За кем замужем наука экология

В Каркассоне (Франция)

«Вспомни: ведь все — и вы в городах, и мы в джунглях — сделаны из одного и того же вещества. Из того же материала — и дерево над нами, и камень под нами; зверь, птица, звезда — все мы одно и идём к одной цели… Змея и ребёнок, камень и звезда — все мы одно…».*

Слова из детской сказки вспоминаются во время разговора с профессором, доктором биофизики Владиславом Григорьевичем СУХОВОЛЬСКИМ, ведущим научным сотрудником Института леса СО РАН, автором полутысячи статей и монографий по самым разным темам. Всё одно: между отраслями знаний не существует барьеров...

— Владислав Григорьевич, недавно в США вышла очередная книга (Forest Insect Population Dynamics, Outbreaks, And Global Warming Effects), соавтором которой вы стали. Какое место она занимает в ряду ваших работ?

— Пожалуй, это точка с запятой в тех исследованиях, которые мы вели с 1993 года. Много лет я работаю вместе с академиком Александром Сергеевичем ИСАЕВЫМ, бывшим директором нашего института; одно время я был сотрудником его лаборатории. После академик Исаев стал председателем госкомитета СССР по лесу. А я с 1991 по 1994 год работал в администрации президента Бориса ЕЛЬЦИНА. Забавно вышло, что в Институте леса у нас с Исаевым не было совместных трудов, а когда я переехал в Москву, их появилось множество. Землячество, что ли, повлияло.

— Почему вы оказались в столице?

— В своё время, в 1990 году, я создал теорию о том, как выявить фальсификацию в официальных результатах выборов. И эта работа дошла до Ельцина. Он тогда ещё был председателем Президиума Верховного Совета, готовились выборы президента. И меня взяли в команду, я оказался среди тех, кто потом составил президентскую администрацию. Мы проработали там до 1994 года, а потом ушли, посчитав, что выборы 1993 года были сфальсифицированы. Об этом и моя книга «Демократия, ограниченная фальсификациями», написанная совместно с физиком, учеником нобелевского лауреата Виталия Лазаревича ГИНЗБУРГА Александром СОБЯНИНЫМ.

После этого меня позвал к себе Егор ГАЙДАР, и года полтора я работал у него. Но затем мы поссорились — из-за одной из моих статей. В ней я написал, что если его партия продолжит вести себя так же, как она себя ведёт, она проиграет выборы. Гайдар рассердился и сказал, что мы льём воду на мельницу врагов… После я попал к Григорию
ЯВЛИНСКОМУ. Он называл меня «наш самый дорогой эксперт», поскольку командировки из Красноярска обходились в круглую сумму.

А потом всё это мне надоело. Во-первых, стало скучновато. А во-вторых, политика — это специфическое занятие: постоянная гонка, всё должно быть готово «уже вчера», приходится сидеть ночами…

— Как вы вообще попали в политику?

— Случайно. Мой однокурсник баллотировался в народные депутаты РСФСР, а я крутился в его команде. В 1990-е годы одной из самых больших страшилок была угроза фальсификации выборов. Они фактически не контролировались, все данные оставались на совести тех, кто вёл подсчёт результатов.

И вот как-то после первого тура я проснулся и подумал: что если попробовать оценить честность итогов голосования по данным официального подсчёта голосов? Я сел и за сорок минут набросал теорию.

— И вашим методом можно поверить любые выборные итоги?

— Конечно. Я, можно сказать, классик. Любая работа по проблемам фальсификации выборов начинается со ссылки на нашу книжку. Она была первой по этой теме, потом появились другие исследователи. В Калифорнии, например, теорию развивает мой бывший аспирант.

— Вы продолжаете анализировать выборы сейчас?

— Нет, мне это уже неинтересно. Но та теория о фальсификации пригодилась в других сферах. Оказалось, что её можно применять, например, в оценке фитомассы деревьев. У дерева есть четыре фракции: ствол, корни, ветви и хвоя. Много лет учёные мерили те из них, которые находятся над землёй, не учитывая фитомассу корней. Теория помогла вести анализ данных по-новому.

В связи с этим отмечу, что меня всегда интересовало, откуда приходят идеи.

