Восхождение на гору Невероятности

Рис. 1.4. Камуфляж как искусство. Самка тряпичника, Phycodurus eques, Австралия.

До сих пор мы говорили о тех объектах, которые кажутся нам слепками с оригинала, что, как мы понимаем, при столь поразительном сходстве нельзя объяснить случайностью. Уж очень морские коньки-тряпичники и муравьиноподобные жуки напоминают творение рук скульптора-копииста. Но люди создают не только статуи. В других артефактах человеческой деятельности нас интересует не детальное сходство с чем-то еще, а их функциональность. На самолете можно летать. В кувшин можно налить воды. Ножом можно резать.

Если бы вы учредили премию за камни с естественными острыми, как лезвие ножа, краями и за те, которые можно использовать как графин, вероятно, вам прислали бы несколько неплохих заменителей этих предметов обихода. Многие осколки кремня имеют достаточно острые края, и на каменоломне и осыпи легко найти удобный природный ножик. Среди камней, обработанных ветрами и водой, можно подобрать экземпляр с выемкой, пригодной для хранения жидкостей. Иногда кристаллы нарастают вокруг полого, пусть и бугристого шара, и если расколоть его надвое, получатся две круглые чаши. Такие камни имеют специальное название – жеоды. Я приспособил жеоду под пресс-папье у себя в кабинете, а если бы ее внутренняя поверхность была поровнее и ее проще было бы вымыть, я и пил бы из жеоды. Естественные сосуды менее практичны, чем сделанные людьми, и мы можем придумать единицу измерения для количественной оценки их коэффициента полезного действия (КПД). КПД – это некая мера полезного результата, деленная на затраты. Полезность сосуда можно измерять объемом вмещающейся в него воды. Затраты удобно измерять в эквивалентных единицах – как количество материала самого сосуда. Тогда КПД – это объем налитой в сосуд воды, деленный на объем материала, который нужен для изготовления сосуда. Полый камень с моего письменного стола вмещает 87,5 мл воды. Объем самого камня (я измерил его методом погружения, основанным на известном открытии Архимеда) составляет 130 мл. Таким образом, эффективность моего “сосуда” примерно равна 0,673. Это крайне невысокий коэффициент полезного действия, но чему тут удивляться – камни и не предназначены для хранения воды. Просто в этот можно налить воду. Точно так же я посчитал КПД бокала для вина, и он оказался около 3,5. Еще более эффективной емкостью оказалась серебряная кружка моего друга. В нее можно налить 250 мл воды, а серебро, из которого она сделана, выместило всего 20 мл. То есть ее КПД достигает значения 12,5. Не все сосуды, созданные людьми, столь же практичны, если оценивать их по такому критерию. В толстостенную чашу из кухонного буфета помещается 190 мл воды, и на нее ушел кусок мрамора объемом 440 мл. Ее КПД – всего 0,475, даже меньше, чем КПД жеоды, которую никто специально не создавал. Как такое возможно? Ларчик открывается просто. Эта мраморная чаша – на самом деле ступка. Она не рассчитана на то, чтобы из нее пили воду. Это приспособление для измельчения специй и других продуктов вручную с помощью пестика – массивной палочки, которая в процессе работы давит на внутренние стенки ступки. Бокал не может служить ступкой: треснет под нажимом. Если емкость задумана как ступка, наш метод определения КПД не годится. Мы должны выбрать какой-то другой показатель соотношения полезности и затрат с учетом прочности на разбивание пестиком. В таком случае можно ли считать естественную жеоду удачно сконструированной ступкой? Не исключено, что она выдержит тест на прочность, но попробуйте что-нибудь в ней растереть, и вы быстро поймете, что зернышки, застрявшие в мелких кавернах, не попадают под пестик, то есть ее неотшлифованная, бугристая внутренняя поверхность только мешает. Придется скорректировать метод расчета КПД ступки и добавить какой-то критерий гладкости внутренней поверхности. О том, что мою ступку спроектировал дизайнер, можно судить и по другому признаку – безупречно круглому горизонтальному сечению в сочетании с аккуратно сглаженными краями и цоколем, что отчетливо видно, если смотреть на нее сбоку.

