Среда обитания: Как архитектура влияет на наше поведение и самочувствие

Выбор среды: биология

Вопрос о том, как та или иная особь выбирает себе определенную среду обитания, – один из важнейших и основополагающих в биологии; ему посвящены тысячи научных трудов. Способность выбирать условия благоприятные для добывания корма, спасения от хищников и для размножения – одна из главных определяющих биологического успеха, который выражается в относительно высокой вероятности дожития до репродуктивного возраста и воспроизведения потомства. Более того, многие исследования показали, что животные в состоянии не только находить лучшие доступные места для удовлетворения имеющихся жизненных потребностей, но и прогнозировать, сможет ли эта среда удовлетворить их будущие запросы. Например, зеленый лесной певун – маленькая певчая птичка, гнездящаяся в еловых лесах на востоке Северной Америки, – выбирая в начале лета территорию для гнездования, предпочитает красные ели, хотя растущая по соседству белая ель может обеспечить им больше корма. Однако впоследствии, когда гнезда уже свиты и возникает необходимость кормить вылупившихся птенцов, оказывается, что добывать насекомых удобнее и проще на ветвях красной ели. Таким образом, певун инстинктивно выбирает среду, отвечающую прежде всего его будущим родительским потребностям^{16}. Не случайно, кстати, многие исследования, посвященные выбору среды обитания, фокусируются на гнездовых птицах. Сооружение гнезда требует значительных усилий; важно, чтобы в месте гнездования на протяжении всего времени размножения сохранялись стабильные условия и безопасность и чтобы здесь образовалось достаточное количество пищевых ресурсов в тот период, когда от пропитания будет зависеть выживание потомства. Многие другие животные следуют другим, более простым принципам: когда на одном участке перестает хватать корма, они просто ищут другой – так, например, лоси или же стада канадских оленей карибу, перемещающихся в поисках съедобного мха под рыхлым снегом.

Несмотря на многочисленные свидетельства того, что животные, выбирая место обитания, способны учитывать широкий спектр свойств окружающей среды, нам крайне мало известно о конкретных механизмах, регулирующих этот выбор. Что побуждает зеленого лесного певуна на самом примитивном уровне восприятия предпочесть красную ель? Почему он облюбовал для себя именно этот тип среды? Одна из причин нехватки у нас достоверных знаний о механизмах, заставляющих животное выбирать место для обитания, ночевки, отдыха или гнездования, в том, что мозг пернатых, млекопитающих, рыб и т. п. вообще труднодоступен для изучения: мы не знаем, как в него проникнуть. Большинство лабораторных исследований пока сводятся главным образом к тому, что какому-то существу предоставляют очень простой выбор между внешне различающимися средами и судят о его предпочтениях по количеству времени, проведенному тем в каждой из них. Эксперименты с рыбой из семейства хирурговых, известной под милым гавайским названием манини (manini; что в словаре Urban Dictionary^{17} также переводится как «дико крутой, ‹…› просто обалденный человек»), показали, что в аквариумных условиях эти рыбки предпочитают «отдыхать» на мелководных участках, покрытых растительностью или камнями, а не в глубоких и открытых зонах^{18}. Опыты с разными видами игуанообразных ящериц анолисов демонстрируют, что, прежде чем отправляться на поиски подходящего клочка травы, эти животные любят взобраться на шест и внимательно оглядеть окрестности^{19}. Однако, хотя подобные эксперименты и приближают нас к пониманию механизмов выбора местообитания, они все равно не дают нам детального представления о том, почему все эти животные идут туда, куда идут.

Выбор среды: человек

Как это ни парадоксально – учитывая широчайший выбор мест, в которых человек может жить и здравствовать, – но больше всего информации о механизмах выбора среды дают именно эксперименты с людьми. Отчасти это объясняется тем, что психическое состояние человека оценить все-таки проще – для этого у нас имеется целый арсенал инструментов – от субъективной оценки самого человека («Просто спроси у него!») до измерений, позволяющих определить, как меняется состояние испытуемого, оказывающегося в различных типах среды.

