С нами или без нас: Естественная история будущего: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Для изготовления хлеба на закваске нужно смешать муку и воду, а через несколько дней, будто по волшебству, эта смесь начинает пузыриться, подниматься и становится кислой. Пузырящуюся смесь, которая, собственно, и называется закваской, можно добавить к новой муке и воде, чтобы получилось тесто, которое тоже в свой черед поднимется и станет кислым. Если это тесто испечь, то выйдет хлеб. Мы не знаем, когда был испечен первый кислый хлеб. Недавно я начал сотрудничать с археологами в проекте, где мы пытаемся выяснить, не является ли кусочек обугленной пищи, насчитывающий 7000 лет, древнейшим в мире хлебом на закваске. Мы пока не разобрались, что это за кусочек (то, что это кислый хлеб, – лишь одна из возможностей), но даже если это не он, то, скорее всего, когда все-таки найдется самый древний кислый хлеб, возраст его окажется не меньше.

Самое древнее пиво, открытое на сегодняшний день, было сварено еще до появления земледелия{16}. Процесс его изготовления, по-видимому, был очень похож на изготовление кислого хлеба. Зерна проращивают, а потом варят и оставляют стоять, пока они не начнут киснуть и бродить, образуя алкоголь.

И древние пивовары, и древние хлебопеки совершенствовали свои методы и улучшали результат, идя путем проб и ошибок. Например, пекари догадались, что некоторое количество закваски можно сохранять, подкармливать и использовать повторно, чтобы заставить пузыриться новое тесто. Они также выяснили, какие условия любит закваска. Они обращались с закваской как с весьма необычным, но очень важным членом семьи. Таким же образом и пивовары додумались брать пену с одного пива и добавлять к другому. Эта пена тоже была для них чем-то вроде животного.

Однако ни пекари, ни пивовары не понимали того, что закваска поднималась из-за дрожжей, а пиво бродило из-за бактерий. Более того, ни те ни другие не догадывались, что микроорганизмы в хлебе и пиве берутся из выращенного ими самими зерна и из их собственных тел. Наконец, неведомым для них оставалось и то, что дрожжи в хлебе и пиве происходят из организмов ос, и осы являются для них естественной средой обитания. Древним изготовителям хлеба и пива достаточно было знать лишь порядок действий, позволявших поддерживать условия, оптимальные для этих микроорганизмов; таков стандартный рецепт поддержания повседневной рутины в мире, полном неведомого.

Но как бы то ни было, взявшись перекраивать мир вокруг себя, наши предки начали невольно менять и его видовой состав. Из-за этого их отлаженные и проверенные рецепты порой давали сбои. Тесто не поднималось, а пиво не бродило – и они не понимали почему. Они опускали руки, переезжали на новые места, изобретали свежие приемы или вообще обращались к чему-то другому. До нас не дошли хроники сбоев, влекших за собой нововведения, но зато сами новации мы видим вполне отчетливо. Порой археологическая летопись снисходительно обходит наши ошибки молчанием – подобно тому как на фотографии, сделанной при плохом освещении и с большого расстояния, не так видны морщины и пятна на коже. Можно предположить, однако, что, по мере того как человеческая популяция разрасталась, а спровоцированные людьми экологические перемены ускорялись, древние рецепты начинали сбоить все чаще и чаще.

Много лет назад я прочитал рассказ одного популяризатора науки об экскурсии в пещеру, в которой обитали летучие мыши. Когда группа туристов вошла под ее своды, им навстречу ринулась гигантская стая летучих мышей. Рассказчик слышал их движение и писк, а также ощущал дуновение, вызываемое множеством крыльев. Сопровождавший путешественников гид объявил: «Не пугайтесь! Летучие мыши точно знают, где вы, благодаря способности к эхолокации. Они видят нас в темноте!» Но как только он повернулся, чтобы пройти дальше, вылетевшая навстречу мышь с размаху врезалась ему прямо в лицо.