Можно задать критерий для измерения КПД ножа, и осколки, найденные на каменоломне, несомненно, будут уступать не только стальным лезвиям Sheffield, но и красивым плоским камешкам из музейной коллекции, которая относится к африканскому позднему каменному веку. Есть еще одно обстоятельство, которое делает сосуды и ножи, возникшие сами собой в дикой природе, менее практичными, чем наши обычные инструменты. В поисках одного достаточно острого каменного “ножика” или пригодного для употребления естественного сосуда надо отсортировать колоссальную массу бесполезной породы. По-честному, отмеряя объем воды в сосуде и деля его на объем камня или глины, из которых сосуд сделан, мы должны учесть в знаменателе затраты на отходы материала. Для сосуда, изготовленного на гончарном круге, этими дополнительными затратами можно пренебречь. Если предмет выточен из камня, стоимость отходов ощутима, но не велика. Для природной чашки или ножа – случайной находки – непроизводительные затраты огромны. В основном камни не имеют режущих краев и больших выемок. Производство, где используются только “находки”, а не специально разработанные инвентарь и оборудование, возможно, окажется нерентабельным и погибнет под терриконами пустой породы. Конструирование гораздо выгоднее собирательства.

Теперь давайте обратимся к “дизайноидам” – природным объектам, которые напоминают плод фантазии дизайнера, хотя и обрели свой вид в результате совершенно иных процессов, – и начнем с псевдодизайнерских чаш. Саррацению (рис. 1.5) можно отнести к сосудам, но по сравнению с бокалом, который я обмерял, и уж тем более с серебряной кружкой она выстроена “экономично” и пропорционально. Она выглядит, словно сделанная умным мастером не только для того, чтобы наливать в нее воду, но и чтобы приманивать и поедать насекомых. Насекомые не в силах сопротивляться магии ее нежного аромата. Запах в сочетании с чарующим цветным узором влечет их к верхушке кувшинчика. Там насекомые попадают на предательски гладкую – слишком гладкую для случайного совпадения – и почти отвесную стенку, выстеленную направленными вниз волосками, что уменьшает шансы жертв на победу в последнем бою. На дне темного жерла, куда они падают – а падают почти все, – не просто вода, в которой можно утонуть. Мой коллега, доктор Барри Джунипер, поведал мне удивительную историю, и я коротко перескажу ее вам. Поймать насекомое – это еще полдела, ведь у растения-кувшинчика нет челюстей, мышц и зубов, чтобы измельчить добычу до состояния, необходимого для переваривания пищи. Возможно, растения могли бы отрастить зубы и накачать мускулы, но они нашли более легкий выход. Вода в кувшинчике – прибежище для личинок мух и прочих существ. Они обитают только в закрытых “водоемах”, которые образуются в цветках саррацении, и вот у них-то, в отличие от растения, есть челюсти. Они становятся соучастниками убийства – заглатывают невезучих насекомых и с помощью своих ротовых органов и пищеварительных соков перерабатывают их. Саррацении достаются продукты разложения и секрет, которые впитываются во внутреннюю оболочку кувшинчика.

Рис. 1.5. Псевдодизайнерский сосуд саррацении Nepenthes pervillei, Сейшельские острова.

