Путешествие к красочному миру началось с эволюции зрения, которое изначально развилось более 600 миллионов лет назад, чтобы отличать свет от темноты. Эта способность, вероятно, возникла у ранних организмов, таких как одноклеточные бактерии, позволяя им обнаруживать изменения в окружающей среде, например, направление солнечного света. Со временем развились более совершенные зрительные системы, позволившие организмам воспринимать более широкий спектр света.
Как жизнь на Земле развилась настолько яркой
Представьте себе первобытную Землю: мир приглушенных коричневых, серых и зеленых тонов. Сегодня же наша планета изобилует калейдоскопом красок.
Unsplash
От великолепных перьев павлинов до яркого цветения — история о том, как Земля стала такой, связана с эволюцией. Но как и почему произошел этот взрыв красок?
Первыми животными, обладавшими трихроматическим зрением, были членистоногие. У позвоночных оно появилось 420-500 миллионов лет назад. Эта адаптация помогала древним животным ориентироваться в окружающей среде и обнаруживать хищников или добычу способами, недоступными для монохроматического зрения.
Ископаемые останки трилобитов, вымерших морских членистоногих, обитавших в морях более 500 миллионов лет назад, свидетельствуют о том, что у них были сложные глаза. Речь идет о глазах с множеством маленьких линз, каждая из которых захватывает часть поля зрения, и в сочетании они образуют мозаичное изображение. Эти глаза могли воспринимать различные длины волн, что давало эволюционное преимущество в условиях слабого освещения в море за счет улучшения видимости животных и обнаружения движения.
Все было готово: организмы могли видеть красочный мир до того, как они сами стали красочными.
Когда же все стало цветным?
Первый всплеск яркой окраски произошел от растений. Ранние растения начали давать яркие плоды и цветы, такие как красные, желтые, оранжевые, синие и фиолетовые, чтобы привлечь животных, помогающих растениям в распространении семян и опылении.
Аналитические модели, основанные на современной изменчивости растений, предполагают, что красочные плоды, появившиеся примерно 300-377 миллионов лет назад, эволюционировали совместно с животными, распространяющими семена, такими как ранние родственники млекопитающих. Цветы и их опылители появились позже, около 140-250 миллионов лет назад. Эти нововведения ознаменовали поворотный момент в истории Земли.
Появление цветковых растений в меловой период, более 100 миллионов лет назад, привело к взрыву красок, поскольку цветы приобрели более яркие оттенки, чем семена, чтобы привлечь таких опылителей, как пчелы, бабочки и птицы.
Заметная окраска у животных появилась менее 140 миллионов лет назад. Раньше животные были в основном приглушенно-коричневыми и серыми. Эта хронология позволяет предположить, что эволюция окраса не была неизбежной, а определялась экологическими и эволюционными факторами, которые могли привести к разным результатам при разных обстоятельствах.
Яркие цвета часто использовались для привлечения партнеров, отпугивания хищников или установления господства. Вероятно, важную роль в этих изменениях сыграл половой отбор.
Динозавры являются одними из наиболее ярких свидетельств ранней окраски животных. Окаменевшие меланосомы (содержащие пигмент клеточные структуры, называемые органеллами) у пернатых динозавров, таких как Анхиорнис, демонстрируют ярко-красное оперение. Эти перья, вероятно, служили демонстрационным целям, сигнализируя о пригодности для самок или отпугивая соперников.
Однако эволюция цвета не всегда однозначна. Возьмем, к примеру, ядовитых лягушек. Эти мелкие земноводные демонстрируют яркие оттенки синего, желтого или красного не для привлечения самок, а для предупреждения хищников об их токсичности — явление, известное как апосематизм.
Но некоторые из их близких родственников, не менее токсичные, сливаются с окружающей средой. Так зачем же создавать яркие предупреждающие сигналы, если камуфляж также может отпугивать хищников? Ответ кроется в местном сообществе хищников и «стоимости» создания окраски. В регионах, где хищники учатся ассоциировать яркие цвета с токсичностью, бросающаяся в глаза окраска является эффективной стратегией выживания. В других условиях может сработать смешение с другими животными.
В отличие от многих млекопитающих, которые обладают дихроматическим зрением и различают меньшее количество цветов, большинство приматов, включая человека, обладают трихроматическим зрением, позволяющим нам воспринимать более широкий спектр оттенков, включая красный. Это, вероятно, помогало нашим предкам находить фрукты в лесах и играло роль в передаче социальных сигналов. Однако, увы, но мы видим цветы иначе, чем пчелы-опылители, которые могут улавливать невидимые для нас ультрафиолетовые узоры, подчеркивая, как цвет соответствует экологическим потребностям вида.
Палитра Земли не является неизменной. Изменение климата, утрата среды обитания и влияние человека влияют на выбор цветов, что потенциально может изменить визуальный ландшафт будущего. Например, некоторые виды рыб, находящиеся в загрязненных водах, теряют свою яркую окраску, поскольку токсины нарушают выработку пигмента или визуальную коммуникацию.