Текст книги "Рождение науки. Аналитическая морфология, классификационная система, научный метод"

Система Устери

В начале ХХ в. Альфред Устери создал систему растений, которая и является тем образом, в котором мы можем увидеть – что же получилось бы у ятрохимиков, если бы этот вариант науки победил.

Альфред Устери (Alfred Usteri, 1869–1948) – швейцарский ботаник. Изучал ботанику в Цюрихском университете, материал для диссертации собрал в путешествии по Филиппинам в 1902–1903 гг. (описал множество новых видов) [Quattrocchi 2006]. Одно время преподавал в Техническом колледже в Сан-Паулу в Бразилии, разработал флору окрестностей Сан-Паулу. Занимался антропологией и составил несколько антропологических публикаций [Barnhart 1965]. Вернулся в Швейцарию, жил недалеко от Дорнаха. Он читал лекции в Гётеануме, был членом Антропософского общества; написал несколько монографий и статей по ботанике, выполнил много ботанических рисунков [Steiner 2002]. Кроме того, он опубликовал систему растений [Usteri 1922; 1931], очерк о жизни растений в разные времена года [Usteri 1941] (переиздано: [Usteri 1987]); см. также [Usteri 1926; 1989; Pelikan 1962–1978]).

В своих книгах Устери по ходу изложения иногда касается близости разных групп. Если собрать эти упоминания и выразить в графической форме, получится схема, которая приведена ниже. Но важно заметить, что в книге Устери такой схемы нет – это моё вмешательство в его мысль.

Итак, система Устери. Это периодическая система цветковых растений, она включает 7 классов, 49 порядков и 343 семейства цветковых растений. Семейства и многие порядки этой системы традиционные, то есть те же семейства и порядки почти в том же составе признаются (более или менее) мейнстримными ботаниками (точнее, признавались в начале ХХ в., когда работал Устери).

При анализе этой системы прежде всего обратим внимание на то, что эта форма периодичности проведена с большой последовательностью. Всего 7 классов, в каждом 7 порядков, в каждом порядке 7 семейств. Очень редкие исключения относятся к вымершим или – по мнению автора – ещё не появившимся семействам. Таксоны расположены в строгом порядке. Это и составляет исконный соблазн любой таксономической системы. Периодическая система более упорядочена, в отличие от беспорядочной генеалогической системы. Ещё Любищев указывал на это качество периодических систем – и с тех пор появилось немало новых попыток создать периодические системы. Укажем только на самые интересные – системы для членистых [Павлов 2000; Popov 2002; Попов 2008] и периодическую систему для частей ДНК у Вулфсона [Moutevelis, Woolfson 2009].

Каковы же свойства периодической системы, выстроенной А. Устери? Кроме числового соответствия ступеней систему скрепляет и качественное своеобразие каждой ступени. Каждому из 7 подразделений любого таксона поставлено в соответствие определённое качество. Таким образом, все, например, третьи семейства всех порядков будут похожи между собой по этому качеству, а в третьем порядке третьего класса этот качество будет выражено с особенной силой. Для удобства представления можно эти качества отразить на схеме в виде цветов. В результате свойства семейства будут определяться положением в системе (соседством) – более близкие семейства более сходны между собой, чем дальние. Все семейства вместе образуют единый восходящий ряд форм, так что порядки являются не изолированными группами, а связаны в единую цепь форм. Так же организованы и классы. Кроме соседской близости, таксоны связаны ещё и общим цветом. При сравнении с периодической системой животных Окена и – тем более – с любой филогенетической системой система Устери поражает своей упорядоченностью (См. рис. на вкладке).

Возникает естественный вопрос: как же проявляется периодичность этой системы. Раз система периодическая, она должна предсказывать некие формы, а таксоны её должны описываться своим положением в системе. Какие же свойства растения можно вывести из положения его в системе Устери?