Саррацения не только пассивно пользуется помощью личинок, плавающих в ее личном пруду. В ответ она оказывает им огромную услугу. Анализ воды из кувшинчика выявит один крайне любопытный факт. Она вовсе не вонюча, как можно было бы ожидать от застойного болотца, а на удивление насыщена кислородом. Без кислорода личинки, от которых зависит жизнь саррацении, захиреют, но откуда он берется? Кислород вырабатывает сама саррацения, она словно создана для насыщения воды кислородом, о чем говорит множество признаков. В клетках внутреннего слоя кувшинчика больше вырабатывающего кислород хлорофилла, чем в клетках внешней поверхности, обращенной к свету и воздуху. Этот неожиданный с точки зрения простого здравого смысла поворот вполне закономерен: клетки внутренней оболочки направленно снабжают кислородом воду в кувшинчике. Саррацения пользуется чужими челюстями не задаром – за наемный труд она расплачивается кислородом.

Различные ловушки – естественные “конструкторские разработки” – встречаются в природе довольно часто. Венерина мухоловка, столь же тонко устроенная, как и саррацения, располагает усовершенствованными подвижными органами. Несчастное насекомое касается чувствительных волосков растения и тем самым приводит в действие механизм западни – цветок аккуратно захлопывает свою пасть. Все видели паутину – самый распространенный тип ловушек в царстве животных, и в следующей главе мы отдадим ему должное. Аналог паутины в подводном мире – сети, которые плетут личинки ручейника. Эти речные жители славятся еще и искусством строить себе домики. Ручейники используют камешки, палочки, листики и крошечные ракушки.

Повсюду в мире можно увидеть конические воронки муравьиных львов. Всего-то личинка сетчатокрылой мухи, а сколько страха нагоняет! Муравьиный лев сидит в засаде, слегка присыпавшись песком на дне ямки, и ждет, когда муравьи или другие насекомые упадут в нее. Ямка имеет форму почти правильного конуса, и жертве очень трудно из нее выбраться, но это не замысел строителя, а результат действия физических законов, которые работают на муравьиного льва. Резкими движениями головы он перебрасывает песок со дна ямки через ее краешек. Песок осыпается, как в песочных часах, и образуется ровный конус с крутыми, как и было задумано, склонами.

Рис. 1.6 возвращает нас к кувшинчикам и прочим емкостям. Многие одиночные осы откладывают яйца на тело своей жертвы – оса парализует ее жалом и затаскивает в гнездо. Затем запечатывает вход, так чтобы его нельзя было найти, и личинка питается жертвой, пока не превратится во взрослую крылатую особь и не завершит цикл. Большинство видов одиночных ос роет норы в земле. Некоторые прячут вылепленные из глины гнезда высоко в кронах деревьев (рис. 1.6а). Как и цветок саррацении, такой “горшочек” успешно выдержал бы наш тест на практичность для псевдомоделей. Одиночные пчелы тоже устраивают гнезда в дуплах, однако кормят своих личинок пыльцой, а не животной пищей. Среди пчел есть и каменщики (они принадлежат к роду Osmia). Домик, показанный на рис. 1.6b, выстроен не из глины, а из мелких, схваченных цементирующим веществом камешков. Образец, показанный на фото, помимо сходства с функциональным человеческим жилищем отличается еще одним весьма удивительным свойством. Вы видите только один кувшинчик, но на самом деле их четыре. Три из них скрыты под слоем затвердевшей глины, практически не отличимого от скалы. Ни один хищник не найдет маленькую личинку, которая подрастает в гнезде. Моему коллеге Кристоферу О’Тулу однажды посчастливилось увидеть такой кластер в Израиле, но лишь потому, что пчела не закончила строительство последнего кувшинчика.

Рис. 1.6. “Керамика” насекомых-“гончаров”: осы-отшельницы (а) и одинокой пчелы (b).

