Дмитрий Шабанов: О широте горизонта
Дмитрий Шабанов: О широте горизонта
Автор: Дмитрий Шабанов
Опубликовано 03 мая 2012 года
В этой колонке я хочу предложить вам увидеть общие черты в нескольких примерах, взятых из достаточно разных областей. Я буду говорить о стратегиях в биологии, экономике и поведении; не удивляйтесь, пожалуйста, сменам тем.
Для многих биологов понятно, что при обсуждении способов приспособления живых систем к среде своего обитания очень полезно задуматься о разнообразии стратегий такого приспособления. Увы, общей классификации приспособительных стратегий в биологии до сих пор разработать не удалось. Самый разработанный вопрос – разделение r- и K- стратегий, предложенных в 1967 г. Робертом Мак-Артуром и Эдвардом Уилсоном, выдающимися американскими экологами. Мак-Артур умер в 1972 году, а Уилсон жив до сих пор. Великому мирмекологу (специалисту по муравьям) и одному из основателей социобиологии уже 82 года. Он до сих пор интенсивно работает и даже находит в себе силы пересматривать собственные прошлые взгляды (см., например, тут).
Я отвлёкся. Мне надо объяснить, что такое r- и K- стратегии; это и будет пример №1 в этой колонке. Подробнее эта тема рассматривается, например, в этом разделе нашего учебника по экологии. Вот рисунок оттуда.
На рисунке показана кривая, описывающая динамику численности популяции (N) во времени (t) согласно логистическому уравнению, приведённому на рисунке. Это уравнение предложил в первой половине XIX века бельгийский математик Пьер Франсуа Ферхюльст. Давайте я объясню.
dN/dt – это изменение численности популяции во времени. На него влияют два фактора: способность организмов к размножению (rN) и ограничение, связанное с недостатком ресурсов (K-N/K). Понятно, что количество особей, которое может появиться на свет, связано с имеющимся количеством особей. Возможную скорость размножения описывают переменная r, биотический потенциал или мальтузианский параметр (названный так в память о Томасе Мальтусе, который впервые оценил важность способности популяций расти в геометрической прогрессии).
"Изобретением" Ферхюльста стала вторая часть выражения справа, включающая величину K, или ёмкость среды. Это такое количество особей, для которого в популяции достаточно ресурсов. Смотрите: когда N намного меньше K, выражение K-N/K близко к единице и ограничение ресурсов почти не влияет на прирост популяции. Когда N достигает уровня K, величина K-N/K становится равной нулю и рост популяции останавливается. В конечном итоге рост популяции приобретает характерную S-образную форму; её численность стабилизируется, достигая уровня K.
Несмотря на свою простоту, логистическое уравнение неплохо описывает многие случаи роста популяций, ограниченных ресурсами.
Идём далее. Как видно по графику, в логистической кривой есть точка перегиба. До неё рост популяции ускоряющийся; можно считать, что на него большее влияние оказывает выражение rN. После точки перегиба рост замедляющийся; на результат сильнее влияет выражение K-N/K. Значит, можно говорить о r-фазе и K-фазе популяционного роста. Почему "r" – строчная, а "K" – заглавная? Потому что "r" рассматривается как переменная, коэффициент, а "K" – как постоянная.
Мак-Артур и Уилсон поняли, что успех на r-фазе и на K-фазе популяционного роста связан с разными особенностями организмов. Можно сказать, что на r-фазе действует r-отбор, максимизирующий скорость размножения. Виды, популяции которых бОльшую часть времени находятся на r-фазе, становятся r-стратегами. На K-фазе действует K-отбор, который максимизирует конкурентоспособность организмов и порождает K-стратегов.
Обычно r-стратеги невелики, живут недолго, развиваются быстро, производят помногу потомков, но вкладывают немного энергии в каждого из них. K-стратеги крупнее, живут и созревают дольше, производят относительно небольшое количество потомков, каждый из которых получает весомую заботу (подробнее сравнение стратегий – в таблице здесь).
Конечно, r- и K-стратегии – не две застывшие альтернативы, а континуум. Мышь намного r-стратегичнее жирафа и намного K-стратегичнее кишечной палочки. Человек – одно из самых K-стратегичных животных, но слоны, крупные киты и даже гориллы, шимпанзе и орангутаны K-стратегичнее нас.
