Расчет тут был простой, 1679 - это произведение двух простых чисел, и постулировалось, что ОНИ тоже в своё время пришли к понятию простого числа. И тогда эти 1679 бит ОНИ расположат в виде матрицы 23 на 73. И отображая ноль в виде пустого пространства, а единичку в виде какого-то значка, который контрастирует с белым, уже появляется такая осмысленная картинка, которая приведена в правом углу.
На самом деле здесь очень много информации. Вверху кадра вводится понятие двоичного числа. Далее в двоичной системе отображены атомные номера четырех элементов на Земле, которые составляют основу земной жизни: углерод, азот, кислород и фосфор. Затем идет спиральная структура ДНК, далее схематичное изображение человека. Ниже - Солнечная система и третья планета - чуть приподнята, чтобы показать, что человек живет на третьей планете. Слева - высота человека в длинах волн, после того как ОНИ приняли наше послание, ОНИ уже получили масштаб в виде длины волны нашего радиосообщения.
Л.Ф. Через 24 тысячи лет…
А.Г. Может быть - пролетая мимо?
А.З. В длинах волн высота человека, а справа, опять же в двоичной системе, справа от человека - изображены 4 миллиарда в двоичной системе, в то время популяция человечества была 4 миллиарда. А ниже схематическое изображение аресибского зеркала, откуда было отправлено послание. И еще чуть ниже, к сожалению, это сейчас нам на экране не видно - это 300 метров в двоичной системе, размер зеркала опять же в длинах волн изображено. Смотрите, 1679 бит всего - это же мизер, и так много земляне смогли передать.
Л.Ф. И все-таки то пионерское послание уже вошло в учебники, оно стало классикой.
А.З. А дальше идет «Cosmic Call» («Космический Зов») 1999 года - это уже заслуга американского ученого и бизнесмена Чарли Чейфера. Он придумал такую простую конструкцию письма. Сначала идет научная часть. И чтобы ее составить, а затем передать, надо где-то взять денег на аренду антенны и мощного радиопередатчика, для этого внизу - нижняя строчка, называется «Персональные послания граждан» - идут послания тех, в основном американцев, кто хотел бы присовокупить к научной части и свое текстовое обращение к звёздам.
А.Г. И должен был заплатить.
А.З. Да, но плата чисто символическая, 14,95 долларов и, к тому же, 90% тех, кто прислал свои тексты, они даже и этого не платили. Но тех 10%, которые были присланы, хватило на то, чтобы арендовать в Евпатории антенну, и отправить первое публичное радиопослание.
И чем оно еще интересно - я считаю это особенно важным - это то, что ни одно Министерство науки в мире не выдавало на это санкцию. То есть, минуя чиновников, люди напрямую, обратившись к сайту, который организовал Чарли Чейфер, собрали деньги, а потом, имея эти - очень незначительные средства - мы арендовали антенну в Евпатории и отправили такое послание. Такая схема, гениальная, я считаю, схема, использовалась также и в этом году для передачи послания «Cosmic Call 2003». Но структура нашей передачи не позволяет углубляться во все эти детали, поэтому мы уже переходим к Детскому радиопосланию.
А.Г. Простите, а адресатом кто был, кому это было послано?
Л.Ф. Были 4 звезды солнечного типа, - это оказались ближайшие кандидаты, отобранные американскими специалистами. 70 световых лет - самая далекая звезда из этой группы. И надо сказать, что когда отправлялось послание «Cosmic Call-1» в 1999 г., еще не было известно, что у двух из этих звезд в созвездии Лебедя, впоследствии будут обнаружены экзопланеты. А две другие звезды-адресата находятся в созвездии Стрелы, планеты у них пока не обнаружены.
А.Г. 68 лет - туда, 68 лет обратно, ещё лет 10 на то, чтобы подумать над расшифровкой и ответом, это, подождите, я хочу сейчас посчитать, когда же мы получим ответ. В лучшем случае, если там кто-то есть, обратный сигнал мы получим через 146 лет.