Вопрос о том, почему человек предпочитает те или иные природные условия, еще с Античности занимает умы самых разных исследователей. Лепту в его решение внесли философы, художники, географы, ландшафтные архитекторы, психологи. Американский фотограф Джей Эпплтон обобщил и систематизировал значительную часть этого раннего исследовательского опыта в своем масштабном труде «Переживание ландшафта»^{20}. В качестве отправной точки он взял биологические работы, посвященные выбору среды обитания у птиц, ящериц и многих других животных. Большое внимание Эпплтон уделяет тезису нидерландского этолога Нико Тинбергена о том, что ключевая мотивация при выборе места обитания у животных – «видеть, но не быть на виду». Если смотреть на это с точки зрения охотника или жертвы, то преимущества среды, которая дает возможность знать, что происходит вокруг, и самому оставаться незамеченным, очевидны. Отстаивая идею эволюционной преемственности между нами, людьми, и другими животными, Эпплтон предположил, что этот же базовый принцип – «принцип обзора и укрытия» в его формулировке – может отчасти объяснить наши эстетические предпочтения при выборе того или иного природного ландшафта. В некотором смысле объяснение, предложенное Эпплтоном, можно считать частью недостающего звена в биологических исследованиях, посвященных выбору места обитания. Вероятно, зеленые певуны, ящерицы анолисы и рыбки манини тяготеют к проживанию в определенных средах, потому что им там и правда лучше. Но что касается человека, здесь теория Эпплтона подразумевает, что, несмотря на все современные достижения архитектуры, мы по-прежнему следуем слабому зову своих естественных импульсов, заставляющих нас выбирать одни места и избегать других – даже притом, что многие из ситуаций, связанных с возникновением этих импульсов, безвозвратно ушли в прошлое. В конце концов, маловероятно, что мы встретим на площадке для игры в гольф своего смертельного врага или опасного хищника; однако искусный дизайн полей для гольфа, основанный на принципе обзора и укрытия, – одна из причин, почему нам так нравится проводить там время, пусть даже в малоприятной, изнурительной борьбе с маленьким белым мячиком. Есть мнение, что даже непреходящая популярность новаторских творений Фрэнка Ллойда Райта, включая его домашние интерьеры, связана с его удивительным, интуитивным пониманием той важной роли, которую геометрия обзора и укрытия играет в формировании человеческого комфорта^{21}.

Разработанная Эпплтоном концепция обзора и укрытия подстегнула интерес к биологическим и эволюционным обоснованиям наших визуальных предпочтений во всех сферах, от искусства до ландшафтной архитектуры и дизайна интерьеров. Последовавшие сотни экспериментов подтвердили важную роль пространственного измерения в самоощущении человека. Однако убедиться в истинности утверждений Эпплтона можно и без сложных лабораторных опытов – достаточно окинуть беглым взглядом любое общественное пространство. На великолепных старых площадях Европы гуляющие в основном собираются по краям, а не в центре. В барах и ресторанах столики по периметру помещения тоже заполняются гораздо быстрее, чем места в середине. Даже в пространствах, смоделированных с помощью технологий виртуальной реальности и заполненных лишь белыми перегородками, – вроде тех, что можно увидеть в арт-галереях, – люди умудряются находиться там, откуда удобнее всего наблюдать, оставаясь при этом максимально незаметным^{22}. Такой почти универсальный выбор оправдан на психологическом уровне – все знают, что в подобных местах мы чувствуем себя комфортнее, – но на уровне функциональном наше стремление найти место, где мы можем охотиться, не превращаясь сами в чью-либо добычу, не вписывается в повседневную жизнь с ее непредвиденными обстоятельствами. Ведь на самом деле мы находимся не в большей безопасности на краю городской площади, чем в ее центре; возможна даже противоположная точка зрения: на таких открытых людных пространствах, как городская площадь, наилучший обзор – именно из центра. И это самое важное, что открывает нам теория Эпплтона: наши предпочтения в выборе среды можно рассматривать как примитивную реакцию на риски и выгоды, которых в современной жизни по большей части просто не существует.

