Читать онлайн «Семь экспериментов, которые изменят мир». Страница 20

Гнезда более «примитивных» видов термитов хорошо замаскированы и состоят из системы переходов и полостей в древесине или почве, расположенных, по-видимому, случайным образом. Царица может быть относительно небольшой по размерам; она может свободно передвигаться внутри термитника. У более развитых видов гнезда строятся намного аккуратнее и порой достигают гигантских размеров — до 20 футов в высоту (ил. 5). Царица обитает в ограниченном пространстве — царской камере, выделяется крупными размерами и откладывает огромное количество яиц. Например, у термитов африканского вида Macrotermes bellicosus царица может достигать в длину более 5 дюймов, откладывать ежедневно 30 тысяч яиц и жить долгие годы. Колонии термитов могут насчитывать несколько миллионов насекомых и существовать на протяжении столетий. После смерти царя и царицы их заменяет новая пара.[107]

Ил. 5. Гнездо африканских термитов вида Belliocosotermes natalensis. Высота гнезда — более восьми футов. Вокруг центральной зоны, где располагаются камера царской пары и грибные сады, имеется сложная система отверстий, служащих для вентиляции и охлаждения гнезда (Дрешер, 1964; Нуаро, 1970): 1 — наружная стенка; 2 — грибной сад; 3 — восходящая труба; 4 — царская камера

Камеры термитников могут уходить глубоко под землю и иметь целую сеть подземных переходов и наземных труб, которые выходят наружу в прилегающем районе, где рабочие собирают пищу. Некоторые виды пустынных термитов прорывают в поисках воды подземные туннели на глубину до 100 футов. В гнездах многих видов термитов толстая и твердая наружная стенка купола имеет отверстия и вентиляционные каналы. Само гнездо находится в воздушном пространстве и содержит царскую камеру и множество других камер, переходов и грибных садов, в которых на перемолотой в муку древесине термиты выращивают грибы.

Рабочие особи возводят эти сооружения из кусочков почвы, сначала смешанной с экскрементами или слюной, а затем высушенной до твердого состояния. Каким образом рабочие узнают, куда именно укладывать строительный материал?

«Гнездо строится, но невозможно понять, каким образом каждый из членов колонии может увидеть нечто большее, чем собственный участок работы, в полном объеме представить себе план такого совершенного строения. Некоторые гнезда строятся многими поколениями рабочих, и каждое новое поколение должно каким-то образом получать информацию о том, что было сделано предыдущими. Существование подобных гнезд неизбежно наводит на мысль, что все работы ведутся в строгом порядке и по заранее намеченному плану. Но каким образом рабочие в течение длительного времени могут столь эффективно обмениваться информацией? И кто составляет и хранит план гнезда?»[108]

Вопрос, который в той или иной мере касается всех сообществ животных, в связи с термитами встает наиболее остро. Каким образом координируется деятельность отдельных особей и сообщество функционирует как единое целое? Оказывается, что целое здесь — нечто большее, чем сумма его отдельных частей, но что именно делает эту сумму единой системой?

В биологии сообщества насекомых традиционно рассматриваются как единый организм или даже как некий суперорганизм. Эдвард О. Уилсон, исследовавший поведение общественных насекомых, а впоследствии ставший одним из основателей социобиологии, описал упадок концепции суперорганизма следующим образом:

«Почти сорок лет, с 1911 по 1950 гг., эта концепция доминировала в научной литературе об общественных насекомых. Затем — именно тогда, когда идея, казалось бы, достигла пика своего развития — интерес к ней стал ослабевать, и в наши дни о ней упоминают лишь изредка. Упадок этой концепции служит примером того, как вдохновенные глобальные идеи в биологии нередко перерастают в экспериментальные редукционистские изыскания, вытесняющие саму идею. Что касается нынешнего поколения, столь приверженного редукционистской философии, то концепция суперорганизма дала ему очень привлекательный мираж, заставляющий нас все время двигаться к некой точке на горизонте. Как только мы к ней приближаемся, мираж рассеивается и оставляет нас в совершенно неизвестной области, для исследования которой потребуется все наше внимание… Среди экспериментаторов бытует твердое убеждение, вытекающее из общего редукционистского характера биологии и сводящееся к тому, что со временем результаты всех разрозненных исследований каким-то образом сложатся в целостную картину».[109]

