Предпосылки эволюционной идеи

Многообразие форм жизни. Жизнь на Земле... Богатство ее форм поразительно! Выйдите летом на лесную лужайку. Среди зеленой травы и цветов стрекочут кузнечики, суетятся муравьи. По веткам деревьев прыгают белки, в небесной голубизне заливается жаворонок... Особый восторг вызывают альпийские луга. Жизнь существует и в глубинах океана, и за полярным кругом, и на вершинах самых высоких гор и даже еще выше — в разреженных слоях атмосферы, где обнаружены многие виды микроорганизмов.

Всегда ли формы жизни были такими, какими мы их наблюдаем сегодня, или в течение многих тысячелетий они прошли длинный путь развития? С древних времен люди по-разному отвечали на этот вопрос. Согласно библейской книге «Бытие», «Бог в третий день сотворил растительный мир: траву, сеющую семя, дерево плодовитое, приносящее по роду своему плод, в котором семя его на земле». На пятый день «сотворил Бог рыб больших и всякую душу животных пресмыкающихся, которых произвела вода, по роду их, и всякую птицу пернатую по роду ее». На шестой день Он создал «зверей земных по роду их, и скот по роду его, и всех гадов земных по роду их» (Быт. 1: 11, 21, 25).

Многообразие форм жизни, чрезвычайная сложность строения и наблюдаемая целесообразность поведения живых организмов приводят к мысли: жизнь — это нечто большее, чем просто физическое и химическое явление. Живые существа по сравнению с объектами неживой природы обладают рядом отличительных свойств, благодаря которым достигается вполне определенная цель. Поэтому еще с древних времен возникла идея: хотя живые существа и материальны, но живую материю, видимо, «одушевляет» некий нематериальный фактор. Такой точки зрения придерживались и придерживаются многие люди разных религиозных и философских убеждений. Эта точка зрения лежит в основе витализ-

ма — течения в биологии, признающего наличие в организмах нематериальной сверхъестественной силы («жизненной силы», «души» и др.), управляющей жизненными явлениями.

Результаты современных экспериментов показывают, что фундаментальные законы природы — законы сохранения массы и энергии — для живых систем выполняются в пределах точности эксперимента так же, как и для неживых объектов. При превращении Сахаров, жиров или белков в организме высвобождается то же количество энергии, что и в лабораторных условиях, и в этом смысле организм человека или животного подобен неживой химической системе. Если и существует некая «жизненная сила», присущая только живой материи, то она по природе своей не способна нарушить основополагающие законы природы — законы сохранения массы и энергии. Многочисленные опыты показывают, что в биологических системах ни один закон физики и химии не нарушается. Однако из этого утверждения поспешно делать вывод, что живые системы подчиняются только законам физики и химии.

Характеризуя различия между живой и неживой материей, кроме упомянутой целесообразности следует назвать и осмысленность действий живых систем. Смысл не может существовать в форме полностью бестелесного «духа». Он исчезает, если не воплощен в некоторой материальной системе, включающей, например, вполне определенную конфигурацию нервных связей в мозгу. В то же время смысл может не зависеть от конкретной физической системы его реализации. Например, исходящий от человека смысл одного и того же лозунга не зависит от технических средств его воплощения.

С древних времен известна идея о постепенном видоизменении живых форм, высказанная в V в. до н.э. древнегреческим философом Эмпе-доклом. И все же на протяжении многих веков представление о неизменности форм органического мира оставалось господствующим, потому что человек, по меткому выражению Чарлза Дарвина, смотрел на органический мир, «как дикарь смотрит на корабль, то есть как на нечто превышающее его понимание».

Зарождение эволюционной идеи. Что поражает нас при знакомстве со строением любого живого организма? Прежде всего его целесообразность. Гончар ритмичным нажатием педали вращает гончарный круг, его искусные пальцы на наших глазах превращают бесформенный кусок глины в изящный кувшин. Сосуд предназначен для определенной цели — хранить воду, и он устроен так, чтобы выполнять эту задачу наилучшим образом. Широкое дно придает ему устойчивость, а узкое горлышко уменьшает нагрев и испарение воды. Только самый верх горлышка расширен в виде воронки — иначе в кувшин было бы трудно наливать воду. 280

Если кувшин сделан подлинным мастером, он красив и вместе с тем целесообразен, его можно назвать совершенным творением.

В чем же целесообразность организации живого организма? Возьмем любую болотную птицу, например цаплю. У нее длинные оголенные ноги: оставаясь сухой, она может ходить по мелководью. Длинным клювом она добывает из-под воды пищу. Ноги плавающих птиц (уток, гусей), наоборот, короткие, лапы с перепонками; специальные железы выделяют жир, чтобы их оперение не смачивалось водой. При объяснении целесообразности строения органов подобных птиц возникает вопрос: кто же создал их, столь удачно приспособленных к жизни на болоте или озере? Конечно, не люди. Значит?.. Значит, их сотворил другой, более могущественный Творец!

И все же дерзкие умы не могли смириться с таким ответом. Французский натуралист XVIII в. Ж. Бюффон (1707—1788) склонялся к мысли о постепенном совершенствовании живых организмов, а его последователь соотечественник Ж. Ламарк (1744—1829) впервые попытался создать стройную теорию эволюции жизни на Земле. Основным фактором эволюции Ламарк считал упражнение одних органов и пассивность других. Если орган упражняется, рассуждал Ламарк, то он постепенно усиливается, а если не упражняется, то ослабевает и отмирает. На первый взгляд, все ясно. Сравните гимнаста с человеком, не занимающимся спортом. У первого мышцы упруги и эластичны, они так и играют под кожей. У второго мышцы дряблые, под кожей изрядный слой жира. И если задать вопрос, каким же образом гимнаст достиг успехов, то на него без особого труда сможет ответить каждый: путем упражнения!

Однако этот вопрос не покажется столь простым, если перейти к детям этих людей. Конечно, они могут пойти по стопам своих отцов, тогда различия между ними будут такими же. Ну а если и те, и другие одновременно начнут заниматься спортом у одного и того же тренера и с равным прилежанием? Можем ли мы утверждать, что в таком случае дети гимнаста обязательно добьются лучших спортивных результатов, чем их товарищи? В общем виде этот вопрос можно сформулировать так: передаются ли детям те признаки, которые у родителей выработались путем упражнений или в результате приспособления к внешним условиям? Ламарк на этот вопрос отвечал: передаются! Если вернуться к примеру с болотными и плавающими птицами, то, по мнению Ламарка, их предки, ничем не отличавшиеся от обычных птиц, попав в силу обстоятельств в особые условия, например на болото, стали усиленно упражнять свои ноги, которые начали удлиняться и постепенно достигли длины ног современной цапли. Другие птицы, вынужденные жить и питаться на озерах и реках, пытались плавать, быстро разводя и соединяя пальцы. От это-

го кожица у оснований пальцев растягивалась, и в результате через много поколений образовались плавательные перепонки.