— Кому-то, как известно, они снятся…

— Всегда вспоминаю интересный случай из моей жизни. Как-то я долго не мог решить одну задачу. И однажды вечером вдруг взял и позвонил в Тель-Авив, а наутро купил билеты и прилетел в Бен-Гурион. В Израиле поехал к Стене Плача и там написал по-русски записку к Богу: «Я не прошу, чтобы Ты решил за меня задачу, но подскажи, пожалуйста» и вложил её между камнями. Через неделю, проснувшись ранним утром уже дома, я понял, что в голове сложилось решение.

Но продолжим. Идею о фальсификации мы потом использовали для самых разных задач, вплоть до определения пола насекомых. По этой теории существует множество работ. Был такой французский математик Бенуа МАНДЕЛЬБРОТ, который придумал фракталы. Он как раз интересовался ранговыми распределениями в лингвистике и экономике. Были работы профессора из Гарварда Джорджа ЦИПФА, который составил частотный словарь «Улисса» Джеймса ДЖОЙСА. В общем, мы со своими изысканиями находимся в весьма симпатичной компании.

На самом деле мир устроен одинаково. Вот сейчас пытаемся понять, как распределяются деревья в пространстве, с использованием модели слабонеидеального бозе-газа Николая Николаевича БОГОЛЮБОВА (это учитель одного из моих учителей, Рема Григорьевича ХЛЕБОПРОСА). Это уже из квантовой механики.

— То есть модель из одной отрасли знаний применима в другой.

— Да, это так. Я всем объясняю, что в начале XX века, когда возникла экология, она была слабой, как женщина. И ей требовалось найти партнёра, чтобы прожить долго и счастливо. На тот момент было два кандидата на эту роль, две науки, с которыми она могла «создать семью»: математика и физика. И я считаю, что в 1920-е годы экология сделала неправильный выбор в пользу математики.

В Италии в своё время работал известный специалист по функциональному анализу Вито ВОЛЬТЕРРА, создатель математических моделей, теории динамики численности популяций. Затем, в 1930-е годы, изысканиями занимался знаменитый специалист по теории вероятности, математик Андрей Николаевич КОЛМОГОРОВ, обобщивший первый опыт. А вот физики в то время не пошли к экологии; я объясняю это тем, что они были заняты более интересными задачами, например, созданием квантовой теории. Математики были немного посвободнее.

Но те решения аукнулись сейчас. Мне кажется, что экологии не хватает физических подходов. К примеру, физики знают, что есть базовое уравнение ШРЁДИНГЕРА, которое описывает состояние физической системы. Его точное решение возможно только для простейших случаев, а для многокомпонентных систем с сильными взаимодействиями решения существуют только приближённые. И это не математический подход. Математики мыслят теоремами, физики — разными приближениями. В экологии мы не можем написать суперуравнение для описания того или иного явления. Нужны приближения, в которых квантовые физики собаку съели.

В общем, экологии надо либо заключать второй брак, либо пытаться создать семью из трёх.

— Вы способствуете этому?

— Моя основная специальность — биофизика. Но продвигаю именно физический подход к экологии. Вот пример: лес обычно растёт неправильно, между деревьями есть прогалины, поляны… На что это похоже? На дефекты кристаллов, ведь идеальный кристалл существовать не может. Физики работают по дефектам кристаллов с 1930-х годов. Недавно мы с моими коллегами Юрием ЗАХАРОВЫМ и Антоном КОВАЛЁВЫМ написали статью о дефектах насаждений с физической точки зрения. Сейчас покупаем беспилотник, чтобы искать такие дефекты сверху и анализировать их расположение.

— Насколько физические или математические модели позволяют не только фиксировать ситуацию, но и делать прогнозы?

— С прогнозами дело обстоит очень сложно. Длительный прогноз в чистом виде — забавная штука. Если на краткие периоды мы можем вывести какие-то интересные цифры, то, например, высчитывать вспышку массового размножения шелкопряда на 50 лет вперёд бессмысленно и никому не нужно. Хотя можно попытаться понять, какими вообще будут режимы явления, куда может перескочить экологическая система. При этом тоже совершается попытка внедрить физику в экологию: в таких исследованиях мы используем теорию фазовых переходов второго рода, созданную в 1937 году Львом ЛАНДАУ.

Любопытные прогнозы можно сделать в разных сферах. К примеру, сейчас мы пытаемся построить модель для оценки рисков онкологических заболеваний. В основном ими страдают люди старших возрастов. В прошлом году мы опубликовали статью, которая достаточно хорошо цитируется, об интенсивности заболевания раком молочной железы в разных странах — России, включая Красноярск, в США, Египте, Израиле, используя открытую статистику. При анализе действительно выявляются константы, присущие разным этническим группам.

