов у двух видов хищников, охотящихся за одной и той же добычей, или у растений, имеющих сходную корневую систему и сходные размеры стебля. Взошедшее раньше растение отнимет свет и растворы солей от взошедшего позднее и тем приведет его к гибели (рис. 5).
Рис. 5. Уменьшение числа деревьев на единицу площади в результате борьбы за существование:
1 — господствующие; 2 — кандидаты на отмирание; 3 — отмирающие.
Огромной силой размножения обладают мышевидные грызуны: в течение короткого срока, при благоприятных для грызунов условиях, на пространстве одного гектара появляются десятки тысяч норок этих вредителей, и посевы постигает стихийное бедствие.
В других случаях гибель лишь косвенно вытекает из противоречий между безграничностью размножения и изменчивости и ограниченностью жизненных средств. Таковы отношения между растениями и травоядными животными или между насекомыми и насекомоядными птицами. Между теми и другими нет непосредственных противоречий, но растения могут испытывать на себе влияние безграничного размножения растительноядных животных, а последние представляют источник пищи для разных видов хищников, каждый из которых, в свою очередь, беспредельно размножается.
Много наблюдений сделано над покровительственной окраской и формой тела у насекомых. Сходство окраски и формы с окружающей обстановкой, несомненно, имеет полезное значение для насекомого, скрывая его от острого зрения насекомоядных птиц и позволяя ему успеть спариться и отложить яйца. Явления защитной (критической) окраски широко распространены у насекомых. Многие бабочки, кузнечики и другие насекомые напоминают расцветкой и формой крыльев листья. Некоторые бабочки, летающие осенью, в состоянии покоя удивительно похожи на сухой лист. Жуки, клопы и некоторые бабочки, садящиеся на кору, обладают крыльями, поверхность которых покрыта мелкими черточками, создающими общий вид рисунка коры (рис. 6).
Рис. 6. Защитная окраска и форма:
1 — палочник; 2 — листовидка; 3 — бабочка, напоминающая формой сложенных крыльев лист; 4 — тропическая бабочка каллима со сложенными крыльями — рисунок нижней стороны крыльев напоминает жилкование листа; 5 — она же с расправленными крыльями; 6 — гусеница сливовой пяденицы: 7 — рыба-тряпичник, выросты тела которой напоминают водоросли; 8 — игла-рыба в зарослях морской травы; 9 — краб среди водорослей.
Многочисленные прямые наблюдения показали, что сходство окраски насекомого с окружающей обстановкой возникло в результате уничтожения птицами всех тех насекомых, которых они могли найти, и выживания насекомых, оставшихся незамеченными.
Птицы обладают громадным аппетитом, и истребление ими насекомых, особенно в период выкормки птенцов, весьма значительно. По наблюдениям советского ученого А. Н. Промптова, пара больших синиц за 15 дней выкармливания птенцов приносила в гнездо корм 4135 раз. За все время выкармливания выводка ими было уничтожено не меньше 10 000 насекомых. Эти наблюдения были сделаны посредством особого прибора, отмечающего каждый прилет одного из родителей, когда он садится для передачи корма на жердочку.
Опыты над истреблением птицами насекомых богомолов были произведены советским ученым М. М. Беляевым. Бурые богомолы, привязанные к бурой почве, остались невредимыми на 80 %, тогда как зеленые богомолы на бурой почве были истреблены птицами (чеканами и пустельгой) на 60 %.
В этом случае естественный отбор определяется как стихийным размножением различных видов насекомоядных птиц, сеющих смерть среди насекомых, так и громадным размножением насекомых. Его результатом оказывается уничтожение насекомых, более заметных птицам, т. е. хуже приспособленных, и выживание насекомых, наиболее скрывающихся от взора птиц, т. е. наилучше приспособленных.