Гид не знал, что летучие мыши, обладая удивительной способностью «видеть» в темноте посредством эхолокации, для перемещений пользуются еще и детальным знанием местности и привычных маршрутов – особенно в пещерах. Атаковавшее его рукокрылое летело по знакомой траектории и вдруг столкнулось с гидом, которого в ее модели мира не было. Летучая мышь и человек застигли друг друга врасплох.

Многочисленные успехи, сопутствовавшие нам в прошлом, достигались в мире, где доминировали фиксированные объекты и относительная стабильность. Мы прокладывали себе пути, не слишком всматриваясь в то, что происходит вокруг. Но, изменив окружающий нас мир живого, мы создали ситуацию, подобную той, в какую попала летучая мышь. При взаимодействии с будущим наши пеленгаторы снабжают нас ложными сведениями – притом что восприятие окружающего мира у людей и без того искажено. То тут, то там мы врезаемся в отдельные элементы реальности – жизнь застигает нас врасплох.

В некоторых случаях последствия этих сбоев оказываются серьезными, но не смертельными. Подобные случаи позволяют составить картину более масштабных падений. Например, я и мои коллеги из Университета штата Северная Каролина недавно попытались искусственным путем изготовить закваску для кислого теста. В университетской лаборатории полно тех видов микробов, которые часто встречаются в наших домах, но есть и важные различия – в лабораторных условиях они герметично упакованы, а пища ферментируется редко. Поэтому наши попытки оказались безуспешными. В закваске возникло лишь несколько колоний дрожжей; ее колонизировали нитчатые грибы, известные как плесень, но от плесени хлеб не поднимается. Перенеся приготовление хлеба в лабораторию, мы слишком сильно изменили какой-то элемент первоначального рецепта. Нечто подобное происходит и в тщательно закупоренных домах, напрочь отгороженных от природной жизни. В подобных местах композиция живого меняется до такой степени, что экологическая система, в которой способно подняться кислое тесто, разрушается.

Бесполезная лабораторная закваска – микрокосм нашего биологического макрокосма. Какова наша роль во всем этом? Ранее я сравнивал человечество с микробами в чашке Петри, но это не совсем точно, поскольку, в отличие от микробов из колбы, мы на своем родном шарике не одни. Мы лишь один из видов в обширном сообществе живого, но при этом наш вид оказывает непропорционально большое воздействие на все вокруг. Людей можно уподобить молочнокислым бактериям, обитающим в закваске для теста. Как и мы, молочнокислые бактерии формируют мир, частью которого они сами являются, одновременно оставаясь в зависимости от других видов. Но, в отличие от нас, молочнокислые бактерии, производя кислоту и благоденствуя в ней, гораздо деликатнее подгоняют окружающую среду под собственные нужды. Есть и еще два больших различия. Первое – молочнокислые бактерии живут в мире, где с ними соседствуют лишь десятки видов, а не миллионы, не миллиарды и не триллионы. Второе – когда у молочнокислых бактерий заканчиваются ресурсы, мы их спасаем. Мы снисходим до них и подбрасываем новую муку.

Но если пища вдруг закончится у нас самих, то небесного восполнения запасов не предвидится. Расходуя ресурсы, мы должны одновременно поддерживать и их воспроизводство.