Скорая зеленая помощь

Наше увлечение некоторыми видами ландшафтов довольно легко понять на интуитивном уровне, однако есть предпочтения, которые свидетельствуют о влиянии древних адаптивных механизмов на поведение современного человека, и их объяснить гораздо сложнее. Например, сразу несколько лабораторных исследований, посвященных мотивам выбора природной среды, обнаружили неожиданную тягу человека к ландшафтам, напоминающим саванну Восточной Африки^{23}. Нам нравится, когда деревья растут небольшими раскиданными по местности рощицами и когда у них толстые стволы и широкие низкие кроны – совсем как у африканских акаций. И хотя я фактически описал традиционный английский парк, так хорошо знакомый западному человеку, едва ли наша любовь к подобного рода пейзажам имеет связь с культурой. Кросс-культурные эксперименты с участием людей, живущих в самых различных типах среды, включая нигерийские джунгли и австралийскую пустыню, выявили у них столь же сильные предпочтения видов саванны^{24}. Согласно основанной на этих данных «гипотезе саванны», нам от рождения присуща тяга к среде, окружавшей прародителей человеческого рода в Восточной Африке. Это пристрастие, вероятно, и влекло древнейших людей в саванну, что ввиду происходивших тогда климатических изменений давало эволюционное преимущество особям, следовавшим зову предков. Так же, как и эпплтоновская теория обзора и укрытия, гипотеза саванны наводит на мысль о том, что мы генетически запрограммированы выбирать для жизни места, которые 70 000 лет назад, вероятно, повысили бы наши шансы на выживание. Однако в отличие от теории Эпплтона, которая объясняет наши предпочтения геометрией, позволяющей «видеть, но не быть на виду», гипотеза саванны, пролившая свет на наши приоритеты при выборе наиболее привлекательной формы и расположения деревьев, усложняет картину такими параметрами, как цвет, текстура и форма.

Сегодня средства массовой информации со всех сторон атакуют нас восторженными сообщениями о благотворном воздействии природы. Эти публикации и репортажи (хотя внимание в них обычно уделяется лесу, а не деревьям) в свою очередь являются откликом на многочисленные научные исследования, показывающие, что созерцание природы – будь то даже изображения, к примеру, на полотнах Джона Констебла – может существенным образом влиять на наши мозг и тело. Важнейшим подтверждением правильности этой идеи стали результаты упомянутой выше работы Роджера Ульриха, который исследовал темпы выздоровления пациентов, перенесших операцию на желчном пузыре. Ученый обнаружил, что больные, видевшие за окном палаты пейзаж, чувствовали себя лучше и поправлялись быстрее, чем те, кто мог лицезреть только асфальт и бетонные стены. С тех пор были получены еще более обширные данные, демонстрирующие, что простой вид природы снижает у нас нервное напряжение, стабилизирует сердечную и мозговую деятельность, а также позитивно влияет на результаты психологического тестирования, проводимого с целью определить уровень положительных эмоций. И даже наш когнитивный аппарат начинает работать иначе. Оказывается, на природе мы двигаем глазами не так, как в городе: время фиксации взгляда сокращается, и он скользит туда-сюда быстрее – как будто мы беззаботно перемещаем внимание с одного предмета на другой, не задерживаясь на мелких деталях, как это обычно происходит в городской среде^{25}. Подобного рода различия побудили психологов Стивена и Рейчел Каплан разработать так называемую теорию восстановления внимания. В своей книге «Переживание природы: Взгляд психолога»^{26} Капланы рассуждают о том, что в современных условиях нам необходима постоянная концентрация внимания на самых разных повседневных задачах – от выполнения рутинной офисной работы до соблюдения правил уличного движения. Все эти дела, считают ученые, требуют массы усилий и с течением времени истощают наши когнитивные ресурсы. Но, оставив свои ежедневные заботы и вступив в контакт с природой (например, когда идем погулять в лес), мы освобождаемся от необходимости быть сосредоточенными, и наше внимание, плененное картиной окружающего мира, становится непроизвольным и легко переключаемым. Это состояние служит нам своего рода «перезагрузкой», после которой мы можем вернуться в строй с улучшенным настроением, отдохнувшей нервной системой и возросшей способностью к концентрации внимания.

Однако контакт с природой дает нам нечто большее. Многочисленные исследования (пионерами в этой области были Фрэнсис Куо и Уильям Салливан^{27}, изучавшие городские районы с различной степенью озеленения) показывают, что люди, живущие в более зеленой среде, чувствуют себя более счастливыми и защищенными. И похоже, что их ощущения не случайны: по данным нескольких контролируемых полевых исследований, уровень агрессии и преступности в более зеленых кварталах в целом ниже. Люди, живущие среди зелени, чаще общаются друг с другом, лучше знают своих соседей и демонстрируют такую степень социальной сплоченности, которая не только предохраняет их от определенных видов психических патологий, но и помогает предотвратить мелкие преступления. Таким образом, наши базовые, первобытные реакции на вид природы – пусть даже их происхождение и связано с эволюционными факторами, которыми мы больше не руководствуемся при рациональном выборе среды обитания, – по-прежнему существенно влияют на нашу психологию, и это сказывается на всем, вплоть до уровня преступности, благоустроенности городских районов и благополучия горожан.

