Книга: Закон «джунглей»

Почему наш мир зеленый?

Почему наш мир зеленый?

Путь Пэйна к бухте Муккоу и ее морским звездам был долог и непрост. Пэйн родился и вырос в городе Кембридж, штат Массачусетс. Назвали его в честь предка, Роберта Трита Пэйна, одного из тех, кто подписал Декларацию независимости США. Юный Пэйн полюбил природу, гуляя по лесам Новой Англии. Больше всего ему нравилось наблюдать за птицами, впрочем, за бабочками и саламандрами – не меньше. В эти частые вылазки – поглазеть на птиц – Пэйн отправлялся в компании с соседом, настаивавшим, что нужно подробно записывать, каких птиц они заприметили. Это была хорошая тренировка, и Пэйн настолько поднаторел в наблюдении за птицами, что вскоре стал самым молодым членом элитного Наттоловского орнитологического клуба.

Кроме того, он вдохновлялся трудами знаменитых естествоиспытателей, благодаря которым научился видеть драматизм дикой природы. В молодости он вдохновлялся отрывками наподобие следующего, взятого из книги Эдварда Форбуша «Птицы Массачусетса»:

Не менее зачаровывали его подробные описания паучьих повадок, а также леденящие душу истории Джима Корбетта о выслеживании тигров и леопардов в индийской глуши, вошедшие в книгу «Кумаонские людоеды».

В доме у Пэйна пауки считались «священными тварями». Юный Пэйн мог часами любоваться на этих ткачей, поедавших мух, которых он подсаживал им в паутину.

Поступив в Гарвард и вдохновившись примером нескольких знаменитых палеонтологов, работавших на факультете, Пэйн живо заинтересовался ископаемыми животными. Он так увлекался обитателями моря, жившими под водой более 400 млн лет назад, что решил изучать геологию и палеонтологию в аспирантуре Мичиганского университета.

В обязательную программу входили довольно скучные исследования из различных зоологических дисциплин: ихтиологии (наука о рыбах), герпетологии (наука о рептилиях и амфибиях) и т. д., утомлявшие Пэйна. Исключение составляла естественная история пресноводных беспозвоночных, которую читал эколог Фред Смит. Пэйну очень нравилось то, как профессор провоцировал студентов, заставляя их думать.

В один памятный весенний день – именно такой, когда профессору неохота преподавать, а студентам сидеть в аудитории, – он сказал: «Сегодня занимаемся в помещении». Он посмотрел в окно – на дерево, которое только-только покрывалось листьями.

«Почему дерево зеленое?» – спросил Смит, глядя в окно.

«Хлорофилл», – ответил студент, правильно назвав содержащийся в листьях пигмент. Но Смит клонил не к этому.

«Почему вся эта зелень не съедается? – продолжал Смит. Казалось, это простейший вопрос, но Смит показал, насколько неизвестны даже такие базовые вещи. – Тут же тучи насекомых. Может быть, кто-то их контролирует?» – рассуждал он.

К концу первого курса Смит почувствовал, насколько Пэйна не устраивает геология, и предложил ему попробовать себя в экологии. «Почему бы вам не стать моим студентом?» – спросил он. Это была серьезная перемена специальности. Пэйн вызвался изучать ископаемых животных девонского периода, окаменелости которых встречались в здешних породах. Смит ответил: «Ни в коем случае». Пэйн должен был исследовать живых, а не вымерших существ. Он согласился, и Смит стал его научным руководителем.

Смит давно интересовался брахиоподами (плеченогими) – морскими животными, имеющими раковину из двух створок, соединяющихся в виде замка. Пэйн разбирался в этих животных, поскольку они в изобилии встречаются в ископаемых породах, но их современная экология была малоизучена. Первым делом Пэйну было поручено найти живых брахиопод. Поскольку океана поблизости не было, в 1957–1958 гг. Пэйн ездил во Флориду, так сказать, на разведку и нашел несколько перспективных местечек. С разрешения Смита он отправился в своеобразный аспирантский творческий отпуск. В июне 1959 г. Пэйн вновь уехал во Флориду, где на протяжении 11 месяцев, живя в своем фургончике «Фольксваген», изучал ареал, места обитания и повадки всего одного вида.

Именно такая деятельность позволила аспиранту-натуралисту наработать солидный базис и позже легла в основу диссертации Пэйна. Но брахиоподы-фильтраторы – не самые занимательные животные. А просеивать кучи песка в поисках полусантиметровых рачков было, прямо скажем, не слишком интересно.

Побережье Мексиканского залива Пэйн перелопачивал не из особого интереса к флоридским брахиоподам. Путешествуя по северо-западному побережью Флориды, Пэйн добрался до Морской лаборатории «Аллигейтор-Харбор» и получил разрешение там остаться. Он заметил, что на краю близлежащего полуострова Аллигейтор-Пойнт несколько раз в месяц во время отлива можно найти целые стаи больших хищных моллюсков. Некоторые из них, например плеуроплока трапециевидная, достигают более 30 см в длину. Ил и заросли меч-травы в Аллигейтор-Пойнт оказались отнюдь не скучными – скорее наоборот, это было настоящее поле боя.