Кто-то может сказать, что есть и третье различие между нашей ролью и ролью молочнокислых бактерий. Мы, по крайней мере иногда, осознаем себя. Впрочем, наше самосознание имеет свои границы. Даже когда какие-то последствия человеческих решений становятся очевидными, из-за того, что наши многочисленные действия тесно переплетены между собой, очень трудно разобраться, какое из них вызвало тот или иной конкретный эффект. Недавно группа энтомологов-любителей из Германии взялась за пересмотр коллекции насекомых, собранных ими за последние 30 лет. В свое время экземпляры собирались в стандартные ловушки в стандартных местах. Каждый год насекомых из ловушек сортировали, идентифицировали и вносили в коллекцию. Многие из немецких любителей, как и Терри Эрвин, занимались жуками. Изначальной целью группы было описать насекомых, обитающих в Германии, уделяя основное внимание редким видам. Коллекционеры вовсе не ожидали обнаружить какие-то удивительные явления: ничего такого, что могло бы представлять интерес для кого-то за рамками их маленького сообщества. В конце концов, Германия – одно из двух-трех мест на Земле, где насекомые изучены лучше всего. Хотя биоразнообразие тут и побольше, чем в линнеевской Швеции, но не намного. Скажем, в отдельно взятом тропическом лесу в Панаме или Коста-Рике почти наверняка больше видов насекомых, чем во всей Германии. К примеру, если немецких муравьев известно около 100 видов, то в лесах, окружающих одну только биологическую станцию «Ла Сельва» в Коста-Рике, их зарегистрировано более 500{17}. Тем не менее, когда энтомологи-любители сравнили число насекомых, собранных в разные годы, их ожидало невероятное открытие. Оказалось, что за три десятилетия общая биомасса насекомых в рассматриваемых ими естественных средах незаметно снизилась на 70–80 %. Причем произошло это в одной из самых изученных стран на Земле. Чем именно был вызван такой упадок, до сих пор неясно{18}.

Пока непонятно и то, какие последствия повлекло за собой это снижение количества немецких насекомых. Нам известно, что оно привело к обеднению популяций насекомоядных птиц. Но было ли что-нибудь еще? Никто пока не знает. Подозреваю, что мы начинаем осознавать последствия, только когда непосредственно сталкиваемся с ними.

При таких масштабах неизвестности и таком объеме перемен легко опустить руки. Во тьме невежества и растерянности простейшим решением, вероятно, было бы сдаться на волю судьбы и шагать в будущее вслепую, робко надеясь на лучшее. Ведь разобраться во всем происходящем мы просто не в состоянии: все слишком сложно, мы слишком невежественны, мир слишком быстро меняется. Скорее всего, мы разобьем себе головы, пытаясь найти дорогу, но, возможно, так нам на роду и написано. Есть, однако, и другой вариант – сосредоточиться на деталях и крупных планах, вглядываясь, скажем, в историю отдельных видов немецких жуков. Ведь из глубокого постижения частного могут родиться универсальные решения. Впрочем, хотя сосредоточенность на деталях и должна оставаться компонентом нашего подхода, полная картина не откроется перед нами никогда – не в последнюю очередь из-за того, что деталей слишком уж много.

Подход, к которому в этой книге обращаюсь я, предполагает применение законов жизни для постижения изменчивого мира еще до того, как все его части будут поименованы. Но, занимаясь этим, нужно помнить о законе Эрвина – иначе говоря, о том, что биологический мир больше и разнообразнее, чем мы способны представить: известное скромно, неизвестное огромно. Даже те принципы, которые будут описаны в моей работе, подчиняются закону Эрвина; даже на них сказывается вероятность того, что неизученные живые организмы вовсе не обязательно ведут себя так же, как и изученные. Тем не менее осознание, что наше понимание живого мира туманно, неполно и искажено, не должно отвращать нас от попыток применять уже накопленные знания. Посреди великой тьмы наш светильник не слишком ярок, но он все-таки кое-что выхватывает из мрака, а нам так или иначе нужно искать свой путь{19}.