А.З. Понимаете, здесь надо немножечко не так рассуждать. То есть, коль скоро мы доросли до того, чтобы начать излучать, то надо говорить и думать только о том, чтобы нас услышали. А кто-то Третий, кто тоже дорос до этого состояния, тоже начал излучать и, в том числе, выбрал маленькую желтенькую звёздочку по имени Солнце. И мы уже примем не оттуда, куда мы в своё время отправили (это, конечно, предел мечтаний - принять ответный сигнал), а от того, Третьего. Тут надо говорить о переходе от эры Молчания к эре Передач межзвёздных радиопосланий.
Рамки передачи коротки, поэтому поговорим теперь о Детском послании. Детское послание было составлено по науке, о которой я говорил выше. Сначала был зондирующий сигнал, он длился 10 минут, и в него была введена поправка такая, чтобы со стороны удаленного наблюдателя мы выглядели все время на одной частоте, независимо оттого, что Земля вращается. Вторая часть была аналоговая, в ней был передан Первый терменвокс-концерт для других цивилизаций, он длился 15 минут, а третья часть цифровая - это классический подход предыдущих цифровых посланий.
Когда была начата вплотную разработка Детского послания (Лилия Николаевна лучше может об этом рассказать), группа ребят специально перебирала все то музыкальное наследие, которое оно знало, и составила программу концерта. В частности, здесь показаны сонограммы переданных мелодий, которые, как я уже говорил, были исполнены на терменвоксе. Слева - гимн Европейского сообщества - это финал 13-й симфонии Бетховена. Дальше - «Лебедь» Сен-Санса, и третья мелодия - это Гершвин, фрагмент из «Лета».
Здесь как раз показано, как будет отображаться то, что мы передали, на экране мониторов ИХ гармонических анализаторов спектра, при условии, если ОНИ тоже используют спектральный подход. То есть, получив такую картинку, ОНИ попытаются её осмыслить, и я думаю, что все ИХ научное сообщество навалится на эту картинку, и ОНИ, будем надеяться, ее расшифруют. А это вот - третья, цифровая часть, и здесь Лилия Николаевна более квалифицированно расскажет, поскольку она посвятила этому очень много времени. Вот компоновка цифровой части Детского послания.
Л.Ф. Работа над Посланием к звездам шла больше года. Она началась в 2000 году летом, и, где-то, к лету 2001 года окончательно сформировалось содержание рисунка, который ребята назвали «Эмблемой». Восхищенные числом Пи, они постарались это послание сделать Пи-посланием. Оно составлено из окружностей, из числа которых в 10 окружностях (символ десятичной системы) представлена ключевая, по мнению ребят, информация о нашей земной цивилизации. Но над чем спорили ребята - что должно быть центральным в Послании? Что интересно, когда действительно будет Звездная Весть принята? Нам, землянам, наверное, было бы интересно узнать, а как они выглядят? Откуда они? Откуда этот источник радиосигналов на небе? А вот как выглядят Отправители - это портрет юного землянина, доброжелательного такого, нарисован тоже в окружности в центральной части этой Эмблемы.
А.З. Важно подчеркнуть, что это тот же растровый принцип, который и в аресибском послании был использован, то есть это все передается построчно в виде матрицы произведения двух простых чисел.
А это третий фрагмент цифровой части. Эта идея Бориса Григорьевича Пшеничнера, руководителя отдела астрономии Дворца детского творчества, передать подпись на двух языках. То есть это как клинопись разгадали, потому что был один и тот же текст на двух языках, также и здесь. Подписи идут на русском и английском языке - эта часть называется «Двуязычный словарь понятий-образов». Эта часть наиболее нам показалась выразительной, и мы ее использовали также и для последнего радиопослания, которое было отправлено в этом году - это «Cosmic Call 2003». Там был использован также и модифицированный язык «Лексикон», его вторая версия.
Слева на экране совсем мелко - это то, что составляет «Лексикон-2». Там 127 элементов в строке и 2078 строк - это как бы энциклопедия земных знаний. А справа - более простая вещь, но она более, по нашему мнению, изящная, потому что тут не только элемент знаний, но элемент еще изобразительных решений представлен. В этом письме тоже произведение простых чисел - 101 на 1201 - это «Двуязычный словарь понятий-образов», позаимствованный из Детского послания. А в конце то, о чем я говорил выше - это часть, связанная с письмами граждан, это то, на чьи средства всё разрабатывалось и отправлялось.
