Мир сегодня > Экология

По каким законам живут джунгли?

Алексей Чуличков, доктор физико-математических наук

«Ну да, — скажет скептик, — научишься у природы, как же! "Каждый сам за себя", "Зуб за зуб", "Выживает сильнейший" — известны нам эти законы джунглейѕ И вообще, в дикой природе жизнь сводится только к еде и продолжению рода!»
А так ли верно мы понимаем «законы джунглей»?

Как-то, готовясь к семинару, мы с коллегами искали видеоматериал, который бы ярко иллюстрировал борьбу за существование. Воображение рисовало кровавые сцены: особи одного вида в «последнем и решительном бою» отвоевывают себе место под солнцем. Просмотрев множество фильмов, мы остались весьма недовольны результатом: несмотря на ярость драк, ни одной жертвы мы не нашли — побежденные тигры и леопарды покидают поле битвы недовольно щурясь, но без видимых повреждений; попинав друг друга копытами, мустанги, живые и здоровые, мирно пасутся рядом друг с другомѕ Все эти схватки животных больше напоминают искусную имитацию, чем бой «не на жизнь, а на смерть». Служат они, как правило, выяснению своего места в иерархии стаи и по смыслу скорее соответствуют армрестлингу, чем бандитским разборкам со стрельбой.

Внимательный читатель может возразить против такого описания природы и понимания законов, по которым она живет, — против ее очеловечивания. Мы как будто бы приписываем природным объектам качества, свойственные нам самим: эмоциональность, разумность поведения, стремление к тем или иным целям. Действительно, наука предостерегает от такого необъективного отношения к объектам исследования. Но мы задались вопросом, ответ на который, возможно, лежит за пределами научного подхода: нас интересуют не законы зоологии или ботаники, а уроки нравственности, которые мы могли бы извлекать из наблюдений за природой. А это вопрос, скорее, философский. В «Книге Золотых правил», известной на Востоке и переведенной на европейские языки благодаря Е. П. Блаватской, дан совет, как можно найти ответ на него: «Помогай Природе и работай заодно с ней; и тогда Природа признает в тебе одного из своих творцов и станет покорна тебе. И откроет перед тобой широко вход в свои сокровенные недра».

Давайте посмотрим на природу глазами философа. Первый, поверхностный взгляд на какой-либо отдельно взятый живой организм может убедить нас в том, что он игрушка в руках слепой судьбы: множество враждебных сил окружает его, и все, чего он может достичь в лучшем случае, если ему повезет, — дать потомство. И предрешено ему пасть жертвой борьбы за существование. Но даже в науке интерес к отдельному организму в основном удовлетворен. Сейчас идет поиск описания целых систем взаимодействующих между собой организмов. В естествознании возникают новые философские концепции, которые основное направление эволюции видят в установлении все большего и большего количества связей между природными объектами. Например, авторы теории автопоэза чилийские нейробиологи У. Матурана и Ф. Варела уровень разумности мира связывают с количеством и качеством взаимосвязей.

Изучение природы показывает, что наиболее приспособлены к жизни системы с самым широким видовым разнообразием. Говоря научным языком, в таком сообществе все экологические ниши заполнены, то есть все, что предназначено природой, уже существует. В древнегреческой традиции подобное состояние называлось развитым космосом, в нем полностью проявлены все законы существования.

Интересно, что устойчивость таких «развитых космосов» в природе не имеет ничего общего с неподвижностью — эти системы существуют за счет взаимного влияния множества уравновешивающих друг друга факторов и тенденций. Научное название этого состояния — динамическое равновесие, то есть равновесие в потоке времени, материи, энергии, информации и т. д. Система, выведенная тем или иным катаклизмом из этого состояния, стремится вернуться либо в него, либо в другое состояние динамического равновесия. (Единственной альтернативой подобного поведения является равновесие не динамическое, а статическое, то есть полная неподвижность — смерть всего живого на Земле.) Элементы уравновешенного взаимодействия, вырванные из контекста, кажутся нам проявлениями жестокости жизни, действием естественного отбора, законов джунглей. Но чем глубже мы познаем законы взаимосвязей, тем яснее становится, что стратегия выживания, основанная на взаимовыгодном сотрудничестве со своими соседями, нередко оказывается чрезвычайно успешной для видов-участников, приносит им стабильность и процветание. Кооперация и конкуренция естественным образом дополняют и уравновешивают друг друга, пронизывая все уровни организации живой материи.