Однако предположение Ламарка о развитии и совершенствовании уже имеющихся органов не отвечало на такой важный вопрос: каковы причины появления совершенно новых органов? В самом деле, каким «упражнением» можно объяснить появление рогов у некоторых животных? Чтобы найти выход из создавшейся ситуации, Ламарк наделил живые существа особым свойством — стремлением к совершенству, благодаря которому весь органический мир непрерывно изменяется, улучшается, т.е. развивается.

Взгляды Ламарка, изложенные им в 1809 г., не нашли признания у современников. Куда большей популярностью пользовались воззрения его соотечественника Ж. Кювье (1769—1832). Пока Ламарк размышлял о причинах целесообразности живых организмов, Кювье избрал ее основным орудием исследования. Он исходил из того, что все органы в организме взаимообусловлены и соотнесены. Возьмем, например, травоядное животное. Растительная пища малопитательна, для удовлетворения потребностей организма необходимо ее большое количество. Значит, желудок травоядного животного должен быть большим. Размер желудка обусловливает размеры других внутренних органов: позвоночника, грудной клетки. Массивное тело может держаться на мощных ногах, снабженных твердыми копытами, а длина ног обусловливает длину шеи, чтобы животное могло свободно щипать траву. Зубы у него должны быть широкими, плоскими, с большой истирающей поверхностью. Иное дело хищники. Пища у них более питательна, значит, желудок может быть небольшим. Хищнику нужны мягкие лапы с подвижными когтистыми пальцами, чтобы незаметно подкрадываться к добыче и хватать ее. Шея у хищника должна быть короткой, зубы острыми и т.д.

Свой метод Кювье довел до такого совершенства, что нередко по одному найденному зубу ему удавалось восстанавливать облик всего животного. Если же он располагал скелетом или хотя бы его частью, то успех был обеспечен. Так Кювье открыл целый мир ископаемых животных. Гигантские ящеры, некогда обитавшие на Земле, мамонты и мастодонты — мы сейчас хорошо осведомлены о них, и заслуга в этом принадлежит прежде всего Кювье. Своей работой ученый внес огромный вклад в будущую эволюционную теорию.

Изучая вымерших животных, Кювье обнаружил, что останки одних видов относятся к одним и тем же геологическим напластованиям и не встречаются в смежных. Отсюда он сделал вывод, что животные, некогда населявшие нашу планету, погибали почти мгновенно от каких-то неизвестных причин, а позднее на их месте появлялись новые обитатели, не имевшие ничего общего со своими предшественниками. К тому же, по 282

данным Кювье, многие нынешние участки суши когда-то были морским дном, причем море здесь наступало и отступало по нескольку раз. При этом осадочные породы, которые должны были располагаться горизонтально, часто оказывались изломанными, смятыми в гигантские складки. На основании этих фактов Кювье предположил: на Земле время от времени происходили гигантские катастрофы, уничтожавшие целые материки, а вместе с ними и всех их обитателей. Позднее на их месте появлялись новые организмы. Теория катастроф в начале XIX в. выглядела вполне убедительной.

Примерно в то же время к геологическим исследованиям приступил англичанин Ч. Лайель (1797—1875). Он скорее интуитивно, чем сознательно, почувствовал произвольный характер теории катастроф. Много путешествуя, он обращал особое внимание на постоянно происходящие в окружающей среде геологические процессы. Чтобы понять прошлое Земли, надо изучить ее настоящее — вот основной принцип научных исследований Ч. Лайеля. Наблюдая за отложениями в дельтах рек, за влиянием ветра, морских приливов и отливов, изучая образование мелей, кратеры вулканов, Лайель пришел к убеждению, что медленные, незначительные изменения на Земле могут и сегодня привести к самым поразительным результатам, если будут происходить достаточно долго и в одном направлении. Особенно тщательно Лайель изучал отложения третичной эпохи развития Земли, которая предшествует нашей. Он отметил, что многие организмы, обитавшие тогда, встречаются на Земле и сейчас. В разное время появлялись новые виды и доживали свой век старые. Такие выводы противоречили теории Кювье. Сам Лайель не утверждал, что одни виды происходили от других, — подобная мысль даже не приходила ему в голову. Но, доказав медленный, постепенный характер геологических изменений, он создал еще одну предпосылку развития эволюционной идеи.

7.7. ЭВОЛЮЦИЯ ЖИЗНИ

Развитие эволюционной идеи. В 1 831 г., отправляясь в кругосветное плавание, молодой англичанин Чарлз Дарвин прихватил с собой только что вышедший первый том «Основ геологии» Лайеля, а через пять лет привез из плавания огромное количество материалов, подтверждающих правоту его основополагающей идеи. Но это не все: Дарвин привез и нечто большее — убеждение в том, что все виды живого изменчивы, что все животное и растительное царство, каким мы его знаем сегодня, — результат постепенного, очень длительного развития сложного органического мира.

Проблемой эволюции Ч. Дарвин начал вплотную заниматься в 1836 г. после возвращения из кругосветного путешествия. Иногда он обсуждал

ее с лишь немногими своими коллегами, в том числе и в переписке. Казалось, что он целиком погрузился в изучение классификации усоногих раков и исполняет обязанности секретаря Геологического общества. Коллеги советовали ему опубликовать свою гипотезу об эволюции, но он не последовал их совету. И вот 14 июня 1858 г. Дарвин получил письмо от Ал-фреда Уоллеса (1823—1913) из Тернате на Молуккских островах. В письме находилась статья, которую Уоллес просил передать Ч. Лайелю, известному геологу и другу Дарвина. В ней кратко излагалась сущность теории эволюции путем естественного отбора.

Предположение о том, что виды могут изменяться, Уоллес опубликовал в одной из своих работ раньше, в 1855 г. Эта идея возникла после прочтения им в 1858 г. труда английского ученого Томаса Мальтуса (1766—1834) «Опыт о законе населения», основная мысль которого сводилась к тому, что каждая популяция стремится максимально размножиться без учета средств существования, и когда она достигает некой предельной численности, зависящей от условий жизни, дальнейшему росту начинает препятствовать нищета: излишняя численность популяции должна гибнуть. Это может происходить трагически и внезапно или в результате возрастания смертности с приближением к пределу возможного роста. Мальтус специально не занимался вопросом, кто выживет, а кто погибнет. Догадка Уоллеса состояла в том, что выживать будет не случайная выборка из популяции, а те особи, которые лучше приспособлены к условиям существования. Если их приспособляемость выше среднего уровня для всей популяции и она хотя бы частично наследуется, то вид в целом будет изменяться в направлении большей приспособляемости, т.е. более высокой адаптации к среде обитания. Интересно, что Дарвин пришел к подобным же выводам и тем же путем — прочитав труд Мальтуса.

