Feedback loops: How nature gets its rhythms - Anje-Margriet Neutel

Петли обратной связи: как природа обретает собственные ритмы — Анжи-Маргрит Ньютел

Переводчик: Nata Ivanova Редактор: Alexandra Goncharik

Проверка, проверка, раз, два, три.

Testing, testing, one, two, three.

When your band is trying to perform, feedback is an annoying obstacle,

Когда ваша группа выступает на сцене, обратная связь — это досадная помеха,

но в грандиозном оркестре природы обратная связь не только полезна —

but in the grand orchestra of nature, feedback is not only beneficial,

it's what makes everything work.

именно она всё приводит в действие.

What exactly is feedback?

Так что же такое обратная связь?

The key element, whether in sound, the environment or social science,

Ключевым элементом, будь то в музыке, окружающей среде или социологии,

is a phenomenon called mutual causal interaction,

является феномен под названием «взаимная причинная связь»,

where x affects y, y affects x, and so on,

где X влияет на У, а У воздействует на Х и так далее,

создавая непрерывный цикл под названием «петля обратной связи».

creating an ongoing process called a feedback loop.

And the natural world is full of these mechanisms

Мир природы полон таких механизмов,

formed by the links between living and nonliving things

они формируются за счёт связей между живыми и неживыми телами,

которые обеспечивают устойчивость,

that build resilience by governing the way populations

определяя реакцию популяций и пищевых цепочек на различные события.

and food webs respond to events.

When plants die, the dead material enriches the soil with humus,

Когда растения умирают, они насыщают почву перегноем —

a stable mass of organic matter, providing moisture and nutrients

устойчивой массой органических веществ, обеспечивающих влагу и питание

for other plants to grow.

для роста новых растений.

Чем больше растений вырастает и умирает, тем больше образуется перегноя,

The more plants grow and die, the more humus is produced,

allowing even more plants to grow, and so on.

способствуя появлению всё новых растений, и так далее.

This is an example of positive feedback,

Это пример положительной обратной связи,

an essential force in the buildup of ecosystems.

основной силы в развитии экосистем.

But it's not called positive feedback because it's beneficial.

Она называется позитивной обратной связью не потому что полезна,

а потому что усиливает определённый эффект или изменение

Rather, it is positive because it amplifies a particular effect or change

from previous conditions.

в сравнении с прежними условиями.

These positive, or amplifying, loops can also be harmful,

Эти положительные или усиливающие петли могут быть и пагубными.

like when removing a forest makes it vulnerable to erosion,

Например, при вырубке леса почва подвержена эрозии,

which removes organic matter and nutrients from the earth,

которая удаляет из неё органику и питательные вещества,

leaving less plants to anchor the soil, and leading to more erosion.

так всё меньше растений удерживает почву, провоцируя развитие эрозии.

In contrast, negative feedback diminishes or counteracts changes in an ecosystem

Отрицательная обратная связь, напротив, уменьшает или сдерживает

изменения в экосистеме для поддержания более стабильного равновесия.

to maintain a more stable balance.

Consider predators and their prey.

Возьмём хищников и их добычу.

When lynx eat snowshoe hares, they reduce their population,

Когда рыси поедают зайцев-беляков, они снижают их численность,

but this drop in the lynx's food source will soon cause their own population to decline,

однако истощение источника пищи рысей вскоре вызовет спад их численности,

reducing the predation rate and allowing the hare population to increase again.

уменьшая число хищников и позволяя популяции зайца-беляка восстановиться.

The ongoing cycle creates an up and down wavelike pattern,

Непрерывный цикл создаёт волнообразную модель подъёмов и спадов,

поддерживая долгосрочное равновесие и сохраняя пищевую цепь с течением времени.

maintaining a long-term equilibrium and allowing a food chain to persist over time.

Feedback processes might seem counterintuitive because many of us

Процессы обратной связи могут показаться нелогичными, так как многие из нас

are used to more predictable linear scenarios of cause and effect.

привыкли к более предсказуемым линейным причинно-следственным моделям.