Какой смысл в данном случае вкладывается в понятие "стратегии"? Мне уже приходилось писать, что стратегии – это иерархии приоритетов. Различие между r- и K-стратегиями вытекает из того, что для каждого организма приоритеты его размножения и его выживания в некоторой степени противоречат друг другу. Полученную энергию можно потратить или на производство потомков, или на себя самого.
Пример №2 читателям моих колонок уже знаком. Речь идёт не о видовых стратегиях, а о стратегиях индивидуального развития особей, которые я недавно обсуждал на примере серых жаб. В первом варианте нашей статьи, посвящённой этой теме, мы проводили аналогии между зарегистрированными нами стратегиями жаб, с одной стороны, и r- и K-стратегиями по Мак-Артуру и Уилсону, с другой. Это вызвало принципиальное несогласие коллег из МГУ; после долгой переписки я едва смог настоять, чтобы в статье осталось упоминание, что эти классификации стратегий можно сравнивать.
Я и сейчас продолжаю думать, что анализировать перераспределение энергии между размножением и самоподдержанием можно не только при сравнении видов, но и при сравнении особей. Да, сравнивая виды, мы анализируем особенности видовых стратегий развития. Сравнивая особи одного вида, мы имеем дело с вариантами одной видоспецифичной стратегии. Нет ли тут противоречия?
Ещё раз повторю: стратегия – это не жёсткая программа, автоматически отрабатываемая организмом, а некая иерархия приоритетов. На важность этих приоритетов могут влиять и иные факторы. К примеру, у самой-самой заботливой матери чувство голода повышает важность заботы о собственном питании. Хотя для неё важнее обеспечение потомства, но ситуативные факторы (например, недостаток собственной энергии) могут обеспечить иной, направленный на самоподдержание, способ действий. Вопрос в том, какие факторы и как влияют на реализацию видовой стратегии.
Я думаю, что внутри видоспецифичной стратегии серых жаб есть достаточно широкая область свободы выбора, зависящая от внешних условий. Когда их популяция находится на r-фазе роста, их развитие сдвигается к r-стратегии. Мы видим преобладание скороспелых жаб. Когда популяция находится на K-фазе, развитие жаб сдвигается к тугорослости. Как жабы узнают о том, на какой фазе находится их популяция? У меня есть гипотеза, отвечающая на этот вопрос, на обсуждение которой в этой колонке не хватит места; она высказана в нашей цитированной статье.
А почему скороспелые, "r-стратегичные" самки оказываются крупнее тугорослых, "K-стратегичных"? Это не вытекает напрямую из сути r- и K-стратегий, но отражает структуру взаимосвязи скорости роста и продолжительности жизни, характерную для этих (и, вероятно, многих других) животных. Если уменьшение размера способствует увеличению продолжительности жизни, K-отбор поддержит именно его.
Кстати, а в чём состоит первопричина различий между r- и K-стратегиями? Из предыдущего изложения может показаться, что для r-стратегов важнее размножение, а для K-стратегов – выживание. Это не так. Выжить и размножиться должны и те и другие, но r-стратеги стремятся размножиться быстрее, чем K-стратеги. В колонке о стратегиях жаб я уже писал, что скороспелые максимизируют плодовитость в ближайшие годы, а тугорослые – на протяжении долгой жизни. Можно сказать (используя понятие, взятое из следующего примера, который я сейчас буду обсуждать), что отличия между ними связаны с разным горизонтом планирования!
Пример №3, о котором я хочу написать, относится к совершенно другой области. Я обязан им Сергею Голубицкому. Вот тут Голубицкий объясняет, что игроки на бирже, которые покупают и продают ценные бумаги во время их колебаний в цене, реализуют одну и ту же стратегию. Они отличаются только горизонтом планирования. Если какие-то акции, валюты или иные бумаги падают, те, кто их продаёт, делают это, максимизируя свой результат в короткой перспективе. Те, кто покупают те же самые активы, исходят из того, что со временем они подорожают. Они максимизируют свой результат в рамках более протяжённого промежутка времени.
