Уолтер Б. Кеннон отстаивал идеи о том, что регуляция – центральный вопрос физиологии, а нарушение регуляции – основная проблема медицины. По стечению обстоятельств в то самое время, когда Кеннон высказывал эти эпохальные идеи, другой биолог пришел к выводу, что регуляция является основной проблемой природы в значительно более крупных масштабах.
Глава 2. Экономика природы
Изучение регуляции количества животных – это примерно половина всей экологии, хотя до сих пор данная проблема почти не исследовалась.
Чарльз Элтон (Charles Elton)
Это был не натиск, а блеф. Слон сделал всего несколько шагов – просто чтобы показать нам, кто из млекопитающих тут, на этой вершине холма, главный.
Когда наше сердцебиение успокоилось, а слон удалился вниз по склону, мы вылезли наружу, чтобы осмотреть следы ночного рейда. Повсюду лежали сломанные стволы, голые ветки, стоял крепкий запах помета (слоновьего, не нашего). Слоновьего помета всегда остается много: тридцатиметровый кишечник слона за день производит более 90 кг навоза, что соответствует дневному рациону примерно в 90 кг пищи и около 200 л воды.
Учитывая, что у слонов нет естественных врагов в природе, а также зная об их слоновьем аппетите, вы могли бы спросить: а почему Восточная Африка не кишит слонами или не выедена ими под корень? Может быть, потому, что африканские слоны – крупнейшие из всех сухопутных животных – размножаются очень медленно? Слонихи взрослеют после 10 лет, за всю жизнь приносят всего нескольких детенышей. Их беременность длится 22 месяца, и на свет появляется 250-килограммовый слоненок.
Однако сам Чарльз Дарвин приводит знаменитое опровержение такой версии в своей книге «Происхождение видов»:
Считается, что из всех известных животных наименьшая воспроизводительная способность у слона, и я старался вычислить вероятную минимальную скорость естественного возрастания его численности; он начинает плодиться, всего вероятнее, в 13-летнем возрасте и плодится до 90 лет, принося за это время не более шести детенышей, а живет до 100 лет; если это так, то по истечении 740–750 лет от одной пары получилось бы около 19 млн живых слонов, потомков первой пары. Действительно, менее чем за 50 поколений или примерно за 2500 лет общий объем слонов превзошел бы объем планеты.
[1]
Цифра кажется нелепой. Но возьмем другую крайность. Типичная бактерия, например кишечная палочка Escherichia coli, населяющая наш кишечник, весит примерно одну триллионную грамма (1 трлн бактерий весят 1 г; один слон весит примерно 4 млн г). Учитывая, что численность популяции бактерий удваивается каждые 20 минут, легко подсчитать, за сколько времени одна бактерия могла бы породить потомство, которое сравнялось бы по весу с Землей. Ответ: всего два дня.
Но мир не состоит из слонов или бактерий.
Почему? Потому что есть пределы роста и количественного размножения всех живых существ.
Дарвин это признавал. Причем он понимал это, так как преподобный Томас Мальтус сформулировал это утверждение гораздо раньше в своем знаковом труде «Опыт о законе народонаселения» (1798):
Если возрастание населения не задерживается какими-либо препятствиями, то это население… возрастает в геометрической прогрессии. Природа щедрой рукой рассыпала зародыши жизни в обоих царствах, но она бережлива относительно места и пищи для них. Без этой предосторожности одного населения Земли было бы достаточно, чтобы в несколько тысячелетий покрыть миллионы миров; но настоятельная необходимость сдерживает эту чрезмерную плодовитость, и человек, наравне с прочими живыми существами, подчинен закону этой необходимости.
Но каковы пределы этой необходимости? Задаются ли они по-разному для разных существ? Дарвин этого не знал. Подобные вопросы серьезно не исследовались до тех пор, пока другой молодой английский натуралист не отправился в экспедицию к отдаленным островам, где обнаружил самую необычную фауну, увлекся этой загадкой, пережил в ходе своего путешествия озарение (и не одно) и написал великую книгу, в которой заложил основы новой научной дисциплины. Чарльз Элтон далеко не так известен, как Дарвин или Мальтус, но биологи знают его как основателя современной экологии. Важнейшая тайна, занимавшая его, – какие факторы влияют на численность животных.
Путешествие в Арктику
Корабль «Теринген», раскачиваясь, плыл по неспокойному льдистому Баренцеву морю. В числе прочих на борту корабля находился Чарльз Элтон, студент-зоолог из Оксфордского университета 21 года от роду. Двухмачтовая шхуна двумя днями ранее в солнечную полночь полярного дня вышла из города Тромсё и отправилась к острову Медвежьему – уединенному и скалистому, расположенному далеко за Северным полярным кругом. Самая заметная возвышенность на этом острове была метко названа Маунт-Мизери («гора страдания»).
Элтон входил в состав небольшого авангардного отряда первой из так называемых экспедиций Оксфордского университета на Шпицберген. Это была компания из 20 студентов и сотрудников университета, представлявших различные дисциплины: орнитологию, ботанику, геологию и зоологию, – члены которой планировали провести подробные географические и биологические исследования крупнейшего острова арктического архипелага, расположенного к северо-западу от материковой Норвегии. Это являлось смелым и амбициозным предприятием – отправиться далеко в штормовые воды, полные плавучих льдов, высадиться на берег и обойти почти необитаемые острова, частично покрытые снегом и ледниками, не говоря уже о том, что никто из этой команды прежде не бывал в Арктике. Но в то же время это было своеобразным приключением и проверкой себя, которой так жаждали отобранные в группу оксфордские парни.
Путь до Медвежьего, составлявший чуть менее 300 миль, стал суровым испытанием для Элтона, никогда прежде не покидавшего Англию. Корабль ранее служил для охоты на тюленей, его камеры для хранения ворвани
[2], запах которой устранить было невозможно, были переоборудованы под каюты. Путь пролегал по весьма суровому морю, посему путешественники имели бледный вид.
С ранних лет Элтон увлекался дикой природой: целыми днями наблюдал в английской глубинке за птицами, ловил насекомых, собирал водоплавающую живность, рассматривал цветы, а в 13 лет начал вести дневник своих прогулок и наблюдений. В экспедицию Элтона пригласил преподаватель, видный зоолог и писатель Джулиан Хаксли, внук Томаса Хаксли (Гексли), близкого соратника Дарвина. Хаксли был впечатлен тем, как его студент увлекается естествознанием и как хорошо разбирается в этой науке. Элтон располагал относительно небольшим временем на подготовку, так как его участие в составе экспедиции одобрили всего за месяц до отплытия. Отец дал Чарльзу немного денег, брат одолжил армейскую обувь и другое снаряжение, а мать помогла собрать одежду в двухмесячное путешествие. По признанию самого Элтона, он был «совсем неопытным, в сущности, необстрелянным», ранее участвовал лишь в нескольких настоящих походах. Хаксли приободрил Элтона и заверил его родителей: «Пожалуйста, считайте, что эта экспедиция не опаснее, скажем, швейцарского альпинизма, гораздо проще скалолазания, в сущности, в ней нет ничего особенного».
