Алан Бёрдик.

Куда летит время. Увлекательное исследование о природе времени



скачать книгу бесплатно

Но все это станет известно много позже, когда ученые проведут несколько экспериментов по временной изоляции в условиях чисто прибранных лабораторий, привлекая добровольцев, которые даже близко не испытывали той сенсорной депривации, которая выпала на долю Сифра. «Моя жизнь вошла в фазу надира», – заметил однажды ученый. На семьдесят седьмой день эксперимента движения рук Сифра стали насколько неловки, что он не сумел нанизать бусины на нить, а ход мыслей утратил связность, ему начала изменять память. «Я ничего не помню о прошедшем дне; даже сегодняшнее утро не отложилось в моей памяти. Если бы я сразу не записывал все происходящее, я бы обо всем забыл», – признавался ученый. Однажды Сифра охватила паника, когда он, счистив плесень со страниц журнала, прочел статью, где говорилось о том, что возбудители бешенства могут распространяться по воздуху с частицами мочи и слюны летучих мышей. На семьдесят девятый день эксперимента Сифр схватился за телефон. «J’en marre!» – прокричал он в трубку. («С меня довольно!»)

Тем не менее коллеги решили, что Сифр еще не испил свою чашу до дна, ведь не прошло даже половины отпущенного срока. И вот он снова подвергает себя всевозможным измерениям, ведет наблюдение за физиологическими отправлениями своего организма, вводит внутрь себя датчики, присоединяет и отсоединяет электроды, бреется, подметает пол, крутит педали и стреляет до тех пор, пока у него совсем не остается сил. Он освобождается ото всех проводов и кабелей, опутывающих тело, и думает: «Я растрачиваю свою жизнь попусту, участвуя в этом бессмысленном эксперименте». Затем он задумывается о ценности данных, которых не получили его коллеги, пока он находился вне доступа, и снова подключает аппаратуру к своему телу. Одно время Сифр задумывался о самоубийстве, которое он планировал замаскировать под несчастный случай, но потом вспомнил о неоплаченных счетах за проведенный опыт, которые пришлось бы оплачивать его родителям.

На сто шестидесятый день эксперимента Сифр услышал, как где-то поблизости шуршит мышь. В течение первого месяца в Миднайт-Кейв мышиная возня по ночам порядком раздражала ученого. Тогда Сифр переловил всех грызунов и извел под корень всю колонию, но сейчас он был рад оказаться в обществе хотя бы одной мыши. Ученый нарек свою гостью Мас и сутками напролет наблюдал за ее повадками, замышляя, как бы изловить мышь. В конце концов на сто семидесятый день Сифр соорудил мышеловку из формы для запекания и намазал ее джемом, чтобы заманить мышь в ловушку, а затем долго смотрел, как его потенциальная подружка боязливо приближается к приманке. Еще один крошечный шажок, и Сифр опрокидывает кассероль над мышью, его сердце колотится от радостного возбуждения. «Впервые с тех пор, как я углубился в пещеру, я почувствовал прилив радости», – отметил ученый в своих записях. Но что-то пошло не так; подняв кассероль, Сифр обнаружил, что случайно раздавил мышь, и теперь он бессильно наблюдал, как она умирает. «Писк становился все слабее, и вот она затихла.

Меня захлестнуло отчаяние».

Спустя девять дней, десятого августа, зазвонил телефон: эксперимент подошел к концу. Сифр проведет в пещере еще месяц, выполняя дополнительные тесты, но теперь он, по крайней мере, может наслаждаться обществом других людей. Пятого сентября, после двухсот с лишним дней в подземелье, Сифр выходит на поверхность земли, ошеломленный громом оваций и запахом свежей травы. За время заточения он собрал несколько ящиков магнитных лент с аудиозаписью, ожидающей анализа; протяженность пленки измеряется километрами. За это время у Сифра сильно ухудшилось зрение, появилось хроническое косоглазие, а еще за ним числится долг в размере полумиллиона долларов, который он будет выплачивать на протяжении последующих десяти лет.

* * *

Ручной фонарик, возможно, самая бесполезная вещь в Арктике, особенно в июле, но я захватил с собой целых два.

