Почти все виды животных, описанные выше, играют существенную роль в жизни людей. Это не случайно: наши знания о том или ином виде животных часто бывают непосредственно связаны с его практическим значением. Дикие кролики (Oryctolagus cuniculus), завезенные в Австралию, размножились там до такой степени, что превратились в бич страны. В результате мы обязаны австралийским зоологам многими нашими знаниями об этом виде. В большинстве случаев столь повышенный интерес вызывают «великие» вредители. Другие виды к примеру, синицы, напротив, изучаются с особой тщательностью потому, что они могут явиться нашими помощниками в борьбе с вредителями. Из усиленных стараний найти правильный путь к разгадке проблемы массового размножения животных за последние десятилетия возникла новая ветвь науки - популяционная экология, которая продолжает развиваться ускоряющимися темпами. Значение этой молодой науки для человечества в будущем трудно переоценить. Ее назначение не исчерпывается защитой от вредителей, хотя она выросла именно из решения задач такого рода, которые и поныне играют в ней важную роль. Она разрабатывает также научные основы сохранения видов животных, которым грозит исчезновение. Окружающей нас среде угрожает опасность вследствие ее чрезмерной эксплуатации и разрушения самих основ нашего существования. Убедительным примером служит хозяйственное использование промысловых животных, уже приведшее к полному вымиранию некоторых видов, например среди китообразных, и к возникновению опасности для жизни других. Такая судьба угрожает, в частности, многим видам рыб. Как избежать этого - вот одна из сфер приложения популяционно-экологических исследований.
В центре внимания популяционной экологии стоит популяция животного вида в естественных природных условиях. Соответственно у исследователя прежде всего возникает необходимость получения сведений о состоянии популяции. В решении этой задачи существенную роль играют методы математической статистики; как правило, о состоянии всей популяции приходится судить на основании отдельных фактов. К тому же любая популяция подвержена постоянному изменению, причем меняются ее состав и распределение как в пространстве, так и во времени. Пространственные изменения (динамику дисперсии) мы видели выше на примерах различных миграций.
Изменения во времени (динамика числа особей данного вида) находят свое наиболее яркое выражение в колебаниях численности популяции от поколения к поколению или от года к году. Явления перенаселения представляют собой пик численности таких колебаний, в ходе которых фазы массового размножения могут чередоваться с периодами, когда вид животных при определенных обстоятельствах ведет совершенно незаметное существование в условиях низкой плотности популяции. Известные колебания плотности популяции отмечаются у всех видов животных, но настоящее массовое размножение демонстрируют лишь определенные виды в определенных местах и при определенных обстоятельствах. Эти условия и подлежат выяснению путем длительных режимных наблюдений, для чего пользуются так называемыми популяционными балансами: через сравнительно короткие промежутки времени определяют общую численность популяции и всякий раз устанавливают связь полученных данных с влиянием тех или иных факторов окружающей среды. Наконец, на основе анализа таких популяционных балансов за многие годы наблюдений пытаются установить, зависят ли колебания численности популяции от одного или нескольких «ключевых» факторов и от каких именно.