Но Уилсон честно признает, что «задача моделирования конструкции сложных гнезд на основе информации о суммарном поведении отдельных насекомых до сих пор так и не решена и представляет собой проблему как для биологов, так и для математиков».[110]

Постоянные неудачи редукционистского подхода в последнее время привели к возрождению концепции суперорганизма.[111] Анализа поведения отдельных насекомых оказалось недостаточно: стало ясно, что его необходимо учитывать в сочетании с глобальными свойствами всей колонии. Каким же образом можно исследовать эти свойства?

В настоящее время самым популярным методом стали попытки смоделировать глобальные свойства колонии с помощью компьютера — по аналогии с теми исследованиями, в которых моделируется деятельность головного мозга. В этом случае на основе взаимодействия отдельных насекомых предпринимается попытка воссоздать глобальные свойства всей колонии точно так же, как на основе взаимодействия отдельных нервных клеток моделируются глобальные свойства всего головного мозга.[112] Современные виртуальные модели сообщества различных насекомых выполнены по образцу виртуальных моделей головного мозга, при построении которых используются методы «нервных сетей», «моделей параллельного распределения» и «клеточных автоматов».[113] Отдельные виртуальные насекомые программируются с определенным набором реакций, а затем всем им дается команда взаимодействовать с ближайшими соседями в соответствии с программой более высокого уровня — как и ведут себя общественные насекомые внутри колонии:

«Поведенческие процессы, как и деятельность нервной системы, могут до некоторой степени определяться типом связи между минимальными элементами системы (отдельными муравьями или отдельными нервными клетками). Частный тип общественного поведения можно рассматривать как результат взаимодействия каждых двух соседних насекомых. (…) К примеру, в сообществах муравьев свойствами общественного поведения являются строительство муравейника, создание тропы или поведение муравьев-фуражиров».[114]

Компьютерное моделирование в своем роде весьма интересно, но оно не может ответить на большинство фундаментальных вопросов. Какие реалии физического мира соответствуют общим программам виртуальной модели, координирующим и запоминающим деятельность каждого отдельного «насекомого»? Компьютерные модели — это имитация разумного поведения, созданная людьми, преследующими определенную цель. Все программы, на основе которых создаются виртуальные модели колонии насекомых, играют ту же роль, что «душа колонии» или «коллективный разум», гипотезы о которых выдвигались виталистами еще много лет назад, но затем были отвергнуты сторонниками механистической теории как «мистические». Виртуальные модели не могут объяснить, каким образом деятельность более высокого уровня, предполагающая наличие разума, может быть следствием механистического взаимодействия нервных клеток или отдельных насекомых. Наличие программ высокого уровня предполагается изначально.

Кроме того, компьютерные модели упускают из виду физические процессы, на основе которых функционирует система передачи информации внутри колонии. На сегодняшний день при построении всех моделей предполагается, что взаимодействие между насекомыми внутри колонии осуществляется только с помощью известных органов чувств, за счет реакции на физические прикосновения и определенный запах, а это допущение может оказаться ошибочным.

Наиболее многообещающей мне представляется гипотеза о том, что глобальная организация колонии термитов объясняется наличием особого поля. Поведение каждого отдельного насекомого координируется социальными полями, в которых содержится план строительства колонии. Точно так же, как под действием магнитного поля вокруг магнита выстраиваются железные опилки, под действием поля колонии из отдельных насекомых может складываться колония термитов. Пытаться создать модель колонии общественных насекомых без учета таких полей — примерно то же самое, что объяснять поведение железных опилок без упоминания магнитного поля, предполагая, что опилки перемещаются под воздействием неких программ, заложенных в память каждой отдельной частички железа.