Текст книги "Супермозг человечества"

Автор книги: Виктор Луговской

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 15 страниц)

Не только муравьи

Анализ жизни муравьиной семьи позволил выдвинуть гипотезу о существовании «распределенного мозга» муравейника. Эта гипотеза сразу сняла трудности, связанные с объяснениями особенностей жизни муравьиной семьи, и ее более широкое применение представляется очень перспективным.

Поэтому от насекомых перейдем к животному миру и посмотрим, поможет ли эта гипотеза объяснить многочисленные загадки его жизни.

Загадка леммингов.

Начнем опять с привычного чуда. Речь пойдет о самоубийствах леммингов. Лемминг, или «полярная мышь», встречается по всей Арктике, в России, Северной Америке, Гренландии и Норвегии. Существует три вида леммингов: норвежский лемминг встречается в Норвегии и некоторых областях России; сибирский, или бурый, лемминг обитает в России, на Аляске и в Канаде; копытный лемминг очень широко распространен по всей Арктике, включая Гренландию. Это мохнатые зверьки с длиной тела 13–15 см и массой 35–100 г. По форме они напоминают мышьполевку, но отличаются от нее пестрым мехом, желтобурым с черным пятнистым рисунком.

Лемминг активен днем и ночью, он питается корнями и побегами почвенной растительности и строит разветвленную систему ходов подо мхом, камнями и снежным покровом. Ходы эти ведут к гнездам, построенным из травы и мха.

Лемминги являются важным звеном в пищевой цепочке тундры. Ими питаются практически все хищники тундры. Длинно– и короткохвостые поморники, серебристая чайка, белая и болотная совы, песец, горностай и ласка в основном питаются леммингами. Естественно, что численность этих видов связана с численностью леммингов и влияет на экологическую ситуацию тундры.

Лемминги очень быстро размножаются во время короткого северного лета, и каждые 3–5 лет их численность сильно возрастает. Сибирский лемминг, например, может во время такой вспышки размножения увеличить свою численность в 500 раз(!). Появление такого множества животных приводит к тому, что они начинают буквально «выгрызать» растительность в местах своего обитания. Естественно, что взрывное возрастание численности леммингов должно приводить к экологической катастрофе, так как при этом будет уничтожен растительный покров участка тундры, где произошла эта вспышка размножения, погибнет живущая там популяция леммингов, и из пищевой цепочки тундры выпадет важное звено. Но никакой катастрофы не происходит.

Когда число зверьков катастрофически увеличивается, лемминги обычно собираются в огромные стаи и уходят со своего места обитания.

Во время этого миграционного броска инстинкт самосохранения леммингов сильно снижается. Во время движения массы леммингов они становятся жертвами не только хищников, но даже оленей. Однако они не прекращают своего движения, пока не доходят до водной преграды, где значительная часть стаи тонет, не удерживаемая от смерти практически выключенным инстинктом самосохранения.

После этого оставшаяся часть леммингов рассеивается, и зверьки возвращаются в прежние районы обитания.

Так восстанавливается экологическое равновесие, нарушенное взрывным ростом численности этих зверьков.

Очень хорошо описывает этот период в жизни леммингов Р. Шовен: «… раз в три, четыре или пять лет на леммингов словно находит безумие.

Они начинают усиленно плодиться, покидают свои норы при свете дня, выходят за пределы своей территории и совершают массовые миграции. Во время миграции лемминги, которые в отличие от саранчи держатся на известном расстоянии друг от друга, движутся все в одном направлении, причем по-настоящему огромные скопления они образуют только тогда, когда встречают на своем пути какое-нибудь серьезное препятствие, например большую реку; тогда они миллионами бросаются в воду и плывут прямо вперед, взбираясь на все, что попадается им на пути; лодку, например, они перегружают так, что она идет кo дну (вспомните, что сам лемминг не крупнее мыши). Они отваживаются даже выплывать в открытое море, и, как свидетельствует Лоран, в 1868 году “один пароход должен был пройти на полной скорости по Тронхейм-фьорду, пока ему удалось наконец выйти из сплошной массы леммингов, покрывавших всю поверхность бурных вод, так что их бесчисленные головки виднелись над волнами повсюду, насколько хватало глаз”. Обычно такой робкий, лемминг не боится в эту пору показываться в центре города, в домах, а при случае даже нападает на человека и кусается.

Зверьки с маниакальной последовательностью повторяют все, что делают их собратья: стоит одному из них броситься в ров, и за ним последуют другие, пока ров не переполнится до краев; подойдя к краю виадука, они все ринутся в пустоту; они будут плыть по морю все вперед, пока не потонут. Словно какое-то безумие охватывает их…».

Чтобы объяснить этот феномен массовой потери инстинкта самосохранения в рамках привычных воззрений, утверждают, например, что самоубийства леммингов – это побочный результат обычного «миграционного броска» животных, связанного с недостатком корма.