Чтобы не быть голословными, давайте обратимся к природным сообществам и рассмотрим несколько примеров.

Лесное братство

Гуляя по лесу и видя деревья, кусты, траву, мы даже не подозреваем, насколько тесно зависят эти «отдельно стоящие особи» друг от друга: это не просто растительное сообщество, а единый организм!

Мы привыкли к тому, что у каждого дерева есть свой ствол, ветви, корни. Видя маленькие елочки, растущие под покровом ветвей больших елей, мы часто жалеем их, приговаривая: «Вот она, борьба за существование! Кто раньше успел — тот и наверху!» Мы бы еще больше укрепились в своем мнении, узнав, что не всегда эти елочки — молодь: иногда их возраст лишь немного уступает возрасту соседних гигантов. Однако такое соседство служит важнейшей идее жизни, а не борьбы. Эти маленькие деревца — резерв, они пойдут в рост, если большие деревья по каким-то причинам погибнут.

Более того, оказывается, в лесу корни разных растений срастаются, образуя единую систему, и благодаря этому растение с менее развитым корнем получает дополнительное питание от своего более сильного соседа.

Срастание корней деревьев одного вида повышает их устойчивость к ветрам: такие деревья труднее повалить. Если растение погибает, то оставшиеся используют его корневую систему. А повреждение дерева, которое повлекло бы неминуемую гибель, не будь оно окружено собратьями, оказывается не столь страшным в их обществе.

Примером природной взаимовыручки является восстановление лесов после пожаров. На почве, лишенной выгоревших органических веществ, могут вырасти лишь очень неприхотливые растения: крапива, иван-чай, подорожник, мать-и-мачеха. Мы считаем их «сорняками», а они, довольно быстро наращивая биомассу, становятся удобрением, в буквальном смысле готовят почву для следующих за ними — кустов малины, ежевики, ивняка. Это поколение растений восстанавливает баланс воды в почве, преобразованной растениями-пионерами. Затем приходят березы, а в их тени вырастают маленькие ели, не выносящие палящих солнечных лучей. Так каждое поколение растений создает условия, менее пригодные для них самих, чем для растений, идущих им на смену. И постепенно лес обретает былое разнообразие. Смена видов растений не борьба «за место под солнцем», а процесс, в котором каждое звено является элементом единой цепи жизни.

Грибной андеграунд

Со школьной скамьи мы знаем, что все живые организмы делятся на два больших царства — растительное и животное. А к какому царству отнести грибы? Ясно, что не к животным, ведь гриб — это «шляпка на ножке», у него нет ни лап, ни глаз, ни ушейѕ Однако среди простейших животных тоже есть такие, которых с первого взгляда лучше бы отнести к растениям, а по составу ДНК грибы наиболее близки к животным. Поэтому парадоксально, но факт: грибы, как и животные, — наши ближайшие родственники.

В то же время, если ножку гриба считать стеблем, а шляпкуѕ а вот к чему отнести шляпку? Оказывается, наши привычные представления о грибе имеют мало общего с тем, что в биологии называют организмом гриба. Тела грибов — это густой пучок волокон, который образует грибницу, или мицелий. Грибники же собирают в лесу «плоды» гриба — привычные нам «ножки со шляпками» так и называются: «плодовые тела», наподобие яблок или груш, и, так же как плоды этих деревьев, служат грибам для размножения. Грибницы самых известных нам грибов тянутся под землей на десятки метров и по своему внешнему виду мало напоминают обычные растения.