Даже сейчас не знаю, зачем я это сделал. Там, где я сейчас нахожусь, – за Северным полярным кругом, выше 66 градусов северной широты, на расстоянии двухсот километров к северу от города Фэрбенкс в штате Аляска, – солнце не заходит с середины мая по середину августа. Хотя уже два часа утра, небесное светило все еще висит в нижней точке траектории и медленно ползет вдоль горизонта, заливая бледным светом бесконечные километры холмистой заболоченной тундры. Все лето – один долгий полярный день. В ходе эволюции экосистема Крайнего Севера приноровилась использовать по максимуму весь диапазон возможностей, которые предоставляет постоянное освещение. Растения цветут, птицы выводят птенцов, в реках постоянно кто-то плещется, животный мир спаривается, мечет икру и выкармливает детенышей, готовясь снова удалиться в укрытия, как только на излете августа солнце впервые скроется за небосклоном и день пойдет на убыль, а ночи будут удлиняться с каждой неделей, предвосхищая затяжную зимнюю ночь. Я заранее знал, что увижу в тундре, но где-то на задворках сознания ворочалось смутное предчувствие непроглядной темноты, которую должен рассеять луч фонарика. Мало ли где может подстеречь тьма – в пещере, которую мне захочется осмотреть, в норе длиннохвостого суслика, в которую я, скорей всего, сунусь, а то и вовсе под раскладной койкой в темной-темной палатке.

Я приехал в Арктику, намереваясь присоединиться к группе биологов на опытной станции на озере Тоолик в аляскинском округе Норт-Слоуп. Станция, открытая в 1975 году, располагается у самой кромки воды. На территории станции развернут оживленный лагерь: передвижные лаборатории, оборудованные по последнему слову техники, перемешались с модульными ангарами из гофрированной стали, основательно уплотненными с поправкой на погодные условия, но все равно невозможно отделаться от чувства заброшенности – я забрался на самый край земли. За горизонтом с южной стороны зубчатой стеной возвышается хребет Брукс, а за двести километров на север лежит небольшой городок Дедхорс, укрывшийся в бухте Прудо-Бей на берегу Северного Ледовитого океана, где располагается северная ветвь Трансаляскинского трубопровода. Добраться до города – сущая морока: предстоит пять часов трястись по широкому гравийному покрытию Далтонской автомагистрали, где безраздельно властвуют громогласные тягачи с тракторными прицепами, с которых во все стороны разлетаются куски горных пород размером с кулак.

Между городом и хребтом Брукс простираются тысячи квадратных километров тундры и сотни мелких каплевидных озер, похожих на Тоолик. Пейзажи тундры поначалу кажутся тоскливыми и однообразными, однако за невзрачной картиной скрывается удивительное богатство и разнообразие местной экосистемы: пестрый ковер мхов, лишайников и печеночников сменяют заросли осоки и разнотравья, перемежающиеся карликовыми кустарниками. На глубине 30–60 сантиметров под землей залегает вечная мерзлота, но незамерзающий верхний слой почвы активно обжит полевками, зайцами, лисами, сусликами, шмелями, гнездящимися птицами и другими созданиями. Каждое лето на опытную станцию прибывает около сотни ученых и студентов-магистрантов, которые отбирают образцы тундрового грунта и биоматериала озер и ручьев, производят замеры и взвешивания, а затем тщательно документируют все полученные данные. Окружающие ландшафты не особенно страдают от человеческой активности и остаются практически неизменными. В любой другой местности для проведения стандартного экологического исследования потребовалось бы всего несколько лет, особенно когда финансирование проекта ограничено, а заинтересованность в результатах налицо. Работа на станции возле озера Тоолик требует большой преданности науке: на постижение закономерностей функционирования здешних экосистем уходят десятилетия.

В ХОДЕ ЭВОЛЮЦИИ ЭКОСИСТЕМА КРАЙНЕГО СЕВЕРА ПРИНОРОВИЛАСЬ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ПО МАКСИМУМУ ВЕСЬ ДИАПАЗОН ВОЗМОЖНОСТЕЙ, КОТОРЫЕ ПРЕДОСТАВЛЯЕТ ПОСТОЯННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

Меня занимала проблема научной интерпретации понятия дня. Отправляя прошение с просьбой посетить станцию, я объяснил, что интересуюсь циркадными ритмами и хотел бы прояснить несколько вопросов, присоединившись к работающим на станции биологам. Влияет ли режим освещения на обмен веществ и жизненные циклы микроорганизмов и фитопланктона? Как проявляется это влияние в широком контексте пищевой сети, сказывается ли оно на темпах роста численности популяций, расширении видовых ареалов, доступности кислорода и питательных веществ и других формах обмена энергией между различными звеньями трофических цепочек? Я задавался целью выяснить, как циркадные ритмы проявляют себя в самой суровой из экосистем, существующей в экстремальных условиях полярного лета. Какой облик принимает биологическое время в кристально чистом выражении?