For instance, it seems simple enough that

Например, нам кажется простым тот факт,

spraying pesticides would help plants grow by killing pest insects,

что распыление пестицидов помогает росту растений, убивая насекомых-вредителей,

но это может повлечь за собой ряд неожиданных последствий.

but it may trigger a host of other unexpected reactions.

For example, if spraying pushes down the insect population,

Например, если пестициды снижают численность популяции насекомых,

its predators will have less food.

у насекомоядных хищников будет меньше пищи.

As their population dips,

По мере падения их численности

the reduced predation would allow the insect population to rise,

популяция насекомых будет расти,

counteracting the effects of our pesticides.

сводя на нет эффект от наших пестицидов.

Note that each feedback is the product of the links in the loop.

Заметим, что каждая обратная связь — это продукт взаимосвязей внутри петли.

Add one negative link and it will reverse the feedback force entirely,

Добавьте одно отрицательное звено — и оно повернёт силы обратной связи вспять,

and one weak link will reduce the effect of the entire feedback considerably.

а одно слабое звено значительно уменьшит эффект всей обратной связи.

Lose a link, and the whole loop is broken.

Уберите звено — разрушена вся петля.

Но это всего лишь простой пример,

But this is only a simple example,

since natural communities consist not of separate food chains,

так как природные сообщества состоят не из отдельных пищевых цепей,

but networks of interactions.

а из совокупности взаимодействий.

Feedback loops will often be indirect, occurring through longer chains.

Петли обратной связи зачастую непрямые, они проходят через более длинные цепи.

Пищевая сеть из 20 популяций, может формировать тысячи петель

A food web containing twenty populations can generate thousands of loops

of up to twenty links in length.

длиной до 20-ти звеньев.

But instead of forming a disordered cacophany,

Но вместо беспорядочной какофонии

feedback loops in ecological systems play together,

петли обратной связи в экологических системах действуют вместе,

формируя закономерности, подобно множеству инструментов,

creating regular patterns just like multiple instruments,

собранных вместе для создания сложной, но гармоничной мелодии.

coming together to create a complex but harmonious piece of music.

Wide-ranging negative feedbacks keep the positive feedbacks in check,

Масштабные отрицательные обратные связи держат позитивные связи под контролем,

like drums maintaining a rhythm.

как барабаны, поддерживающие ритм.

You can look at the way a particular ecosystem functions within its unique habitat

Посмотрим, как функционирует экосистема в рамках своей уникальной среды обитания,

as representing its trademark sound.

которая представлена своим отличительным звуком.

Ocean environments dominated by predator-prey interactions,

Окружающая среда океанов с преобладанием связей «хищник-жертва»,

and strong negative and positive loops stabilized by self-damping feedback,

где сильные отрицательные и положительные петли

стабилизируются за счёт самозатухающей обратной связи,

are powerful and loud, with many oscillations.

мощной и резкой, со множеством колебаний.

Desert ecosystems, where the turn over of biomass is slow,

Экосистемы пустынь с медленным оборотом биомассы

and the weak feedbacks loops through dead matter are more like a constant drone.

и слабыми петлями обратной связи посредством мёртвой материи

больше напоминают постоянный гул.

And the tropical rainforest, with its great diversity of species,

А влажные тропические леса с их огромным видовым разнообразием,

high nutrient turnover, and strong feedbacks among both living and dead matter,

высоким оборотом питательных веществ и сильными взаимосвязями

между живой и мёртвой материей

is like a lush panoply of sounds.

похожи на рог изобилия звуков.

Despite their stabilizing effects,

Несмотря на уравновешивающие воздействия,

many of these habitats and their ecosystems develop and change over time,

многие из этих ареалов и экосистем развиваются и изменяются со временем,

as do the harmonies they create.

как и гармония, которую они создают.

Deforestation may turn lush tropics into a barren patch,

Вырубка лесов может превратить буйные тропики в пустошь,

like a successful ensemble breaking up after losing its star performers.

как и успешный ансамбль разваливается, растеряв своих ведущих исполнителей.

But an abandoned patch of farmland may also become a forest over time,

Однако заброшенный участок земли может снова превратиться в лес,

like a garage band growing into a magnificent orchestra.

как любительская группа, которая дорастает до профессиональных высот.