И. Дроздова - Удивительная биология
Говорят, если сорока трещит без видимых на то причин, будет дождь. Пользоваться этой приметой мешает другое утверждение, согласно которому сорока трещит к приходу гостей. С трещанием сороки связано и множество других предсказаний, так что уверенными мы можем быть лишь в том, что раз уж сорока затрещала, что-нибудь да произойдет.
Первое место в ряду домашних животных занимает собака. Касаясь поведения собаки, Брем говорил, что это животное стремится избежать неблагоприятных погодных воздействий. Перед дождем, похолоданием, ветром, снегопадом собака ищет укрытия. Менее правдоподобным представляется утверждение, что если собака роет землю, то в скором времени разразится гроза. Трудно поверить и такой примете: если собака ест траву, то можно ожидать затяжного дождя. Тот, у кого была собака, часто видел, как она поедает траву и различные мягкие стебли. Нередко собака даже жует кору дерева. Однако это связано с ее пищеварением, а не с погодой.
Домашней кошке посвящена огромная литература. Среди самых ранних авторов, писавших о кошке, были Геродот и Диодор. Трудно перечислить все относящиеся к этому животному суеверия и мрачные приметы. Если же обратиться к тем поверьям, которые связывают кошку с погодой, то оказывается, что и они звучат не слишком оптимистично:
· если кошка садится у печки, будет холодная погода;
· будет дождь, если кошка играет и при этом мяукает;
· если кошка царапает ножки стола, следует ожидать вьюги.
Конечно, кошка не любит холод, как и большинство собак. Не лучше относится она и к снегопаду или дождю. Неудивительно, что наша любимица старается отыскать себе место поуютнее. Как и собака, кошка в дождливую погоду или при повышенной влажности воздуха чешется и умывается намного чаще обычного: насекомые-паразиты беспокоят не только собак.
Овцы тоже способны заблаговременно предугадывать погоду. Тут именно они подсказывают наблюдающему за ними пастуху, что нужно делать, а не наоборот. Если овцы много резвятся и даже под вечер продолжают весело прыгать, брыкаться, толкаться, то пастуху нечего опасаться – погода будет хорошей. Иное дело, если они не хотят выходить из овчарни. Летом такое их поведение предвещает дождь, зимой – снегопад. В противоречие с этой приметой вроде бы вступает другая: будет дождь или снег, если днем животных трудно загнать в овчарню. Объясняется это всего-навсего тем, что овцы, почуяв опасность, сбиваются в кучу и не двигаются.
Способность предчувствовать изменения в погоде совершенно невероятным и непостижимым образом проявляется у некоторых животных-родителей, когда они, казалось бы, без всяких видимых причин убивают свое потомство. Такое случалось в юго-западных районах Африки: антилопы гну вдруг убивали своих новорожденных телят. Для жителей этих мест их поведение было верной приметой того, что ожидаемый сезон дождей в этом году не наступит: ведь без дождя не вырастет трава, а без травы не вырасти молодняку. Людям все это кажется невероятно жестоким, но ведь именно законы природы вынуждают животных так поступать.
И все же остается главный вопрос – откуда животные заранее знают, каким будет сезон дождей, какой будет погода? Одни исследователи считают, что животные способны улавливать факторы, влияющие на их биологические ритмы. Другие полагают, что в поведении животных отражаются те неблагоприятные условия (включая погодные), которые имели место в момент зачатия или рождения потомства, в особенности недоношенного. Но это уж совсем никак не связано с умением предсказывать погоду.
Как бы там ни было, веками собранные факты подтверждают способность животных тонко реагировать на изменение погоды и другие явления, происходящие в природе.
В поисках гармонии
Биологи давно уже обратили внимание на экстремальные принципы. Заложенная в них идея оптимальности, экономии как нельзя лучше соответствует давнему представлению о совершенстве и целесообразности живой природы. Дарвиновская концепция эволюции и естественного отбора подвела под это представление «законный» естественно-научный фундамент: выживают наиболее приспособленные. Живой организм прошел много туров естественного отбора, и каждый раз отбирались «лучшие из лучших». Естественно ожидать, что в результате этот самый живой организм должен быть в каком-то смысле совершенным, оптимальным, наиболее экономным.