Глава 2

Городские Галапагосы

Эдварду Уилсону было суждено разобраться в работе одного из самых устойчивых законов живого мира – закона, который предсказывает не только то, с какой скоростью и где будут вымирать старые виды, но и то, с какой скоростью и где будут эволюционировать новые, а также где именно подобные процессы происходят прямо сейчас. Но начиналась его история не с этого. Она берет начало в Алабаме, где рос будущий ученый – худой мальчишка, обожавший животных. Он любил змей, морских гадов, птиц, земноводных и, в общем, все, что двигалось. Но однажды на рыбалке в Пенсаколе, штат Флорида, он дернул удочку слишком резко. Вылетевшая из воды рыба врезалась мальчику прямо в глаз, навсегда повредив зрение. После этого происшествия он больше не мог изучать и ловить быстро передвигающихся позвоночных. Вдобавок врожденные проблемы с различением звуков в верхнем регистре не позволяли ему слышать трели птиц и лягушек. Как писал Уилсон в автобиографии, ему «было на роду написано стать энтомологом»{20}. Мальчишкой, студентом, а потом и профессором в Гарварде он сосредоточился на муравьях[2].

В одно из первых путешествий, посвященных изучению муравьев, Уилсон отправился в Меланезию – на острова Новая Гвинея, Вануату, Фиджи и Новая Каледония. Незадолго до этого его избрали младшим членом Гарвардского общества стипендиатов, что позволило ему свободно выбирать темы для исследований. Благодаря этому молодой ученый и поехал в Меланезию, где, в сущности, получал деньги за то, что ради науки ловил муравьев и думал о них. (Такие занятия мне знакомы; поверьте, это прекрасная работа.) Он перекатывал бревна, переворачивал листья и рыл ямы, чтобы с помощью единственного видящего глаза фиксировать разнообразие и численность муравьев, обитавших на разных островах. За выявляемыми тенденциями, как ему представлялось, скрывались правила, распространяющиеся на мир природы в целом. Находясь среди муравьев, Уилсон чувствовал, что ему открывается волнующая и глубинная правда о мире. Одна из открытых им истин состояла в том, что на больших островах обитает больше видов муравьев, чем на маленьких.

Уилсон не первым заметил, что большие острова дают приют большему числу видов. Подобная закономерность, регулирующая распределение видов птиц и растений, уже отмечалась другими учеными. Ее можно было описать простым уравнением, в котором количество видов на том или ином острове равняется площади острова, возведенной в некоторую степень и умноженной на некоторую константу. Короче говоря, чем больше остров, тем больше видов на нем можно найти. Эколог Ник Готелли называет это уравнение вкупе с закономерностью, которую оно описывает, «одним из немногих подлинных законов экологии» – законом соотношения видов и площадей{21}.

Часто говорят, что сэр Исаак Ньютон открыл силу тяготения, когда ему на голову упало яблоко. Но это не так. Великий вклад Ньютона вовсе не в том, что он обнаружил тяготение, а в том, что он объяснил его причину. Эдвард Уилсон в этом похож на Ньютона: он не удовлетворился простой фиксацией закономерности – склонности видов скапливаться на крупных островах. Ему надо было объяснить, почему так происходит, и в ходе этого занятия превратить экологию в строгую математическую науку со своими законами. Но имелось серьезное затруднение. В математике Уилсон был не намного сильнее, чем в наблюдении за змеями или прослушивании птиц. Поэтому, будучи гарвардским профессором, он записался на курс математического анализа для студентов-первогодков. Уилсон знал, что ему нужно учиться, и смело взялся за дело – пусть ему и пришлось втискивать свои длинные ноги под студенческую парту, молча внимать словам преподавателя и продираться сквозь домашние задания и тесты. Кроме того, заранее догадываясь, что математического анализа для первокурсников ему будет недостаточно, Уилсон наладил сотрудничество с юным, но амбициозным экологом Робертом Макартуром, который был весьма силен в математике. Макартур и Уилсон сообща занялись разработкой формальной математической теории, которая, как они предполагали, сможет объяснить, почему на крупных островах живет больше видов – будь то муравьев, птиц или кого угодно еще.