Тонут же лемминги якобы потому, что, встретив водную преграду, передние ряды животных не могут остановиться, так как их толкают вперед задние ряды.

Но такое объяснение оказывается неудовлетворительным сразу по нескольким причинам.

Во-первых, непонятно, как образуются огромные стаи леммингов. Традиционное объяснение звучит примерно так: «Когда, в связи с возрастанием численности популяции, начинает ощущаться острый недостаток кормов, животные, ведомые инстинктом, сбиваются в большие стаи и…».

Здесь надо остановиться и рассмотреть это объяснение подробнее. При взрывном возрастании численности популяции количество кормов на одно животное в среднем действительно резко уменьшается. Но это в среднем, то есть будут и такие особи, которые уже находятся на грани истощения, и такие, которые еще не начали голодать. Кроме того, члены популяции не одновременно ощутят недостаток кормов, так как и плотность населения, и плотность кормов на единицу площади меняются по всему ареалу распространения популяции. В связи с этим инстинкт образования стаи для миграционного броска не может включаться у всех членов популяции не только одновременно, но даже и близко по времени. Если бы процесс образования стаи зависел от инстинктивных действий каждой отдельной особи, то он затянулся бы на значительное время и протекал не так, как это наблюдается в природе. Для доказательства этого рассмотрим один из возможных сценариев инстинктивного образования стаи для миграционного броска, который, казалось бы, может объяснить наблюдаемые особенности этого процесса.

В небольших зонах расселения, где условия жизни особенно плохи, возникает острый недостаток кормов, и животные начинают голодать. У них в связи с этим включается инстинкт «миграционного броска», и они уходят с мест обитания. Эти относительно малочисленные группы животных при своем движении через зоны с лучшими условиями жизни увеличивают свою численность, увлекая за собой живущих там леммингов. При встречах таких групп они объединяются и продолжают миграцию. Так образуется мигрирующая масса, зародышами которой являются группы, образовавшиеся в центрах с особо плохими условиями жизни. Против этого на первый взгляд достаточно правдоподобного сценария, казалось бы, хорошо объясняющего процесс образования стаи, есть несколько серьезных возражений.

Во первых, начальные мигрирующие группы могут возникать только разновременно, т. к. маловероятно, что на обширном ареале расселения с заметными различиями в кормовых ресурсах прирост численности животных шел синхронно с точностью до часов. Также маловероятно, что синхронно с той же точностью должен был возникать в разных зонах одинаковый недостаток кормов, одновременно включающий миграционный инстинкт.

И, наконец, маловероятно, что все мигрирующие группы будут двигаться в одном направлении. Направление движения каждой группы будет определяться условиями места проживания, например, микрорельефом, и при встрече групп с разным направлением движения должно возникать некое их «перемешивание», турбулентность движения при выборе нового общего направления. Но из наблюдений известно, что возникают эти стаи очень быстро и сразу двигаются в одну сторону. По пути они могут изменять направление движения, но только одним потоком без перемешиваний и турбулентностей. Поэтому крайне маловероятно, что к образованию миграционной стаи действительно приводит только инстинктивное поведение каждого отдельного члена популяции. Для быстрого формирования огромных масс мигрирующих леммингов, видимо, необходимо что-то вроде общего для всех приказа-сигнала, который одновременно включает соответствующий тип инстинктивного поведения. То же самое можно сказать и о выборе направления миграции.

Еще труднее объяснить – в рамках инстинктивного поведения – особенности процесса гибели стаи. Известно, что на какой-то стадии самоубийства прекращаются, и остаток стаи рассеивается, не продолжая миграцию.

По какому сигналу прекращается эта массовая смерть? Как определяется остаток, достаточный для воспроизводства в прежних размерах? Ведь при гибели слишком большой части стаи численность оставшихся леммингов будет недостаточна для обычного темпа воспроизводства, а при недостаточно большой гекатомбе экологическая угроза будет сохраняться. Для поддержания хрупкого экологического равновесия тундры численность леммингов должна оставаться в достаточно узких пределах. Выход численности леммингов за эти пределы грозит очень тяжелыми последствиями.

