Закон «джунглей» - [16]
В свою очередь, эти параметры, связанные с размерами, важным образом сказываются на численности различных видов животных в популяциях и в пищевых цепях.
Пирамида чисел
Два тигра не укроются под одним холмом.
Элтон отмечал, что животные, находящиеся в основании пищевой цепи, обычно многочисленны, а те, что ее завершают, – например, тигры – встречаются относительно редко. Как правило, между двумя этими крайностями прослеживается устойчивое снижение численности животных. Элтон назвал эту закономерность «пирамидой чисел».
В качестве примера он приводил английскую дубраву, где можно найти «огромное количество растительноядных насекомых, например тлей, множество пауков и плотоядных наземных жуков, значительное количество мелких певчих птиц и всего одного-двух ястребов». Другой пример, который он лично задокументировал, – арктическая фауна, где обитает огромное количество рачков, которыми питается рыба, рыбу едят тюлени, а тюленей – сравнительно немногочисленные белые медведи. Элтон утверждал, что такие пирамиды существуют в сообществах животных по всему миру.
«Пирамиды чисел» предполагают, что в нормальных условиях в любом регионе численность животных остается сбалансированной. В таком случае возникает фундаментальный вопрос о том, каким образом поддерживается такая плотность: как животные регулируют собственную численность и избегают, с одной стороны, перенаселения, а с другой – вымирания? Элтон полагал, что в целом пределы роста популяции устанавливаются хищниками, патогенами, паразитами и доступностью пищи. Вымирания не происходит, объяснял он: если добычи становится мало, хищники переключаются на другую пищу, позволяя популяции восстановиться.
В свою очередь, нарисованная Элтоном картина регуляции количества животных сближается с кенноновской идеей о гомеостазе – показатели остаются в определенных диапазонах под действием факторов, уравновешивающих друг друга. Элтон не использовал этого термина, Кеннон пока его не популяризовал, но позже это сделали другие экологи.
Элтон считал, что регуляция численности животных – показатель не просто фундаментальный, но и важный с практической точки зрения, поэтому посвятил этой теме почти четверть своей книги. Но он признавался, что «приходилось выражаться общими фразами, так как в настоящее время столь мало известно о законах, регулирующих численность животных».
Действительно, книга Элтона побудила экологов выявлять эти законы регуляции численности животных, подобно тому как работы Кеннона сподвигли психологов искать закономерности, управляющие работой организма у человека и других животных.
Именно об этом мы и поговорим далее.
Но прежде следует упомянуть еще об одном моменте, связанном с публикацией книги Элтона: она породила миф о самоубийстве леммингов. Согласно элтоновскому прочтению книги Коллетта, лемминговый год наступает, когда «целое множество леммингов словно сходит с ума и спускается с гор». Он писал в своей «Экологии животных»: «Лемминги бегут в основном по ночам, они могут преодолеть более сотни миль по суше, прежде чем достигнут моря, а потом просто прыгают в воду и плывут, пока не погибнут». Однако это описание было основано на байках из книги Коллетта. Элтон никогда не видел ни лемминга, ни их миграции, ни тем более массового самоубийства.
Миф о самоубийстве леммингов еще сильнее закрепился после 1958 г., когда вышел диснеевский фильм «Белая пустошь», в котором рассказывалось о леммингах, бегущих к своей смерти. Рассказчик за кадром говорил: «Каждым крошечным грызуном овладевает своеобразное непреодолимое влечение, и он в безумии несется вперед». Зрители видели, как лемминги прыгают в воду с высокой скалы. На самом деле, эта сцена была постановочной: леммингов сбрасывали сами киношники.
Фильм был отмечен «Оскаром».
02
Логика жизни
Все, что подтверждается для E. coli, должно подтверждаться и для слона.
Жак Моно и Франсуа Жакоб
Элтон описал, какую огромную важность имеет регуляция численности животных как в природе, так и для прикладных дисциплин, а Кеннон объяснил, почему физиологическая регуляция критически важна для здоровья животных и человека. Однако, по их собственному признанию, ни то ни другое не позволяло детально судить о количестве тех веществ, уровень содержания которых регулируется в экосистемах или организме.
Проблемы расшифровки законов регуляции для экологов и физиологов были в некоторой степени разными. Элтон и его коллеги обычно могли наблюдать «игроков» невооруженным глазом – речь шла о животных и растениях в конкретном месте. Но экологи не могли докопаться до правил своей игры, так как экология – в основном наблюдательная и описательная, а не экспериментальная наука.
Напротив, Кеннон и его соратники поднаторели в экспериментах, но также не могли работать в полную силу, поскольку в 1930-е гг. изучение физиологии в основном сводилось к наблюдению феноменов, проявляющихся на уровне органов и тканей. «Игроками», регулирующими эти феномены, являются невидимые молекулы, которые сложно выделить и идентифицировать.