— В вашей новой книге речь идёт про глобальное потепление — какие прогнозы учёные дают по этому поводу?

— Честно говоря, мне эта проблематика неинтересна. Но интересно другое: если произойдёт потепление, как на него отреагируют насекомые? Что будет, если климат станет на 2 градуса теплее или холоднее? Как изменится кормовая база насекомых при прочих равных для популяции условиях?

Кстати, здесь возникает ещё одна отрасль, полезная для экологии, — экономика. Потребление корма насекомыми похоже на экономическую задачу. Сродни той, которую вы решаете, отправляясь в магазин и распределяя, какие покупки нужно сделать в первую очередь, а что может подождать. Похожую задачу в своё время решал Джон ХИКС, великий английский экономист, нобелевский лауреат. Мы переписали её для насекомых и определили так называемые экологические цены. Они тоже будут меняться. Возникнет очень сложная система взаимодействия популяций. В общем, сочетание экономики, экологии и физики очень полезно для оценки изменений.

Конечно, неизвестно, произойдёт ли потепление на самом деле. Возможно, это случится лет через 30 и, вообще говоря, приведёт к тому, что условия роста для растений улучшатся. Но ведь покуда травка подрастёт, насекомые успеют её съесть. И на самом деле вместо сдвига таёжного пояса на север мы получим очень неприятные последствия вроде тех, что сейчас происходят в Енисейском районе, где наблюдается большая вспышка сибирского шелкопряда.

Там нет дорог, и непонятно, что с этим делать. Можно засыпать очаги с воздуха, но деревья всё равно погибнут. 300 тысяч гектаров леса сгорят либо сгниют, и что потом? Лес, может, восстановится, а может и нет, и это место займут травы. Это тоже проблема, нужно всё считать. Получаются очень длинные цепочки, с которыми надо детально разбираться. И решения тут тоже приближённые, как в квантовой физике.

— Физика, экология, экономика… А что вас интересует больше всего?

— Кто-то из физиков, кажется, знаменитый Георгий ГАМОВ, говорил, что физику-теоретику очень трудно просидеть всю жизнь на одной задаче. И он же говорил, что хорошие идеи приходят нечасто. Кстати, у самого Гамова три главных достижения: во-первых, он «придумал» реликтовое излучение, во-вторых, кодирование ДНК, в-третьих, тоннельный барьер, который приходится преодолевать нейтрону при вылете из ядра. Мы сейчас пытаемся понять, может ли так же тоннелировать экологическая система. Занимаемся всем, что приходит в голову. И счастье нашей науки, что нас не трогают.

Например, одна из работ относится к химии феромонов. Мы пытаемся понять, насколько устойчивы эти молекулы — и получаются забавные результаты. Есть феромоны, устойчивые к теплу и свету, и это хорошо. Однако при этом желательно, чтобы молекула жила не очень долго и не успела потерять память о том, откуда она. Вот такой компромисс. Интересно, как Бог решал эту задачу…

Или, например, у нас есть цикл работ о кардиоритмах. Можно ли на самых ранних этапах выявить сердечную патологию? Эта тема близка мне ещё и потому, что я в течение 10 лет работал завкафедрой физики медицинского университета. Ещё одно медицинское исследование — попытка оценить состояние крови по качественным, а не количественным характеристикам кровяных клеток. У нас уже есть несколько патентов по этой тематике.

Словом, медицина — это то, что мне близко. И энтомология. Сейчас мы начинаем любопытную работу. Был такой писатель, Торнтон УАЙЛДЕР, автор романа «Мост короля Людовика Святого». Его действие происходит в XVIII веке. В горах рушится навесной мост, погибают пять человек, которые в тот момент находятся на нём. Главный герой, монах-францисканец, твёрдо верит, что без соизволения Господня ни один волосок не упадёт с головы человека. И он решает выяснить, почему Бог выбрал именно этих пятерых, изучает биографии погибших… Так вот, мы хотим разобраться в том, почему именно в Енисейском районе произошла вспышка шелкопряда, почему «выбор пал» на него. Сейчас собираем команду из красноярцев и москвичей, возможно, получатся интересные результаты.