Это, в основном, экологические свойства. В системной характеристике растения возникают в первую очередь не биохимические (например, состав белков) и не нумерические признаки (скажем, число каких-то элементов). Сначала возникает общий облик растения. Так, в системе Устери периодически появляются кустарниковые и древовидные формы, периодически появляются в разных порядках водные, полуводные, засухоустойчивые растения, периодическим будет качество зигоморфности цветка. Тем самым строки в системе Устери – это последовательно развертывающиеся ряды таксонов, а столбцы – жизненные формы некоторого уровня. Имеется в виду, что наряду с системой таксонов можно выстроить и систему биоморф со своими рангами, и вот некоторые довольно высокие ранги биоморф упорядочены как столбцы в этой системе.

Итак, в систему Устери включено более 200000 видов, 343 семейства, 49 порядков и 7 классов. Впрочем, периодическая система у него до видов не доходит – это общий видовой объем этих 343 семейств.

Это не единственная система, на которой можно продемонстрировать, каким бы образом развивалось построение систем живых существ, если бы победила ятрохимия. Можно вспомнить разработки Гёте [Гёте 2014], а также систему, построенную Океном [Окен 1836; Oken 1847], и некоторые более поздние попытки (скажем, нумерологическую систему МакЛи или идеи Уоллеса в области биогеографии) [Павлинов, Любарский 2011; Wallace 1876]. Но нет цели перечислить все такие системы – важно лишь показать, о чём примерно идёт речь. Кстати, разработки Окена имели для XIX в. столь странный вид, поскольку он продолжал давние традиции алхимической мысли – находился под влиянием идей Роберта Фладда [Breidbach, Ghiselin 2002].

Эти «экологические» столбцы, таксоны системы биоморф, могут также прочитываться как уровни организации. В очень многих случаях показано следующее: система филогенетических линий проходит множеством независимых линий через границы уровней организации [Татаринов 1976; Zherikhin, Gratshev 1995]. То есть в плане строения некоторой группы организмов имеются определённые уровни организации, высшие и низшие, и набор генеалогических линий пронизывает эти уровни, создавая тем самым как бы периодическую систему форм. Системы, которые описывают такие ситуации и при этом пытаются в таксономии отобразить не монофилетическое единство, выглядят безумно для современных систематиков: в них все таксоны «неправильные». Однако это не система монофилетических таксонов, а система уровней организации. Филогения может рассматриваться как случайный исторический процесс, ограниченный внутренними законами организации, и потому самые разные генеалогические линии упорядоченно проходят через одни и те же ступени.

При взгляде на облик системы Устери видно, что это – некая движущаяся лестница существ. Обычно лестницу изображают в виде непрерывной цепи форм [Павлинов, Любарский 2011]. Разные авторы мыслили лестничную форму системы весьма различно. В данном случае важно подчеркнуть, что, поскольку система Устери многоуровневая и периодическая, здесь происходит переход закономерностей устройства и экологии растений с одного уровня на другой, некое свойство возникает сначала как частный мотив (на уровне отдельного семейства), а затем всё более настойчиво проявляется уже в характеристиках порядков, затем вновь угасает.

В целом, доводя ситуацию едва не до гротеска – чтобы высказаться яснее и отчётливее – можно сказать так. Современная наука внечеловечна в самом прямом смысле слова, она избирает объективную точку зрения, лежащую как бы вне реальности, и оттуда равнодушно описывающую происходящее в мире (здесь нет осуждения; нет и отрицания эгоизма познания – эгоизм вполне совместим с объективным взглядом). В современной науке лучше всего развита физика – и лишь по мере её успехов развивается медицина, прекрасно развита ботаника и классификация растений – и некоторые успехи этих наук способна ассимилировать медицина. В (воображаемой) ятрохимической науке дело обстояло бы иначе – главенствующей наукой была бы медицина, а в качестве вспомогательных, как приложения, развивались бы определённые области физики, химии, геологии и ботаническая классификация. Здесь ничего не говорится о пределах такого развития. Классификация живых существ могла бы быть развита до современного этапа или даже лучше – просто это происходило бы в ином порядке, эти знания развивались бы несколько медленнее.