Уоллес, в то время малоизвестный натуралист, занимался сбором тропических насекомых. Однако в сложившейся ситуации его сообщение нельзя было игнорировать. Посоветовавшись со своими коллегами, прежде всего с Ч. Лайелем и Дж. Гукером (1817—1911), известным ботаником, Дарвин решил объединить выдержки из письма, которое он незадолго до этого отослал американскому ботанику А. Гресо, резюме неопубликованной статьи, написанной еще в 1844 г., и сообщение Уоллеса. Все это было оформлено в виде доклада, представленного 1 июля 1858 г. Линнеевскому обществу. Книга Дарвина «Происхождение видов» вышла в свет в ноябре 1859 г., и все 1250 экземпляров ее были распроданы в первый же день.

Большой интерес к идее естественного отбора был обусловлен вовсе не тем, что Дарвин и Уоллес постулировали превращение одних видов в другие, т.е. сам факт эволюции. Об этом и раньше говорили многие, и прежде всего Ламарк, Эразм Дарвин — дед Ч. Дарвина, и много рань- 284

ше — Анаксимандр в Древней Греции. Интерес определялся в основном тем, что был предложен механизм «конструирования» живых существ без участия Творца. Такой механизм вполне устраивал противников утверждения: если что-то сотворено, то должен быть и Творец.

Некоторые видные ученые, современники Дарвина, тем не менее остались весьма активными антиэволюционистами. К их числу принадлежали английский зоолог Р. Оуэн (1804—1892), швейцарский естествоиспытатель Ж.Л. Агассис (1807—1873) и др. Даже известный геолог Ч. Лай-ель поверил в идею эволюции не сразу. Основываясь на данных палеонтологии, они признавали появление новых видов, но полагали, что это результат каких-то пока непонятных естественных процессов, а не постепенного превращения одного вида в другой. В то же время идеи Дарвина поддерживали Т. Гексли (1825—1895) в Англии, Э. Геккель (1834—1919) в Германии, К.А. Тимирязев (1843—1920) в России.

Для тех, кто требовал от теории эволюции полной убедительности, оставалась одна непреодолимая трудность, связанная с природой наследственности. В то время ни Уоллес, ни Дарвин, ни другие ученые еще не знали законов наследования признаков. Правда, известно было, что иногда признаки могут проявляться не во всех поколениях подряд. Этот таинственный феномен, названный позднее атавизмом, состоит в том, что у потомков вдруг снова появляются признаки более или менее отдаленных предков. Полагали, однако, что наследственность в целом основана на принципе смешивания, за исключением отдельных случаев. Например, у какого-то растения могли быть либо белые, либо красные цветки. При механизме смешивания у гибрида цветки должны быть розовыми, а при скрещивании красного цветка с розовым — темно-розовыми и т.д. Во многих случаях так и бывает. Из этого следовал важный вывод: новый признак, появившийся у какого-то индивидуума как мутация, со временем должен исчезнуть, раствориться в популяции, как капля в море.

Анализируя механизм усреднения признаков, британский инженер и физик Ф. Дженкин, обладая математическим складом ума, в 1867 г. на основании строгих элементарных арифметических выкладок доказал, что в случае усреднения признаков при скрещивании естественный отбор не работает. Дарвин так и не нашел убедительного ответа на его доказательство. Промежуточное проявление признаков у потомков означало, что все генетические различия в популяциях должны быстро нивелироваться, и тогда вся популяция становится однородной, состоящей из весьма сходных индивидуумов.

Выяснению механизма наследования признаков посвящены опыты по скрещиванию гороха, проведенные австрийским естествоиспытателем Грегором Менделем (1822—1884). Все началось с того, что Г. Мендель, монах из монастыря св. Августина в Брюнне (ныне этот город в

Брно в Чехии, в те времена в Австро-Венгрии), в 1850 г., т.е. задолго до того как Дарвин и Уоллес представили доклад по эволюции, пытался получить свидетельство на право преподавать естественные науки, но не смог сдать экзамен. Желая подготовиться к испытаниям, он поступил в университет в Вене, где в течение четырех семестров изучал математику, биологию, химию и физику. Затем он вернулся в Брюнн и стал в своем саду выращивать горох. Опыты, поставленные на горохе, с легкостью и изяществом помогли установить природу наследственности. В своих опытах по скрещиванию гороха Г. Мендель показал, что наследственность не имеет, как тогда считалось, промежуточного характера — признаки передаются дискретными частицами, которые сегодня называются генами.

В диплоидных организмах, т.е. организмах с двумя наборами хромосом, к которым относятся и горох, и человек, каждому признаку соответствуют два гена. Они могут быть либо точными копиями, либо вариантами (аллелями) друг друга. От каждого из родителей потомок получает по одному такому гену. Гены содержатся в небольших тельцах, хромосомах, находящихся в клеточном ядре.

Работа Менделя была написана исключительно ясно и с научной точки зрения представляла настоящий шедевр, но долгое время оставалась невостребованной. Только проведенные опыты подтвердили полученные им результаты. Можно привести еще один подобный пример. В 1902 г. лондонский врач А. Геррод показал, что действие по крайней мере некоторых генов состоит в контроле активности ферментов. Эта работа также оказалась незамеченной. Представление о том, что гены содержат информацию для построения белка (один ген — один фермент), утвердилось лишь после 1945 г. Приведенные примеры и история становления теории эволюции показывают, насколько сложен и трудоемок путь постижения естественно-научной истины.