В их построения входили две фундаментальные составляющие. Первая рассматривала вероятность вымирания любого конкретного островного вида в качестве производной от размеров острова. Макартур и Уилсон предположили, что шансы островных видов на вымирание тем выше, чем меньше размеры острова. На небольших островах популяции живых организмов малочисленнее, а вероятность исчезнуть из-за одной сильной бури или одного неурожайного года для них выше. Кроме того, на маленьком острове значительнее и вероятность нехватки всего того, чем поддерживают себя живые организмы. Представление о зависимости между площадью острова и вымиранием видов со временем укрепилось. Темпы вымирания на мелких островах, как правило, превышают аналогичные показатели на крупных островах – в особенности в тех случаях, когда маленький остров небогат разнообразием сред обитания.

Вторая составляющая теории рассматривала не исчезновение, но, напротив, возникновение островных видов. На островах могут появляться колонии новых видов, прибывших извне – прилетевших, приплывших, занесенных другими живыми существами. В некоторых ситуациях они зарождаются прямо на месте. Уилсон и Макартур предположили, что в обоих случаях вероятность «прибытия» повышается с ростом географических размеров острова. У видов больше шансов наткнуться на тот или иной остров, если он велик. Также на больших островах легче найти подходящую среду обитания, животное-хозяина и все остальное, необходимое конкретному виду. К тому же на более крупном острове больше простора, позволяющего популяциям одного вида быть достаточно изолированными друг от друга, чтобы эволюционировать в разные виды.

Макартур помог Уилсону проработать и расширить эти идеи, а также запечатлеть их в наборе уравнений. Результатом их совместного труда стала книга «Теория островной биогеографии» (The theory of island biogeography). Впоследствии их теорию тестировали на самых разных островах, разбросанных по морям и океанам. Ее проверяли десятки, а потом и сотни ученых, в основном студенты и аспиранты, стремящиеся разобраться в скрытых правилах, по которым живет наш мир. Детали сформулированных Макартуром и Уилсоном уравнений изучались и оспаривались с дотошностью, какую ученые обычно приберегают для самых важных поводов. По ходу дела было выяснено, что уравнения не учитывают многие свойства биологии островов; тем не менее теория выдержала проверку временем. Она отражает важнейшие нюансы того, как устроен наш мир: на крупных островах действительно живет больше видов, и это действительно объясняется соотношением вымираний и возникновений. Возможно, не менее важно и еще одно обстоятельство: теория Макартура и Уилсона содержит четкие прогнозы относительно того, каким окажется будущее природы, – идет ли речь об отдаленных островах, диких лесах или даже городах. Особенно о городах.

Экологам потребовалось не слишком много времени, чтобы понять: теория Макартура и Уилсона может применяться и к тем изолированным средам обитания, которые похожи на острова, – а таковых в наши дни можно найти довольно много. В конце концов, так ли уж отличается клочок британского леса, со всех сторон окруженный морем сельскохозяйственных угодий, от какого-нибудь скалистого клочка суши в настоящем море?{22} И не образуют ли зеленые разделительные полосы посреди Бродвея на Манхэттене нечто вроде архипелага в океане стекла и бетона? Более того, распространение идей Макартура и Уилсона на изолированные среды обитания оказалось более чем своевременным. Исчезновение лесов и прочих диких ландшафтов шло угрожающими темпами. И если теория этих ученых относительно островов оказывалась применимой к исчезающим лесам, то ее положения можно было распространить и на виды, там обитающие. Но возможно ли в разрозненных фрагментах рассмотреть целостный нарратив? Макартур и Уилсон полагали, что да. Из этой убежденности выросло много масштабных исследовательских проектов, в том числе беспрецедентный эксперимент по целенаправленному воспроизводству лесных участков в бразильской Амазонии, которым руководил Том Лавджой, сотрудник Смитсоновского института.