О соотношении системы таксонов и жизненных форм

Первые классификаторы действовали очень просто, у них не было основного для современных систематиков противопоставления сходство/родство, и они строили группы по сходству. Разумеется, верхние деления такой системы были жизненными формами (с современной точки зрения, понятно, что тогда не было самого понятия биоморф, противопоставленных таксонам). То, что выделяли в качестве таксонов многие ботаники XVI и XVII в., было биоморфами – по крайней мере на верхних уровнях. У Теофраста биоморфы, у Чезальпино биоморфы, у Турнефора биоморфы [Sloan 1972]. Каким же образом они становились таксонами? С другой стороны, «внизу» в качестве элементарной группировки выделяли – скажем так – семью: потомки одной родительской пары безусловно считались принадлежащими к этому самому мелкому классификационному выделу. В нашем понимании это должны быть виды. Тем самым микросистема была системой видов, макросистема – системой жизненных форм. Так это может быть сказано на языке современной систематики.

Отличие высших таксонов, которые частично были биоморфами, от низших таксонов сказывалось ещё долго. Ещё в XIX в. ощущалось, что макротаксоны – это совсем иные классификационные выделы, чем микротаксоны, и границу между системами биоморфмакротаксонов и собственно таксонов проводили примерно по уровню семейства или отряда. Лишь много позже биоморфами занялись отдельно и начали не просто «истреблять» в таксономической системе выделы, являющиеся биоморфами, но ещё и строить параллельную таксономической систему – систему жизненных форм. Можно вспомнить многочисленные работы по построению таких систем О. А. Черновой (для поденок), И. Х. Шаровой (для жужелиц), Ф. Н. Правдина, М. Е. Черняховского, И. В. Стебаева (для прямокрылых), К. В. Арнольди (для муравьев), историю формирования такого подхода – через работы А. Гумбольдта, Д. Н. Кашкарова, В. В. Яхонтова и др. Причём принципы построения системы биоморф до конца не ясны и сегодня. Видимо, возможно несколько принципиально различных систем биоморф.

Соотношение таксонов и биоморф обсуждается под разными наименованиями. Обсуждение и сравнение высших таксонов и жизненных форм сейчас не принято (редкие исключения: работа Шафрановой [Шафранова 1990] с определением понятия «растения»), сейчас эту тему обсуждают в рамках «концепции вида». Например, у Ерешефского имеется глубокое обсуждение различных гипотез [Ereshefsky 2007]: он обсуждает экологическую, биологическую, генеалогическую видовые концепции и возможности их несовпадения. Имеется множество работ, сопоставляющих разные концепции вида, которых насчитывается более десятка – вот тут речь иногда заходит о вопросах, которые относятся к теме «таксоны/биоморфы». Хотя это смещение темы не слишком удобно – как раз на уровне вида таксон и биоморфа сближены, и сбои в обсуждении происходят чаще, чем если бы разговор шел на уровне макротаксонов.

Близкого понимания придерживается и Ф. Слоун [Sloan 1972]. Он разбирает проблему таксономизации систематики. Когда то, из чего построена система, стало таксоном? Слоун считает, что ботаники XVI–XVII вв. и даже XVIII в. строили системы из биоморф. И эта история не заканчивается Линнеем – едва начинается. Когда же появились таксоны и каким образом? Слоун отвечает следующим образом. Видимо, группируя виды по сходству, обычно получали биоморфы, но с ростом числа описанных видов все более дробно выделяли тесно сходственные группы – и среди биоморф стали появляться таксоны. Постепенно выделяли всё более тонкие отличительные признаки, способные в общей массе сходных растений и животных выделить наиболее близкие друг к другу – где глубинное сходство замаскировано общим сходством. Так возникло представление о таксонах – и затем, вторично – о биоморфах, и так появилась – уже после Дарвина – филогенетика на базе эволюционной анатомии. То есть ответ Слоуна будет звучать так: таксоны порядочным образом появились начиная с Хеннига, в 60-х годах ХХ в., вот только что. Большая система всё ещё – в очень значительной степени – выстроена из биоморф. Она вот прямо сейчас таксономизируется – всё большее число групп переисследуется и прежние группировки заменяются на полноценные таксоны.