Российский ботаник СИ. Коржинский (1861—1900) и независимо от него нидерландский ученый Хуго де Фриз (1848—1935) предложили теорию мутаций — внезапных изменений наследственности. Эта теория в некоторой степени проливала свет на процесс изменчивости. Чем резче мутация, чем крупнее скачок, тем меньше шансов для новой формы организма выжить в данных условиях. Иное дело — мутации небольшие. Чаще всего они тоже вредны для организма, но в редких случаях небольшое изменение может быть полезным. Организм совершенствуется, оказывается лучше приспособленным, чем его неизменившиеся сородичи, и естественный отбор закрепляет его новую форму. Так теория мутаций навела мост между законами о наследственности Менделя и дарвинизмом. 286

Вместе с тем теория мутаций породила новые проблемы, в частности, связанные причинами их возникновения. В самом деле, почему одни особи данного вида изменяются, а другие, живущие в таких же условиях, нет? Не видя никаких внешних причин изменений, многие ученые склонялись к тому, что мутации носят спонтанный, т.е. самопроизвольный, характер. Но вот в 1927 г. появилась коротенькая заметка американского генетика Г. Меллера (1890—1967). Он облучал плодовых мушек дрозофил рентгеновскими лучами и получил небывалую вспышку изменчивости. Вскоре было доказано, что мутации могут вызываться не только рентгеновскими лучами, но и другими видами излучений, а также многими химическими соединениями, резким изменением температуры и т.д. Данные работы составили одно из направлений исследований природы наследственности. Другое не менее важное направление, связанное с выяснением природы самого гена, развивалось под руководством американского генетика Т. Моргана (1866—1945). К настоящему времени многие вопросы о природе гена и генетической информации уже выяснены.

Искусственный и естественный отбор. Решая главный вопрос о движущих силах развития, Дарвин подошел к тому рубежу, перед которым прежде остановился Ламарк. Однако в отличие от Ламарка он решительно исключил из рассмотрения таинственное «стремление к совершенству», обратив особое внимание на результаты деятельности человека. В самом деле, не слишком ли мы недооцениваем самих себя, когда говорим, что не способны создавать новые формы органической жизни? А как же наши культурные растения и домашние животные — разве они не созданы человеком? Остановимся на пшенице. Некогда человек бросил в землю горсть зернышек невзрачного дичка. Зернышки были мелкие, а колосья при малейшем дуновении ветра осыпались. Нелегко было собрать урожай первому земледельцу! Тысячелетия вначале бессознательного, а потом и сознательного отбора лучших зерен привели к тому, что они стали полновесными, а колос неосыпающимся. И еще десятки других свойств придал пшенице человек: увеличил количество белка в зерне, сделал ее стойкой ко многим болезням, вывел сорта, отзывчивые к удобрениям, скороспелые и т.п. Сейчас площадь посевов культурной пшеницы на земном шаре занимает свыше 200 млн. га. Однако если перестать за ней ухаживать, то через несколько лет культурные злаки погибнут. То же можно сказать о любом культурном виде растения или животного.

А если так, то следует внимательно присмотреться к тем методам, какими человек создавал новые сорта растений и породы скота. Дарвин часто встречался со скотоводами и выспрашивал, как они создают и сохраняют свои стада. И ответ слышал почти всегда один: «Мы оставляем на племя лучших животных». Вот и все! Ларчик открывался на удивление просто. Скотоводы не подозревали, что, забивая слабых и низкопро-

дуктивных животных (с низким надоем молока, если это коровы, с худшей шерстью, если это овцы; слабосильных, если это лошади, предназначенные для перевозки грузов, и недостаточно быстроногих, если это скаковые лошади), они проводили огромную созидательную, творческую работу. Искусственный отбор — так назвал этот метод Дарвин. Путем искусственного отбора человек создал формы, ранее не существовавшие в дикой природе (рис. 7.7). Не происходит ли что-либо подобное и среди диких организмов?

Человеку с давних пор было ясно, что пищевые ресурсы для какого-либо вида животных (или растений) в определенной местности ограничены. А способность к размножению? Она ведь не имеет границ! Цифры здесь столь же просты, сколь и поразительны. Если бы из всех яиц, отложенных одной птицей, вылупились птенцы, выросли и сами дали потомство, а потомство этого потомства тоже сохранилось бы полностью, и так продолжалось бы, скажем, 15 лет, то общее число потомков одной пары достигло бы десяти миллионов! Однако практически так никогда не происходит. Количество птиц, животных, растений остается неизменным (или меняется в небольших пределах как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения) нередко на протяжении многих столетий. Это значит, что далеко не из всех яиц вылупляются птенцы, не все птенцы становятся взрослыми птицами и, наконец, не все взрослые особи оставляют потомство. Кому же везет, кому выпадает счастливый жребий? Очевидно, тем, кому удается захватить нужное количество пищи, уберечься от врагов — словом, тем, кому удается победить в борьбе за существование.

В борьбе за существование побеждают, таким образом, лучше приспособленные к жизни, к условиям окружающей среды. Например, часть деревьев в лесу угнетена: им не хватает места под солнцем (рис. 7.8), и здесь, как и в животном мире, тоже происходит отбор. Однако отбирает здесь уже не человек, а сама природа. Именно условия природной среды ведут отбор наиболее приспособленных — естественный отбор, как назвал это Дарвин. Вот чем объясняется целесообразность органических форм! Устройство животного или растения не потому целесообразно, что кто-то приспособил данный организм для определенной цели, а потому, что из всего многообразия форм выживали и могли оставлять потомство особи, лучше других приспособленные к данным условиям!

Два молодых русских ученых, А.О. Ковалевский (1840—1901) и
И.И. Мечников (1845—1916), взяв на вооружение эволюционную тео
рию, создавали новую науку — сравнительную эволюционную эмбрио
логию (от гр. embryon — зародыш). Ковалевский при этом открыл пере
ходные формы между позвоночными и беспозвоночными, заполнив тем
самым наиболее важный пробел в общей системе развития животного
царства.
19 - 3290 289

Целенаправленность и естественный отбор. Созданные человеком устройства и машины (например, управляемая ракета, персональный компьютер) доказывают, что и неживые системы способны к целенаправленному действию. Однако для их создания необходим осознающий поставленную цель конструктор. Поэтому возникает вопрос: не нужен ли был подобного рода конструктор при создании живой системы? Один из возможных ответов на этот извечный вопрос содержится в идее Дарвина и Уоллеса, суть которой в том, что живые организмы могут самосовершенствоваться — эволюционировать в сторону все большей адаптации, т.е. приспособленности к среде обитания. Оба ученых предположили наличие механизма естественного отбора. Живые существа способны изменяться (мутировать) случайным образом, и такие мутации наследуются. Если мутации оказываются полезными для выживания, то их доля в последующих поколениях будет возрастать. В результате происходит эволюция популяций в направлении большей адаптации к окружающей среде.

Для формирования, например, таких сложных органов, как глаз, требуется множество согласованных между собой мутаций. Их одновременное возникновение крайне маловероятно, поэтому естественно предположить, что эволюция идет путем накопления малых сдвигов. Все промежуточные стадии в эволюции органа должны быть функционально полезны-290

ми и приводить к его постепенному совершенствованию. Даже с учетом всевозможных ограничений в результате естественного отбора могут возникнуть удивительно сложные структуры.