А.Г. В 2036 году прибудет сигнал от «Cosmic Call 2003»?
Л.Ф. Причем, он опередит прибытие сигналов «Сosmic Call-1» и сигналов Первого детского Послания, которые были отправлены в 1999 и 2001 годах. Близкое расстояние в 10 парсек до звезды из Кассиопеи, конечно, впечатляет. Но откровенно говоря, меня не впечатляет объект, который они выбрали. Светимость 13 тысячных солнца, это красный карлик, у которого не известен возраст, также как и у второй звезды. Но часть американских исследователей исповедует мысль, что именно около близких красных карликов наиболее вероятно сделать это потрясающее открытие - обнаружить разумную, технологически продвинутую цивилизацию.
А.Г. Логика понятна, древняя цивилизация, которая смогла пережить гибель собственной звезды.
Л.Ф. Но красный карлик - это не обязательно погибшая звезда, останки погибших звезд это белые карлики.
А.З. Тут очень важно понять специфику межзвездных радиопосланий. Что такое земная передача информации по радио? Основное время занимает передача и прием. А здесь передача длилась, например, к каждой звезде 3 часа, и прием будет длиться 3 часа, а все время уходит на полет. Понимаете, мы еще можем несколько раз здесь встретиться, а 2036-й год ещё и не настанет. Такова специфика межзвездных радиопосланий. Основное время - это перелет на такие колоссальные расстояния…
Биорегуляция сообществ
04.12.03
(хр.00:43:01)
Участники:
Исаев Александр Сергеевич - академик РАН
Остроумов Сергей Андреевич - доктор биологических наук
Сергей Остроумов: Окружающий нас мир - это биосфера. Поэтому устройство мира - это устройство биосферы. Владимир Иванович Вернадский в знаменитой книге «Биосфера» элегантно сказал: «Жизнь является великим, постоянным и непрерывным нарушителем химической косности поверхности нашей планеты». Но к этому мне хотелось бы добавить: жизнь - постоянный устроитель и неподдающийся коррупции менеджер нашей планеты. Живые организмы, сообщества организмов и экосистемы регулируют состояние окружающей нас среды, предохраняют ее от слишком быстрых - и потенциально опасных, катастрофических для нас - изменений. Но что регулирует сами сообщества и экосистемы? Может быть, нам удастся в той или иной мере ответить на этот вопрос, сравнивая знания об организмах из разных местообитаний - наземных и водных…
Александр Исаев: В связи с надвигающимися глобальными изменениями климата сейчас много говорят о сохранении биоразнообразия. Вопрос этот не новый. Он интенсивно дискуссировался в Рио-де-Жанейро в 1992 г. на Всемирной конференции по охране окружающей среды, где были приняты конвенции по климату и по сохранению биоразнообразия. Сейчас по этой проблеме выполняется много национальных и международных научных программ. Биоразнообразие становится важным элементом экологической озабоченности. И это правильно. Потому что биоразнообразие - это основа устойчивости природных экосистем.
Природная система, скажем, леса, - это сложная экологическая система. Основным компонентом этой экосистемы является фитоценоз - лесная растительность, лес. А дополнительными подсистемами - насекомые, микроорганизмы, крупные и мелкие животные, т.е. весь животный мир, выступают как консументы - потребители растительной биомассы, которая наращивается в результате роста леса. И этим обеспечивается устойчивость всей системы. Эти звенья цепи складываются в прочную связку, которая позволяет развиваться лесной экосистеме и нормально функционировать. И если одну из этих связок выдернуть, то система может дрогнуть, выдернуть две - она может наклониться, выдернуть три - она может рухнуть.
