Что ответить дарвинисту? Часть I - Илья Рухленко

Поэтому «одноразовый» вид, казалось бы, получает очень серьезное преимущество. Ведь он не обязан выживать после своего единственного сезона размножения. «Одноразовая» особь может спокойно «пойти вразнос», бросив вообще все ресурсы на создание потомства. И в результате, «одноразовая» особь окажется способна выделить на размножение, возможно, на 30 % больше ресурсов, чем «многоразовая» особь? В то время как «многоразовая» особь должна беречь ресурсы, чтобы выживать и дальше, после сезона размножения. Поэтому «многоразовые» особи по определению должны больше экономить на ресурсах, выделяемых на размножение, чем «одноразовые» виды. Но в случае дополнительных 30 % ресурсов, брошенных на размножение, у «одноразовой» особи получится уже примерно 1300 икринок вместо 1000 икринок, которую может позволить себе «многоразовая» особь. Насколько же это выгодней, если уже 1001 икринка – уравнивает темпы размножения этих видов?

Этот математический вывод насчет «плюс всего одного потомка» (которого уже достаточно, чтобы полностью уравнять темпы размножения «одноразовых» и «многоразовых» видов), показался биологам парадоксальным. Ведь интуитивно кажется, что тот, кто размножается много раз (каждый раз порциями по 1000 икринок), должен увеличивать свою численность больше, чем тот, кто размножается только один раз, производя при этом 1001 икринку. Тем не менее, математически, расчеты Коула были верны.

Те, кому эти расчеты всё-таки не кажутся верными, могут легко проверить их при наличии хотя бы простейших навыков программирования. Соответствующие алгоритмы, которые будут показывать изменение числа особей в разных поколениях в случае «многоразовых» и «одноразовых» организмов – очень простые, и могут быть легко выполнены на компьютере. Ну а те, кому это делать лень, могут поступить еще проще. Просто представьте себе такую ситуацию, когда размножение «многоразового» организма начинается всего с одной единственной особи. В этом случае легко понять, что эта единственная особь, оставшаяся после первого сезона размножения, и приступившая к своему второму размножению в следующем сезоне, по сути, будет выступать в роли того самого «единственного дополнительного потомка», который необходим «одноразовому» организму для выравнивания его темпов размножения с «многоразовым» видом.

Итак, расчеты Коула верны. Но тогда получается, что быть одноразовым – гораздо выгодней, чем быть многоразовым. И это тоже выглядит парадоксальным, потому что тогда возникает вопрос – почему же все организмы, которых мы наблюдаем в природе, не практикуют одноразовое размножение, с максимальным репродуктивным усилием в ходе этого размножения? Почему в природе так много организмов, размножающихся неоднократно?

Именно вследствие своей парадоксальности, выводы Коула получили название «парадокса Коула», и под таким названием вошли в историю биологии.

Однако сегодня «парадокс Коула» – это уже и есть только история биологии. Потому что в более поздних работах (Charnov & Schaffer, 1973; Yang, 1981) этот парадокс был разрешен. Авторы этих работ показали, что Коул в своих расчетах не учел, прежде всего, разницу между выживаемостью взрослых особей и выживаемостью потомства. А это очень важное обстоятельство.

Расчеты Коула сохраняют справедливость только при одинаковой выживаемости взрослых особей и потомства. Если же выживаемость взрослых особей существенно выше выживаемости потомства, тогда преимущество получают «многоразовые» особи, и преимущество тем более значительное, чем сильнее эта разница (в выживаемости взрослых и детей). Действительно, если родительская особь (оставшаяся от предыдущего поколения) ничем не отличается по эффективности выживания от своих детей, то эту родительскую особь в следующие периоды размножения можно спокойно рассматривать просто в качестве еще одного (дополнительного) потомка. Если же эта взрослая особь, допустим, имеет в тысячу раз большие шансы дожить до следующего сезона размножения, чем каждый из его детей (взятый в отдельности), то разве тогда можно оперировать (в соответствующих расчетах) этой особью наравне с её детьми? Очевидно, что в этом случае взрослая особь в тысячу раз ценнее каждого из своих детей. И именно такой её «вес» должен учитываться в расчетах.

Что может увеличивать шансы отдельной особи успешно выживать?

