Виктор Эрнест Шелфорд: человек, который превратил наблюдения за животными в науку

Человек, который превратил наблюдения за животными в науку

Когда учёные говорят, что вид не может жить «где попало», а лишь там, где соблюдены строгие границы тепла, влаги и света, за этой простой мыслью стоит конкретный человек. Виктор Эрнест Шелфорд первым строго описал эти границы и подарил экологии один из её опорных законов. Его путь начался в обычной сельской школе, а закончился в кабинете основателя первого в Америке экологического общества. Проследим, как складывалась эта судьба — от биографии к научным идеям и, наконец, к знаменитому закону толерантности.

Биография: от школьного учителя к профессору

Виктор Эрнест Шелфорд появился на свет 22 сентября 1877 года в округе Чемунг, штат Нью-Йорк. Он был старшим сыном Александера Гамильтона Шелфорда и Сары Элен Рэмзи Шелфорд. Свой трудовой путь будущий учёный начал отнюдь не в лаборатории: уже в 1894 году он преподавал в школах родного округа, а после окончания Cortland Normal School получил официальный сертификат учителя. С 1897 по 1899 год Шелфорд вновь работал в государственных школах.

Перелом наступил в 1899 году, когда он поступил в Университет Западной Вирджинии и проучился там до 1901-го. Именно в эти годы началось его научное становление, и немалую роль здесь сыграл дядя — Уильям Е. Рэмзи, занимавший пост государственного помощника энтомолога. Его влияние во многом и направило молодого человека в сторону науки о живом.

Дальше карьера пошла стремительно. С 1904 по 1914 год Шелфорд работал профессором в Чикагском университете, после чего перебрался в Иллинойский университет, где трудился целых девятнадцать лет. Особняком в его биографии стоит 1915 год: тогда учёный основал Экологическое общество Америки, а уже год спустя, в 1916-м, стал его первым президентом.

Личная жизнь Шелфорда была столь же устойчивой, как и его научный путь. Он был женат на Мари Мабель Браун и воспитал двоих детей. Учёный прожил долгую жизнь — 91 год — и скончался 27 декабря 1968 года.

Научные интересы: от полевых наблюдений к теории сообществ

Ранние работы Шелфорда формировались под заметным воздействием Генри Ковлеса. В этот период учёный публикует труды по теории и терминологии биоценологии и уделяет особое внимание методике — тому, как правильно вести и полевые, и лабораторные экологические исследования. Эта строгость к методу отличала его на протяжении всей карьеры.

Круг его интересов был широк, но в нём прослеживается единая логика — стремление понять, как природа устроена системно.

• Влияние климата на сообщества. Шелфорд внимательно изучал, как климатические факторы определяют облик и работу природных сообществ.
• Динамика и смена сообществ. Его привлекали законы сукцессии — закономерной смены одних сообществ другими.
• Классификация экосистем. Учёный занимался упорядочиванием естественных экосистем, выстраивая их систему.
• Экологический взгляд на Северную Америку. К описанию её природы он впервые подошёл именно с экологических позиций, ставя во главу угла климатические условия существования экосистем.
• Эколого-физиологическая биогеография животных. Здесь он исследовал, как физиология и среда вместе определяют распространение видов.

Именно его работы о сообществах животных дали мощный толчок становлению экологии как самостоятельной дисциплины.

Вместе с Клементсом учёный сформулировал концепцию биоэкологии. В первой трети XX века, когда это произошло, вся экология фактически сводилась к биоэкологии — на чём оба исследователя и настаивали. Позже предмет науки неоправданно расширился, а биоэкология стала лишь одним из её разделов.

Закон толерантности: между минимумом и максимумом

Главное наследие Шелфорда — закон толерантности (от лат. tolerantia — терпение). По сути, это расширенное прочтение закона минимума, открытого ранее Либихом. Согласно Либиху, развитие организма сдерживается тем фактором, которого ему недостаёт сильнее всего — то есть фактором с наименьшей интенсивностью.

Шелфорд пошёл дальше и показал, что ограничивать жизнь может не только нехватка. Лимитирующим — то есть определяющим саму возможность существования организма — способен стать и максимум воздействия фактора, его избыток. А промежуток между минимальным и максимальным допустимыми значениями как раз и задаёт степень толерантности организма к этому фактору.

Кривая толерантности

Свою идею учёный наглядно изобразил графиком — кривой толерантности колоколообразной формы. Разберём её устройство.

• Зона оптимума располагается в центре — здесь условия для организма наиболее благоприятны.
• Верхний и нижний пределы толерантности отмечены точками, в которых кривая пересекает ось абсцисс. За этими границами существование невозможно.
• Зоны пессимума и субоптимальные зоны лежат между оптимумом и пределами: условия здесь уже угнетают организм, хотя жизнь ещё сохраняется.

От особи к экосистеме

Сила закона в его универсальности. Он применим не только к отдельной особи, но и к целой популяции или виду. Для таких надиндивидуальных групп интенсивность лимитирующего фактора определяет численность, репродуктивные показатели и другие характеристики.

Более того, закон распространяется и на природные сообщества и экосистемы — особенно если говорить об их размещении в пространстве. Это распределение тоже задаётся интенсивностью лимитирующего фактора, как правило, через ареал вида-эдификатора, формирующего экосистему.

Так выстраивается цельный портрет учёного: школьный учитель, ставший профессором и организатором науки, исследователь, увидевший в сообществах животных самостоятельный предмет изучения, и теоретик, чей закон толерантности связал воедино отдельную особь, популяцию и целую экосистему общим принципом — жизнь возможна лишь в пределах терпимого диапазона условий.