Одним из важных компонентов лесных экосистем являются насекомые. Мир насекомых исключительно разнообразен, это очень интересная группа животного мира. И в лесу насекомые выполняют роль одного из основных трансформаторов органического вещества, но в разумных пределах, потому что, как всякая подсистема, насекомые стремятся к размножению. В рамках системы численность насекомых (как и других животных) жестко ограничивается регулирующими факторами, а когда они освобождается от воздействия этих факторов и размножаются в массе, то становятся доминантом и существенно нарушают устойчивость системы или разрушают ее вообще. Такое противоречие, собственно, диалектическое состояние, и определяет устойчивость природных экосистем.
Насекомые в лесном биогеоценозе, в лесной экосистеме довольно разнообразны по своим экологическим связям. Они могут потреблять стволовую древесину, кору, листья, генеративные органы. То есть, практически все части дерева. В нормальном устойчивом биогеноценозе, устойчивой экосистеме, они потребляют то, что находится в избытке. То есть, когда формировалась эта система, там была заложена такая программа, которая предусматривала избыточную биомассу для того, чтобы кормить этих всех консументов, чтобы система была устойчива. И когда все находится в пределах потребления этой биомассы, то тогда все в порядке. Но когда насекомые по тем или иным причинам начинают в массе размножаться, то тогда они уже выходят за пределы этого нормального потребления.
Александр Гордон: Или, наоборот, в массе вымирают.
А.И. Нет, они не вымирают, они просто остаются в так называемом стабильном состоянии. Для того чтобы понять, что это такое, я хотел бы, чтобы показали первый рисунок. Я просто сделаю небольшой экскурс в моделирование лесных экосистем с тем, чтобы было понятно, о чем я вам рассказываю.
Знаете, поразительная вещь, которая для меня явилась одним из главных успехов моих научных исследований, позволившая понять, как все-таки функционируют эти экологические системы. Здесь показан так называемый фазовый портрет динамики численности лесных насекомых. Это фенологическая картинка, она, собственно, отражает как раз взаимодействия насекомых в системе лесного биогеоценоза. По оси ординат здесь отложен коэффициент размножения. По существу, это скорость размножения. Это отношение числа особей, родившихся, скажем, сегодня, к числу особей, родившихся вчера. А на оси абсцисс отложена плотность популяции - то есть, количество видов, количество особей на единицу площади.
Я очень много работал, изучал один из видов лесных насекомых, продолговатого короеда, живущего под корой. У меня был массовый материал, собранный в течение многих лет. Когда мы этот материал обработали, то получили очень хорошую экспоненту, которая меня страшно заинтересовала. Я чувствовал, что здесь что-то есть, но не мог понять, что. А потом, когда мы с моими коллегами это дело начали разбирать уже более детально, выяснилось, что мы наткнулись на некую точку X1, вы ее видите на оси абсцисс. Это пересечение экспоненты с коэффициентом размножения, равным единице. Это говорит о том, что есть стабильное состояние системы, то есть ситуация, когда рождаемость популяции близка к ее смертности. Эта точка как раз свидетельствует о том, что эти разреженные популяции насекомых, то есть с относительно небольшой плотностью, и являются основой устойчивости всей системы.
Представляете себе весь этот огромный, многообразный мир насекомых, живущих в лесу. У каждого из них в стабильном состоянии коэффициент размножения близок к единице. Это соотношение регулируется различными модифицирующими и регулирующими факторами и является основой для существования всей огромной экологической системы. Но так происходит тогда, когда регуляция системы идет нормально. Увеличение численности происходит под воздействием модифицирующего фактора, когда возникает какая-нибудь подвижка. Регулирующий фактор, связанный с плотностью популяции, снижает численность популяции, и система проворачивается вокруг точки X1, т.е. коэффициента размножения, равного единице. Но когда в систему выбрасывается через некоторую характерную пороговую кривую, то популяция начинает «убегать» от своих регулирующих механизмов, от своих естественных врагов. Коэффициент размножения растет, видите, растет соответственно и плотность популяции. Но до определенного порога. Дальше вступают в действие новые регуляторные механизмы, которые разворачивают эту кривую вниз, и затем она плавно и медленно уходит опять в свое устойчивое состояние.