Однако самоубийства леммингов происходят достаточно часто (один раз за 4–5 лет), а состояние их среды обитания остается стабильным на протяжении многих столетий. За это время самоубийства леммингов происходили сотни раз, и эта стабильность является очень сильным аргументом против того, что самоубийства – случайная гибель части стаи при подходе к реке или морю. При случайной гибели количество погибших является случайной величиной, а случайная величина всегда имеет разброс, причем в этом случае величина этого разброса по самой сути явления должна быть значительной. Но величина взрывного увеличения численности или «переполнение» леммингами своей экологической ниши – тоже, как показывают наблюдения, случайная величина с большим разбросом. Для поддержания экологического равновесия необходимо, чтобы эти две случайные величины были сильно коррелированны, т. е. при большем приросте численности количество случайно погибших тоже должно увеличиваться. Непонятно, как может поддерживаться на протяжении столетий тесная корреляция этих двух величин без наличия какого-либо механизма их связи. А ведь, как говорилось выше, экосистема тундры – очень хрупкое образование, и при неадекватном сокращении численности леммингов могли возникать тяжелые экологические последствия. При слишком большом числе случайно утонувших леммингов удар будет нанесен по всей экосистеме тундры, так как из пищевой цепочки будет удалено важное звено. Если же количество погибших леммингов будет слишком малым, оставшиеся грызуны нанесут непоправимый ущерб растительному покрову тундры, что также вызовет тяжелую экологическую катастрофу. Однако многие столетия равновесие не нарушается, и это один из самых сильных аргументов в пользу того, что процесс гибели леммингов не случайный процесс, а процесс, управляемый сигналами более высокого уровня, чем инстинкт отдельной особи.

Но, как и в случае муравьиной семьи, непонятно, где и кто оценивает состояние популяции в целом – в данном случае потребный размер гекатомбы.

Для того, чтобы решить, сколько леммингов должно погибнуть в реке или море, надо знать, какое максимальное и минимальное количества леммингов может проживать в регионе без нарушения экологического равновесия.

Кроме того, надо иметь информацию о численности леммингов к моменту «миграционного броска». После начала массовой гибели животных надо вести учет погибшим для того, чтобы прекратить самоубийства, когда численность остающихся леммингов приблизится к минимально допустимому уровню. Непонятно, как прекращаются самоубийства, что является физическим сигналом к их прекращению. Если это какой-то внешний сигнал, то, как и кем он подается и как его получают отдельные особи. Если внешнего сигнала нет, а самоубийства прекращаются по внутреннему сигналу, то непонятно, откуда каждый отдельный лемминг имеет информацию об актуальной численности стаи и о допустимом нижнем уровне численности.

Для выживания леммингам важно следить не только за внутренним состоянием популяции, но и «заботиться» о состоянии окружающей среды.

Хрестоматийный случай последствий, возникающих при неограниченном росте популяции, – так называемый случай «коз на острове»: «На зеленый необитаемый остров со случайно приставшего судна попали коза и козел. В отсутствие естественных врагов и при обилии корма козы начали стремительно размножаться, съели всю растительность и погибли от голода. Лишенная растительности почва острова была смыта дождями и унесена ветром, и теперь остров – это просто скала, поднимающаяся над океаном».

Как увязать предположение об инстинктивном поведении леммингов с необходимостью поддержания гомеостаза всего ареала их расселения при неизбежных отклонениях параметров этого гомеостаза по времени и по пространству расселения? Никакой самый сложный инстинктивный комплекс поведения особи не сможет руководить таким сложным симбиозом, в котором самоубийства, видимо, – лишь одно известное нам из множества «регулирующих воздействий» леммингов на среду обитания.

Равновесие популяции леммингов со средой не может поддерживаться инстинктивным поведением каждой отдельной особи, так как поддерживать это равновесие можно только по усредненным показателям, которые характеризуют состояние биотопа* и популяции в целом. Каждый лемминг знает лишь собственное состояние и состояние среды обитания в непосредственной близости от себя. Для некоторых леммингов из стаи локальные условия обитания значительно лучше необходимых для комфортного существования, но в то же время у других животных, живущих в том же биотопе, эти условия могут быть ниже порога выживания. Очевидно, что только в каком-либо смысле усредненные данные могут быть базой для адаптации популяции леммингов. Но отдельный лемминг процесс такого усреднения выполнить не в состоянии, так как ему недоступны данные обо всех или о большинстве членов популяции.

Только операции, связанные с некоторыми обобщениями значений параметров среды и популяции по всему ареалу ее расселения, могут дать результаты, пригодные для успешного поддержания равновесия популяции со средой. Но для отдельного члена популяции получение таких «интегральных характеристик» невозможно. Такая обработка данных может проводиться только на более высоком уровне обработки информации, где собираются данные о биоценозе в целом.

Лемминги не единственные млекопитающие, которые подвержены неожиданным и, казалось бы, бесцельным миграциям, которые кончаются массовой гибелью мигрирующих животных.

Так, Р. Шовен рассказывает: «… можно найти множество примеров, когда и млекопитающие мигрируют как бы в состоянии безумия, подобно леммингам. Вспомним серых американских белок, которые передвигаются стадами, насчитывающими много сотен миллионов особей. Другой пример – один из видов южноафриканских антилоп; они движутся сплоченными рядами, и, если лев попадает в их массу, он оказывается в плену и не может вырваться, несмотря на самые яростные усилия».

