Чтение онлайн

Теория состоит из двух ключевых моментов. Прежде всего, ветвящееся дерево трубочек, которое снабжает веществами данный объем клеток, само занимает некоторый объем, конкурирующий за место с клетками, которые оно обеспечивает. На пути к концам питающей сети трубочки сами по себе занимают существенное место. И если Вы удваиваете число клеток, которые необходимо обеспечить, объем сети более чем удваивается, потому что больше трубочек нужно, чтобы сеть проникла в главную систему, трубочки которой сами занимают место. Если Вы хотите удвоить число снабжаемых клеток, только удваивая место, занятое трубочками, Вы нуждаетесь в более рассредоточенной проникающей сети. Второй ключевой момент в том, что, являетесь ли Вы мышью или китом, самая эффективная транспортная система – которая для перемещения веществ тратит впустую наименьшее количество энергии – та, которая занимает фиксированный процент от объема Вашего тела. Это предполагает математика, и это также – подтвержденный опытом факт (Фактический процент мог бы немного отличаться в зависимости, скажем, от того, являетесь ли Вы теплокровным или хладнокровным.). Например, млекопитающие, будь то мышь, человек, или кит, имеют объем крови (то есть объем транспортной системы), который составляет от шести до семи процентов их тела.

Эти два момента, взятые вместе, означают, что, если мы желаем удвоить объем снабжаемых клеток, но все еще сохранить наиболее эффективную транспортную систему, мы нуждаемся в более редко рассредоточенной питающей сети. А более редкая сеть означает, что меньше веществ поставляется в клетку, и что скорость метаболизма должна понизиться. Но насколько именно она должна понизиться?

WEB вычислила ответ на этот вопрос. Можно сказать, математика замечательно предсказывает прямую линию с наклоном точно 3/4 для графика логарифма скорости метаболизма относительно логарифма размера тела! Более недавние научные исследования основываются на первоначальной теории, но существенные аспекты все еще остаются. Закон Клайбера – будь то для растений, животных, или даже на уровне транспорта в пределах одной клетки – наконец нашел свое объяснение. Оно может быть получено из физики и геометрии питающих сетей.

Люди спорят о том, какое одно место в мире Вы должны посетить прежде, чем умрете. Мой кандидат – лес Muir Woods, несколько севернее моста «Золотые Ворота». Или, если Вы считаете, что слишком поздно, я не могу вообразить лучшего места, чтобы быть похороненным (вот только я сомневаюсь, что это разрешено, не должно быть). Это зелено-коричневый храм тишины, неф, возвышаемый самыми высокими деревьями в мире, Sequoia sempervirens, секвойями Тихоокеанского побережья, толстая кора которых заглушает эхо, которое заполнило бы рукотворное сооружение. Родственный вид, Sequoiadendron giganteum, найденный в предгорьях цепи Сьерра-Невады, обычно немного ниже, но более массивен. Наибольшее отдельно растущее живое существо в мире, дерево генерала Шермана, является гигантом более чем 30 метров в окружности и более чем 80 метров высотой, предполагаемым весом 1 260 тонн. Его возраст точно не известен, но этот вид знаменит тем, что живет больше чем 3 000 лет. Возраст Генерала Шермана можно установить с точностью до года, если его срубить – непростое дело: одна только кора приблизительно один метр толщиной (Фактически нам не нужно рубить его. Достаточно было бы взять образец из бура.). Будем надеяться, что этого никогда не произойдет, несмотря на печально известное мнение Рональда Рейгана, когда он был губернатором Калифорнии: «Если Вы видели одно, Вы видели их всех».

Как же мы можем узнать возраст большого дерева, даже столь же старого, как Генерал Шерман, с точностью до года? Мы считаем кольца на его пне. Подсчет колец более сложным способом дал начало изящной технике дендрохронологии, с помощью которой археологи, работающие в масштабе столетий, могут точно датировать любой деревянный артефакт.

Этот рассказ призван объяснить, как в течение нашего путешествия мы были способны датировать исторические образцы на абсолютной шкале времени. Кольца дерева очень достоверны, но только в пределах самой ближайшей истории. Возраст ископаемых определяется другими методами, главным образом привлекающими радиоактивный распад, и мы дойдем до них, наряду с другими методами, в ходе рассказа.

Годичные кольца в дереве появляются в результате неудивительного факта, что дерево прибавляет в росте в некоторые сезоны больше, чем в другие. Но, кроме того, будь то летом или зимой, деревья растут интенсивнее в хороший год, чем в плохой. Хороших лет хоть отбавляй, так же как и неблагоприятных, поэтому одно кольцо дерева не годиться для опознания отдельного года. Но последовательность лет составляет отпечаток пальца из широких и узких колец, который характеризует эту последовательность в различных деревьях на большой территории. Дендрохронологи собирают каталоги этих маркированных характерных образцов. При этом деревянный фрагмент, возможно с галеры викингов, похороненный в грязи, может быть датирован благодаря соответствию его кольцевой картины ранее собранным библиотекам характерных признаков.