Эта регуляция численности описывается хорошим математическим языком. Она является по существу базовой для всех наших дальнейших подходов. Эти вещи мы расписали для различных видов насекомых, которые дают грандиозные вспышки массового размножения в наших северных лесах, в частности, в Сибири.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
На самом деле здесь очень много информации. Вверху кадра вводится понятие двоичного числа. Далее в двоичной системе отображены атомные номера четырех элементов на Земле, которые составляют основу земной жизни: углерод, азот, кислород и фосфор. Затем идет спиральная структура ДНК, далее схематичное изображение человека. Ниже - Солнечная система и третья планета - чуть приподнята, чтобы показать, что человек живет на третьей планете. Слева - высота человека в длинах волн, после того как ОНИ приняли наше послание, ОНИ уже получили масштаб в виде длины волны нашего радиосообщения.
Л.Ф. Через 24 тысячи лет…
А.Г. Может быть - пролетая мимо?
А.З. В длинах волн высота человека, а справа, опять же в двоичной системе, справа от человека - изображены 4 миллиарда в двоичной системе, в то время популяция человечества была 4 миллиарда. А ниже схематическое изображение аресибского зеркала, откуда было отправлено послание. И еще чуть ниже, к сожалению, это сейчас нам на экране не видно - это 300 метров в двоичной системе, размер зеркала опять же в длинах волн изображено. Смотрите, 1679 бит всего - это же мизер, и так много земляне смогли передать.
Л.Ф. И все-таки то пионерское послание уже вошло в учебники, оно стало классикой.
А.З. А дальше идет «Cosmic Call» («Космический Зов») 1999 года - это уже заслуга американского ученого и бизнесмена Чарли Чейфера. Он придумал такую простую конструкцию письма. Сначала идет научная часть. И чтобы ее составить, а затем передать, надо где-то взять денег на аренду антенны и мощного радиопередатчика, для этого внизу - нижняя строчка, называется «Персональные послания граждан» - идут послания тех, в основном американцев, кто хотел бы присовокупить к научной части и свое текстовое обращение к звёздам.
А.Г. И должен был заплатить.
А.З. Да, но плата чисто символическая, 14,95 долларов и, к тому же, 90% тех, кто прислал свои тексты, они даже и этого не платили. Но тех 10%, которые были присланы, хватило на то, чтобы арендовать в Евпатории антенну, и отправить первое публичное радиопослание.
И чем оно еще интересно - я считаю это особенно важным - это то, что ни одно Министерство науки в мире не выдавало на это санкцию. То есть, минуя чиновников, люди напрямую, обратившись к сайту, который организовал Чарли Чейфер, собрали деньги, а потом, имея эти - очень незначительные средства - мы арендовали антенну в Евпатории и отправили такое послание. Такая схема, гениальная, я считаю, схема, использовалась также и в этом году для передачи послания «Cosmic Call 2003». Но структура нашей передачи не позволяет углубляться во все эти детали, поэтому мы уже переходим к Детскому радиопосланию.
А.Г. Простите, а адресатом кто был, кому это было послано?
Л.Ф. Были 4 звезды солнечного типа, - это оказались ближайшие кандидаты, отобранные американскими специалистами. 70 световых лет - самая далекая звезда из этой группы. И надо сказать, что когда отправлялось послание «Cosmic Call-1» в 1999 г., еще не было известно, что у двух из этих звезд в созвездии Лебедя, впоследствии будут обнаружены экзопланеты. А две другие звезды-адресата находятся в созвездии Стрелы, планеты у них пока не обнаружены.
А.Г. 68 лет - туда, 68 лет обратно, ещё лет 10 на то, чтобы подумать над расшифровкой и ответом, это, подождите, я хочу сейчас посчитать, когда же мы получим ответ. В лучшем случае, если там кто-то есть, обратный сигнал мы получим через 146 лет.