Математика природы

На данный момент собраны горы доказательств того, что пейзаж благотворно влияет на самые разные аспекты нашей жизни – от психического и физического здоровья до взаимоотношений с соседями и удовлетворенности жилищными условиями. Труды таких исследователей, как Эпплтон и Капланы, наводят на мысль, что в нас генетически заложено стремление к контакту с природой – вероятно, потому, что ее картины напоминают о временах, когда правильный выбор среды обитания – лесов и пастбищ – увеличивал наши шансы дожить до состояния зрелости и обзавестись потомством. Однако предстоит еще многое изучить, чтобы понять, что именно в природе оказывает на нас такое влияние и какие нейронные проводящие пути могут обусловливать нашу склонность к постоянному поиску зеленых оазисов.

Одна из идей на этот счет такова: то, что привлекает нас в ландшафтах, – это их глубинная математическая структура. Некоторые ученые предполагают, что наша тяга к пейзажу связана с его фрактальными свойствами. Чтобы понять, что такое фрактал, представьте себе папоротник. В его структуре можно выделить несколько уровней: ветка состоит из больших листьев, большие – из листьев поменьше, и так до крошечных отдельных «листиков». А вглядевшись, мы увидим, что форма листьев – одна и та же на каждом уровне. Это явление – самоподобие или, по-научному, масштабная инвариантность – очень часто наблюдается в природе: вспомните, например, ветвление древесных крон или даже очертания береговых линий. Самоподобие присуще и творениям человека – произведениям искусства и архитектурным объектам. И если картины Джексона Поллока, на первый взгляд кажущиеся хаотичным набором линий и брызг краски, рассмотреть с точки зрения математики, то и в них можно обнаружить ярко выраженные фрактальные свойства^{28}.

Степень, в которой зрительная картина фрактальна по своей природе, измеряется методом вычисления фрактальной размерности. Для точного понимания, что именно означает та или иная фрактальная размерность, нам пришлось бы углубиться в дебри математики; но получить представление об этой величине можно, вспомнив, что такое размерность простых геометрических фигур. Линия имеет размерность, равную единице. Размерность поверхности равна двум, сферы – трем. Фрактальная размерность зрительных картин – между единицей и двойкой, то есть их нельзя назвать ни одномерными, ни двумерными геометрическими фигурами. Собственно, и само слово «фрактал»^[2] подразумевает дробную метрическую размерность. Это, возможно, сложновато себе представить, но важно то, что существование фрактальных объектов противоречит некоторым правилам традиционной, нефрактальной геометрии. Математик Бенуа Мандельброт, который придумал понятие «фрактал», опирался на наблюдение, сделанное при попытке измерить линейкой длину береговой линии. Поскольку речь идет о сильно изломанной линии с огромным количеством мелких изгибов и углов, очевидно, что полученное значение будет зависеть от длины линейки. Чем короче линейка, тем длиннее окажется береговая линия. Фрактальная размерность описывает соотношение длины используемой линейки и установленной длины береговой линии. Если бы береговая линия была безупречно прямой, то в таком случае ее фрактальная размерность равнялась бы единице, – она вообще не была бы фракталом.

Используя математические методы, по сути аналогичные набору линеек разной длины, можно получить число, характеризующее и фрактальную размерность того или иного изображения. Так, получаемая величина фрактальной размерности пейзажей чаще всего оказывается в диапазоне от 1,3 до 1,5. И здесь обнаруживается любопытный факт: психологические исследования, в ходе которых использовались разнообразные пейзажи или более искусственные изображения (фрактальная графика, абстрактные образы и даже картины Поллока), показывают, что люди предпочитают смотреть на изображения, имеющие примерно тот же диапазон значений фрактальной размерности, что обнаруживается в природе. Это соответствие между фрактальными свойствами изображений и их привлекательностью для нас – а в некоторых случаях даже нашей психологической реакцией на изображения, напоминающей «благодарный» отклик психики на контакт с природой, – легло в основу идеи о том, что наш мозг, собственно, и распознает природу именно по этим ее математическим свойствам^{29}.