Наряду с подготовкой диссертации о брахиоподах Пэйн вел тщательное, фактически элтоновское, исследование моллюсков. Он насчитал восемь многочисленных видов улиток и подробно записал, какие из них какими питаются. На этой арене, где «брюхоногие жрут брюхоногих», Пэйн видел, что во всех без исключения случаях более крупные моллюски поедают более мелких, но отнюдь не всех. Например, пятикилограммовая плеуропока трапециевидная ела практически исключительно других брюхоногих моллюсков, почти не трогая более мелкую добычу, например двустворчатых моллюсков, которые были основной пищей для мелких улиток. Молодой ученый интерпретировал эти данные в элтоновском ключе:

Пока Пэйн во Флориде наблюдал за хищниками, его научный руководитель Смит продолжал размышлять о зеленых деревьях и о роли хищников в природе. Смит живо интересовался не только структурой биологических сообществ, но и теми процессами, которые их сформировали. Частенько он перекусывал в компании двоих коллег – Нельсона Хаирстона-старшего и Лоуренса Слободкина – и все трое по-дружески спорили об основных экологических идеях. Собеседники интересовались, каким процессам подчиняются популяции животных, обсуждали объяснения, которые муссировались в то время. С точки зрения одной из ведущих научных школ, размер популяции зависел от физических условий, в частности от погоды. Смит, Хаирстон и Слободкин (которых прозвали «ХСС») сомневались в этой идее, поскольку если бы она была верной, то размеры популяций должны были подвергаться таким же случайным колебаниям, как и погода. На самом деле, считали эти трое, численность видов в природе должна как минимум отчасти зависеть от биологических процессов.

Отталкиваясь от элтоновской пирамиды, ХСС изображали пищевую цепь поделенной на разные уровни в соответствии с объемом пищи, потребляемой на каждом уровне (эти уровни называются «трофическими»). В самом низу находятся редуценты, разлагающие органический мусор; над ними располагаются продуценты – растения, зависящие от солнечного света, дождя и содержащихся в почве питательных веществ. Еще выше находятся консументы – травоядные, поедающие растения, и хищники, питающиеся травоядными (рис. 6.2).

Сообщество экологов в целом признавало, что каждый уровень пищевой цепи ограничивается ресурсами того уровня, что расположен под ним; то есть популяции положительно регулируются в восходящем направлении. Но Смит и его сотрапезники размышляли над следующим наблюдением, которое, казалось, противоречило указанной точке зрения: Земля-то зеленая. Известно, что травоядные не поедают всю имеющуюся растительность, на многих растениях полно недоеденных листьев. Поэтому ХСС полагали, что травоядные не ограничены в пище и что их популяции регулируются каким-то другим фактором. Этим фактором, считали они, являются хищники, отрицательно регулирующие пищевую цепь в нисходящем направлении. Хотя экологи давно изучали взаимоотношения «охотник – добыча», было принято считать, что численность хищников зависит от количества доступной дичи, а не наоборот. Предположение о том, что хищники в целом регулируют популяции дичи, было радикальным выходом из плоскости.

Рис. 6.2

Трофические уровни в биологических сообществах. Согласно Хаирстону, Смиту и Слободкину (ХСС), предложившим «гипотезу зеленого мира», каждый организм относятся к одному из четырех трофических уровней: редуценты (грибки и черви), продуценты (наземные растения и водоросли), травоядные и хищники

Иллюстрация Лиэнн Олдз

Чтобы подкрепить свой тезис, ХСС упоминали случаи, в которых наблюдался взрывной рост численности травоядных после исчезновения хищников. Так, популяция оленей в округе Кейбаб на севере штата Аризона увеличилась после истребления местных волков и койотов. Они обобщили свои наблюдения и тезисы в работе «Структура сообществ, контроль популяций и конкуренция», а затем в мае 1959 г. отправили ее в журнал Ecology. Статью отклонили. Она вышла в свет только в итоговом выпуске журнала American Naturalist за 1960 г.

Предположение о том, что хищники регулируют численность травоядных, сегодня широко известно под названием «гипотеза ХСС», или «гипотеза зеленого мира». Хотя ХСС и заявляли: «нашу логику нелегко опровергнуть», их идеи, как и большинство требований пересмотреть статус-кво, вызвали большую критику. Я не буду приводить здесь все замечания. В частности, было справедливо отмечено, что эта гипотеза требует проверки и дополнительных доказательств. Именно такой проверкой и сбором доказательств занялся в 1963 г. бывший студент Смита в бухте Муккоу.