В действительности я был бы вполне удовлетворен поездкой, если бы мне просто удалось прочувствовать специфику хода времени на подступах к Северному полюсу. В 1937 году известный путешественник Ричард Бэрд провел четыре месяца в плену антарктической зимы, регистрируя показания метеорологических приборов с апреля по июль – совершенно один в крошечном зимовье против кромешной тьмы и свирепых морозов. «С самого начала было ясно, что за всеми высшими соображениями, за громадой слов о ценности наблюдений за погодой и полярными сияниями на неизведанных просторах Антарктики и моей личной заинтересованности в результатах исследований стояли мое любопытство и страсть к приключениям, – писал позже Бэрд в своих мемуарах под названием «Одиночество». – У меня не было никаких значимых целей, я о них вообще не задумывался. Мое решение не основывалось ни на чем, кроме желания испытать вкус одиночества, тишины и покоя в полной мере, будучи предоставленным самому себе достаточно долго для того, чтобы узнать истинную цену уединения».

Я попытался спрятать свои часы, следуя примеру экспериментаторов, о которых ранее читал: те углублялись в пещеры или затворялись в темных промерзлых избушках. Провести две недели лета под пристальным взглядом незаходящего солнца, под открытым небом необъятной Аляски – не менее дерзкая затея, предвещающая приключение, способное потешить мое прошлое «я», которое стремительно удалялось от меня. И не надо напоминать мне о двух детях, празднующих свой второй день рождения без отца: мой путь освещало вечное солнце, ожидавшее меня за полярным кругом.

Десять тысяч лет назад завершился последний ледниковый период в истории Земли; Норт-Слоуп стряхнул с себя остатки ледников, под которыми обнаружились лабиринты ручьев и небольших мелководных озер, связанных между собой внутренними протоками. Практически все ледниковые озера находились в непроходимой местности, но в 1973 году биологи все-таки до них добрались. Изучая потенциальное влияние строящегося трубопровода на местную экосистему, небольшая группа сотрудников Лаборатории биологии моря Вудс-Холского института океанографии в Массачусетсе обнаружила озеро Тоолик прямо у гравийной лесовозной дороги, в непосредственной близости от строительного городка. Ученые развернули в окрестностях палаточный лагерь и принялись за работу, периодически наведываясь в городок строителей постирать одежду или разжиться порцией мороженого из холодильной установки. Под конец они перебрались на другой берег озера и пустили там корни, положив начало опытной станции, которая в настоящее время занимает площадь величиной в несколько акров[10]10
  Акр – земельная мера в Англии и Америке, равная 4047 кв. м.


[Закрыть]
и располагает самой прогрессивной лабораторией по изучению арктических экосистем во всем мире.

Однажды утром я наведался на одну из экспериментальных площадок Джона О’Брайена, специалиста по биологии пресной воды из Университета Северной Каролины в Гринсборо. Площадка оказалась каскадом из трех небольших озер, расположенных на расстоянии нескольких километров к югу от Тоолика. Пройти пешком такое расстояние очень непросто; в тундре повсюду разбросаны рыхлые комки печеночников и упругие кочки пушицы. Путешествовать по здешним местам пешком так же утомительно, как и пробираться сквозь болото, причем вывихнуть ногу по дороге даже проще, чем в болотной трясине. При станции есть небольшой вертолет для выездных исследований, и О’Брайен договорился о том, чтобы нас приняли на борт в компании трех магистрантов, с надувной спасательной лодкой, веслами и рюкзаками, доверху набитыми инструментом для отбора проб. Мы приземлились на небольшом возвышении над одним из озер, которое, по сути, представляет собой пруд шириной всего около 90 метров. Когда вертолет улетел и потревоженные травы наконец-то успокоились, нас окружил комариный рой. Стояла ясная безветренная погода, день выдался на удивление тихий.

О’Брайен – один из участников экспедиции, начавшей освоение Тоолика в 1973 году. С тех пор он возвращается сюда почти каждое лето, неделями не видя родных. Сейчас он изучает взаимодействие микроскопических пресноводных водорослей с единственным представителем пресноводного зоопланктона более крупных размеров, который употребляет водоросли в пищу. Мы привыкли рассматривать экосистемы исключительно с позиций живых организмов – веслоногих, лишайников, ногохвосток, медведок, кукшей и хариусов. Тем не менее все многообразие форм жизни, воплощенное в эфемерных телах, служит всего лишь временным пристанищем для безостановочных потоков питательных компонентов сквозь живую ткань. К берегам Тоолика ученых влекут самые разнообразные интересы – ботаника, лимнология, энтомология, но в основе всех дисциплин лежит одна и та же фундаментальная биохимия: углерод, азот, кислород, фосфор и другие элементы, циркулирующие между водой и сушей: с зеленого листка в воздух, из дождевых потоков в почву, а потом все повторяется сначала. Ученые скрупулезно подсчитывают содержание всех этих веществ, отслеживая динамику роста популяций, частоту дыхания и удельный вес биомассы во времени и пространстве необозримых арктических ландшафтов. Общими усилиями получается надежный прибор для наблюдения за функционированием экосистемы и происходящими в ней переменами.