Истребление хуже приспособленных увеличивается в определенное время года. Истребляемость повышается в зимнее время, когда трудно добыть пищу. Много растительноядных животных гибнет зимой от бескормицы. Кабаны на Северном Кавказе в снежную зиму 1930 г. погибали от бескормицы. В долинах было слишком много снега, а выбраться в более высокие места они не смогли. В Астраханском заповеднике осенью 1928 г. много кабанов погибло из-за сильнейшего бурана и гололедицы, покрывшей корм. Страшно голодают и гибнут зимой волки и другие хищники, не знающие спячки.
Эту полную зависимость живых существ от их условий существования Дарвин назвал борьбой за существование.
Отношения борьбы во многих случаях нетрудно обнаружить. Можно указать на поведение птенца кукушки по отношению к его случайным братьям и сестрам. Кукушка — гнездовый паразит: она гнезд не строит и яиц не высиживает. Каждое свое яйцо кукушка откладывает отдельно в чужое гнездо какой-нибудь мелкой птички, которая и высиживает его наравне со своими. Замечательно, что яйцо кукушки очень маленького размера: яйцо этой довольно крупной птицы (длина тела с хвостом около 40 сантиметров) примерно равно по размеру яйцу воробья. Вылупившийся кукушонок, еще голый, выбрасывает из гнезда одного за другим своих названных братьев и сестер, безразлично, вылупились ли они или находятся в скорлупе. Здесь борьба за пищу проявляется в острой форме. Кукушонок оказывается в гнезде мелких птичек. Между тем растет он быстро, корма требует много. Пара птичек, которой он был насильно навязан, только в том случае сможет выкормить кукушонка, если он один находится в гнезде. В основе отношений кукушонка и птенцов, которым «по праву» принадлежали заботы их родителей, находится борьба за получение достаточного количества пищи.
В этом случае к усовершенствованию видовых особенностей ведут отношения борьбы. В других — к тому же результату ведут отношения взаимопомощи. Установление отношений взаимопомощи между насекомыми и цветковыми растениями повело к возникновению самых разнообразных приспособлений: к опылению и к усовершенствованию средств привлечения насекомых — формы и окраски лепестков венчика, к появлению нектарников, приспособлений к выделению ароматических веществ и т. п. В основе возникновения этих отношений были трудности условий существования — несоответствие между громадной продукцией пыльцы и ничтожным количеством ее, которое переносилось с цветка на цветок ветром. Стихийно возникшие отношения взаимопомощи с насекомыми разрешили это несоответствие. Сохранялись те растения, которые производили меньшее количество пыльцы, так как опыление стало совершать насекомое, переносящее пыльцу с цветка на цветок. Взамен насекомое, посещая цветок, питается его пыльцой и сладким соком.
Яркий пример этих отношений представляет пчела. Пчела в процессе своей жизнедеятельности, так сказать попутно, участвует в опылении сельскохозяйственных растений. Люди, далекие от биологии, думают, что главное и основное назначение пчелы — доставлять мед и воск. А между тем стоимость дополнительного урожая от использования пчел как опылителей значительно превышает стоимость получаемого от пчеловодства меда и воска.
В средней полосе СССР ранний взяток дают яблоня, груша, слива, позднее вишня.
В южных районах СССР, в Закавказье, Узбекской ССР, Таджикской ССР и в других местах ранний взяток дают абрикос, персик. В июне большое значение имеет малина. В лесных районах богатый взяток пчелы получают от лиственных растений: орешника, ольхи, ивы, клена, вяза, дуба, липы, березы, ясеня. Одно дерево липы может дать до 30 килограммов меда.
Развитие колхозного садоводства неизбежно связано с развитием пчеловодства.
Громадное значение имеет пчеловодство для культуры гречихи. Поля гречихи вблизи от пасек дают урожай на 60–80 % больше полей, удаленных от пасек.
Таким образом, в основе возникновения этих отношений раньше также существовали противоречия, которые были разрешены установлением взаимной помощи между насекомоопыляемыми растениями и насекомыми.