Отличаются грибы от растений и по химическому составу, развитию и образу жизни. И хотя у них есть ряд признаков, сближающих их с растениями (жесткие клеточные оболочки, размножение и расселение спорами, неподвижный или, точнее, «прикрепленный» образ жизни), большинство ученых относят эти организмы к совершенно самостоятельному царству — грибам.

Действительно, растения питаются солнечным светом и простыми неорганическими веществами, создают в процессе фотосинтеза органические вещества и строят из них свои тела: корни, стебли, листья. Грибы же не содержат хлорофилла и не могут питаться минеральными веществами. Питание они получают из органических веществ, приготовленных растениями или животными. В лесу, например, грибы используют для этого опавшую листву, стволы отмерших деревьев и т. д. Благодаря грибам органические остатки отмерших растений и животных включаются в круговорот веществ. Причем никакие другие организмы, кроме грибов, не могут полностью разлагать, например, древесину. Вместе с бактериями грибы разлагают и все другие органические вещества на самые простейшие элементы, которые потом могут усваивать растения и животные, — без этого жизнь на Земле остановилась бы из-за нехватки элементов, образующих живую материю.

Кроме лесов, лугов, полей, парков и садов, грибы растут и на свалках, в шахтах, в пресной и морской воде, а также в наших домах и квартирах. Они, по-видимому, самые благодатные соседи для многих растений: все деревья и кустарники существуют в теснейшем контакте с грибами. Нежные волокна грибницы оплетают тонкие корешки деревьев и трав или проникают внутрь и высасывают некоторые вещества, необходимые для поддержания своей жизни. В свою очередь, через грибницу грибы дают зеленым растениям вещества, необходимые им для роста. Переплетение корней растений с волокнами грибницы образует так называемую микоризу, то есть «грибокорень». Микориза позволяет высшему растению значительно увеличить всасывающую поверхность корней и получать из почвы воду и элементы минерального питания в нужном количестве, даже если их в ней очень мало. Гриб же получает от высшего растения готовые углеводы.

Не так давно было обнаружено, что гриб играет роль «почтальона»: образуя микоризу, он связывает между собой отдельные растения различных видов. При этом часть органических веществ, синтезированных в одном растении, может перейти в другое. Деревья, выращенные в стерильных условиях в питательном растворе и затем пересаженные в почву, достаточно богатую питательными веществами, долго болеют и даже погибают от недостатка пищи. Однако, если внести в почву вокруг корней сеянцев совсем немного, всего 0,1% по объему, лесной почвы, содержащей грибы, рост деревьев нормализуется: так «работает» микориза. Это свойство грибов получило практическое применение: в ряде хозяйств их используют вместо химических удобрений, ведь в почве достаточно нужных веществ, но не в том виде, в котором их может сразу усвоить растение. А грибы перерабатывают эти вещества в нужную форму.

Не лишние лишайники

Классическим примером того, как сотрудничество приносит всем его участникам стабильность и процветание, являются лишайники. Это очень интересная группа организмов, которые представляют собой союз гриба и водоросли. «Единство непохожих» позволяет им жить там, где никакой другой организм выжить не может: на раскаленных песках пустыни, на обледенелых скалах, даже на стекле и металле.

Основную часть лишайника составляют переплетенные между собой гифы гриба. Ими лишайник прикрепляется к поверхности, на которой ему суждено поселиться. Поверхность самого лишайника — это тоже гифы. А нежные водоросли прячутся в глубине его тела и располагаются либо в виде отдельных слоев — и тогда на срезе лишайник похож на слоеный пирог, — либо разбросаны в беспорядке.

Водоросль, представительница растительного царства, под действием солнечного света вырабатывает органические вещества и подкармливает ими гриб. Гриб же поставляет водорослям воду с растворенными в ней минеральными веществами. Ее он всасывает всей поверхностью своего тела, причем не только из дождевых капель или росы, но и просто из влажного воздуха. А минеральные вещества добывает из пыли, постоянно висящей в воздухе. В выгоде и гриб, и водоросль!