Но что именно экономит природа, создавая живой организм? Энергию? Материалы? А может быть, минимизирует энтропию (греч. en – в, внутрь, trop – поворот, превращение)? Недаром живые существа кажутся на первый взгляд каким-то странным исключением из всеобщего закона возрастания энтропии. Идея экономии энергии чрезвычайно стара, она возникла раньше самого понятия энергии и обычно формировалась в терминах «сила», «работа» и т. п. «Работа – не волк, в лес не уйдет», «Работа любит дураков» – такими репликами обменивались, наверное, еще троглодиты, полеживая в пещере. Столетия спустя немецкий философ-идеалист Г. В. Лейбниц (1646—1716) формирует ту же идею в более респектабельной форме: «Мудрому не свойственно тратить силы сверх надобности».
Из принципа экономии энергии можно вывести целый ряд биологических закономерностей – таких как толщина шерстяного покрова у различных видов животных, параметры систем в условиях нормы и патологии, оптимальная концентрация эритроцитов в крови и ряд других фактов. Поясним логику этих расчетов хотя бы таким примером – расчетом оптимальной толщины шерстяного покрова у теплокровных животных. С одной стороны, чем толще шерстяной покров, тем лучше термоизоляция, тем меньше энергии нужно тратить на поддержание нормальной температуры тела в условиях холода. Но, с другой стороны, шерсть – это дополнительный вес, а значит – дополнительные расходы энергии при перемещениях. Кроме того, шерсть, как и все другие ткани организма, должна возобновляться, а это означает опять-таки расход энергии на синтез белка (кератина), из которого состоит шерсть.
Следовательно, зависимость суммарных энергетических затрат от толщины шерстяного покрова имеет сложную форму. У этой зависимости есть минимум, которому и соответствует оптимальная толщина шерстяного покрова. Положение минимума определяется целым рядом факторов: средней продолжительностью холодного времени года, размерами тела, дальностью перемещений животного в поисках корма и т. п. Эти зависимости могут быть рассчитаны теоретически и сопоставлены с опытом. Сопоставление показывает хорошее совпадение данных расчета и опыта.
Исследователи, разрабатывающие принцип экономии энергии, видят в нем прежде всего средство объяснения конструктивных особенностей организма, его размеров, форм, пропорций, значения тех или иных параметров. Между «конструкцией» и «поведением» нет непроходимой границы. Устойчивые формы поведения в конце концов закрепляются в конструкции, а конструкция многое предопределяет в поведении.
И действительно, стоит взглянуть на тропинки, которые мы протаптываем для кратчайшего пути через газоны, как в голову приходит мысль об экономии энергии (и времени тоже; но для живого организма, постоянно работающего на самоподдержание, время имеет определенную энергетическую стоимость). Между прочим и организация летящей стаи журавлей – знаменитый клин – тоже следствие экономии энергии. Каждая птица летит в зоне наименьшего сопротивления, создаваемой волной от предыдущей птицы.
Можно привести много и других примеров. И все же…
И все же гораздо больше примеров, где принцип экономии энергии нарушается и поведение организма подчиняется какому-то другому принципу, явно более мощному.
Приведем пример из книги П. Кроукрофта. Землеройка на пути к кормушке должна была прыгать через препятствие. Потом препятствие убрали. Но землеройка, добежав до этого места, все равно продолжала прыгать. Можете объяснить это привычкой, условным рефлексом или еще чем угодно, но только не экономией энергии. С точки зрения экономии энергии эти прыжки – чистый убыток. Здесь просматривается другой принцип: из всех возможных состояний (реакций, действий и т. п.) организм предпочитает то, которое обеспечивало ему в прошлом успех, достижение полезного результата. Такое состояние становится для организма нормой, и соблюдение нормы для него важнее экономии энергии.
То, что принцип экономии энергии отнюдь не универсален, а носит условный и ограниченный характер, разумеется, хорошо осознают его приверженцы. Экономь – но не доводи этот хороший принцип до абсурда. Экономь – но не нарушай тех условий, которые обеспечивают жизнь. Словом, разумный человек экономит деньги не ради самой экономии, а чтобы употребить их на какие-то разумные цели. Экономия ради экономии – это уже патология.
Живой системе ничуть не меньше, чем физической, свойственно стремление к экспансии, к заполнению как можно большего объема в пространстве состояний. Помещенная в какое-то определенное состояние, живая система рано или поздно покидает его и начинает «диффу-зировать», проникать в соседние области. Эта «диффузия» получила у биологов название поисковой активности. Приведем пример. Крыс помещали в комфортабельную камеру, где им создавали «санаторные условия», возможность удовлетворения всех потребностей, жизнь безо всяких забот. Но…