Сейчас близкие темы обсуждает М. Гизелин [Ghiselin 1999] в известной концепции вида как онтологического индивида [Ghiselin 1987a;b]. Он проводит резкую границу между группировками, выстроенными вокруг вида, и высшими таксонами. Индивидуализированные единства, которые определяются остенсивно, как имена собственные, составляют индивиды и виды. Эти индивидные единства имеют историю, а классы, высшие таксоны – нет. Индивиды (и объекты индивидной онтологии) можно проследить во времени, потому что они определены в том времени и месте, где существуют. А классы (такие как «плотоядные») истории не имеют – для них выговариваются совершенно иные причины происходящего, иная сеть причин выступает при разговоре о классах. Такие классы есть абстракции. Так обстоит дело – с точки зрения Гизелина – в современной ситуации. А в XVI–XVII вв. граница проходила иначе, между «подобными индивидам» таксонами (до ранга рода или семейства) и высшими таксонами, продуктами ума систематика.

Если с точки зрения современных представлений о монофилии разбираться в системе Устери, во многих случаях окажется, что он использовал паратаксоны, а не монофилетические группы. Тем самым вырисовывается следующая картина. У древних авторов существовала система растений, высшими таксонами которой были биоморфы, низшими же… Сегодня мы привычно называем это видами, однако это была категория несколько иного характера, о чём будет сказано ниже – в разделе «Народная биология и локальная биота». Затем, примерно с последней трети XIX в., стали всё более настойчиво строить системы строго монофилетические, вытесняя оставшиеся таксономические выделы парафилетического характера. А в системе Устери, кажется, от видов и родов во вполне приемлемом для монофилетической системы понимании происходит переход к высшим таксонам, которые в большей степени носят характер биоморф. Переход этот происходит, кажется, на уровне выше семейства. Ещё семейства во многих случаях могут пониматься как монофилетические, в современном смысле, а многие порядки будут явно парафилетическими группами.

В связи с этим свойством системы Устери, где наряду с «хорошими» таксонами встречаются также и паратаксоны, можно поставить вопрос: случайное ли это свойство? Многие системы разных школ систематики включали (и сейчас ещё включают) паратаксоны. Каждый раз, когда доказано, что данный таксон не представляет собой монофилетического единства, его расформировывают или, по крайней мере, пытаются это сделать – ясно, что с форм-родами (формальный род, родовые названия разрозненных частей ископаемых растений, прижизненная связь которых, как правило, неизвестна) такие операции практически противопоказаны. И в периодической системе Устери – это временное такое состояние, от недостаточной изученности, или существенное свойство таких систем?

Тут можно обратить внимание, что было сказано о системе Устери – столбцы в ней представляют экологически означенные группировки, жизненные формы разного уровня. Тем самым это периодическая система, периодичность которой обеспечивается за счёт пересечения таксонами «уровней организации», обозначенных как жизненные формы. Среди строгих монофилетических классификаций такой системе места нет – из неё следует вычистить все немонофилетические таксоны, чтобы ввести в ряд научных систем в современном понимании (хотя есть и иные трактовки, где таксон – это любой выдел таксономической системы, даже и немонофилетический). Для того, чтобы лучше понять, откуда в этой системе берутся жизненные формы, надо обратиться к совсем древним слоям истории, настолько древним, что они трудно различимы в письменной истории. Однако благодаря недавним исследованиям поглядеть на исток такого построения системы всё же можно.