Причины, обусловливающие динамику популяций
Вопрос о причинах, определяющих популяционную динамику, это вместе с тем вопрос о том, какие внутренние и внешние влияния испытывает популяция. Для получения ответа на него наряду со статистической обработкой материалов наблюдений в природе проводится экспериментальное изучение зависимости популяции различных животных от отдельных факторов окружающей среды. При этом исследователи стараются работать при возможно более стабильных прочих условиях, иными словами, стараются изменять один только изучаемый фактор, исключая все другие влияния или поддерживая их на постоянном уровне. В идеальном случае удается отнести колебания численности популяций на счет определенных воздействий. К сожалению, на практике подобные случаи встречаются редко, и тогда исследователи стремятся дать такую (математическую) формулировку наблюдаемых взаимосвязей, которая приобрела бы характер модели, позволяющей, насколько это возможно, уловить динамику популяции во всех деталях. На основе подобных моделей удается предсказывать, как при определенных обстоятельствах изменяется численность популяции. Это имеет большое практическое значение для прогноза появления вредителей и своевременного принятия соответствующих защитных мер. Современная популяционная экология все более широко использует при этом вспомогательные средства, предоставляемые ей техникой. Лишь путем так называемого системного анализа и с помощью математического имитационного моделирования на базе ЭВМ становится возможным хотя бы приблизительно разобраться в сложном совокупном взаимодействии весьма большого числа отдельных факторов и затем воспроизвести их. Однако на многих направлениях ученые находятся еще в самом начале пути. Прежде всего экологам необходимо самим переучиваться: «самая биологическая» из всех биологических дисциплин - экология - в будущем станет доступна лишь тем, кто будет иметь основательную математическую подготовку, владеть достаточными знаниями в области вычислительной техники, уметь пользоваться машинным языком и компьютерными устройствами. Наше представление о том, как осуществляется изменение численности популяции, базируется на допущении отсутствия равновесия между способностью популяции к размножению, с одной стороны, и смертностью ее членов - с другой. Плодовитость у тех видов животных, которые обнаруживают ярко выраженные колебания численности популяций, обычно очень большая. Она выравнивается за счет соответствующей высокой смертности, причины которой могут быть весьма разнообразными: погодные условия, враги и голод. При особых обстоятельствах смертность уменьшается, скажем, в периоды преобладания благоприятной погоды или благодаря изобилию пищи; подобные условия, в частности, «предоставляются» многим видам вредителей современным монокультурным земледелием, когда большие площади бывают заняты только одним видом полезных растений. Наконец, отсутствие естественных врагов, которые часто подвергаются полному истреблению в пределах местообитаний, созданных человеком, может привести к существенному снижению смертности. Так, в лабораторных экспериментах венгерских ученых одна-единственная пара мышей-полевок за год дала потомство общей численностью 2557 особей (детей, внуков и правнуков). Для сохранения постоянной численности популяции, скажем, из 128 детенышей должны были бы погибнуть 126. Если сохранятся четверо, то численность уже за одно поколение удвоится; если останется лишь один, то численность станет наполовину меньше.
Выравнивание факторов
Среди них в первую очередь следует назвать явление «компенсации» различных влияний, то есть взаимодополнение и взаимное выравнивание действующих факторов. Примером этого служит опыт с большими синицами, проведенный в Нидерландах. Путем искусственного снижения их плодовитости степень выживания птиц в последующую зиму была ощутимо повышена. Так же и при контролируемом промысловом использовании животных, в частности в ловле рыбы, пытаются добиться того, чтобы потери, наносимые популяции человеком, действовали только вместо других природных причин смертности и лишь компенсировали высокую скорость размножения этих животных. В идеальном случае путем разумной эксплуатации удается в такой степени уменьшить влияние внутривидовой конкуренции, что популяция как целое даже укрепляется.
Другим примером подобной компенсации может служить дубовая листовертка. На территории, где было выпущено много птиц, в конце периода поедания листвы гусеницами этого вредителя их популяция понесла точно такие же потери, как и на соседней площади, которая была в меньшей мере защищена птицами. Как удалось установить, смертность гусениц вследствие склевывания их птицами была сопоставима с масштабом их гибели (на соседнем участке) прежде всего из-за пищевой конкуренции. При каждом вмешательстве человека следует ожидать возможности такой компенсации, но предсказать это очень трудно. Так, бывали случаи, когда насекомые-паразиты, ввезенные из других стран для биологической борьбы с вредителями, настолько мешали друг другу, что оказывались совершенно неэффективными. В других случаях насекомоядные птицы поедали преимущественно больных или ослабленных паразитами насекомых. Особенно важно учитывать подобные реакции выравнивания при частом применении химических мер борьбы с вредителями. Химическая борьба всегда означает нарушение общей биологической системы. Существуют многочисленные примеры, когда результат, которого стремятся добиться с помощью ядохимикатов, получается обратным. Если химические средства подавляют внутривидовую конкуренцию, то может наступить даже «перекомпенсация»: популяция будет расти быстрее, чем когда это происходит без всякого вмешательства. Часто случается, что сами вредители несут при этом меньшие потери, чем их естественные антагонисты, которые и медленнее оправляются затем от последствий химического воздействия. Кроме того, бывают компенсационные эффекты, в результате которых животное, не игравшее ранее сколько-нибудь значительной роли, внезапно занимает место успешно подавленного вредителя и в свою очередь начинает приносить вред. Из сказанного следует, что предпосылкой всякого вмешательства человека в экологическую систему должно служить возможно более полное знание присущих ей взаимосвязей. Лишь при этом условии человек может взять на себя ответственность за последствия своих действий.