Поэтому лишайники удивительно неприхотливы: их можно встретить даже в горах Антарктиды, всего в нескольких сотнях километров от Южного полюса, где ветры дуют со скоростью до 150 км/ч, а температура зимой опускается до –60°С. Есть сведения, что лишайники Гималаев продолжают расти при –24°С.

Выживать в столь трудных условиях лишайникам позволяет их способность очень быстро высыхать: их влажность часто составляет от 2 до 10% сухой массы. В таком почти обезвоженном состоянии фотосинтез останавливается, и водоросли лишайника перестают вырабатывать органические вещества. Находясь в подобном «анабиозе» (описанном фантастами в романах о дальних космических путешествиях), лишайники могут переждать и сильное солнечное облучение, и жару, и холод, невыносимые для других. Эффект приостановки жизни в значительной мере объясняется тем, что сухая кора лишайника становится непрозрачной и преграждает путь солнечной энергии. Влажный же лишайник, в отличие от сухого, разрушается ярким светом, жарой или холодом. Под дождем лишайник очень быстро поглощает воду, становясь мягким и гибким. Количество впитанной воды может превышать массу его тела в 35 раз!

Лишайники могут выходить из анабиоза лишь на несколько часов в сутки, и тогда они растут очень медленно, увеличивая радиус на 0,1–10 мм в год. Основываясь на этом, возраст некоторых лишайников может быть оценен в 4500 и более лет.

Большую часть элементов, необходимых для жизни и роста, лишайники улавливают из воздуха и дождевой воды. Они очень чувствительны к ядовитым веществам, так как не могут выделять в среду впитанные элементы. Поэтому состояние здоровья и химический состав лишайников может рассказать о «качестве» места их обитания.

Многие лишайниковые грибы и водоросли не могут существовать друг без друга. Например, зеленая водоросль Trebouxia, входящая в состав почти половины известных видов лишайников, обнаруживается только в симбиозе с грибами. Другие спокойно существуют по отдельности, но только в тесной взаимосвязи получают необычайные способности к выживанию.

Завтрак шмеля

Можно привести множество примеров жизненно необходимых взаимосвязей растительного и животного мира, но самым ярким, видимо, является всем известная связь между растениями и насекомыми: цветы дают насекомым еду — сладкий нектар или пыльцу, а насекомые переносят пыльцу, обеспечивая плодоношение. Соцветия растений, опыляемых бабочками, пчелами, жуками, мухами, как правило, широко открыты, как будто приглашают насекомых к накрытому столу.

Есть пары «насекомые — растения», очень тонко настроенные друг на друга. Например, шмель точно вписывается в цветок глухой крапивы (яснотка белая). Формой своих внутренних плоскостей цветок подражает шмелю. Шмель цепляется лапками за нижнюю губу цветка (на лепестках есть специальные углубления для его лапок, благодаря чему тельце насекомого занимает наиболее удачное положение для опыления) и опускает свой толстый хоботок в цветочную трубку со сладким нектаром. Шмель тянется за ним, и его спинка попадает во вздутую верхнюю губу цветка, где находятся тычинки и рыльце пестика. Пыльца попадает на тельце насекомого и затем переносится на другое растение.

Длинные и узкие трубки цветов душистой жимолости как будто специально созданы для длинных хоботков ночных бабочек. Если в паре «растение — насекомое» один партнер погибает, неизбежно погибает и другой, причем такая цепочка может оказаться довольно длинной. И не вовремя скошенный луг с цветущими травами может привести к исчезновению целого лесного массива...

***

Оказывается, помимо борьбы за существование в природе есть еще и взаимовыручка и внутри одного вида, и между разными видами. И не всегда она объясняется выгодой. Какая, например, польза конкретному дереву от того, что часть своих питательных веществ оно отдаст соседнему? Или какой резон грибу быть «мостом» для этого переноса продуктов питания? Ответ не лежит на поверхности, но вся картина природных взаимосвязей поражает своей целостностью и гармоничностью.

---

Обсудить статью в сообществе читателей журнала "Человек без границ"

Подписаться на журнал "Человек без границ"