Во-первых, этому очень способствует большой размер организма. Например, каких-нибудь полевых мышей едят все кому не лень. Поэтому шансы каждой отдельной мыши прожить свою жизнь долго и счастливо – весьма призрачны (во всяком случае, в отношении слова «долго»). А вот, например, африканский лев уже вполне может рассчитывать на целый ряд лет успешной взрослой жизни.

Во-вторых, на шанс долгой жизни весьма положительно влияет сложность организации конкретного живого существа. Чем сложнее устроено существо, тем эффективней оно избегает разных неблагоприятных ситуаций. Например, хорошо развитые органы чувств помогают и эффективно избегать хищников, и самому эффективно питаться (не становясь жертвой голода).

Таким образом, здесь можно сформулировать некое общее правило – чем больше по размеру, и чем сложнее устроен живой организм, тем выше эффективность выживания каждой отдельной особи этого вида. Следовательно, тем выше ценность этой (взрослой) особи для размножения. И, следовательно, тем выгодней такому организму использовать «многоразовую» стратегию размножения.

И наоборот, чем меньше организм и чем проще он устроен, тем меньше «стоимость жизни» каждой отдельной особи. И тем меньше эта стоимость отличается от стоимости жизни его детей. Следовательно, такой организм мог бы приобрести выгоды от «одноразовой» стратегии размножения.

Таким образом, такие сложно устроенные существа, как головоногие моллюски или лососи – вряд ли поступают целесообразно, запрограммировано подыхая сразу после первого размножения.

И уж тем более странно поступает в этом отношении мадагаскарская «пальма-самоубийца», которая имеет настолько большой размер, что достигает этого размера только к 30–50 годам. Но при этом размножается только один раз.

Второе обстоятельство, которое не учел в своих расчетах Коул – это специфику условий природной среды. Например, если условия среды такие, что чреваты внезапной смертью (от каких-нибудь «причин неодолимой силы»), то такая обстановка не способствует «многоразовости». В таких условиях было бы здорово дожить хотя бы до первого размножения (как можно быстрее), и вложиться в него максимально, потому что до следующего размножения можно уже не дожить.

И наоборот, если окружающие условия благоприятствуют именно взрослым стадиям организмов, и не благоприятствуют детским стадиям, тогда, безусловно, будет выгодней многоразовое размножение. Например, в каком-нибудь тропическом лесу, взрослое дерево, уже сумевшее захватить все необходимые ему ресурсы, невообразимо ценнее каждого конкретного семечка, производимого им. Потому что шансы конкретно этого семечка превратиться во взрослое дерево, захватив (кем-то оставленное) пространство в этом тропическом лесу – стремятся к нулю.

Поэтому мадагарская пальма-самоубийца, погибающая после своего первого же размножения (на радость всем своим конкурентам) в условиях тропиков, выглядит в высшей степени странно (в рамках представлений о биологической целесообразности).

Количественно всё выше сказанное можно легко оценить, если принять следующее допущение – если мы допустим, что численность особей тех или иных биологических видов в природе остаётся примерно постоянной на протяжении длительных периодов времени.

Скорее всего, так и есть. Ведь мы не наблюдаем зарастания нашей Земли, например, кокосовыми пальмами? Или полного забивания всех дальневосточных рек триллионами лососей? Но если это так (если численность озвученных видов в природе остаётся примерно постоянной), тогда «вес» взрослых особей этих видов для размножения оценить достаточно легко.

Например, какая-нибудь самка чавычи отметала свои 10.000 икринок, и после этого с чувством выполненного долга… померла. Поскольку мы приняли, что численность чавычи в природе остаётся примерно постоянной, то отсюда следует, что из этих 10.000 икринок, отложенных самкой чавычи в этом году, в конечном итоге (через несколько лет) доживет до размножения (в среднем)… только одна самка.

Следовательно, вероятность доживания до размножения каждой отдельной икринки в данном случае составляет всего 0.01 %. Это ничтожно малая величина. Поэтому приравнивать ценность такой икринки к ценности огромной взрослой особи чавычи (весом до 50 кг), находящейся почти на вершине пищевой пирамиды – ни в коем случае нельзя. А можно поступить просто – взять все эти 10.000 икринок, и просто приравнять их всех вместе к «стоимости» одной взрослой самки.