Тот же принцип используется в каталогах мелодий. Предположим, что у Вас в голове крутится мелодия, и Вы не можете вспомнить ее название. Как ее можно найти? Используются различные принципы, из которых самым простым является код Парсонса. Представьте свою мелодию как ряд подъёмов и спадов (первая нота «*», потому что, очевидно, она не может быть ни выше, ни ниже предыдущей). Вот, например, образец любимой мелодии, «Воздух Лондондерри», или «Воздух графства Дерри», который я только что набрал на веб-сайте Melodyhound:

*UUUDUUDDDDDUUUUUDDDUD

Melodyhound правильно выследил мою мелодию (назвав ее «Danny Boy» – название, известное в Америке благодаря нескольким словам, вставленным в песню в двадцатом веке). Сначала кажется удивительным, что мелодия может быть идентифицирована с помощью такой короткой последовательности символов, указывающих только на направление изменения, а не на степень, и без признаков продолжительности нот. Но это действительно работает. По тем же причинам довольно короткого образца древесных колец достаточно, чтобы идентифицировать отдельную последовательность годичных слоев.

В недавно срубленном дереве внешнее кольцо представляет настоящее время. Прошлое можно вычислить точно, отсчитывая кольца внутрь. Таким образом, абсолютные даты могут быть проставлены благодаря картине характерных особенностей колец в недавних деревьях, для которых зафиксирована дата рубки. Ища совпадения – характерные особенности вблизи сердцевины молодого дерева, которые соответствуют особенностям во внешних слоях старшего дерева, мы можем проставить абсолютные даты также для кольцевых структур старших деревьев. Благодаря последовательно подобранным взаимным наложениям становится принципиально возможным проставить абсолютные даты для действительно очень старых деревьев, в принципе даже для ископаемого леса Аризоны, если бы был непрерывный ряд ископаемых промежуточных звеньев – если бы был! Благодаря этой технике наложения паззлов, собранных и сверенных с библиотекой образцов отпечатков пальцев, можно признать древесину, которая старше самого старого дерева, когда-либо найденного живым. Изменяющаяся толщина колец дерева может, кстати, также использоваться не только для определения возраста деревьев, но и для того, чтобы год за годом восстановить климат и характер экологии, задолго до того, как стал вестись метеорологический учет.

Дендрохронология ограничена относительно недавними интервалами времени, населенными археологами. Но рост дерева не единственный процесс, который усиливается и ослабляется в ежегодном цикле или в некотором другом регулярном или даже нерегулярном цикле. Любой такой процесс может в принципе использоваться для определения возраста, используя ту же изобретательную уловку обратной цепочки взаимных наложений. И некоторые из этих методов работают на более длинном промежутке времени, чем сама дендрохронология. Осадки откладываются на морском дне с неодинаковой скоростью, полосами, которые мы можем себе представить как аналоги древесных колец. Эти полосы могут быть подсчитаны, и признаки отмечены на буровых образцах, извлеченных глубокими цилиндрическими насадками.

Другим примером, с которым мы столкнулись в эпилоге к «Рассказу Слоновой Птицы», является палеомагнитное датирование. Как мы увидели, магнитное поле Земли время от времени реверсивно меняется. То, что было магнитным севером, внезапно становится магнитным югом в течение нескольких тысяч лет, затем переключается снова. В течение прошедших 10 миллионов лет это случалось 282 раза. Хотя я говорю «переключилось» и «внезапно», это внезапно только по геологическим стандартам. Было бы забавно, если бы переключение полюсов сегодня развернуло бы каждый самолет и судно в противоположную сторону, но оно происходит не так. «Переключение» фактически занимает несколько тысяч лет, и является намного более сложным, чем предполагает слово переключение. Магнитный Северный полюс в любом случае редко точно совпадает с истинным, географическим Северным полюсом (вокруг которого вращается Земля). Он с годами блуждает по полярной области. В настоящее время магнитный Северный полюс расположен около острова Батерст на севере Канады, приблизительно в 1 000 миль от истинного Северного полюса. Во время «переключения» существует интервал магнитного беспорядка с большими и сложными изменениями силы и направления поля, иногда включая временное появление более чем одного магнитного севера и более чем одного магнитного юга. В конечном счете, возмущения снова стабилизируются, и когда пыль оседает, может оказаться, что бывший магнитный север теперь около истинного Южного полюса и наоборот. Стабильность с блужданием затем возобновляется в течение, возможно, миллиона лет до следующего переключения.

С точки зрения геологии тысяча лет – всего лишь ушедший вечер. Время, потраченное на «переключение», незначительно по сравнению со временем, проведенным в приблизительном соседстве либо с истинным Северным, либо с истинным Южным полюсом. Природа, как мы видели ранее, ведет автоматический учет таких событий. В расплавленной вулканической породе определенные минералы ведут себя как маленькие стрелки компаса. Когда расплавленная порода застывает, эти минеральные стрелки составляют «застывшую» запись магнитного поля Земли в момент отвердевания (несколько другим способом палеомагнетизм также может наблюдаться в осадочных породах). После «переключения» миниатюрные компасные стрелки в горных породах указывают в противоположном направлении, по сравнению с тем, что было до переключения. Это вновь похоже на древесные кольца, за исключением того, что интервал между полосами не один год, а порядка миллиона лет. Снова же, образцы полос могут совпасть с другими образцами, и хронология магнитных переключений может быть связана вместе непрерывной цепью. Абсолютный возраст не может быть вычислен с помощью подсчета полос, потому что, в отличие от древесных колец, полосы представляют собою неравные отрезки времени. Однако такие же характерные образцы полос могут быть собраны в различных местах. Это означает, что, если какой-либо другой метод абсолютного датирования (см. ниже) доступен для одного из мест, образцы магнитных полос могут использоваться как код Парсонса для мелодии, чтобы определить тот же временной интервал в других местах. Как с древесными кольцами и другими методами датирования, полная картина создается из фрагментов, собранных в различных местах.