Особенно драматичный пример проявления нелинейности — разрушительные набеги гусениц листоверток-почкоедов в лесах Северной Америки.
ИНТЕРЛЮДИЯ
Еловые листовертки-почкоеды, хвойные леса и пестициды
Кольца деревьев содержат информацию о листовертках, которые периодически уничтожали ели и пихты в Северной Америке на протяжении, по крайней мере, 400 лет. до нынешнего столетия никто не задумывался об этом. Ценным деревом в лесообрабатывающей промышленности считалась только белая сосна, а не все хвойные деревья. Но в итоге белые сосны практически все вырубили, и в лесообрабатывающей промышленности стали использовать ель и пихту. И гусеницы листовертки-почкоеда стали страшным врагом.
Начиная с 1950-х годов над северными лесами начали распылять инсектицид ДДТ, чтобы контролировать популяцию листоверток. Несмотря на это, каждый год леса захлестывали новые волны насекомых. Однако обработки инсектицидом продолжались на протяжении 1950-х, 1960-х и 1970-х годов, пока ДДТ не был запрещен. Его заменили фенитротион, ацефат, севин и метоксихлор.
И хотя стало понятно, что это не решает проблему, инсектициды продолжали использовать. «Инсектициды помогают нам выиграть время, — говорил один лесничий. — А все, что нужно лесоустроителю, — это сохранить деревья для распила».
К 1980 году расходы на инсектициды стали неподъемными: в том году канадская провинция Нью-Бушвик потратила 12,5 млн долларов на контроль численности листоверток. Обеспокоенные местные жители выражали протест против заражения лесов химикатами. К тому же, несмотря на обработку лесов, гусеницы продолжали уничтожать около 20 млн гектаров леса ежегодно.
К. Холлинг из Университета Британской Колумбии и Г. Баскервиль из Университета Нью-Брансуик спроектировали компьютерную модель, чтобы посмотреть, как в целом с точки зрения системного подхода выглядит проблема с насекомыми. Они обнаружили, что до начала обработок почкоеды практически не уничтожали леса. Их численность контролировалась некоторыми видами хищников, включая птиц, пауков, ос-паразитов, а также рядом заболеваний. Но через каждые несколько десятилетий наблюдалось массовое увеличение популяции листоверток, продолжавшееся от шести до десяти лет. Затем численность листоверток падала, чтобы вновь резко возрасти через несколько десятков лет.
В первую очередь листовертки предпочитали бальзамическую пихту, затем ель. Пихта — самое конкурентоспособное дерево северных лесов. Если ее численность не контролировать, она начнет вытеснять ели и березы, и лес станет пихтовой монокультурой. Каждый набег гусениц-почкоедов уменьшал количество пихт, расчищая место для елей и берез. Через некоторое время пихты снова начинали разрастаться.
По мере заселения лесов пихтами увеличивалась и вероятность нового набега насекомых, причем этот процесс был нелинейным. Репродуктивный потенциал листоверток не возрастает пропорционально увеличивающемуся количеству пихт. В конечном счете запускают этот процесс два или три теплых весенних дня, предоставляющих прекрасные условия для развития личинок насекомых. (Если вы проанализируете только наблюдаемые события, то, скорее всего, обвините в нашествии гусениц теплые и сухие дни.)
Популяция гусениц-листоверток растет настолько быстро, что их естественные враги не успевают контролировать этот процесс. И эта зависимость нелинейна. Обычно рост популяции листоверток приводит к увеличению количества хищников, питающихся ими. Но в какой-то момент численность хищников перестает расти с той же скоростью, что и популяция листоверток. Увеличение количества листоверток больше не приводит к ускоренному размножению хищников, — и листовертки начинают свой набег.
Колебания в системе «листовертки — ели — пихты» длятся десятилетиями, но сама система остается экологически устойчивой в определенных пределах. Она может существовать вечно. Уничтожая пихты, листовертки дают возможность расти другим деревьям. Но в этом случае экологическая устойчивость приводит к экономической неустойчивости. В Восточной Канаде экономика практически полностью зависит от лесозаготовительной промышленности, которая, в свою очередь, зависит от снабжения древесиной пихт и елей.
Когда начали обрабатывать леса инсектицидами в промышленном масштабе, в системе произошло смещение равновесного состояния, и ей стало сложнее балансировать между разными нелинейными зависимостями. Химикаты убивают не только насекомых, но и их природных врагов, ослабляя цикл обратной связи, который в обычной ситуации контролирует популяцию листоверток. Плотность насаждений пихт в лесах остается высокой, и это провоцирует листоверток, размножение которых и так происходит по нелинейному закону, перейти за пиковую точку на нелинейной репродукционной кривой, после которой их размножение продолжится взрывными темпами.
По словам Холлинга, практика лесничих свидетельствует, что на огромных территориях постоянно существует угроза «популяционного взрыва». Руководители лесозаготовок поняли, что попали в ловушку собственной политики, и если в ходе распыления химикатов что-то пойдет не так, то это приведет к невиданному до сих пор нашествию листоверток
[27].
Помните облака на структурных графиках в первой и второй главах? Опасайтесь облаков! Именно они — главный источник неожиданностей в системах.
Облаками обозначают начало и конец потоков системы. Это запасы — источники и стоки, — которые мы сейчас игнорируем, чтобы сделать обсуждение более простым. Они отмечают границу на схеме системы. Очень редко она совпадает с настоящей границей, так как системы почти не имеют реальных границ. Нельзя провести четкую границу между морем и сушей, между социологией и антропологией, между выхлопами автомобиля и вашим носом. Границы существуют лишь на словах, в мыслях, ощущениях и в общественных соглашениях — искусственные, выдуманные границы.