*) Биотоп – относительно однородное по абиотическим факторам среды пространство в пределах водной, наземной и подземной частей биосферы, занятое одним биоценозом. Биотоп совместно с биоценозом составляет единый биогеоценоз.

Как бы в подтверждение высказанной нами гипотезы о регулирующем действии таких миграций он пишет: «Франк* полагает, что миграции леммингов легко объяснить бедностью северной природы. Недостаток пищи гонит зверьков в другие места на поиски корма. Хотелось бы верить, да сомненье берет: существует множество примеров миграций, в которых потребность в пище не играет никакой роли!

И это не только у саранчи. Случается, что те же южноафриканские антилопы уходят с великолепных пастбищ в сухие, бесплодные места и гибнут там от голода или миллионами бросаются в море.

Исступление, охватывающее млекопитающих во время миграции, представляется мне проявлением какого-то глубокого нарушения равновесия нейро-эндокринной системы, не имеющего определенного и прямого отношения к пище … Может быть, в основе столь загадочных явлений, как это охватывающее животных исступление, вступающее в противоречие с инстинктом сохранения вида, лежат причины, более сложные, чем те, которые обычно выдвигаются при обсуждении вопроса».

Перелетные птицы

Теперь от леммингов перейдем к перелетам птиц.

Надо сказать, что перелеты у птиц совсем не являются обязательным элементом поведения. Известно, что перелетными является всего треть видов птиц, остальные ведут оседлый образ жизни. Кроме того, и перелетные птицы могут вести себя по-разному: если, например, условия зимовки в месте гнездования по каким-либо причинам улучшаются, перелетный инстинкт часто, как говорят, «затухает», и птицы становятся неперелетными.

Больше того, в ряде случаев вовсе не недостаток кормов и холода вынуждает к перелету. Есть, например, «полуперелетные» виды, у которых часть птиц располагается на гнездовья, то есть на лето, заметно севернее другой части. Так ведут себя, например, вороны, живущие в средней полосе европейской части России. Такое расположение мест гнездования, безусловно, целесообразно, так как увеличивает доступный ареал расселения и снижает, таким образом, плотность заселения этой популяцией. А снижение плотности заселения упрощает поиск кормов и уменьшает внутривидовую конкуренцию. Но при этом северные места гнездования оказываются непригодными для жизни зимой. Поэтому часть птиц, живущая южнее, зимою уступает свое место северным сородичам, перелетая еще южнее.

Совершенно очевидно, что южная часть птиц могла бы не улетать: условия жизни в покидаемых местах гнездования и зимой остаются пригодными для проживания, раз там зимует северная часть популяции.

*) Д-р Г. Франк, автор статьи о леммингах, опубликованной в «Zeitschrift für Morphologie und Ökologie der Tiere» 1962

Хлопоты перелета южной части на новые места имеют смысл только с точки зрения всей популяции, так как значительно сокращают среднюю дальность (и, естественно, трудности) перелета для всей стаи. Однако каждая отдельная особь это оценить не в состоянии, так как не имеет информации о популяции в целом. Объяснить такое поведение проявлением инстинкта очень непросто и тому есть несколько причин. Для того, чтобы инстинктивное поведение наследовалось, необходимо, чтобы оно сначала каким-то образом сформировалось и проявилось в поведении живущего поколения.

Далее необходимо, чтобы это поведение давало бы преимущество в выживании. Такое сложное и противоречивое поведение, которое включает в себя и расселение по разным местностям и процедуру «замещения» на зиму южных соседей северными и, наконец, отлет южной части стаи, не по необходимости, а для блага стаи в целом, не может сформироваться в один этап. И непонятно, какими этапами реализовывался этот процесс формирования инстинкта. В данном случае трудно применить какую-либо из гипотез, объясняющих альтруистическое поведение. Обычно используемая гипотеза «кин-отбора» предполагает эволюционную допустимость жертвы, в том случае, если при этом выживает большое число родственников. Однако родственные связи между южной и северной стаями очень слабы и поэтому «кин-гипотеза» здесь неприменима, так как, улетая с мест гнездовий, южная стая жертвует интересами ближних родственников (т. е. членов своей стаи), ради весьма далеких родственников с севера.

Есть и другие неясности в проявлениях инстинкта перелета. Выше отмечалось, что при изменении зимних условий в благоприятную сторону инстинкт перелета как бы угасает – птицы остаются на месте. Но опять возникает трудность с объяснением этого явления инстинктивным поведением отдельной особи. Ведь условия по всему ареалу летнего расселения заметно различаются, и оценки условий проживания для каждой особи могут быть очень разными. Однако, если в среднем зимние условия становятся удовлетворительными, птицы не улетают. И тут опять возникает тот же вопрос: как происходит эта оценка «в среднем»? Как выключается у каждой птицы перелетный инстинкт по этому среднему показателю, который не может быть определен отдельной особью?