Демон Дарвина. Идея оптимальности - Горбань А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
89
Образ великого экспериментатора - Природы, постоянно проводящего эксперименты по внедрению и отбрасывающего все неустойчивое, очень убедителен. Англоязычная шутка: GOD - Generator of Diversity (бог расшифровывается по буквам как генератор разнообразия) [71, с. 58]. Существуют даже попытки включить внешнюю устойчивость в определение биогеоценоза [90]. Это рискованно.
Возможна такая ситуация. Складывается биогеоценоз. Входящие в него живые существа изменяют среду своего обитания и создают благоприятные условия для внедрения других. Те в свою очередь меняют среду и создают условия для внедрения третьих и т. Д. Этот процесс может стремиться к неподвижному состоянию (оно называется терминальным или климаксным), а может и безостановочно продолжаться. Тогда точки максимума коэффициента размножения f (х) безостановочно перемещаются по множеству ;. Темп перемещения пропорционален интенсивности иммиграции и изменчивости. Обнаружив этот эффект на моделях в 1978 году, мы назвали его эффектом дрейфа. Получены уравнения, описывающие дрейф в расположении малой изменчивости (см. [35]). Не существует принципиального запрета на такое перемещение. Более того, с малой скоростью оно, скорее всего, происходит весьма часто. А в этом случае нет внешней устойчивости состояний. Возможен выход - исследовать устойчивость не состояний, а траекторий. Переход для математической теории устойчивости стандартный, но это ответвление может завести нас слишком далеко.
Строго говоря, рассмотрение траекторий, а не стационарных состояний необходимо всегда: сезонные колебания, изменения погоды и др. приводят к очевидной нестационарности. Выход известен - усреднение по времени. Тогда принцип максимума коэффициента размножения заменяется на принцип максимума среднего (по прошлому, например) коэффициента размножения.
Устойчивая реализуемость. Существуют два пути определения этой устойчивости. Оба опираются на одну идею: заменить живые существа в биоценозе на близкие из фона и посмотреть, вернется ли он к прежнему составу - произойдут ли обратные замены. Заместители берутся из фона примерно в тех же количествах, в каких существовали исходные существа. Кроме возвращения к исходному составу важно также, чтобы уклонения “по дороге” были не слишком велики. Фон изменчивости и иммиграции присутствует теперь не только в виде номенклатуры, но и непосредственно представляет материал для перестройки. Процессы иммиграции и изменчивость вновь включены в реальном времени.
Первый путь основывается сразу на представлении о “близких формах”. На множестве клеточек и точек номенклатуры изменчивости и иммиграции вводится мера близости, например, расстояние. Эксперимент
90
по проверке устойчивости состоит в том, что всех особей биогеоценоза заменяют на близких, как бы одним махом переводя из одних клеточек (точек) в другие.
Второй путь исходит из представления о той же по сути замене, но как о результате “естественного” процесса. Пусть несколько изменились внешние условия, и некоторые варианты организмов их фона внедрились в биогеоценоз, а часть ранее присутствовавших ушла в фон. Восстановим условия и последим за изменениями системы: восстановится прежнее состояние, будут ли сильны уклонения по дороге к нему?
Если в рассматриваемых случаях возврат к прежнему состоянию всегда происходит и уклонения по дороге не слишком велики, то имеет место устойчивая реализуемость.
Основанием для введения устойчивой реализуемости служит представление о том, что биогеоценозы не являются “райскими садами”, сотворенными из ничего. Напротив, они получены из других, живые существа постоянно замещались. Существование и устойчивость процессов замещения, ведущих в данных условиях к рассматриваемому состоянию биогеоценоза - вот сущность понятия “устойчивая реализуемость”.
Часто приходится слышать, читать и писать о том, что теория эволюции объясняет целесообразность живых существ. Да, она дает возможность говорить о целях и о выгодах там, где действуют естественные процессы. Важное основание для этого - возникающие принципы оптимальности, в первую очередь тот, который был сформулирован в условиях внешней устойчивости. Он опирается на рассмотрение эксперимента по внедрению. Чтобы попасть в летопись живых существ, нужно внедриться. Чтобы существовать достаточно долго, нужно быть защищенным от внедрения конкурентов.
Идея устойчивости к внедрению имеет близкие аналогии в физике: “Слово “неустойчивый” применяется в термодинамике не совсем в таком смысле, как в механике. Предположим, что у нас есть пересыщенный раствор. Кристаллизация в нем может вообще не начаться, вещество может быть устойчивым в пределах некоторых изменений состояния. Однако раствор начинает быстро кристаллизоваться при введении в него крошечного кристалла, т. е. раствор может оказаться неустойчивым по отношению к внедрению в него кристаллической фазы. Точно так же перегретая вода может быть устойчивой к разнообразным процессам, но не по отношению к внедрению в нее пузырька пара” (Дж. В. Гиббс [30, с. 551].