Пример №4. Какое-то время назад я писал о новой книге Анатолия Протопопова и Алексея Вязовского "Инстинкты человека. Попытка описания и классификации". Конечно, в массовом восприятии Протопопов – автор "Трактата о любви...", ключевую мысль которого выражает приводимый автором анекдот о поручике Ржевском и корнете Оболенском. Теоретическая новация новой книги – концепция срочности поведения. Лучше всего будет, если я просто процитирую эту книгу.
"...Срочность поведенческих целей, или, если короче, "срочность поведения", - это степень отдалённости во времени (а нередко - и пространстве) предполагаемого результата от предпринимаемых действий. <...> Утрируя, поведенческие цели можно подразделить на краткосрочные и долгосрочные - хотя на деле это просто точки некоего континуума, включающего среднесрочные цели различной степени близости к одной из границ. <...> Под "краткосрочностью" поведения следует понимать не только и не столько решения, эффект от которых ожидается в самое ближайшее время, сколько решения, результат которых можно предсказать посредством минимального количества максимально простых умозаключений. <...> Высшая форма краткосрочности поведения - различные формы самообмана: употребление дурманящих средств, самогипнотических "духовных практик" и так далее. <...> Они позволяют достичь "счастья" гораздо проще и быстрее, чем посредством всестороннего обустройства жизни".
Понятие "горизонт планирования" кажется мне более удачным, чем понятие "срочности", и я буду пользоваться по преимуществу им, но, как вы понимаете, они отражают одно и то же.
Пример №5. Вспомните, что я писал о соотношении расходов организма на размножение и самоподдержание. Фактически речь шла о перераспределении энергетического бюджета. Сравните это с тем, чем занято министерство финансов. Некоторые из статей бюджета обеспечат быстрый рост (а иногда – и завоевание новых территорий), другие – повысят устойчивость и потенциал общества в целом. Можно быстро-быстро продавать полезные ископаемые, а можно развивать образование и науку, строить инфраструктуру.
Разница стратегий касается не только сравнения отраслей, но и сравнения видов деятельности внутри этих отраслей. Помните разделение видов роста на экстенсивный и интенсивный? К примеру, связанная с горнодобывающей отраслью наука может быть нацелена на увеличение количества известных и эксплуатируемых запасов, а может оптимизировать расход невосполнимого сырья. Вооружения могут носить наступательный или оборонительный характер, и вообще вся военная стратегия может быть нацелена на экспансию или на обеспечение безопасности в достигнутом состоянии.
Во всех этих (и во многих других) примерах мы видим выбор между тесно связанными, но в некоторых отношениях альтернативными приоритетами. Нельзя сосредоточится исключительно на одной стороне этих процессов, но раз за разом приходится выбирать оптимальное соотношение усилий, связанных с каждой из этих сторон.
Пример №6. В случае скороспелых и тугорослых жаб мы говорили о вариантах стратегии одного вида. Мы установили, что эти варианты связаны с разным горизонтом планирования. Исключительный ли это случай?
Никоим образом не исчерпывая тему разнообразия стратегий людей, предлагаю вам сравнить женские и мужские стратегии. Один из интересных аспектов сравнения этих стратегий заключается в том, что женщина, заводя потомка, должна иметь значительно более широкий горизонт планирования, чем мужчина.
Пример №7. Помните, относительно недавно я писал, что реципрокный (взаимный) альтруизм является на самом деле расчётливым (можно было написать – дальновидным) эгоизмом? Вы, конечно, уже всё поняли. Вот, я выбираю, делиться ли мне куском хлеба с товарищем, который когда-нибудь сможет поддержать и меня самого. Если мой горизонт планирования ограничен текущим моментом, решение очевидно – съесть этот кусок самому. Если я думаю о перспективе, чаще всего более правильным решением будет решение поделиться с ближним.
Хватит примеров. Думаю, внимательный читатель легко продолжит их перечень. Что в сухом остатке?
Специфика управления поведением, характерная для нашего вида, включает не только использование чрезвычайно развитой модели действительности. Эта модель позволяет максимально раздвинуть горизонты нашего планирования. Думаю, что именно в этом эффекте проявляется основная польза от нашего разума.