В следующих трех главах я расскажу, как были открыты общие и некоторые частные законы физиологической регуляции. Довольно забавно, что первые прорывы в этих исследованиях произошли благодаря существам, не имеющим тела, – бактериям, обитающим в пищеварительной системе человека (глава 3). Однако эти первопроходческие исследования были важны потому, что, хотя рассматриваемые законы и были открыты при изучении бактерий, они действительно оказались универсальными и регулируют всевозможные процессы в разнообразных организмах, в том числе и у нас с вами. Именно по следам этих первопроходцев были открыты частные законы, регулирующие важные аспекты человеческого метаболизма, например переработку холестерина (глава 4) и рост клеток (глава 5). Когда удалось идентифицировать конкретных игроков и правила, по которым они играют, произошла биомедицинская революция, превзошедшая самые оптимистичные прогнозы Кеннона, – он и вообразить не мог ничего подобного.
Надеемся, что отсутствие формул в книге не отпугнет потенциальных читателей. Шон Кэрролл – физик-теоретик и один из самых известных в мире популяризаторов науки – заставляет нас по-новому взглянуть на физику. Столкновение с главной загадкой квантовой механики полностью поменяет наши представления о пространстве и времени. Большинство физиков не сознают неприятный факт: их любимая наука находится в кризисе с 1927 года. В квантовой механике с самого начала существовали бросающиеся в глаза пробелы, которые просто игнорировались.
В своей книге американский биолог, крупнейший специалист по эволюционной биологии развития (эво-дево) Шон Кэрролл понятно и увлекательно рассказывает о том, как эволюция и работа естественного отбора отражаются в летописи ДНК. По его собственным словам, он приводит такие доказательства дарвиновской теории, о которых сам Дарвин не мог и мечтать. Генетические исследования последних лет показывают, как у абсолютно разных видов развиваются одни и те же признаки, а у родственных — разные; каким образом эволюция повторяет сама себя; как белокровные рыбы научились обходиться без гемоглобина, а колобусы — переваривать растительную пищу как жвачные животные.
Книга посвящена жизни и творчеству выдающегося советского кристаллографа, основоположника и руководителя новейших направлений в отечественной науке о кристаллах, основателя и первого директора единственного в мире Института кристаллографии при Академии наук СССР академика Алексея Васильевича Шубникова (1887—1970). Классические труды ученого по симметрии, кристаллофизике, кристаллогенезису приобрели всемирную известность и открыли новые горизонты в науке. А. В. Шубников является основателем технической кристаллографии.
Нильс Бор — одна из ключевых фигур квантовой революции, охватившей науку в XX веке. Его модель атома предполагала трансформацию пределов знания, она вытеснила механистическую модель классической физики. Этот выдающийся сторонник новой теории защищал ее самые глубокие физические и философские следствия от скептиков вроде Альберта Эйнштейна. Он превратил родной Копенгаген в мировой центр теоретической физики, хотя с приходом к власти нацистов был вынужден покинуть Данию и обосноваться в США. В конце войны Бор активно выступал за разоружение, за интернационализацию науки и мирное использование ядерной энергии.
Джеймс Клерк Максвелл был одним из самых блестящих умов XIX века. Его работы легли в основу двух революционных концепций следующего столетия — теории относительности и квантовой теории. Максвелл объединил электричество и магнетизм в коротком ряду элегантных уравнений, представляющих собой настоящую вершину физики всех времен на уровне достижений Галилея, Ньютона и Эйнштейна. Несмотря на всю революционность его идей, Максвелл, будучи очень религиозным человеком, всегда считал, что научное знание должно иметь некие пределы — пределы, которые, как ни парадоксально, он превзошел как никто другой.
Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал.
«Занимательное дождеведение» – первая книга об истории дождя.Вы узнаете, как большая буря и намерение вступить в брак привели к величайшей охоте на ведьм в мировой истории, в чем тайна рыбных и разноцветных дождей, как люди пытались подчинить себе дождь танцами и перемещением облаков, как дождь вдохновил Вуди Аллена, Рэя Брэдбери и Курта Кобейна, а Даниеля Дефо сделал первым в истории журналистом-синоптиком.Сплетая воедино научные и исторические факты, журналист-эколог Синтия Барнетт раскрывает удивительную связь между дождем, искусством, человеческой историей и нашим будущим.
Эта книга – захватывающий триллер, где действующие лица – охотники-ученые и ускользающие нейтрино. Крошечные частички, которые мы называем нейтрино, дают ответ на глобальные вопросы: почему так сложно обнаружить антиматерию, как взрываются звезды, превращаясь в сверхновые, что происходило во Вселенной в первые секунды ее жизни и даже что происходит в недрах нашей планеты? Книга известного астрофизика Рэя Джаявардхана посвящена не только истории исследований нейтрино. Она увлекательно рассказывает о людях, которые раздвигают горизонты человеческих знаний.