Идея, что наша тяга к пейзажам объясняется математикой фракталов, во многом привлекательна. Прежде всего, фрактальная размерность – величина, которая легко определяется (хотя между учеными, конечно, идут постоянные споры о том, как именно следует ее вычислять). И есть что-то изящное в основанной на математике теории о притягательности пейзажей, которую можно было бы применять для прогнозирования привлекательности любого, необязательно природного, ландшафта. Однако за все годы активного исследования зон мозга, обрабатывающих информацию о визуальном мире, не поступило ни одного сообщения об открытии чего-нибудь вроде «детектора фракталов». Так что при всей заманчивости идеи фракталов ей не хватает биологической достоверности, поскольку непонятно, как именно мозг распознает фрактальные структуры.

В несколько ином направлении стал «копать» один из моих аспирантов, Делчо Валчанов. Не упуская из виду, что прогнозировать привлекательность изображений можно, опираясь на их математические свойства, он решил сосредоточиться на поиске таких свойств, которые были бы существенны для нейронов, обрабатывающих визуальную информацию. Долго искать не пришлось: еще один способ охарактеризовать изображение связан с пространственными характеристиками последнего. Чтобы понять это, нужно прежде всего осознать, что любое изображение – набор линий и контуров различной толщины и контрастности. Под этим я подразумеваю, что большинство изображений реальных вещей (в отличие от тех причудливых картинок, создающихся в так называемых лабораториях визуального восприятия) содержат как крупные, размытые контуры (вспомните, как выглядит сильно расфокусированная фотография), так и четко очерченные (вспомните детально проработанные офорты Рембрандта, с множеством тончайших штрихов, расположенных очень близко друг к другу). Всякое изображение содержит целый набор разнообразных контуров, от самых тонких до очень широких и размытых; именно сочетание и соотношение таких контуров придает произведению его окончательный вид. Более того, математический подход к этому вопросу позволяет увидеть, что мы можем сконструировать любое изображение, используя продуманное сочетание абсолютно абстрактных рисунков, состоящих из светлых и темных полос разной толщины и контрастности.

Как известно, зрительная система человека снабжена сетью нейронов, предназначенных как раз для того, чтобы распознавать подобного рода детали. Нервные клетки на всех уровнях этой системы – от сетчатки до верхних слоев коры головного мозга – настроены на восприятие различной толщины контуров, и сочетание таких специально настроенных нейронов может варьироваться в зависимости от участка мозга. Это выглядит вполне логично, учитывая, что разного рода информация, содержащаяся в изображении, зашифрована на разных уровнях деталей и разные участки мозга отвечают за отбор определенной информации.

Валчанов задался вопросом, может ли быть какая-то взаимосвязь между совокупностью типов контура в изображении – то есть, говоря по-научному, спектром мощности изображения – и степенью его привлекательности для человека. Он собрал целую коллекцию различных типов изображений и манипулировал с их спектром мощности при помощи программы Adobe Photoshop. Затем он показывал картинки участникам исследования в нашей лаборатории и просил их ранжировать свои предпочтения. Удивительным образом спектр мощности изображения оказывался сильным прогностическим фактором предпочтения даже в случаях, когда картинка была искажена до такой степени, что с трудом узнавалась. Что еще интереснее, обнаружилось, что спектр мощности изображения предопределяет то, насколько испытуемому будет приятно на него смотреть, даже если это изображение не природы, а городского пространства^{30}.

И валчановская концепция контуров, и фрактальная теория основываются на математических свойствах изображений, поэтому с их помощью можно довольно точно прогнозировать наши симпатии и антипатии. Но у теории Валчанова есть еще одно серьезное преимущество: свойства, на которых он строит свои прогнозы, правдоподобны с биологической точки зрения. Еще с 1960-х гг. известно, что в нашей зрительной системе имеется большое количество нейронов, основная задача которых – различать толщину контуров (в научной литературе этот параметр называют пространственной частотой; почему его так называют, мы сейчас говорить не будем, чтобы не уходить далеко от темы). Более того: идея Валчанова, будто пространственная частота может быть тем самым недостающим звеном, что связывает наши предпочтения с базовыми математическими свойствами пейзажей, отлично согласуется с результатами других исследований в этой области, также свидетельствующими, что спектр мощности изображения – ключевой фактор нашей способности очень быстро распознавать базовые свойства разного рода зрительных картин. Эксперименты с восприятием видов показывают, что мы способны ухватить суть того, на что мы смотрим, – будь то дремучий лес, пустынное побережье или оживленная городская улица, – за невероятно короткое время: что-то около 20 миллисекунд (это гораздо меньше, чем уходит на одно мигательное движение века)^{31}. Такое быстрое схватывание сути обеспечивается механизмами обработки зрительной информации, связанными со спектром мощности изображений.