Масштаб. Универсальные законы роста, инноваций, устойчивости и темпов жизни организмов, городов, экономических систем и компаний - читать онлайн книгу. Автор: Джеффри Уэст cтр.№ 53

В последнем воплощении Годзиллы его длина составляла около 110 м, что соответствует массе около 20 000 т, приблизительно в 100 раз тяжелее самых крупных синих китов. Для поддержки существования этого гигантского количества тканей Годзилла должен съедать около 25 т пищи в сутки, что соответствует суточному метаболизму порядка 20 млн пищевых калорий: такое количество пищи требуется небольшому городу с населением 10 тысяч человек. Его сердцу, которое должно весить около 100 т и обладать диаметром около 15 м, пришлось бы прокачивать по его телу почти 2 млн л крови. Зато биться оно должно было бы всего чуть чаще двух раз в минуту, поддерживая кровяное давление, подобное нашему. Отметим, кстати, что одно лишь такое сердце сравнимо по размерам с целым синим китом. Его аорта, по которой должен протекать этот гигантский поток крови, имела бы в поперечнике около 3 м, то есть человек мог бы свободно ходить внутри ее. Годзилла мог бы прожить до двух тысяч лет, а спать ему было бы необходимо менее часа в сутки. Он имел бы относительно маленький мозг, на который приходилось бы менее 0,01 % массы его тела – у нас эта величина составляет около 2 %. Это не значит, что он был бы глупым, но такого мозга было бы достаточно для выполнения всех физиологических и неврологических функций. Что касается менее изящных сторон его жизни, он производил бы в сутки около 20 000 л мочи, что сравнимо с объемом небольшого плавательного бассейна, и около трех тонн, то есть приличного размера грузовик, кала. Строить предположения об особенностях его половой жизни я предоставляю воображению читателя.

Оценки скорости его ходьбы и бега еще более умозрительны в связи с биомеханическими противоречиями, заложенными в концепцию такого животного. Однако слепая экстраполяция свойств других животных позволяет оценить скорость его ходьбы в скромные 24 км/ч, так что средний человек без труда смог бы избежать его когтей, если бы Годзилла вел себя агрессивно. Но это подводит нас к главной проблеме в этой истории: диаметр каждой из его ног должен был бы составлять около 20 м, а бедер, вероятно, гораздо больше, возможно более 30 м. Другими словами, чтобы не обрушиваться под собственным весом и сохранять подвижность, он должен был бы почти целиком состоять из ног, так что вся конструкция оказывается неосуществимой. Как я подчеркивал выше, для создания структуры столь больших размеров требуются новые материалы и, вероятно, новые конструктивные принципы.

Можно предположить, что естественный отбор уже начал работу над таким великим эволюционным проектом, отобрав на первом этапе человека, как существо достаточно разумное для разработки таких огромных «организмов». В конце концов, на нашей планете существуют теперь «деревья», «птицы» и «киты», значительно превосходящие размерами свои «природные» аналоги: мы называем их небоскребами, самолетами и кораблями, хотя мы и не создали еще подвижных наземных «животных», которые были бы крупнее динозавров. Тем не менее мы создаем «организмы», движущиеся и вычисляющие быстрее и запоминающие больше фактов, чем любой «естественный» организм, не исключая и нас самих. Более того, многие считают, что мы движемся к созданию киборгов, которые превзойдут всё, на что способны мы, простые смертные. Несмотря на перечисленные великолепные достижения, все они пока что представляют собой в лучшем случае бледные имитации своих природных прототипов, и многие усомнились бы в том, что их вообще можно считать «организмами», хотя они и обладают многими характеристиками традиционных форм жизни.

Есть, однако, одно изобретение человека, развившееся в этом процессе, которое вполне сравнимо с тем, что произвел до сих пор естественный отбор, и это изобретение – город. Города явно имеют органическую природу и проявляют многие черты обычных организмов. Они производят обмен веществ, растут, развиваются, спят, стареют, заболевают, переносят травмы и восстанавливаются и так далее. Однако они редко размножаются и не так-то легко умирают. Более того, их размеры несоизмеримо больше, чем даже размеры мифического Годзиллы. Годзилла был всего около сотни метров длиной, а уровень его метаболизма составлял 20 млн пищевых калорий в сутки, то есть около миллиона ватт. Город Нью-Йорк насчитывает более 24 км в поперечнике, а уровень его метаболизма значительно превышает 10 млрд ватт. В этом смысле города, вероятно, представляют собой самые поразительные из всех когда-либо развивавшихся «организмов». Главы 7 и 8 посвящены попыткам понять некоторые из их характеристик, в том числе и их отличия от «естественно» развившихся организмов. Какие новые материалы и конструктивные принципы породили их?

Все мы знакомы с ростом. Мы все испытали его на глубоко личном уровне и видим в нем важную и повсеместно распространенную черту жизни. Возможно, менее распространено понимание того, что рост, по сути своей, есть явление масштабирования. Как было отмечено выше, термин «аллометрический», который мы используем для описания масштабирования характеристик организмов разных видов, был изначально введен Джулианом Хаксли для описания того, как эти характеристики изменяются в процессе роста организмов одного и того же вида. Биологи используют для обозначения процесса развития, происходящего во время роста особи, от оплодотворения яйцеклетки до рождения и далее до достижения зрелости, термин «онтогенез». Корень онто пришел в это слово из греческого ὄντως, что означает «бытие», а генез – от γένεσις, «происхождение». Таким образом, онтогенез, или онтогения, выражает идею изучения истоков нашего существования.

Рост не может происходить без постоянного притока энергетических и материальных ресурсов. Мы едим, осуществляем обмен веществ и передаем метаболическую энергию по сетям в свои клетки, в которых часть ее выделяется на восстановление и содержание существующих клеток, часть – на замену отмерших, а часть – на создание новых, увеличивающих общую биомассу организма. В соответствии с этой последовательностью событий, проиллюстрированной ниже, происходит рост чего угодно, будь то организм, город, компания или даже экономика страны. Грубо говоря, поступающие энергия и материалы выделяются, с одной стороны, на общее обслуживание и ремонт, а с другой – на создание новых элементов, будь то клетки, люди или инфраструктура. Это утверждение выражает не что иное, как закон сохранения энергии: все, что поступает внутрь системы, должно быть учтено с точки зрения распределения между различными категориями того, на что оно влияет или что оно производит. Существуют подкатегории деятельности, такие как воспроизводство, движение или производство отходов, которые либо можно явным образом включить в одну или другую из двух основных категорий, либо, если это более уместно, рассматривать отдельно.

Символическое уравнение, представляющее энергетический баланс процесса роста, в котором метаболическая энергия распределяется между общим обслуживанием и новым ростом