Для осиных и пчелиных горшков характерны все признаки дизайнерской работы. В данном случае, в отличие от кувшинчика саррацении, их и впрямь лепили умелые лапы, пусть “мастера” и не отдавали себе в том отчета. На первый взгляд, гнезда наездника и одиночной пчелы больше походят на рукотворные гончарные изделия, нежели кувшинчик саррацении. Но ни оса, ни пчела не занимаются осознанным конструированием своих гнезд. Несмотря на то, что эти формы из глины или из камешков создаются в результате жизнедеятельности насекомых, последние и сами в процессе эмбрионального развития претерпевают примерно такие же изменения. Звучит непонятно, но я поясню, если позволите. Нервная система живой осы развивается так, что ее мышцы, конечности и челюсти движутся скоординированно по определенной схеме. Совершая движения по часовой стрелке, конечности собирают глину и формируют горшочек. Едва ли насекомое понимает, что делает, зачем и почему. Оно не помышляет о создании произведения искусства, специального контейнера или детской комнаты. Его мышцы просто движутся согласно сигналам, которые передает им нервная система, а в итоге получается кувшинчик. Форма кувшинчика не есть плод творческой воли насекомого, поэтому мы решительно относим осиные и пчелиные гнезда не к подлинным, а к псевдодизайнерским моделям (дизайноидам), хотя и восхищаемся ими. Честно говоря, я не знаю наверняка, присущи ли осам творческая фантазия и конструкторские навыки или нет. В любом случае, мое объяснение приемлемо, и этого достаточно. То же самое можно сказать и о птичьих гнездах и домиках (рис. 1.7), о ловчих камерах ручейников, но только не о барельефах горы Рашмор и не о технических методах их создания – они как раз сделаны по проекту.

Рис. 1.7. Мастера псевдодизайна. Гнезда птиц ткачика (а) и портнихи Orthotomus sutorius (b).

Рис. 1.8. Высотки насекомых ориентированы с севера на юг. Строения австралийских компасных термитов.

Известный австрийский зоолог Карл фон Фриш, который открыл язык танца пчел, однажды написал: “Если на мгновение представить себе термитов ростом с человека, их самые крупные башни, увеличенные пропорционально, были бы высотой в милю, в четыре раза выше нью-йоркского Эмпайр Стейт Билдинг”. Небоскребы, показанные на рис. 1.8, соорудили австралийские термиты вида Amitermes meridionalis. Они еще называются компасными термитами за то, что их термитники всегда ориентированы с севера на юг, и заблудившиеся путники могут определять по ним стороны света – как, между прочим, и по спутниковым тарелкам, которые в Великобритании почти всегда смотрят на юг. Для термитов важно, чтобы на широкую, плоскую стенку термитника солнце попадало ранним утром и во второй половине дня. Зато узкий край обращен на север, то есть защищен от полуденного зноя, так как в южном полушарии солнце в полдень светит с северной стороны. Резонно предположить, что термиты сами нашли такое хитроумное решение. Но строительные технологии термитов осмысленны в той же степени, в какой созданы с умыслом их конечности и челюсти. Ни то, ни другое не было смоделировано. И то, и другое – дизайноиды.

Термитники, трубки ручейников, птичьи и пчелиные гнезда – все эти потрясающие атрибуты животного мира занимают в ряду дизайноидов особое место и представляют собой любопытнейшие объекты. Под словом “дизайноид” прежде всего подразумеваются сами живые организмы и их части. Живые организмы формируются в результате сложного процесса развития эмбрионов, а не ловкой работы рук, клювов или челюстей. Любители раскладывать все по полочкам могут назвать такие объекты, как осиное гнездо, “дизайноидами второго порядка” и поместить их между истинными моделями и дизайноидами, но, по-моему, это только нас запутает. Следует признать, что глиняное гнездо-кувшинчик оформилось благодаря движениям конечностей, похожим на движения рук гончара. Но предпосылки создания “моделей” со всей их красотой и практичностью для решения конкретных задач совершенно разные. Человек включает свою творческую фантазию и рисует образ будущего кувшина у себя в голове или копирует модель, придуманную другим мастером. Кувшинчик осы обретает свою эстетичную форму и становится пригодным для определенных целей совсем иначе – точно по такой же схеме, по какой обретает свои очертания и функциональные особенности тело самой осы. Когда мы перейдем к обсуждению живых организмов как дизайноидов, это станет яснее.