А.З. Понимаете, здесь надо немножечко не так рассуждать. То есть, коль скоро мы доросли до того, чтобы начать излучать, то надо говорить и думать только о том, чтобы нас услышали. А кто-то Третий, кто тоже дорос до этого состояния, тоже начал излучать и, в том числе, выбрал маленькую желтенькую звёздочку по имени Солнце. И мы уже примем не оттуда, куда мы в своё время отправили (это, конечно, предел мечтаний - принять ответный сигнал), а от того, Третьего. Тут надо говорить о переходе от эры Молчания к эре Передач межзвёздных радиопосланий.
Рамки передачи коротки, поэтому поговорим теперь о Детском послании. Детское послание было составлено по науке, о которой я говорил выше. Сначала был зондирующий сигнал, он длился 10 минут, и в него была введена поправка такая, чтобы со стороны удаленного наблюдателя мы выглядели все время на одной частоте, независимо оттого, что Земля вращается. Вторая часть была аналоговая, в ней был передан Первый терменвокс-концерт для других цивилизаций, он длился 15 минут, а третья часть цифровая - это классический подход предыдущих цифровых посланий.
Когда была начата вплотную разработка Детского послания (Лилия Николаевна лучше может об этом рассказать), группа ребят специально перебирала все то музыкальное наследие, которое оно знало, и составила программу концерта. В частности, здесь показаны сонограммы переданных мелодий, которые, как я уже говорил, были исполнены на терменвоксе. Слева - гимн Европейского сообщества - это финал 13-й симфонии Бетховена. Дальше - «Лебедь» Сен-Санса, и третья мелодия - это Гершвин, фрагмент из «Лета».
Здесь как раз показано, как будет отображаться то, что мы передали, на экране мониторов ИХ гармонических анализаторов спектра, при условии, если ОНИ тоже используют спектральный подход. То есть, получив такую картинку, ОНИ попытаются её осмыслить, и я думаю, что все ИХ научное сообщество навалится на эту картинку, и ОНИ, будем надеяться, ее расшифруют. А это вот - третья, цифровая часть, и здесь Лилия Николаевна более квалифицированно расскажет, поскольку она посвятила этому очень много времени. Вот компоновка цифровой части Детского послания.
Л.Ф. Работа над Посланием к звездам шла больше года. Она началась в 2000 году летом, и, где-то, к лету 2001 года окончательно сформировалось содержание рисунка, который ребята назвали «Эмблемой». Восхищенные числом Пи, они постарались это послание сделать Пи-посланием. Оно составлено из окружностей, из числа которых в 10 окружностях (символ десятичной системы) представлена ключевая, по мнению ребят, информация о нашей земной цивилизации. Но над чем спорили ребята - что должно быть центральным в Послании? Что интересно, когда действительно будет Звездная Весть принята? Нам, землянам, наверное, было бы интересно узнать, а как они выглядят? Откуда они? Откуда этот источник радиосигналов на небе? А вот как выглядят Отправители - это портрет юного землянина, доброжелательного такого, нарисован тоже в окружности в центральной части этой Эмблемы.
А.З. Важно подчеркнуть, что это тот же растровый принцип, который и в аресибском послании был использован, то есть это все передается построчно в виде матрицы произведения двух простых чисел.
А это третий фрагмент цифровой части. Эта идея Бориса Григорьевича Пшеничнера, руководителя отдела астрономии Дворца детского творчества, передать подпись на двух языках. То есть это как клинопись разгадали, потому что был один и тот же текст на двух языках, также и здесь. Подписи идут на русском и английском языке - эта часть называется «Двуязычный словарь понятий-образов». Эта часть наиболее нам показалась выразительной, и мы ее использовали также и для последнего радиопослания, которое было отправлено в этом году - это «Cosmic Call 2003». Там был использован также и модифицированный язык «Лексикон», его вторая версия.
Слева на экране совсем мелко - это то, что составляет «Лексикон-2». Там 127 элементов в строке и 2078 строк - это как бы энциклопедия земных знаний. А справа - более простая вещь, но она более, по нашему мнению, изящная, потому что тут не только элемент знаний, но элемент еще изобразительных решений представлен. В этом письме тоже произведение простых чисел - 101 на 1201 - это «Двуязычный словарь понятий-образов», позаимствованный из Детского послания. А в конце то, о чем я говорил выше - это часть, связанная с письмами граждан, это то, на чьи средства всё разрабатывалось и отправлялось.