Одна из особенностей естественного отбора состоит в том, что мутации, благоприятные или неблагоприятные для организма, возникают случайно. Изменение какого-либо адаптивного признака — результат единичной мутации: случившись, она попадает под естественный отбор. Однако против такого представления может быть выдвинуто одно весьма серьезное возражение, которое удобно пояснить на примере эволюции глаза. Вероятность одновременного возникновения ряда мутаций, приводящих к образованию сетчатки (слоя светочувствительных клеток), хрусталика и т.д., ничтожно мала. Представить себе, что такие одновременные изменения могут произойти в результате случайных мутаций — все равно что бросить в коробку полный набор часовых деталей, встряхнуть их и ожидать, что они сами сложатся в целые часы. Если мутации произойдут не одновременно и в результате не будет хватать хотя бы одного компонента глаза, то такой глаз окажется бесполезным, и отбор по всем прочим мутациям будет невозможен.

Сложные биологические структуры могут создаваться в результате естественного отбора, если в принципе их можно получить при постоянном усложнении и совершенствовании так, чтобы каждый новый этап давал какое-то новое положительное качество. Некоторые адаптации настолько совершенны, что трудно поверить в то, что они могли появиться в результате накопления простых изменений к лучшему. Поверить, допустим, можно, но тогда возникает вполне логичный вопрос: чем же такое представление отличается оттого, в котором отстаивается роль Творца? Ведь оба представления в данном случае основаны на вере. Кроме того, в природе существуют адаптации, которые невозможно объяснить естественным отбором. Например, физические и химические свойства веществ и фундаментальные постоянные как будто специально подобраны так, чтобы могла возникнуть жизнь. Такое утверждение иногда называют приспособленностью окружающей среды. Имеется и другая его формулировка:

если бы фундаментальные постоянные были чуть-чуть иными, то жизнь была бы невозможна.

Этот принцип, распространенный на развитие Вселенной, носит название тонкой подстройки Вселенной.

Геологические эры и эволюция жизни. Под влиянием эволюцион
ной идеи и геологам пришлось пересмотреть свои представления об исто
рии нашей планеты. Органический мир развивался в течение миллиардов
лет вместе с той средой, в которой ему приходилось существовать, т.е.
19* 291

вместе с Землей. Поэтому эволюцию жизни невозможно понять без эволюции Земли, и наоборот. Брат А.О. Ковалевского Владимир Ковалевский (1842—1883), вооружившись эволюционной идеей, основал палеонтологию — науку об ископаемых организмах.

Первые следы органических остатков растительности обнаружены уже в древнейших отложениях докембрийского периода, сформировавшихся 3, 5 — 4 млрд. лет назад. Предполагается, что в этот период зародилась жизнь, возникла кислородная атмосфера. О растительности раннего докембрия свидетельствуют остатки водорослей и органический углерод в карбонатных отложениях. Гораздо позднее — 2 — 2, 5 млрд. лет назад появились следы жизнедеятельности животных.

В палеозойскую эру (продолжительностью около 340 млн. лет) растительный и животный мир вступил в новую фазу развития (рис. 7.9). Образовались большие пространства суши, на которой появились наземные растения. Особенно бурно развивались папоротники: они образовали гигантские дремучие леса. Из позвоночных появились рыбы, земноводные, пресмыкающиеся.

Животный и растительный мир достиг более высокого уровня развития в мезозойскую эру, начавшуюся около 240 млн. лет назад и продолжавшуюся примерно 170 млн. лет. Тогда появились первые пресмыкающиеся крупных размеров: динозавры, птерозавры и др., а также многочисленные насекомые, птицы и млекопитающие. Произошло обновление флоры, сформировались торфяные залежи.

Около 65 млн. лет назад наступила кайнозойская эра. Многие виды млекопитающих и птиц продолжали развиваться. В растительном мире стали преобладать цветковые. Живая природа обогатилась новыми видами животных и растений. Некоторые из них существуют и в настоящее время.

Последний период кайнозойской эры — четвертичный, или антропо-ген — продолжается поныне. Его длительность оценивается от 700 тыс. лет до 2, 5—3, 5 млн. лет. В течение антропогена рельеф, климат, растительность и животный мир приняли современный облик. С антропогеном связывают становление и развитие человека.

Люди стали выращивать культурные растения и домашних животных, т.е. своим трудом преобразовывать живую природу. Особое внимание уделялось выбору лучших сортов культурных растений и лучших пород животных — их селекции. Селекция растений поставлена на естественно-научную основу только в прошлом столетии благодаря трудам выдающегося российского ученого Н.И. Вавилова (1887—1943), разработавшего учение о происхождении культурных растений.

Эволюция всего живого продолжается и в настоящее время. Возрастающая активность человека и его крупномасштабное вторжение в при-

родные процессы порождают новые проблемы, которые можно решить лишь при условии, что сам человек возьмет на себя заботу о сохранении и развитии биосферы. Будущее биосферы — это ноосфера, т.е. сфера разума, и только в ней человек сумеет направить эволюцию всего живого в такое русло, в котором наша планета станет еще прекраснее и богаче.

7.8. РАСТИТЕЛЬНЫЙ И ЖИВОТНЫЙ МИР

Разновидности живых организмов. Со времен Аристотеля мир живых существ делится на два царства — царство животных и царство растений. К животным обычно относят живые существа, питающиеся готовыми органическими соединениями, синтезируемыми растениями или животными. В зависимости от уровня организации различают две основные группы животных. Первая группа объединяет простейшие, или одноклеточные организмы (например, жгутиковые, инфузории и т.п.), вторая — многоклеточные (все остальные). В ходе эволюции жизни у животных возникли двигательная, пищеварительная, дыхательная, кровеносная, нервная и другие системы, а также сформировались органы чувств.

Большинство видов растений получают необходимые для жизни вещества с помощью корневой системы и в результате фотосинтеза. Растения в отличие от животных, как правило, неподвижны. Поскольку содержание необходимых для жизни веществ на том или ином участке ограничено, растения обычно расширяют контакт со средой. Например, корневая система и крона деревьев растут, и они ветвятся на протяжении всей жизни. Животные, отыскивая пищу, меняют место своего обитания. Размеры живых организмов увеличиваются лишь до предела, характерного для данного вида.

