Когда Рэй Дэвис из группы Kinks написал мелодию "Last of the Steam-Powered Trains", исчезающие локомотивы были ностальгическими символами более простой английской жизни. Но для палеонтолога из Канзасского университета замена паровозов дизельными и электрическими двигателями, а также легковыми и грузовыми автомобилями может быть моделью того, как вымерли некоторые виды в летописи окаменелостей.

Брюс Либерман, профессор экологии и эволюционной биологии и старший куратор палеонтологии беспозвоночных в Институте биоразнообразия и Музее естественной истории Университета штата Канзас, попытался использовать историю паровозов, чтобы проверить достоинства "конкурентного исключения", давней идеи в палеонтологии о том, что виды могут довести другие виды до вымирания посредством конкуренции.

Работая с бывшим постдокторским исследователем KU Люком Стротцем, ныне работающим в Северо-Западном университете в Сиане, Китай, Либерман обнаружил, что в ископаемой летописи в основном отсутствуют подробные данные, подтверждающие конкурентное исключение, найденные в истории паровых двигателей: "Очень трудно увидеть какие-либо доказательства того, что конкуренция действительно играет большую роль в эволюции", - сказал Либерман.

Их выводы только что были опубликованы в статье "Конец линии: конкурентное исключение и вымирание исторических образований" в журнале Royal Society Open Science.

"В научном сообществе всегда существовало предубеждение, что конкуренция является своего рода фундаментальной силой, которая движет эволюцией и играет самую большую роль в вымирании", - сказал Либерман. "Эта идея исходит из множества различных областей исследований, в том числе и из ископаемых организмов. Но мы, как палеонтологи, должны глубже погрузиться в данные и проанализировать их".

Как выглядела бы идеальная "летопись окаменелостей" паровых поездов? Исследователи обнаружили массу данных о паровозах, включая их вымирание, в Locobase, базе данных паровозов, составленной и курируемой Стивом Ллансо и доступной через steamlocomotive.com, сайт, которым управляет Уэс Баррис.

"Я всегда был очарован паровозами, потому что они являются технологическим эквивалентом динозавров", - сказал Либерман. "Они гигантские. Мы предполагаем, что динозавры производили много шума. Мы знаем, что паровозы производили много шума, но их больше нет с нами".

Либерман и Штроц обнаружили, что база данных поездов является примером доказательств, необходимых палеонтологам для того, чтобы сделать вывод о вымирании определенных видов из-за конкурентного исключения или прямой конкуренции с другими видами.

Мы думали о том, чтобы попытаться найти модель в технологии, где мы могли бы сказать: "Ага! Здесь у нас есть хорошее доказательство того, что конкуренция играет решающую роль", - сказал Либерман. "Мы знаем, когда появляются определенные новые технологии, например, массовое производство автомобилей и дизельных локомотивов. Возможно, это тот случай, когда мы видим, что произошло благодаря конкуренции. Тогда давайте посмотрим на ископаемые и попытаемся использовать эту технологию в качестве примера того, что нам нужно увидеть, если мы хотим доказать, что конкуренция сыграла свою роль в вымирании".

Для исследователей KU история поездов началась до того, как поезда с паровым двигателем столкнулись с конкуренцией со стороны новых технологий, выполнявших те же задачи. Они сосредоточились на том, сколько тягового усилия создавали паровые двигатели по сравнению с более новыми двигателями, которые пришли им на смену.

"Вы начинаете видеть эти новые конкурентные вызовы паровозу - сначала электрификация двигателей в 1880-х годах, а затем развитие автомобилей", - сказал Либерман. "Железным дорогам стало неэффективно использовать паровозы для перевозки грузов. Тогда они начинают становиться более специализированными и могут процветать только в одной или нескольких областях, тянуть тяжелые грузы и, возможно, перемещаться на большие расстояния".

Рассматривая процесс постепенного исчезновения паровых локомотивов, исследователи обнаружили свидетельства "немедленной, направленной реакции на первое появление прямого конкурента, при этом последующие конкуренты еще больше сокращали реализованную нишу паровых локомотивов, пока вымирание не стало неизбежным результатом".

Но исследование предполагает, что вымирание может быть напрямую связано с конкуренцией между видами только при определенных обстоятельствах, "когда перекрытие ниш между действующим видом и его конкурентами почти абсолютно и когда действующий вид не способен перейти в новую адаптивную зону".

Как это может работать в природе? Либерман привел три примера, когда, по мнению палеонтологов, прямая конкуренция между видами привела к вымиранию некоторых из них. В некоторых случаях идея о том, что речь шла о конкурентном исключении, была развенчана; в других примерах доказательства конкурентного исключения значительно уступают скрупулезным данным о гибели паровых машин.

"Один из классических примеров связан с млекопитающими и нелетающими динозаврами, где традиционное мнение гласило: "Эй, млекопитающие были умнее и быстрее, и они довели этих динозавров до вымирания", - сказал он. Теперь мы знаем, что это был гигантский камень, упавший с неба, который нанес колоссальный ущерб окружающей среде, а более крупные существа более восприимчивы к этому". Второй известный пример связан с трилобитами и ракообразными, а последний - с моллюсками и брахиоподами".

По словам исследователя KU, данные о паровозах могут поставить под сомнение представление о том, что приспособляемость вида является отличительной чертой эволюционного успеха. Скорее, это исследование пополняет доказательства того, что виды, адаптирующиеся к новым ролям и условиям среды, делают это от безысходности.

"В течение времени, когда у технологии паровых локомотивов нет конкурентов, мы видим, что они почти диверсифицируются и не распространяются в каком-либо определенном направлении", - сказал Либерман.

"Но когда появляются эти новые локомотивы, мы видим глубокий сдвиг к действительно активному естественному отбору и адаптации паровоза". Часто считается, что адаптация - это хороший знак для группы. Но мы утверждаем, что на самом деле, когда вещи начинают адаптироваться и меняют направление - традиционно в эволюции это не лучшее время для группы. Мы утверждаем, что это признак того, что группа может испытывать принуждение или давление со стороны других вещей".

По словам Либермана, лучше понимая причины, условия и частоту конкурентного исключения, можно будет предсказать, какие виды рискуют вымереть в ближайшие годы, поскольку изменение климата под влиянием человека изменяет и сокращает среду обитания видов в мире.

"Мы хотели не просто посмотреть на прошлое, а иметь возможность прогнозировать конкуренцию", - сказал Либерман. "Можем ли мы посмотреть на конкретные группы, живущие сегодня, которые мы могли бы спроецировать в будущее и сказать: "Эй, эта штука показывает признаки того, что она уже находится в этой опасной зоне". Мы можем предсказать, вымрет ли оно".