А.Г. В 2036 году прибудет сигнал от «Cosmic Call 2003»?
Л.Ф. Причем, он опередит прибытие сигналов «Сosmic Call-1» и сигналов Первого детского Послания, которые были отправлены в 1999 и 2001 годах. Близкое расстояние в 10 парсек до звезды из Кассиопеи, конечно, впечатляет. Но откровенно говоря, меня не впечатляет объект, который они выбрали. Светимость 13 тысячных солнца, это красный карлик, у которого не известен возраст, также как и у второй звезды. Но часть американских исследователей исповедует мысль, что именно около близких красных карликов наиболее вероятно сделать это потрясающее открытие - обнаружить разумную, технологически продвинутую цивилизацию.
А.Г. Логика понятна, древняя цивилизация, которая смогла пережить гибель собственной звезды.
Л.Ф. Но красный карлик - это не обязательно погибшая звезда, останки погибших звезд это белые карлики.
А.З. Тут очень важно понять специфику межзвездных радиопосланий. Что такое земная передача информации по радио? Основное время занимает передача и прием. А здесь передача длилась, например, к каждой звезде 3 часа, и прием будет длиться 3 часа, а все время уходит на полет. Понимаете, мы еще можем несколько раз здесь встретиться, а 2036-й год ещё и не настанет. Такова специфика межзвездных радиопосланий. Основное время - это перелет на такие колоссальные расстояния…
Биорегуляция сообществ
04.12.03
(хр.00:43:01)
Участники:
Исаев Александр Сергеевич - академик РАН
Остроумов Сергей Андреевич - доктор биологических наук
Сергей Остроумов: Окружающий нас мир - это биосфера. Поэтому устройство мира - это устройство биосферы. Владимир Иванович Вернадский в знаменитой книге «Биосфера» элегантно сказал: «Жизнь является великим, постоянным и непрерывным нарушителем химической косности поверхности нашей планеты». Но к этому мне хотелось бы добавить: жизнь - постоянный устроитель и неподдающийся коррупции менеджер нашей планеты. Живые организмы, сообщества организмов и экосистемы регулируют состояние окружающей нас среды, предохраняют ее от слишком быстрых - и потенциально опасных, катастрофических для нас - изменений. Но что регулирует сами сообщества и экосистемы? Может быть, нам удастся в той или иной мере ответить на этот вопрос, сравнивая знания об организмах из разных местообитаний - наземных и водных…
Александр Исаев: В связи с надвигающимися глобальными изменениями климата сейчас много говорят о сохранении биоразнообразия. Вопрос этот не новый. Он интенсивно дискуссировался в Рио-де-Жанейро в 1992 г. на Всемирной конференции по охране окружающей среды, где были приняты конвенции по климату и по сохранению биоразнообразия. Сейчас по этой проблеме выполняется много национальных и международных научных программ. Биоразнообразие становится важным элементом экологической озабоченности. И это правильно. Потому что биоразнообразие - это основа устойчивости природных экосистем.
Природная система, скажем, леса, - это сложная экологическая система. Основным компонентом этой экосистемы является фитоценоз - лесная растительность, лес. А дополнительными подсистемами - насекомые, микроорганизмы, крупные и мелкие животные, т.е. весь животный мир, выступают как консументы - потребители растительной биомассы, которая наращивается в результате роста леса. И этим обеспечивается устойчивость всей системы. Эти звенья цепи складываются в прочную связку, которая позволяет развиваться лесной экосистеме и нормально функционировать. И если одну из этих связок выдернуть, то система может дрогнуть, выдернуть две - она может наклониться, выдернуть три - она может рухнуть.
Одним из важных компонентов лесных экосистем являются насекомые. Мир насекомых исключительно разнообразен, это очень интересная группа животного мира. И в лесу насекомые выполняют роль одного из основных трансформаторов органического вещества, но в разумных пределах, потому что, как всякая подсистема, насекомые стремятся к размножению. В рамках системы численность насекомых (как и других животных) жестко ограничивается регулирующими факторами, а когда они освобождается от воздействия этих факторов и размножаются в массе, то становятся доминантом и существенно нарушают устойчивость системы или разрушают ее вообще. Такое противоречие, собственно, диалектическое состояние, и определяет устойчивость природных экосистем.
