Тайны природы. Синергетика: учение о взаимодействии

Но наиболее интересный способ выжить в жесткой конкурентной борьбе — это, пожалуй, симбиоз. Симбиотические отношения подразумевают взаимную поддержку друг друга представителями совершенно различных видов; а порой симбиоз становится не просто подспорьем для выживания, но основой самого существования входящих в симбиотические отношения видов. Природа представляет нам целую палитру ярких примеров симбиоза: здесь и пчелы, питающиеся цветочным нектаром и при этом одновременно заботящиеся об опылении — а значит и о размножении — своих кормильцев; и птицы, залетающие в разинутые пасти крокодилов в поисках пропитания для себя — но и в то же время помогая крокодилу содержать зубы в чистоте и порядке; и муравьи, использующие тлей в качестве «молочных коров». Дерево кальвария находится под угрозой вымирания (во всяком случае так считалось до последнего времени) из-за того, что только дронты — вид птиц, исчезнувший в нынешнем столетии, а до тех пор живший на этих деревьях — в силу особенностей своего пищеварения были способны распространять их семена таким образом, чтобы они могли затем взойти. (Согласно последним сообщениям, биологи обнаружили, что заботу о выживании этого дерева могут взять на себя индюки, сумевшие «помочь» взойти семенам кальварии, которым было более ста лет.)

Однако рассмотрение частных случаев не должно помешать нам увидеть всю картину в целом. Не следует думать, что только два или три вида находятся в состоянии конкурентной борьбы или живут в симбиозе; как раз наоборот: все процессы, протекающие в природе, бесконечно тесно связаны между собой. Природа в этом смысле представляет собой синергетическую систему высочайшей сложности.

Фундаментальное значение имеет также вопрос о том, возможно ли привести отдельные взаимосвязанные природные процессы в равновесие. Много и охотно говорится об экологическом равновесии, все сильнее нарушаемом вмешательством человека в дела Природы. Современные исследования, однако, убеждают в том, что и без человеческого вмешательства экологическое или биологическое равновесие не настолько совершенно, как нам представлялось долгие годы. Причем думали мы, в общем-то, о статистическом равновесии, при котором размер популяции какого-то определенного вида, скажем, птиц, с течением времени практически не изменяется.

Однако в природе все обстоит иначе. Всем нам хорошо известно, что угрожающие равновесию изменения могут быть вызваны самыми заурядными природными катаклизмами: скажем, слишком суровой зимой, или жарким, засушливым летом, или заморозками, из-за которых погибают, например, цветы, и пчелы остаются без пищи. Некоторые ученые объясняют вымирание динозавров падением на Землю гигантского метеорита, т. е. событием, которое трагическим образом сказалось на климатических — а значит, и на жизненных — условиях этих животных. Еще один пример того, как может нарушиться равновесие в природе, — это беспрестанно повторяющиеся опустошительные нашествия грызунов или насекомых, оказывающие влияние и на другие сферы жизни. Рассмотрим это подробнее.

Даже после природных катастроф, подобных описанным, мы воспринимаем восстановление прежнего равновесия как нечто само собой разумеющееся. В дальнейшем мы увидим, что и тезис о свободном развитии рыночной экономики основан на аналогичном представлении.

Однако действительно ли Природа настолько стабильна? Существует множество примеров, доказывающих, что в природе отнюдь не царит статическое равновесие. К началу XX века рыбаками, промышлявшими на Адриатике, было установлено, что их уловы колеблются в определенном ритме. Очень скоро они обнаружили, что этот ритм основан на ритмических же колебаниях популяции рыб (рис. 8.2).

^{Рис. 8.2. Периодические колебания численности рыб}

В двадцатые годы объяснение этого явления удалось независимо друг от друга дать двум выдающимся математикам — А. Лотке и В. Вольтерра (1860-1940). Оказалось, что оно возникает вследствие существования двух видов рыб, один из которых — хищники, а второй — их добыча. Механизм же колебаний популяций таков: сначала хищников относительно немного, и в этот период их «жертвы» могут беспрепятственно размножаться, давая тем самым своим природным врагам возможность лучше питаться, а значит, и быстрее размножаться, пока наконец численность хищников не увеличивается настолько, что их питание катастрофически сокращает размер второй популяции (рыб-жертв), что, в свою очередь, отрицательно сказывается на питании хищников и сокращает уже их численность. Затем все начинается сначала.

В рамках математической модели возможен следующий вариант развития событий: однажды хищники случайно съедят всех представителей второй популяции и тем самым обрекут себя на вымирание. Природа препятствует такому исходу, подготавливая заранее укромные убежища, где рыба-жертва может скрыться от преследований распоясавшихся хищников.