После первого же дня на берегах Тоолика мне стало ясно, что ни один ученый не занимается конкретно хронобиологией – ни в Арктике, ни где-либо еще. Чем дальше, тем больше, но все исследователи, собравшиеся у озера, изучали отдельные аспекты одной и той же проблемы – потепления мирового климата, которое уже не вызывает сомнений. В силу относительной скудости биоценоза Арктика служит базовой моделью для изучения возможных реакций на глобальное потепление со стороны более сложных экосистем. Кроме того, арктический регион важен и сам по себе: в смерзшихся недрах тундры сосредоточено по крайней мере десять процентов мировых запасов углерода земной коры. Сколько углерода высвободится при повышении среднегодовых температур? Которую часть свободных углеродных запасов смогут усвоить растения, конвертирующие органику в энергию роста, а сколько углерода поднимется в атмосферу, чтобы еще больше подогреть нашу Землю? Озеро Тоолик долгое время оставалось на обочине прогресса, зато сейчас оно находится в самом центре событий.

«Раньше на вершинах заднего хребта лежал снег, который не сходил даже летом. Теплая погода скверно пахнет», – говорит О’Брайен, стоя у самой кромки воды. Опираясь на весло надувной лодки, как на древко копья, ученый обозревает склоны хребта Брукс на юге. В свои шестьдесят шесть лет О’Брайен по-прежнему крепок и любопытен, возраст выдают лишь копна седых волос и серебристая щетинистая борода. От него веет надежностью, как от крепкого якоря. Мне нравится, что он большой любитель рассказывать истории, всякий раз начинающий повествование с присказки «а вот раньше…». Раньше гроза на Норт-Слоуп казалась чем-то невозможным. Раньше было немыслимо появиться на полевых исследованиях в футболке, как сейчас. Раньше, когда не было лэптопов, GPS-навигаторов и беззаветно преданных своему делу механиков, приходилось самостоятельно обустраивать свой быт в лагере на берегах Тоолика.

«Раньше мы были настолько поглощены удовлетворением животных потребностей, что в нас брало верх животное начало», – рассуждает ученый. Свое первое лето на Аляске О’Брайен в сопровождении нескольких коллег провел за геодезической съемкой долины реки Ноатак, в течение трех месяцев скитаясь по образцово-показательному захолустью на необъятных задворках штата. Рабочий день длился четырнадцать часов; выходные не были предусмотрены. Солнце не спешило уходить на покой, и они следовали его примеру. Вскоре все друг другу до смерти надоели и даже перестали разговаривать между собой. Повар готовил по минимуму, но наотрез отказывался мыть посуду, так что всем приходилось есть прямо с клеенки, обходясь без тарелок и столовых приборов. Стараясь отвлечься от царившего вокруг беспредела, О’Брайен читал роман Кена Кизи «Порою блажь великая», повествующий о злоключениях семейства лесорубов. Коллизии сюжета и окружающие ландшафты всецело поглощали его внимание, и в конце концов он вообразил себя одним из персонажей романа, причем одно время даже не сомневался, что так было всегда и будет вовеки, а семейная жизнь, оставшаяся в прошлом, была всего лишь плодом воображения. «У нас тогда по-настоящему срывало крышу», – признавался О’Брайен.

В течение двух недель, проведенных в Тоолике, я обретался в модульном бараке производства фирмы WeatherPort, где полы заменял щитовой настил, а стены были обтянуты брезентом цвета охры. Спать приходилось на матрасе, разложенном поверх пружинной рамы, занавесившись сеткой от комаров. Как и других обитателей станции, меня увещевали принимать душ всего два раза в неделю и не более двух минут в целях экономии пресной воды. Впрочем, кое-какие удобства в бараке все-таки были: высокоскоростной беспроводной интернет, круглосуточная столовая, которая выходила окнами на кристально прозрачные воды озера и где подавали тиляпию под соусом из банана и гуайявы, а также обитая кедром сауна, куда было не пробиться после полуночи.