— А кого выбирает наука? Один известный социолог говорил, что, становясь учёным, человек заменяет свою личную биографическую ситуацию научной. Как это происходило у вас?

— Я всю жизнь, с детства, хотел стать учёным. В 14 лет мечтал понять, что такое память. На диплом я договорился поехать в Пущино к Ольге Сергеевне ВИНОГРАДОВОЙ, у которой была такая специализация. Но так сложилось, что не поехал, остался работать в Красноярске, в Институте физики у Наума Моисеевича САЛАНСКОГО, который как раз занимался нейрофизиологией. У него я сделал малошумящий микроэлектрод для записи сигналов от нейрона. А потом руководитель уехал в Израиль и «подарил» меня Рему Григорьевичу Хлебопросу. Так я поменял объект исследований, а дальше уже пошло…

— Недавно ушедший из жизни профессор Хлебопрос тоже был очень разносторонним учёным, а в последние годы выступал экспертом в области экологии. Кстати, вы разделяете его точку зрения, что экологические проблемы Красноярска не так сложно решить, достаточно приложить не слишком большие деньги и политическую волю?

— Я не настолько оптимистичен, поскольку работал во власти и знаю, что недостаточно просто желания решать такие вопросы. Не всё так просто. Требуется давление — и снизу, и сверху. В Америке, например, есть «зелёные», которые давят снизу, и есть верхняя страта, которая считает, что экологические проблемы политически выгодны.

В России все попытки создать партию на основе экологических идей провалились. У нас масса людей, которые в этом не заинтересованы. А вот в американском Питтсбурге, центре сталелитейной промышленности, который был очень загрязнённым городом, куда никто не хотел ехать, власти инициировали очистку и всё изменили в лучшую сторону.

Я считаю, нужно, чтобы до решения проблемы доросли и верхи, и низы. Кстати, был очень удивлён кампанией против завода ферросплавов. Всего миллионов пять рублей, по моей оценке, понадобилось организаторам кампании, чтобы раскрутить идею.

— Со времени ферросплавного протеста, похоже, низы стали активнее…

— Да, замеров, например, стали проводить немало. Но какой в этом смысл? Фон меняется в течение суток.

Знаете, где в Красноярске расположена самая грязная точка? Это угол Ленина и Сурикова рядом с Роскомгидрометом. Ещё одна — рядом с городской администрацией. Но если мониторить там состояние атмосферы 4 раза в день, показатели выравниваются. Колебания уровня загрязнения происходят в секунды.

Даже, допустим, есть данные. Что в итоге? Красноярские архитекторы продолжают проектировать дома по-прежнему, создавая кварталы из высоток, и создают тем самым ловушки, в которых накапливаются вредные вещества.

— Вы ведь из Красноярска родом?

— Да, я нашёл в архивах, что был такой красноярский бунт, примерно в 1695 году, красноярская шатость. И среди участников отыскал фамилию моей бабушки… Так что мой род идёт с XVII века. Кстати, бабушка рассказывала, что когда наши предки пришли в Красноярск, тут не было белых женщин, и они купили двух енисейских кыргызок. Так что я совсем абориген.

А мой дедушка был основателем красноярского комсомола. И я всю жизнь живу здесь, не считая временных отлучек.

— Вы занимаетесь преподаванием? Как вам современные студенты?

— Веду два небольших курса для магистров — об экологических рисках и по системной экологии. Маленьким группам преподавать легко, не то что в медуниверситете, где я читал биофизику на первом курсе потоку в 300 человек. В СФУ у меня всего 5-6 магистрантов. Студенты неплохие, но математику знают неважно. Возможно, в школе их этому плохо учили. Впрочем, и нас учили не всему. Мне пришлось самостоятельно осваивать теорию вероятности: брал толстый сборник задач и прорешивал их сам.

— И сейчас учитесь чему-нибудь?

— А как иначе? Вот свежая книга, журналы. Недавно совместно с геологами работали — они занимаются прогнозированием землетрясений. Подготовили им программу, которая позволяет оценить вероятность сейсмического события примерно на 80%.

Два года я занимался двумя книжками. Первая — с которой мы начали наш разговор. Вторая написана совместно с группой российских и американских учёных и планируется к выходу в том же известном нью-йоркском издательстве John Wiley & Sons. А дальше посмотрим. Всё зависит от того, хватит ли здоровья и появится ли то, о чём нельзя будет не написать.