Насекомые в лесном биогеоценозе, в лесной экосистеме довольно разнообразны по своим экологическим связям. Они могут потреблять стволовую древесину, кору, листья, генеративные органы. То есть, практически все части дерева. В нормальном устойчивом биогеноценозе, устойчивой экосистеме, они потребляют то, что находится в избытке. То есть, когда формировалась эта система, там была заложена такая программа, которая предусматривала избыточную биомассу для того, чтобы кормить этих всех консументов, чтобы система была устойчива. И когда все находится в пределах потребления этой биомассы, то тогда все в порядке. Но когда насекомые по тем или иным причинам начинают в массе размножаться, то тогда они уже выходят за пределы этого нормального потребления.
Александр Гордон: Или, наоборот, в массе вымирают.
А.И. Нет, они не вымирают, они просто остаются в так называемом стабильном состоянии. Для того чтобы понять, что это такое, я хотел бы, чтобы показали первый рисунок. Я просто сделаю небольшой экскурс в моделирование лесных экосистем с тем, чтобы было понятно, о чем я вам рассказываю.
Знаете, поразительная вещь, которая для меня явилась одним из главных успехов моих научных исследований, позволившая понять, как все-таки функционируют эти экологические системы. Здесь показан так называемый фазовый портрет динамики численности лесных насекомых. Это фенологическая картинка, она, собственно, отражает как раз взаимодействия насекомых в системе лесного биогеоценоза. По оси ординат здесь отложен коэффициент размножения. По существу, это скорость размножения. Это отношение числа особей, родившихся, скажем, сегодня, к числу особей, родившихся вчера. А на оси абсцисс отложена плотность популяции - то есть, количество видов, количество особей на единицу площади.
Я очень много работал, изучал один из видов лесных насекомых, продолговатого короеда, живущего под корой. У меня был массовый материал, собранный в течение многих лет. Когда мы этот материал обработали, то получили очень хорошую экспоненту, которая меня страшно заинтересовала. Я чувствовал, что здесь что-то есть, но не мог понять, что. А потом, когда мы с моими коллегами это дело начали разбирать уже более детально, выяснилось, что мы наткнулись на некую точку X1, вы ее видите на оси абсцисс. Это пересечение экспоненты с коэффициентом размножения, равным единице. Это говорит о том, что есть стабильное состояние системы, то есть ситуация, когда рождаемость популяции близка к ее смертности. Эта точка как раз свидетельствует о том, что эти разреженные популяции насекомых, то есть с относительно небольшой плотностью, и являются основой устойчивости всей системы.
Представляете себе весь этот огромный, многообразный мир насекомых, живущих в лесу. У каждого из них в стабильном состоянии коэффициент размножения близок к единице. Это соотношение регулируется различными модифицирующими и регулирующими факторами и является основой для существования всей огромной экологической системы. Но так происходит тогда, когда регуляция системы идет нормально. Увеличение численности происходит под воздействием модифицирующего фактора, когда возникает какая-нибудь подвижка. Регулирующий фактор, связанный с плотностью популяции, снижает численность популяции, и система проворачивается вокруг точки X1, т.е. коэффициента размножения, равного единице. Но когда в систему выбрасывается через некоторую характерную пороговую кривую, то популяция начинает «убегать» от своих регулирующих механизмов, от своих естественных врагов. Коэффициент размножения растет, видите, растет соответственно и плотность популяции. Но до определенного порога. Дальше вступают в действие новые регуляторные механизмы, которые разворачивают эту кривую вниз, и затем она плавно и медленно уходит опять в свое устойчивое состояние.
Эта регуляция численности описывается хорошим математическим языком. Она является по существу базовой для всех наших дальнейших подходов. Эти вещи мы расписали для различных видов насекомых, которые дают грандиозные вспышки массового размножения в наших северных лесах, в частности, в Сибири.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28