Стадность у крупных травоядных млекопитающих представляет другой пример отношений взаимной помощи, также связанных с отношениями борьбы — в данном случае с крупными хищниками.
В основе возникновения отношений взаимной помощи часто можно установить борьбу за жизнь. Между особями того же самого или разных видов существуют противоречия, разрешение которых ведет к установлению отношений взаимной помощи. Значит, борьба, вытекающая из противоречий, является основным движущим началом видообразования, изменения и усовершенствования различных приспособлений.
Как видно из изложенного, Дарвин показал, что и в природе, на которую не распространяется влияние человека, материал для отбора дают наследственные изменения. Без изменчивости животных и растений и без укрепления новых изменений путем наследственной передачи потомству было бы невозможно изменение видов. Но вместо искусственного отбора, вместо воли человека, в природе господствует естественный отбор, проявляющийся в борьбе за существование и вытекающий из противоречий между живыми организмами.
Естественный отбор представляет основное движущее начало биологической эволюции. Неудивительно, что Дарвин уделил различным вопросам, непосредственно связанным с естественным отбором, половину своего труда «Происхождение видов путем естественного отбора». В главе 1-й — «Изменение под влиянием одомашнения» он рассматривает вопрос об искусственном отборе, наследственности и изменчивости домашних животных и культурных растений. В главе 2-й — «Изменение в естественном состоянии» изложен вопрос об индивидуальной и видовой изменчивости в природе. В главе 3-й — «Борьба за существование» рассматривается вопрос о безграничном размножении организмов и его препятствиях. В 4-й — «Естественный отбор или переживание наиболее приспособленных» — различные вопросы, связанные с естественным отбором — значение скрещивания, происхождение родственных видов из одного корня, расхождение видов в разных направлениях. Глава 5-я — «Законы изменчивости» специально посвящена вопросу об изменчивости. Главы 6-я и 7-я — «Затруднения, встречаемые теорией» и «Различные возражения против теории естественного отбора» в основном исследуют вопрос о начальных стадиях возникновения новых признаков, частей и органов (см. ниже). В главе 8-й — «Инстинкт» дан замечательный материал об инстинктах у животных (пчелы, муравьи, кукушка и др.). Глава 9-я — «Гибридизация» посвящена роли скрещивания. В главах 10-й — «О неполноте геологической летописи» и 11-й — «О геологической последовательности органических существ» говорится о развитии живых существ в минувшие эпохи. Здесь, в частности, разобраны важные вопросы о промежуточных разновидностях и о вымирании. В главах 12-й и 13-й — «Географическое распространение» рассмотрены способы расселения живых существ, преграды, роль изменения климата, вопрос о населении океанических островов. Глава 14-я посвящена вопросам анатомии: роли сравнительной морфологии в изучении родственных связей, объяснению сходства зародышей различных животных, вопросу об остаточных, или рудиментарных, органах. Последняя, 15-я глава, содержит повторение и выводы.
Попутно Дарвин доказал самый факт исторического процесса развития жизни на земле. Он установил, что документальные доказательства исторического развития от низших форм имеются в строении и развитии любого организма — в остаточных, или рудиментарных органах (как, например, у человека хвостовые позвонки, ушные мышцы, червеобразный отросток слепой кишки), в преходящих, или провизорных органах (жаберные борозды у зародышей высших позвоночных и у человека, наружный хвост у зародышей человека и высших обезьян) и в явлениях атавизма, или возврата к строению предков (случаи рождения людей с несколькими парами молочных желез, с наружным хвостом и т. п.). Обширный материал по этому вопросу Дарвин привел в другом своем труде «Происхождение человека и половой отбор».
В главах X–XIII многочисленные доказательства эволюции приводятся из области географического распространения животных и растений и изучения ископаемых организмов (палеонтология). На более высоком уровне развития науки это направление работ Дарвина выросло в изучение конкретного хода эволюционного развития отдельных групп и отдельных видов.