Стійкість на грифельній дошці і в природі

Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.

Стійкість, взагалі, термін, сильно перевантажений в смисловому відношенні. І дійсно. Якщо кілька днів стоїть сонячна безвітряна погода, кажуть – стійка. Але багатоденне чергування клаптиків ясного неба з дощем і вітром, викликане серією циклонів, для метеоролога — теж стійкий стан атмосфери. У певному сенсі черепаха стійкіше до механічних впливів, ніж ящірка, але сусідство з людиною черепаха переносить гірше. Стійкості в сенсі гнучкості, пристосовності у черепах менше.

Сонячний луг, який грає під вітерцем нескінченним розмаїттям фарб, в сухий рік виглядає тьмяним, матовим. Різнотрав’я змінюється набором сухостійких трав, полином, деревію. Але якщо зважити кількість живої речовини, яка виростає на гектарі такого луки-хамелеона, то виявиться, що вона мало залежить від кількості літніх дощів. Спад маси по одній групі видів компенсується добавкою по інших.

Англійський біолог Холлінг назвав цей вид стійкості біологічних спільнот еластичністю. Цікаво, що структура біологічної системи (набір видів), яку філософ Н. Ф. Овчинников називав стійкою частиною системи, для еластичних спільнот — зовсім не ознака стійкості. Структура – одна з мінливих величин. Що ж, в такому випадку, зберігається незмінним, що дозволяє, незважаючи ні на що, вважати цю систему тією ж, що була і в минулому році? Невже тільки місце на поверхні землі? Навряд.

Яким кодом записана «плівка»

Ще один приклад стійкості, засвоєний нами давно, за шкільною партою. Вирубка на місці ялинового лісу заростає травами і чагарниками, крізь їх поля пробивається впертий березняк, а вже в його тіні підростають молоді ялинки, які з часом знову повернуть собі панування. Ліс стійкий до вирубування, але не в рівній мірі. Тополевий гай через п’ятдесят років знову буде шелестіти сріблястими кронами на місці вирубки, а кедровнику двох-трьох сотень років може не вистачити для відновлення. Чи можна сказати, що тополевий ліс стійкіше до вирубування, ніж кедровий? Принаймні, математики час релаксації, тобто відновлення порушеної рівноваги, взяли на озброєння як міру стійкості.

У нашому шкільному прикладі чудово ще те, що скільки б не повторювався дослід з вирубкою, процес перетворення її в первісний ліс, хоча і здається стихійним, але проходить завжди одні й ті ж етапи. Начебто існує заздалегідь написана програма, відповідно до якої невидимий контролер веде демутацію (відновлення) від початку до кінця. Особливо вразила біологів ця стійкість розвитку, коли їм вдалося поспостерігати етапи перетворення заплідненого яйця в дорослу тварину. Де, яким кодом записана «плівка», з якою звіряється щохвилини ембріон: як рости далі? А може, і не потрібно цього детального запису кожного кроку? Може, процес розвивається як в шерензі олов’яних солдатиків: перший штовхнув падаючи другого, другий – третього і так до кінця? Гомеорез – стійкість розвитку, як назвав його біолог Уоддінгтон. Але в реальності визначити, що тут стійко набагато складніше, ніж в теоретичних розрахунках, все-таки стійкість на грифельній дошці і в реальній природі не завжди узгоджуються одна з одною.

Автор: А. Арманд, кандидат географічних наук.