Различия между животными и растениями проявляются на клеточном уровне. Основные структурные различия между животными и растительными клетками немногочисленны. Во-первых, животные клетки в отличие от растительных (исключая низшие растения) содержат небольшие тельца — центриоли, расположенные в цитоплазме. Во-вторых, клетки растений имеют в своей цитоплазме белковые образования — пластиды, которых нет у животных. И в-третьих, клетки растений обладают клеточной стенкой, благодаря которой они сохраняют свою форму. Животные клетки располагают лишь тонкой плазматической мембраной и поэтому способны двигаться и менять форму.

Все живые организмы, т.е. растения и животные, характеризуются вполне определенными размерами и формой, обменом веществ, подвижностью, раздражимостью, ростом, размножением и приспособляемостью. Определить же, какие живые существа относятся к растениям, а ка- 294

кие к животным, в ряде случаев не так просто. Часто, наблюдая различные картины живой природы, мы не задумываемся о различии ее форм. Конечно, знакомые большинству людей такие представители животного мира, как домашние животные, а растительного — различные виды деревьев, кустарников и трав, не вызывают затруднений при определении их принадлежности к животному или растительному миру. Однако в природе существует ряд организмов, занимающих промежуточное положение. Например, простейшая одноклеточная эвглена зеленая. Она двигается как животное, а питается как растение. Ее можно считать промежуточным, как бы переходным, звеном между растениями и животными.

Существует также ряд растений, которые по образу питания похожи на животных. К ним относятся грибы, растущие на богатой перегноем (разлагающимся органическим веществом) почве, растения-паразиты, сосущие соки из других растений (например, повилика), насекомоядные растения (мухоловка, росянка), питающиеся разного рода насекомыми.

Первую классификацию растений и животных осуществил шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707—1778). В качестве основной системной единицы он выбрал вид и описал около 1500 видов растений. К настоящему времени классифицировано множество видов растений и животных, и с течением времени их число увеличивается — обнаруживаются новые виды. Так, В 40-х годах XX в. во время кругосветного плавания у берегов Мексики удалось выловить десять удивительных улиткообразных существ — неопилин. Они оказались тем звеном, которого недоставало в классификации моллюсков. Считалось, что неопилины вымерли 350 млн. лет назад — задолго до динозавров. Второе звено — лингула, животное с раковиной, — обнаружено у берегов Японии. Несомненно, ученым предстоит сделать еще немало подобных открытий.

Особенности растительного и животного мира. Некоторые растения и животные отличаются удивительными свойствами. Например, самое большое дерево в мире — акация гальпини (обезьянья колючка) достигает 122 м высоты и 44 м в периметре у основания. Такие великаны росли по берегам реки Мегалаквини в Южной Африке. Они погибли в результате пожаров и засухи в конце XIX в. Высота сохранившихся до наших дней подобных акаций не превышает 25 м. Гигантские размеры имеют австралийские эвкалипты — их высота более 100 м. Один из путешественников описал увиденный им в 1794 г. в Сенегале баобаб со стволом диаметром до 9 м. Возраст этого гиганта — 5150 лет.

Гигантскими бывают не только деревья. В 1818 г. ботаник Жозеф Арнольди, путешествуя по сырым, не исследованным ранее лесам острова Суматра, случайно наткнулся на росший у корней дерева громадный (диаметром более метра) ярко-красный цветок. Он не имел ни стебля, ни листьев. Казалось, цветок вырос прямо из корня дерева. Пять мясистых

лепестков, покрытых белыми бородавками, окружали толстое кольцо с центральной впадиной со множеством тычинок и пестиков. Цветок издавал ужасное зловоние. Преодолевая отвращение, ученый в течение нескольких дней наблюдал за необычным растением. Но свои наблюдения закончить не успел: через две недели Арнольди умер от желтой лихорадки. Позже стало известно, что громадный цветок, раффлезия Арнольди, названный в честь ученого, является паразитом, сосущим соки из корней дерева.

Природой создано множество прекрасных растений с удивительными свойствами. Про некоторые необычные и загадочные растения слагались легенды и мифы. В одном из древнегреческих мифов говорится, что трава аконит выросла из пены, падавшей изо рта стража подземного царства пса Цербера, когда Геркулес тащил его из бездны. Аконит известен в народе как борец и назывался в старину царь-травой. Растет он в смешанных лесах. В соке его содержится яд аконитин. Секрет аконита — химический состав его сока — известен современной медицине, а небольшие дозы аконитина используются сегодня в качестве лекарства.

Весьма интересна и легенда о фламинго — прекрасном представителе животного мира. В далекие времена фламинго, сжалившись над людьми, умирающими в неурожайный год от голода, выклевывал из своего тела кусочки мяса и кормил несчастных. Кровь текла по перьям, окрашивая их в розовый цвет. А чтобы потомки тех, кто был спасен этой птицей не забывали об этом, оперение фламинго всегда будет иметь такой оттенок.

В природе встречаются и другие не менее удивительные представители животного мира. Например, удивителен и необыкновенен по-своему хамелеон — один из видов древесных ящериц с длинным и цепким хвостом. Оба его глаза в своих движениях независимы друг от друга. Один может смотреть вверх, а другой в то же время вниз или вбок, или быстро вращаться. Такая подвижность глаз, не свойственная больше никому из пресмыкающихся, позволяет одновременно, не сходя с места, следить за жертвой и отыскивать лазейку среди ветвей. Пищу хамелеон добывает с помощью длинного языка. Но самое поразительное у этого существа — быстрая смена кожной окраски, которая помогает ему стать совершенно незаметным. Цвет кожи регулируется центральной нервной системой. Импульсы из мозга поступают в спинной мозг, оттуда в кожу и вызывают смену ее окраски.

Рассказ об особенностях и диковинках растительного и животного мира можно было бы продолжить. Но каким же образом взаимосвязано все живое — и «диковинное», и «обыкновенное»?

Адаптация живых организмов. По мере того как мы знакомимся с жизнью ныне существующих видов, становится ясно, что каждый вид зависит еще и от других живых существ, и от тех условий, в которых он обитает, т. е. от многих сложных взаимосвязей, географических особен-

ностей, расположения материков и т. д. Закономерности взаимоотношений живых существ с окружающей средой изучает экология.