«Естественные враги» вредителей-паразиты, хищники и возбудители болезней-предпочтительно определяются здесь как антагонисты. Это понятие выражает взаимоотношения, складывающиеся в природе без вмешательства человека, гораздо более адекватно, чем односторонне-прямолинейное слово «враг».
Многообразие в пределах популяции
Мы уже указывали на то, что природная популяция состоит не из вполне сходных между собой членов, а из индивидуальных животных с разными наклонностями и что состав популяции в отношении этих животных способен меняться в пространстве и во времени. Риск для существования популяции в целом распределяется на возможно большее число отдельных популяций. В крайнем случае можно даже представить себе процессы регулирования, базирующиеся исключительно на подобных различиях, существующих в рамках одной популяции, на взаимоотношениях отдельных популяций, каждая из которых более или менее отлична от других по своим требованиям к жизни или житейским привычкам.
У мышевидных грызунов уменьшение средней жизнеспособности наблюдалось с увеличением плотности популяции. Иначе говоря, качество всей популяции при этом в целом ухудшалось. Удалось, однако, установить, что вполне определенные, наследственно закрепленные группы внутри популяции становятся при высокой ее плотности особенно агрессивными или первыми начинают переселение. Аналогичные явления обнаружены и среди насекомых. Так, у североамериканских родичей европейского кольчатого коконопряда (Malacosoma pluviale) различаются две группы гусениц «активный» и «пассивный» типы. Они отличаются между собой не только степенью подвижности как гусениц, так и бабочек, но и своей реакцией на световые раздражители, поведением при поисках корма и при постройке гнезда. Для нас здесь существенно то обстоятельство, что в процессе увеличения плотности популяции «активный» тип гусениц составляет большинство. И наоборот, на пике массового размножения преобладающим становится «пассивный» тип, который господствует на протяжении всей фазы уменьшения плотности популяции. Точно такое же открытие сделали швейцарские энтомологи, исследовавшие серую лиственичную листовертку (Zeiraphera griseana). У этой бабочки - опасного вредителя лиственницы - тоже имеется два типа гусениц: темный и светлый. Темный тип восприимчив к стрессу, чем бы последний ни был вызван скученностью или пищевой конкуренцией, погодными влияниями или средствам» борьбы с насекомыми. При массовом размножении темный тип все сильнее вытесняется более стойким и выносливым светлым, который затем, подобно пассивному типу гусениц американского кольчатого коконопряда, преобладает в течение всей фазы уменьшения плотности популяции. Можно привести еще целый ряд подобных примеров, свидетельствующих, что возрастание плотности популяции в большей мере благоприятствует какой-то одной отдельной популяции и тем самым способствует ее преимущественному выживанию в процессе отбора. Вопрос о том, достаточно ли одного только подобного взаимодействия разных частей популяции, имеющих наследственные отличия друг от друга, для объяснения колебаний ее численности в рамках определенною диапазона значений плотности, остается спорным. Но во всяком случае, ситуации, возникающие в процессе изменения численности какого-либо вида животных (с несколькими такими примерами мы уже ознакомились), могут способствовать формированию генетического многообразия внутри популяции. Особая роль при этом принадлежит конкуренции между особями одного вида. Она становится тем более ожесточенной, чем более соперники похожи друг на друга по своим свойствам и запросам; поэтому внутривидовая конкуренция обычно бывает сильнее, чем межвидовая.
Страницы: 1, 2, 3, 4