Не было только темноты. В первые дни я бодро выскакивал из спального мешка, спеша поприветствовать новый день, о наступлении которого твердил солнечный свет, заливающий стены барака, но когда я бросал взгляд на наручные часы, на них неизменно оказывалось примерно полчетвертого утра. Ночью (точнее, в то время суток, которое я считал ночью) я приноровился закрывать глаза наглазниками, как во время трансокеанского перелета. Когда, согласно показаниям часов, наступало настоящее утро, я выходил на воздух и упирался взглядом в одно и то же несуразное напоминание: «Не забудьте выключить свет!»

В ходе эволюции аборигенные виды полярных регионов приспособились к вечной путанице дня и ночи и без труда ориентируются во времени. Отправляясь на побережье добывать корм, антарктические пингвины тяготеют к проторенным маршрутам, демонстрируя завидную пунктуальность: они покидают колонии в начале суток, строго следуя двадцатичетырехчасовому распорядку независимо от температуры воздуха и интенсивности освещения. (Возвращаясь с охоты в конце дня, пингвины позволяют себе слегка отклоняться от графика.) Когда в Северной Финляндии наступает полярный день, при постоянном дневном освещении пчелы не сохраняют активности в течение суток. Примерно в полдень суточная активность пчел достигает пика, а к полуночи они прекращают работу – быть может, они спешат нагреть соты в более прохладное время суток. Возможно, отдых упрочняет память о дне, проведенном в заботах о пропитании. Так или иначе, в своих попытках приспособиться к постоянному освещению животные игнорируют световой график и неукоснительно подчиняются внутренним циркадным ритмам.

Северные олени в Арктике избрали прямо противоположную стратегию. В 2010 году сотрудник Манчестерского университета (Англия) Эндрю Лаудон совместно с коллегами обнаружил, что у северных оленей, в отличие от других животных, не наблюдается циркадных колебаний экспрессии двух ключевых генов, обеспечивающих работу внутренних часов. У большей части высокоорганизованных существ сон, бодрствование и секреция гормонов подчинены двадцатичетырехчасовому распорядку, а у северных оленей биологические часы достаточно фоточувствительны, но даже в постоянном потоке дневного света олени ориентируются на фактическую продолжительность суток и не теряют связи с астрономическим временем. Другие животные не генерируют внутренних циркадных импульсов, а непосредственно подчиняются ритму, который задает освещение: животные пробуждаются, когда небо начинает светлеть, и засыпают с наступлением сумерек. А северные олени функционируют автономно, как Сифр, запертый в своей пещере, или как наручные часы на моем запястье. «Эволюция изобрела способ отключить клеточные часы», – заметил Лаудон. Возможно, где-то внутри нас спрятаны часы, способные идти вспять, но пока мы их еще не обнаружили.

В СВОИХ ПОПЫТКАХ ПРИСПОСОБИТЬСЯ К ПОСТОЯННОМУ ОСВЕЩЕНИЮ ЖИВОТНЫЕ ИГНОРИРУЮТ СВЕТОВОЙ ГРАФИК И НЕУКОСНИТЕЛЬНО ПОДЧИНЯЮТСЯ ВНУТРЕННИМ ЦИРКАДНЫМ РИТМАМ

Сходным образом биологи, работающие на берегах Тоолика, выработали широкий диапазон адаптивных реакций на постоянный дневной свет. Сроки сбора данных ограничены, поэтому исследователи все время проводят на ногах, прочесывая окрестности, – наступление темноты не вынуждает их сбавлять темп. Ученые отбирают и препарируют нужные образцы, производят замеры, синтезируют новые вещества, сопоставляют данные – работа бьет ключом. Четвертого июля я ездил в Дедхорс посмотреть на Северный Ледовитый океан, а когда возвратился в лагерь примерно в полтретьего утра, то застал в столовой нескольких человек, смаковавших лобстера и стейк филе-миньон. Каждый обитатель станции держал наготове рассказ о ком-то из знакомых, страдавшем бессонницей. Один из ученых держал в выездной лаборатории тюфяк, чтобы вздремнуть, как только представится удобный случай. Однажды летом, выиграв несколько свободных часов ценой непрерывного бодрствования, он построил стол для игры в кикер и парусник. Другой ученый просто снимал и откладывал в сторону свои наручные часы и старательно избегал любых напоминаний о ходе времени на протяжении всей командировки. Принимать пищу и укладываться спать он предпочитал не по определенным часам, а только по собственному желанию, и при этом работал почти без перерывов. Перед возвращением домой по окончании полевого сезона он признался мне, что его «слегка штормит». Еще одна женщина поведала мне о том, как потеряла счет времени, отправившись на прогулку после обеда: вернувшись в лагерь, она с удивлением обнаружила, что кухонный персонал уже сервирует стол к завтраку.



скачать книгу бесплатно

страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9