Все организмы, существующие на Земле, приспособились к определенному атмосферному давлению. С помощью шаров-зондов удалось обнаружить споры бактерий и плесневых грибов на высоте 33 км, где давление сравнительно низкое. Бактерии живут даже в радиоактивных урановых рудах, в сероводородной среде и в таком ядовитом веществе, как концентрированный раствор хлористой сулемы. Они обнаружены и на глубине 4 тыс. м — в нефтеносных слоях, и в горячих источниках, богатых борной кислотой. Живые организмы существуют и при гигантских давлениях — на глубине более 10 км, и в холоде вечных льдов Арктики и Антарктики... И в знойной, казалось бы, совсем безжизненной Сахаре, где влажность достигает всего 0, 5 %, существуют 98 видов бактерий, 28 видов грибов и 84 вида водорослей. Живые существа могут иногда долгое время обходиться без воды. Обитающий в Северной Нигерии комар откладывает яйца в мельчайшие щели скал, заполненные водой. Когда маленькие лужицы высыхают, личинки комара приостанавливают свое развитие. Но стоит пройти новому дождю, и они как ни в чем не бывало оживают вновь. Дрожжи и несколько видов бактерий способны существовать даже в бескислородной среде. Личинки комара хирономуса живут и развиваются в воде, содержащей в тысячу раз меньше кислорода, чем обычный воздух. В воде некоторых водоемов бывает в 2 тыс. раз меньше кислорода, чем в воздухе, но и там есть жизнь.

Стремление обитать в одних и тех же климатических условиях приводит к миграции многих птиц. Например, полет аистов из европейской деревни в Африку длится около 20 дней. В день они пролетают в среднем 350 км со скоростью 60 км/ч. На пути встречается множество препятствий, например, Пиренеи высотой более 2 км, моря и пустыни, которые приходится преодолевать в течение трех дней. Даже такой горный барьер, как Гималаи высотой более 6 км, где ощущается нехватка кислорода и необычно холодно, не останавливает журавлей и диких гусей, предпочитающих зимовать в теплых местах. Невольно вспоминаются строки выдающегося русского поэта М.В. Исаковского (1900—1973): «Летят перелетные птицы ушедшее лето искать».

Все живые существа обладают колоссальным биотическим потенциалом, иначе говоря, способны размножаться с такой скоростью, что, если бы их размножению ничто не препятствовало, они наводнили бы собой всю биосферу. Что же противодействует такому перенаселению? Почему, несмотря на удивительную приспособленность к неблагоприятным условиям, живые организмы все-таки гибнут? Голод, несчастные случаи, стихийные бедствия, болезни, уничтожение одних видов другими — все вместе взятые причины такого рода называют сопротивлением среды. Каждый вид должен был выработать такие качества, которые позволяли бы ему преодолевать сопротивление среды. На протяжении миллионов

или даже миллиардов лет развивалась адаптация — приспособляемость к окружающим условиям, или та знаменитая «целесообразность», которая поражает воображение и кажется порой сверхъестественной. Каждая из адаптаций появилась в результате того, что среда постоянно отсеивает неблагоприятные наследственные изменения, появляющиеся у всех без исключения видов растений и животных. Действие естественного отбора не прекращается ни на минуту — выживают только наиболее приспособленные.

Экологи изучают различные типы приспособляемости, и уже выявлены некоторые закономерности, помогающие понять это удивительное свойство всего живого. Известны три основных типа адаптаций: структурные (изменения окраски, строения тела, отдельных органов и т.п.), физиологические и поведенческие.

Структурной, например, является приспособляемость, возникшая за короткий срок (несколько десятилетий) у бабочки березовой пяденицы в Англии. До 1850 г. в стране были известны только светлые березовые пяденицы — под цвет лишайников, покрывающих стволы деревьев. После того как лишайники основательно прокоптились фабричным дымом, светлая пяденица стала вытесняться темной, менее заметной для ее врагов.

Физиологические адаптации внешне незаметны, но они обеспечивают такую же приспособляемость, что и структурные. Удивительно, например, строение черепа маленького зверька — двуногой мыши (дипаде-мус), обитающей в Мексике. В черепе дипадемуса находятся две большие слуховые камеры, превосходящие по своим размерам полость, заполненную мозгом. Звуковые колебания усиливаются в камерах-резонаторах, и зверек может различать звуки частотой всего в 2 Гц (человеческое ухо воспринимает звуки от 16 до 20 000 Гц). Идеальный слух и быстрые ноги позволяют дипадемусу успешно избегать нападений ночных птиц и змей.

Поведенческую адаптацию можно пояснить на примере приспособляемости мотылька с полосатыми крыльями, который весь день сидит неподвижно на полосатых листьях лилии. Полосатые крылья — структурная адаптация, а выбор наиболее безопасного положения на листьях — это уже адаптация поведенческая: мотылек всегда садится так, чтобы полоски на его крыльях были параллельны полоскам на листе, тогда он почти незаметен.

Взаимозависимость живых организмов. Группа организмов, относящаяся к одному виду, длительно занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений, называется популяцией. Популяции входят в состав биоценозов — совокупностей растительных и животных организмов, населяющих данный участок среды обитания, например биоценоз озера, леса и т.д.

Одна из важнейших задач изучения живой материи — выяснить, почему те или иные растения и животные образуют биоценоз, каково их

влияние друг на друга и каким образом человек может регулировать их взаимоотношения в собственных интересах. И хотя на первый взгляд жизнь в сообществах кажется недоступной пониманию, многие ее закономерности удалось выяснить. Оказалось, что все поразительное разнообразие живых существ в сообществах, утонченность их адаптации и удивительно сложное поведение в конечном счете сводятся к получению каждым организмом своей доли энергии из пищи, поток которой направлен от одного члена сообщества к другому. Каналы, по которым через сообщества постоянно протекает энергия, называются цепями питания. Каждое звено цепи — своего рода трансформатор, использующий некоторую часть энергии, первоначально накопленной растениями для своего существования и размножения, и передающий ее следующему звену.

Сложнейшая цепь взаимных зависимостей образует устойчивую систему, в которой происходит круговорот веществ между живыми и неживыми ее частями. Озеро, лесной массив, поле, даже аквариум с тропическими рыбами, зелеными водорослями и моллюсками — все это экологические системы (экосистемы). Классический пример экосистемы — озеро или пруд. Живые его элементы (к неживым относят воду с растворенными в ней кислородом, углекислым газом, неорганическими солями и т.п.) можно разделить на группы в зависимости от их участия в поддержании устойчивости экосистемы. Первая группа — растения, синтезирующие органические соединения из простых неорганических веществ при поглощении энергии Солнца. Вторая группа — организмы-потребители: насекомые, ракообразные, рыбы и т.д. Среди них так называемые первичные потребители, которые питаются растениями, и вторичные — плотоядные, питающиеся первичными потребителями. Наконец, третья группа организмов — бактерии и грибы, разлагающие органические соединения, останки умерших организмов до простых неорганических веществ, используемых потом зелеными растениями. Так в каждой экосистеме совершается круговорот веществ.