Терри Уильямс, размышляя о нашей планете, писала: «Если мир развалится на куски, мне нужно будет понять, можно ли из его фрагментации извлечь какую-нибудь историю»{23}. К тому же стремился и Лавджой: ему важно было разобраться, какие последствия может иметь раздробленность сред обитания. В ходе возглавляемого им эксперимента фрагменты леса обособлялись путем преобразования окружающих их участков земли в пастбища. Этот лес в любом случае предназначался к вырубке, лесники извели бы его по одному деревцу, и поэтому Лавджой смог убедить бразильские власти превратить эту вырубку в научный опыт. Датский глагол «разрезать» (skaere) происходит от того же корня, что и существительное «обломок» (skår). В процессе своей работы Лавджой создавал именно обломки – отдельные фрагменты хрупкой экосистемы, некогда составлявшей единое целое. В его проекте они различались размерами и находились на разных расстояниях как друг от друга, так и от «материка» в виде большого леса. О результатах этого эксперимента рассказывается в прекрасной книге Дэвида Куаммена «Песня Додо» (The Song of the Dodo), а также в книге Элизабет Колберт «Шестое вымирание» (The Sixth Extinction: An Unnatural History)[3]{24}. В конечном счете Лавджой и его коллеги обнаружили, что отдельные кусочки сред обитания действительно ведут себя как острова в море. Чем меньше их размеры, тем меньшее число видов на них можно отыскать. И по мере того как леса и прочие дикие среды на Земле сокращаются, число видов, которые в них возникают, будет сокращаться, а число видов, которые в них вымирают, напротив, будет возрастать.

Хотя детали и динамика того, каким образом утрата сред обитания влияет на биоразнообразие, по-прежнему уточняются исследователями, мы уже знаем достаточно, чтобы начать действовать{25}. Уилсон и другие биологи-консервационисты призывают сохранить половину земной суши в виде диких лесов, лугов и других экосистем. По мнению Уилсона, именно столько нужно для того, чтобы сберечь биоразнообразие, в котором мы нуждаемся сейчас или будем нуждаться в будущем. И он знал, о чем говорил, ведь с его помощью было сформулировано заветное уравнение, упоминавшееся выше.

Динамику островной биогеографии почти всегда можно спрогнозировать довольно точно: для этого достаточно принимать в расчет появление или исчезновение на острове или в ином изолированном фрагменте новых видов – то есть колонизацию и вымирание. Однако здесь играет роль и еще один процесс, ранее упомянутый Макартуром и Уилсоном, но в дальнейших исследованиях затрагивавшийся редко. Речь идет о видообразовании.

Видообразование – это появление новых видов, возникновение двух или более видов там, где раньше был только один. Считается, что скорость видообразования возрастает вместе с увеличением площади среды обитания. Изначально Макартур и Уилсон предполагали, что не только на крупные острова прибывает больше новых видов, но и видообразование там более вероятно и происходит быстрее. В годы, последовавшие за публикацией в 1967 г. «Теории островной биогеографии», это предсказание почти не обсуждалось. Возможно, гипотезы Макартура и Уилсона о видообразовании остались без внимания из-за того, что они были изложены на самых последних страницах книги. Но не исключено, что они просто опередили свое время. Экологи и эволюционные биологи на тот момент еще не осознавали, насколько быстро способна идти эволюция, и тем более не представляли, что возникновение видов можно задокументировать в реальном времени.

Рис. 2.1. Слева: пример соотношения разнообразия видов и площади сред обитания, аналогичных островам, – муравьи на разделительных полосах и в парках Манхэттена. Справа: Клинт Пеник (на тот момент научный сотрудник в моей лаборатории, а теперь старший преподаватель Государственного университета Кеннесо) собирает образцы муравьев на одной из разделительных полос, заманивая их сахаром в небольшие колбы. Диаграмма составлена Лорен Николс по данным из: Savage, Amy M., Britné Hackett, Benoit Guénard, Elsa K. Youngsteadt, and Robert R. Dunn, "Fine-Scale Heterogeneity Across Manhattan's Urban Habitat Mosaic Is Associated with Variation in Ant Composition and Richness," Insect Conservation and Diversity 8, no. 3 (2015): 216–228.