Итак, система Устери потому и может иметь столь странные свойства, что построена она не из монофилетических таксонов. Это система единиц иного характера, и потому они поддаются организации в систему со столь интересными свойствами. А монофилетические таксоны – нет, из них получаются системы совсем иные. При этом до того, как вообще могли возникнуть представления о различении родства и сходства, до того, так родилось современное представление о таксоне – система, подобная рассматриваемой, объединяла все аспекты разнообразия. Она была универсальной.

Именно создание представления о монофилетическом таксоне раскололо эту универсальность. Появилась возможность отдельно мыслить идею таксономической (монофилетической) системы (выстроенную по некоторому концепту, называемому идеей происхождения) и отдельно – систему жизненных форм, которая учитывает экологические свойства (и выстроена довольно странным образом, когда вычитается совокупность родственных сходств).

Чем сильнее формализация системы, тем больше усилий требуется для её интерпретации и понимания. То, что мы выигрываем на экономичности формальных процедур, мы теряем в понятности. Как только создается формальная система, возникают неучитываемые ею аспекты реальности, с которыми эту систему требуется сложным образом соотносить (или забывать об этих «неудобных» реалиях). Чем более строго мы выделяем монофилетические таксоны – тем больше появляется неучтённого разнообразия, требующего оформления в виде жизненных форм.

Исходно таксоны выделялись как некие единства, в значительной степени вбирающие биоморфные и таксономические сходства. Именно по этой причине то, что является клеточкой в системе Устери (и должно быть названо таксоном) – в то же время является и биоморфой, недаром периодически изменяются прежде всего экологически означенные факторы. Со временем развивающаяся филогенетика всё более формально определяла свои понятия – и этот формализм не замедлил сказаться. Формальное выделение таксонов строгим монофилетическим способом приводит ко всё более широкому появлению жизненных форм.

Тут, конечно, надо помнить, что наши знания являются единством того, что есть в природе, и того, что мы мыслим. Чтобы настроить на нужную стилистику мысли, я напомню несколько фактов. В случае с лишайниками мы имеем таксоны, входящие в рамках организма в столь тесное единство, что их межтаксономические отношения приходится также обозначать как таксоны. Выделением лишайников ограничиться не удается – многие морские водоросли существуют только в симбиотических отношениях с грибами, хотя они не классифицируются в рамках отдельной системы. Другой пример. Рыжие лесные муравьи в силу различных экологических нарушений регулярно образуют семьи, муравейники, в которых разные виды являются внутрисемейными группировками неясного статуса. В одном муравейнике живет по два, три, четыре вида – не в отношениях хозяин-паразит или рабовладельцы и рабы, а именно в рамках единой семьи. Муравейник для муравьев – это целое очень значительной интегративной силы, и вот в рамках этого целого довольно длительное время существуют разные виды.

Нашими понятиями мы расплетаем наблюдаемое феноменологическое единство природы на логически увязанные схемы. Мы создаём понятие таксона и (часто) требуем определённого уровня монофилии. Это по типу конструкционное требование – мы именно конструируем, создаём таксоны в природе, а не только находим их там. Потому что сразу в дополнение к таким образом выделенным таксонам нам приходится вспоминать о лишайниках, о муравьях – или, к примеру, о горизонтальном переносе генетического материала. Эти примеры (и множество других) не надо было бы полагать экзотическими и не было бы смысла приводить, если бы наши понятия нарезали природу как-то иначе. Так что строгим и формальным выделением монофилетических таксонов мы усиливаем познавательное давление, которое неминуемо должно приводить ко всё более чётко выделяемым системам биоморф – уже не как подвидовых группировок, а как многоэтажной системы, со своими классами, семействами и родами.