В природе взаимоотношения различных видов животных, растений крайне многообразны. Бывает так, что одни виды помогают другим (например, на панцирях многих крабов обитают кораллы или актинии, помогающие крабам маскироваться). Простейшие жгутиковые, живущие в кишечнике термитов, выделяют фермент, без которого термиты не могли бы нормально переваривать древесину и расщеплять ее до Сахаров. Некоторые виды птиц, например колибри, пчелы и многие другие насекомые, добывая нектар, опыляют цветки растений, в том числе и саррацению желтую. Колибри — самая маленькая птица (масса ее — 1, 6—20 г) с красивым, ярким оперением — обладает редкой способностью зависать в воздухе в неподвижном положении, в котором она с помощью необычно длинного клюва проникает глубоко внутрь цветка и извлекает нектар.

Удивителен по-своему и цветок саррацения. Он относится к довольно редкому роду насекомоядных многолетних трав. На дне кувшинообраз-ных длинных листьев саррацении скапливается секреторная жидкость, в которой гибнут, а затем перевариваются попавшие туда насекомые.

Опыляют растения чаще всего пчелы, шмели и другие насекомые. Пчелы способны хорошо различать цвета в фиолетовой области спектра. Поэтому даже на большом расстоянии они могут увидеть весьма скромные цветки с фиолетовыми лепестками и приблизиться к ним, чтобы полакомиться нектаром.

Однако далеко не все взаимоотношения между различными видами живого мира можно назвать добрососедскими. Они приобретают диаметрально противоположный характер, когда, например, плесневые грибы подавляют рост бактерий, хищник уничтожает жертву, а паразит губит хозяина. Однако и они не всегда вредны для вида в целом: под влиянием естественного отбора в природе устанавливается необходимое равновесие. А если такое равновесие искусственно нарушается, то это приводит к поистине поразительным результатам.

Раньше к некоторым видам животных или растений было принято применять термин «вредный» или «полезный»: сорняк на поле, где растет пшеница, — «вредный»; кошка, уничтожающая мышей, — «полезная» и т.п. Американский философ Эмерсон на вопрос «Что такое сорняк?» ответил: «Сорняк — растение, достоинства которого пока еще не открыты». Сейчас ни у кого не вызывает сомнений, что для нормального существования сообществ нужны различные их звенья, независимо от того, вредны они или полезны для человека. На северном склоне Большого Каньона в Колорадо (США) уничтожили волков, для того чтобы увеличить поголовье оленей. Олени беспрепятственно размножались, и скоро их стадо возросло до 100 тыс. голов. Пищи для такого количества животных оказалось недостаточно, и олени стали гибнуть от голода. В конце концов их поголовье уменьшилось в 10 раз по сравнению с первоначальным. При выяснении причин гибели животных оказалось, что, когда в этом районе существовали волки, среди оленей поддерживалось устойчивое равновесие, при котором их число соответствовало запасам пищи. Что-то подобное произошло в Китае после массового уничтожения воробьев.

Большинство сообществ непрерывно меняется — и от сезона к сезону, и изо дня в день, и даже каждую минуту. Сообщество может состоять в основном из животных или, наоборот, из растений. Общую картину жизни сообщества создают несколько наиболее крупных, многочисленных или наиболее активных видов. Изменения, происходящие с сообществом на любой стадии его развития, затрагивают большинство входящих в него организмов. Появление новых растений или животных сопровож-300

дается изменениями внешней среды, которые, как правило, благоприятны для новых видов и неблагоприятны для старожилов. Постепенно перестройка в биоценозе замедляется, и он достигает равновесия на определенное время.

Даже коралловый риф — один из наиболее стабильных биоценозов — и тот подвержен значительным изменениям. При каждом продолжительном поднятии или понижении уровня моря, при каждом медленном перемещении земной коры сам коралл, являющийся основанием гигантского биоценоза рифа, может полностью погибнуть. Поэтому точнее говорить не об общем равновесии в природе, а о великом множестве равновесий в мире живых существ. Олицетворением совокупности всех равновесий в живой природе могли бы быть не весы, покоящиеся на точке опоры, а скорее помещение, полное часов всех сортов и размеров, маятники которых непрерывно меняют амплитуду колебаний — из года в год и от минуты к минуте. И тем не менее все часы, несмотря на сильное воздействие извне, показывают примерно одинаковое время, а амплитуда колебаний их маятников меняется лишь в строго ограниченных пределах. Изменчивость, а не неизменность — вот ключ к пониманию мира живых существ и вот что делает нашу небольшую планету под Солнцем столь привлекательной для жизни.

Плодотворное исследование экологических закономерностей требует привлечения ученых различных специальностей. Даже самый простой пруд настолько сложен как экосистема, что для понимания всех происходящих в нем процессов необходимо участие ботаников, ихтиологов, гидрологов, гидрофизиков, энтомологов и т.д. Чтобы взглянуть на изучаемый пруд как на единое целое (а это иногда бывает необходимо из чисто практических интересов, не говоря уже о теоретических), приходится обобщать исследования ученых разных отраслей естествознания.

Как известно, окружающий нас мир поддается количественному описанию. Перефразируя известное изречение И.М. Сеченова, можно сказать, что все — от блеска дальних звезд, шума океанского прибоя и полета пчелы до первого крика ребенка, вдохновенного танца балерины и творческой мечты ученого — можно описать количественно. Конечно, от этого «можно» до реального «описано» путь долгий и трудный, но вполне преодолимый современной научной и технической мыслью.

Особенно сложны для математического описания живые организмы и их системы, ибо они ни на секунду не остаются в покое, а все время меняют свое состояние. Однажды, когда группа ученых решала вопрос о наиболее рациональном использовании одного из озер (предлагалось использовать его или для разведения рыбы, или для водоснабжения близлежащего поселка, или предоставить озеро в распоряжение туристов и т.п.), было решено обратиться «за советом» к ЭВМ. Машина, суммировав все

аргументы специалистов, взвесив все «за» и «против», дала единственную рекомендацию: озеро не трогать, оставить его таким, как оно есть.

Человек, являясь частью природы, не должен пренебрегать биологическими законами — он должен решить проблему охраны природы на естественно-научной основе. Люди могут вырубить лес или перекрыть реку, но они не в состоянии отменить законы, управляющие жизнью на Земле, поддерживающие в равновесии многочисленные формы жизни. Поэтому сегодня, как никогда, перед людьми всего мира стоит задача не только расширять свое знание законов природы и ее эксплуатацию, но и сохранить уникальный растительный и животный мир Земли для будущих поколений.