Экономика деревьев и бесполезные стволы

Основой экономики является распределение ограниченных ресурсов.  Это одинаково верно как для привычной нам экономики заводов, банков и акций, так и для значительно более важной, но теневой экономики солнечной энергии, хлоропласта и АТФ. Экономики, питающей почти все живые организмы на земле, за редкими, но удивительными исключениями.

Растения и цианобактерии (наши фотосинтезирующие родственники) — первая разгрузочная станция для солнечной энергии. Фотон света попадает на лист — природную солнечную панель, — и после цепи химических реакций, известных нам со школы как фотосинтез, его энергия поглощается и запасается в виде органических веществ (чаще всего сахаров). 

Ограниченные ресурсы — это не обязательно ресурсы, которых мало, чаще всего это ресурсы, которые трудно добывать. Так, на Землю за 40 минут попадает столько же энергии в виде солнечного излучения, сколько человечество использует за год. Если бы мы научились ее эффективно добывать и хранить, то 40 минут сбора энергии хватило бы, чтобы обеспечить человечество на год вперед.

Получается, ствол — всего лишь каркас для солнечных панелей. Тогда возникает глупый вопрос: зачем одиноко стоящему дереву ствол, зачем та часть, что поднимает крону от корней, но еще не содержит веток? Гладкий десятиметровый столб — зачем тратить энергию на его постройку, почему просто не стелиться по земле без всяких жестких конструкций, чтобы листья были ближе к солнцу? Как бы не так: 10 м не имеют даже микроскопического значения в общем пути, который проделывает свет от Солнца до Земли (8 световых минут, или 143 900 380 км). 

Ствол одиноко стоящему дереву и вправду совсем не нужен — это просто стандартная программа его развития, необходимая для того, чтобы обогнать конкурентов в плотном лесу, естественной среде обитания большинства деревьев (оставим в стороне баобабы как исключение — держим в уме дуб или тополь, а особенно сосны или секвойи). В чистом поле наиболее выгодным способом существования для дерева было бы просто стелиться по земле — при минимуме затрат получился бы максимум добытой энергии (оставим пока в стороне, например, травоядных, которые могли бы листья съесть, пусть наше стелящееся растение хвойное — кто будет есть колючки?).

Что же происходит в лесу? Больше всего света, а значит и энергии получают самые высокие деревья — они будут приносить больше потомства и получать преимущество в естественном отборе. Эти деревья наилучшим образом научились использовать ограниченный ресурс — солнечную энергию. Потомство деревьев, которые не смогли приспособиться — не доросли или не нашли еще какой-то стратегии (паразитировать, остаться в нижних ярусах и довольствоваться малым), обречено на вымирание — оно будет задавлено и вытеснено более успешными сородичами.

Хемосинтез  — способ получения органических веществ без использования солнечной энергии. Так, совсем недавно, в 1977 году, были обнаружены огромные сообщества существ, живущих на большой глубине в океане и получающих энергию только от химических элементов, извергающихся из земной коры 

Лес дружбы и злой естественный отбор

Представим себе на секунду, что у деревьев появился совещательный орган — «Совет ста колец», где мудрейшие из дубов со своими секретарями-ивами договорились: все деревья перестанут обгонять друг друга по росту и будут расти до высоты 3 м и не более. Такой трехметровый лес в целом будет намного эффективнее, чем привычные нам 20-метровые — при меньших затратах он будет производить столько же энергии. 

Но все дело в том, что естественный отбор не может вдруг остановиться — все живые существа однажды вступили в гонку вооружений, из которой уже не могут выбраться. В нашем трехметровом лесу из-за неизбежной изменчивости однажды появится непокорное дерево ростом 3 м 10 см, которое получит больше солнца и энергии и оставит других в своей тени. Среди его потомков будут такие же высокие, которые будут оставлять больше потомков. Вскоре прапрапраправнуки выскочки заполонят весь лес — и средний рост дерева будет уже 3 м 10 см. Потом среди них появится дерево ростом 3 м 20 см, и история повторится.

Так, соревнуясь друг с другом за доступ к ресурсам и оптимальное их использование, деревья будут становиться все выше и выше, пока не достигнут заветной черты — стопроцентно оптимального использования ресурсов, «стеклянного потолка». Выше него прирост лишнего сантиметра высоты требует 10 единиц энергии, а объем получаемой энергии от этого увеличивается всего на 5 единиц — в общем, мы получаем 5 единиц энергии за 1 см роста. 

Эволюционная «гонка вооружений» — великая движущая сила. Так, пять самых быстрых животных на земле (гепард, вилорогая антилопа, антилопа гну, лев и газель Томсона) связаны взаимоотношениями хищник — жертва. Из-за постоянной потребности хищников догнать, а травоядных — убежать они разогнали друг друга до таких скоростей.

 Удивительная популяция австралопитеков 

Представим невероятное — целую популяцию наших предков с мозгом, работающим на 10% и потребляющим 20% энергии тела (в нашей версии это значит, что 90% можно вырезать и забыть). Пусть это будут афарские австралопитеки (Australopithecus afarensis). Время — 4 млн лет назад. Место — саванна в восточной Африке примерно на месте современной Эфиопии.

Произойдет то же самое, что и с деревьями ростом 3 м, — неизбежно включится гонка вооружений, так как более полное использование мозга дает значительные преимущества в соблазнении самок, добычи еды и борьбе за главенство в племени. Из-за изменчивости появится австралопитек-Эйнштейн с мозгом, работающим на 11%, а потом и 12%, и 13%. И так, пока все особи не достигнут своего «стеклянного потолка», своего стопроцентно оптимального использования ресурсов.

Так что, если когда-то вдруг по невероятному стечению обстоятельств и возникла бы популяция с мозгом, работающим на 10%, из-за внутренней конкуренции — желания и необходимости быть не просто хитрым, а хитрее соседа, — естественный отбор очень быстро вывел бы среднюю работу мозга на местный оптимум — локальные 100%.

Природа — эффективный менеджер, ресурсы здесь просто так не разбазариваются. 

Australopithecus afarensis
— реконструкция