Досліджувати маленьких комах, вивчати гігантських китів, відкрити не відомий досі вид тварин — усе це робота зоологів.
Що це за професія і чому в ній важливі математичні знання? Розпитали Павла Гольдіна — зоолога, доктора наук, провідного наукового співробітника Інституту зоології ім. І. І. Шмальгаузена НАН України.
Чим займаються зоологи?
Якщо коротко, то досліджують тварин! Тваринний світ надзвичайно різноманітний. Науковці вважають, що нині існує понад два мільйони видів тварин, більша частина з них досі не відома науці. Ще щонайменше понад мільйон видів — це вимерлі тварини. І немає зоологів, які б вивчали всіх тварин одразу. Ці науковці досліджують певні групи, як-от звірів, птахів, амфібій чи комах; або ж зосереджуються лише на одній конкретній групі, скажімо, серед ряду жуків чи метеликів. Така спеціалізація вкрай важлива для зоології, адже кожен вид тварин — унікальний. Закономірності життя і розвитку одного виду неможливо просто перенести на всі інші.
Я вивчаю китоподібних: китів та дельфінів. У Світовому океані проживає орієнтовно 100 видів цих тварин, і ми продовжуємо відкривати нові. Наприклад, п’ять років тому колеги виявили великого вусатого кита у Мексиканській затоці. Учені досліджують це море понад 400 років, і весь цей час там жив не відомий науці вид китів. Ще десь одна-дві тисячі видів китів вимерли, і ми можемо досліджувати їх лише за скам’янілостями. Китоподібні — найбільші живі організми, що коли-небудь існували на планеті Земля. А тому вони цікавлять багатьох науковців: декілька тисяч фахівців досліджують цих істот.
Є й менш популярні серед зоологів напрями, як-от дослідження безхребетних тварин. Іноді велику групу з декількох тисяч видів може досліджувати лише один науковець чи одна науковиця. Та з часом відбуваються зміни: через тренди в науці, користь певних видів для людства, зміну клімату або переміщення видів в інший ареал зростає чи зменшується потреба у певних фахівцях.
Чи вивчають зоологи математику і в чому вона їм помічна?
Обов’язково! На молодших курсах біологи логічно продовжують шкільний курс математики та вивчають вищу математику: математичний аналіз, аналітичну геометрію. Ключові дисципліни для зоологів — теорія ймовірності та математична статистика. Саме на них ґрунтується більшість методів кількісного зоологічного дослідження.
Тварини відрізняються за безліччю ознак: вік, розміри, територія проживання… Щоб порахувати середні величини цих показників або їхню зміну, потрібно виконати статистичні розрахунки. Залежність між величинами (скажімо, між розмірами тулуба й лап) вираховуємо за допомогою кореляційного аналізу, а прогнозувати зв’язок між двома ознаками можемо за допомогою регресії.
Зазвичай зоологи не зосереджуються на одному-двох показниках, а намагаються одночасно врахувати 10 чи 100 змінних. Для цього послуговуються багатовимірними методами аналізу та моделюванням процесів. Усі ці методи ґрунтуються на теорії ймовірності, яку зоологи вивчають на всіх рівнях: від бакалаврату до аспірантури.
Залежно від спеціалізації зоологам можуть знадобитися й інші дисципліни. Скажімо, для вивчення анатомії чи еволюції треба знати аналітичну геометрію. Саме на аналітичній геометрії та статистиці базуються методи морфометрії (це наука про вимірювання тварин). Екологи вивчають математичний аналіз, щоб моделювати процеси розвитку екосистеми чи взаємодії її членів через диференціальні рівняння.
Як математичні знання допомагають досліджувати тваринний світ?
Вивчення математики розвиває абстрактне мислення. Ця наука вчить нас проводити операції з числами чи невідомими величинами, які можемо лише уявити. І ця навичка дуже важлива для зоологів. Адже ми не здатні побачити весь світ: наші очі мають обмежений діапазон. Тож математика допомагає уявляти та реконструювати світ.
А як китоподібні пов’язані з технологіями?
Китоподібні мають багато унікальних рис у будові та функціонуванні тіла. Подібно до підводних човнів, дельфіни орієнтуються у просторі за допомогою гідролокації (визначення розташування об’єктів у воді за допомогою звукових хвиль — прим. ред.), проте роблять це набагато краще. Учені намагаються відтворити гідролокатор дельфінів, щоб удосконалити корабельні радари.
Будова тіла дельфіна дає йому змогу розвивати швидкість, рівну швидкості будь-якого корабля чи навіть більшу. При цьому тварина витрачає значно менше енергії, ніж судно. Науковці намагаються створити роботизовану конструкцію, яка мала б властивості тіла дельфіна і могла рухатися так само ергономічно. Над цим працюють учені з Китаю, США, Японії, Туреччини, але поки що ці спроби не були успішними. А тіло гігантського кита взагалі ще ніхто не брався відтворювати.
Дельфіни можуть рухатися швидко через будову їхньої шкіри: вона долає опір хвиль довкола так, що вони не заважають тварині рухатися. Вчені вважають, що матеріал, подібний до шкіри дельфіна, дозволить кораблям та підводним човнам пересуватися швидше та ефективніше.
Які кар’єрні перспективи у зоологів?
Кар’єрний шлях зоолога індивідуальний для кожного фахівця! Ці науковці незалежні й самостійно обирають, що хочуть вивчати. Об’єкт дослідження може бути будь-де: у небі, в морі, в камені, на іншому кінці світу чи навіть вдома у зоолога — так сталося з моїм колегою, який знайшов не відомий раніше вид павуків у власній ванній.
В Україні є спеціалізовані зоологічні установи. Це Інститут зоології ім. І. І. Шмальгаузена Національної академії наук України, де я працюю, і зоологічні відділи Національного науково-природничого музею у Києві та Державного природознавчого музею у Львові або ж Інститут морської біології в Одесі.
Можна працювати на кафедрах зоології в таких університетах, як Харківський національний університет ім. В. Н. Каразіна, Львівський національний університет імені Івана Франка, Житомирський державний університет імені Івана Франка, Волинський національний університет імені Лесі Українки та Ужгородський національний університет.
Для тих, хто хоче займатися прикладною наукою, теж є варіанти. Зоологи працюють у Держспоживслужбі, де досліджують збудників хвороб та паразитів, а з ними й носіїв цих організмів: гризунів, комарів та інших комах… Також ці спеціалісти потрібні в зоопарках, національних парках, заповідниках та у громадському секторі — там є багато природоохоронних організацій.
Що порадите підліткам, які задумуються про кар’єру зоологів?
Зоологія — прикладна наука. Тут не обійтися лише теоретичними матеріалами, вам необхідно щось робити на практиці. Найліпший варіант — звернутися до найближчої наукової установи: університету, інституту, музею чи навіть великого зоопарку. Відшукайте собі ментора, який працює у цій сфері та допоможе вам почати зоологічний шлях.
У яких ще професіях допомагають математичні знання, дізнавайся на МАНмедіа:
«Навіщо дослідникам моря математика: інтерв’ю з біологинею Марією Павловською»;
«Як математичні знання допомагають в архітектурній кар’єрі: історія Вікторії Якуші».
Ілюстрації: Олена Ковальчук