По этой причине при рассмотрении системы Линнея – или Феофраста, или Устери – бессмысленно спрашивать, таксоны у них там или биоморфы. Для них это деление ещё не означено. По традиции говорится, что это у них – таксоны, потому что наши таксоны исторически восходят к такой-то системе (линнеевской). Только это будут «плохие» таксоны, потому что ещё перепутанные разнообразным образом с биоморфами. Биоморфами теперь оказываются и растения в целом, а не только кусты и деревья, как у Феофраста.

Так что приходится отвечать, что первые системы строились из групп, некоторых множеств, которые по совпадению называются «таксонами», что означает несколько не то, что теперь под таксонами понимаем мы (хотя единой трактовки понятия «таксон» нет и сейчас). Тогда не было наличных на сегодня ограничений и противопоставлений. Созданную (Линнеем и его последователями) систему множество раз видоизменяли – не только при добавлении новых фактов, но и при изменении мыслей о том, чем она является. В результате возникло современное представление о таксоне (филогенетическое представление) и в «уравнение системы» были подставлены эти заново определённые элементы.

Можно обратить внимание на параллель. Напомню: наука Нового времени, наука Ньютона, начинается не с практики, не с эксперимента и даже не с математики. Она начинается с замены, которую называют «идеацией», «абстракцией». Учёный создаёт идеальный (математический) образ некоего объекта (модель), выводит законы её функционирования – а затем помещает этот идеальный, сконструированный им образ в природу на место реальной вещи. Эта совершенно магическая операция может показаться выдумкой – однако каждый, кто размышлял над тезисом о непостижимой эффективности математики, согласится: это так. В природе выделяют, обращают внимание, рассматривают как значимые только те синдромы качеств, которые позволяют мыслить такие вот идеальные объекты. А то, что так себя мыслить не позволяет – считается неважным и на это ученый внимания не обращает, полагая в природе случайным или субъективным. Так появляются первичные и вторичные качества: масса и расстояние оказываются важными и они есть «на самом деле», цвет и вкус – не важными, и их в сконструированном «на самом деле» нет.

С этой точки зрения вся деятельность систематика, конечно же, является деятельностью учёного Нового времени. Современный систематик ничуть не менее современен, чем квантовый физик. Он просто работает с иными объектами с помощью тех же по типу операций мышления, которые свойственны современной науке. Те направления современной систематики, которые выделяют в природе монофилетические таксоны, приписывают им определённые (необходимые по определению) свойства и создают некую систему таких таксонов. Это – набор конструктивных операций, их оказывается возможным произвести именно потому, что элементы, которые классифицирует систематик – не найдены «такими» в природе, а сконструированы мыслью.

Систематик знает, на что не надо обращать внимания, что надо выбросить из синдрома качеств (например, экологические свойства – это ведомство иной науки), чтобы получить нормальный таксон. Из таких таксонов шьётся сама собой, объективными методами система определённого типа – и никакого другого типа система из таким образом сконструированных элементов не получится. Создавая предмет науки, тем самым совершают совсем не теоретико-нейтральную операцию. Свойства этого сконструированного предмета потом определяют, каким образом он позволяет теоретически с собой обходиться, а каким теориям противится. Другими словами: то, что мы называем фактами, во многом создается тем, как мы выделяем систему, как конструируем предмет исследования.

А Устери и ятрохимическая традиция конструировали элементы иначе. Конечно, каждая сторона считала, что она мыслит сообразно природе вещей и призводимые ею конструкционные акты совершенно естественны. Спорить о том, кто более прав из правых здесь, наверное, не стоит, я только хочу обратить внимание на одно впечатление. Как современному систематику безумно и дико смотреть на формы и свойства системы Устери – точно так же выглядит любая современная система живого для человека, мыслящего вне стандартов формального мыслеобразования, принятого в науке Нового времени. Научный мир создаётся в том числе мыслями – это очень тривиально. Вне мыслей и в этом смысле «объективно» таксоны не существуют.