* * *
Трудное дело — выбрать животных, подходящих для биологических опытов. При изучении естественного отбора эти трудности особенно велики. Животные должны быть мелки— в лаборатории не так уж много места, — и строение их должно быть по возможности просто. Затем, они должны очень быстро размножаться. Для изучения естественного отбора потребуется вывести много поколений хищников и жертв. Если жертва размножается только раз в году, то, чтобы получить хотя бы пятьдесят поколений, потребовалось бы по меньшей мере пятьдесят лет. Такие темпы совсем непригодны для молодого советского ученого!
Мне пришлось ставить опыты со многими мелкими беспозвоночными животными, и с каждым из них были свои затруднения. Иногда недели за неделями следовали неудачи, пока наконец какое-нибудь случайное наблюдение, какое-нибудь изменение химического состава среды не приводило к желанному результату, — животное быстро и успешно начинало размножаться в лаборатории. Я расскажу здесь только об одной группе опытов, поставленных с мучными клещами, успешным результатом которых я был особенно доволен потому, что он имеет непосредственное значение для практики.
Слева — клещ-хищник; справа — кучной клещ (под микроскопом).
Мучной клещ — опасный вредитель зерновых запасов. Маленький, почти невидимый простым глазом, он страшно быстро размножается. Поедая и загрязняя зерно, он превращает ценный продукт в никуда не годные отбросы. Как раз такой объект может подойти для изучения законов естественного отбора! Но сперва только следует найти какого-нибудь паразита этого клеща, который бы на наших глазах быстро уничтожал его…
В нашей университетской лаборатории почти темно. Только дальний угол комнаты слегка освещается большим ящиком — термостатом, в котором с помощью специальных нагревательных приборов и автоматических регуляторов поддерживается постоянная температура воздуха. В термостате стоят стеклянные банки — эксикаторы, и в каждую из таких банок вложены десятки мелких баночек, в которые насыпана мука с мучными клещами. В эксикаторах поддерживается постоянная влажность воздуха. Для этого в них помещены сосуды с растворами серной кислоты определенной концентрации.
На столе стоит микроскоп, в который можно смотреть сразу двумя глазами. Перед самым зеркалом микроскопа маленькая яркая электрическая лампочка бросает узкий пучок света прямо в микроскоп. Справа от меня на том же столе стою: эксикатор с пробирками, наполненными клещами, и я в продолжение нескольких часов вынимаю одну пробирку за другой, просматриваю и подсчитываю клещей.
Одну из проб, полученную с какого-то склада, я уже просмотрел и ставлю назад. Не совсем обычная картина, виденная мною, но еще не осознанная, заставляет меня задержать руку с пробиркой. Почему важные наблюдения часто делаются именно таким образом? Я осторожно высыпаю содержимое пробирки на большое вогнутое часовое стекло, вооружаюсь двумя длинными тонкими пипками с деревянными ручками и начинаю еще раз медленно просматривать под микроскопом муку из пробирки, крупинку за крупинкой. Как всегда, я ясно вижу маленьких беловатых, почти яйцевидных, с короткими ножками, мучных клещей, но вот среди них попадается один, раза в два более крупный, с быстрыми, резкими движениями, на длинных сильных ногах, с вытянутыми вперед челюстями, напоминающими бивни. Тотчас мелькает догадка: не хищный ли это клещ, которого я так долго разыскиваю! Дальнейшие наблюдения подтверждают эту догадку. Эти большие клещи — хищники, которые уничтожают мелких вредных мучных клещей. Вот прекрасный объект, на котором можно изучить законы борьбы за существование и естественный отбор у животных и вместе с тем разработать биологический способ борьбы с вредным клещом — уничтожение его с помощью хищного клеща.
Термостат с эксикаторами.
Потребовались сотни опытов и очень много кропотливого труда, чтобы установить, не вреден ли хищный клещ сам по себе и при каком соотношении хищников и жертв уничтожение вредных клещей-жертв будет протекать наиболее успешно. Это был хороший случай для того, чтобы проверить математические уравнения борьбы за существование, предложенные американским ученым Лотка. Они оказались неверными, эти уравнения! Профессор Алпатов, заведующий лабораторией экологии, организовал объединение зоологов и математиков, в результате продолжительной работы которых мы заменили теорию американского ученого Лотка такой теорией процессов естественного отбора, которая отвечает действительности.
Сущность теории Лотка состоит в том, что процесс непрерывного взаимодействия между хищниками и жертвами на определенной территории приводит к периодическим колебаниям численности тех и других. Хищники сперва снижают число жертв, потом, в связи с недостатком пищи, частично вымирают; в это время размножаются жертвы, затем снова размножаются хищники и т. д. Однако поставленные нами опыты показали, что таких простых колебаний числа хищников и жертв у большинства беспозвоночных животных фактически не наблюдается. Если хищников и жертв предоставить самим себе, то процесс непрерывного взаимодействия между ними приведет к тому, что хищники уничтожат почти всех жертв и затем вымрут благодаря нехватке пищи, а из нескольких оставшихся жертв разовьется большая группа жертв, которые будут теперь жить уже без всяких хищник в. Периодические колебания числа хищников и жертв являются, следовательно, не результатом их простого взаимодействия друг на друга, а наступают благодаря существованию сложных биологических явлений и прежде всего благодаря миграции хищников из одних районов в другие, сложным приспособлениям укрытия от хищников, которые выработались жертвами в процессе длительной эволюции, и т. д.
При исправлении теории Лотка нами были учтены все эти биологические моменты, и в результате мы получили такую теорию, которая позволяет нам предвидеть изменения в числе хищников и жертв и управлять этими изменениями у таких беспозвоночных животных, как мучные клещи. Что касается практического значения всех этих расчетов, то они могут иметь значение при определении опасности данного заражения. Просматривая пробу муки или зерна и подсчитывая, сколько в ней клещей-жертв и сколько хищников, мы можем сказать, насколько это заражение опасно и как быстро надо организовать с ним борьбу.
За работу «Исследования над естественным отбором у беспозвоночных животных» мне была присуждена вторая премия на конкурсе молодых ученых в 1938 году.
Отец русской химии
Ребята! Вы только что прочли о том, как живут и работают молодые советские ученые. Теперь вспомним о прошлом, об одном из лучших сынов русского народа — отце русской науки, Михаиле Васильевиче Ломоносове.
С огромным трудом, борясь с косностью и рутиной в среде ученых, преодолевая тупоумие и злобу чиновников Екатерины II, крестьянский сын Михаил Ломоносов шел к вершинам знания. Поколения великих русских ученых, несмотря на все препятствия, двигали науку вперед и вперед, продолжали дело, начатое им. Продолжают его и молодые смелые ученые нашей свободной, прекрасной страны.
