Ритмы популяций

Ритмы популяций

Обратим внимание на то, что ходят не отдельные жуки-чернотелки, а сразу их множество. Вот утром, куда не кинь взгляд, бегают крупные блестящие жуки сцитисы. А вечереет, начало сумерек и из нор грызунов и покопок черепах сплошным черным потоком «выливаются» полчища громадных жуков – бляпсов фаусти. Можно сказать, что одна видовая популяция сменяет другую.

Теперь попробуем увидеть закономерности ритмов уже не особей, а популяций... Здесь-то и ждут нас ответы на многие только что заданные вопросы. Как же соотносятся такие колебательные системы какособь и популяция? Чего только не придумывают на эту тему.

Немного пофантазируем

Принято считать, что человек тем и отличается от животного, что мыслит. А одна из особенностей мышления – умение предугадать ход событий, то есть догадаться о том, что еще не произошло. У животных такая способность к прогнозу находится в зачаточном состоянии. Но она тоже есть, как доказали опыты последних лет.

Проявлять свою способность прогнозировать события человек начал давно. Вспомним хотя бы древних пророков. Чаще всего ими были люди, сидящие на перекрестке трех дорог и говорящие очень невнятные слова и фразы. Любой, не обладающий даром прорицания человек, мог послушать это бормотание и сделать далеко идущие выводы для себя и своей семьи. Обычно пророки были просто неграмотными, но весьма разговорчивыми людьми. С тех же времен функционировало и неспокойное племя астрологов, френологов, физиогномиков и прочих. Прорицания этих специалистов были более убедительны. Совпадения случавшихся событий с напророченными разжигали интерес к прогнозированию. Да и кому не интересно узнать, что с ним произойдет не только через 10 лет, но даже завтра.

Постепенно прорицания выросли в научный прогноз, и само слово прогноз стало обыденным. Подмеченная закономерность, если она повторяется во времени, легко может стать основой прогноза. Например, циклон (атмосферный вихрь ограниченных размеров), идущий к Европе от берегов Бразилии, при соответствующих средствах оповещения дает возможность предугадать, скажем, погоду.

Но есть еще один вариант прогноза – поиск аналогов, то есть процессов, имеющих разную основу, но протекающих сходно. Во многих науках, в частности в биологии, нередко пользуются аналогиями. Например, зная, как живет азиатский тушканчик, можно предугадать образ жизни животных, внешне похожих на него, но очень далеких по происхождению – африканских прыгунчиков.

Наши рассуждения, или, скорее, фантазии, будем строить на сходстве процессов, изучаемых различными науками. Тогда, используя известный процесс, попробуем по аналогии спрогнозировать неизвестный.

Процессы в биологии подчас оказываются аналогичными процессам в физике, где имеется целый раздел, посвященный общим свойствам колебательных систем. Чем же мышь не «колебательная система»? В ней со строгой периодичностью колеблется сердце, перекачивая кровь, с определенной периодичностью изменяется состав этой крови. Поведение грызуна повторяется изо дня в день, каждые сутки зверек переходит довольно однотипно от активного состояния к пассивному – сну. Так в одном животном оказывается целая система взаимосвязанных колебаний.

Проведем мысленно школьный опыт прямо в кабинете физики. Попробуем построить мышь! Но ни хвоста, ни усов, да и вообще много характерных особенностей зверька наша конструкция иметь не будет. Мы ее соорудим только по одному признаку: пусть это будет система, колеблющаяся с периодом в 24 часа. Для этого будем соединять между собой, допустим, колебательные контуры, состоящие из катушки и конденсатора. У каждого из них период колебаний очень маленький, а частота весьма большая. Известно, что система взаимосвязанных осцилляторов (колеблющихся единиц) колеблется с большим периодом, чем ее составляющие. Это нам подходит. Будем присоединять контуры друг к другу, пока их не соберется столько, что вся система (цепь) станет колебаться с периодом около суток. Итак, изрядно помучившись, мы создали громадную «электромышь», состоящую из многих колеблющихся единиц, с собственным ритмом – около 24 часов.

Теперь нам интересно посмотреть, как будут взаимодействовать несколько «электромышей». Для этого вспомним одно явление, давно описанное физиками, а именно – наложение колебаний. Чтобы убедиться в его существовании, можно провести еще один опыт. Попробуем к каждому уху приложить часы и, посидев в тишине, послушать. Мы слышим часы, тикающие вразнобой. Через некоторое время они станут тикать все более синхронно, и вот они уже дружно тикают, как одни. Еще немножко терпения, и общий тик нарушается. Снова – разнобой. Чем терпеливее слушать, тем больше мы услышим повторений этой последовательности. Период таких повторений будет значительно большим, чем тиканье часов.

Установив, что одинаковые колебания периодически накладываются друг на друга, предположим, что ритмы активности мышей вполне подчиняются законам физики из раздела «колебания и волны». Остается при помощи аналогий с «электромышью» и по-разному тикающими часами «создать» механизм взаимодействия мышей в природе, то есть считать все сказанное выше элементами модели целого мышиного «населения».

Каждый зверек живет в ритме с периодом около суток, почему бы не представить его как удельный осциллятор? Тогда особи одного вида на некоторой территории (в одном лесу) будут составлять систему таких осцилляторов.

Активность многих мышей (суммарная) должна колебаться с периодом много больше суточного. А если добавить сюда наш житейский опыт с часами, то ясно, что мыши должны в какие-то периоды бегать вразнобой, а иногда – все вместе. Итак, система начала колебаться. Вся эта масса мышей одного вида на одной территории (такую совокупность мышей экологи называют популяцией) то бегает вразнобой, то вся одновременно. Периодичность такого массового появления бегающих мышей – несколько месяцев. Может быть, все было бы так, но в полях живут не «электромыши», а самые обыкновенные – с хвостиками.

Конечно, нафантазированное нами грешит огромным числом неувязок и совсем не похоже на научную гипотезу. Но вот какая странность: зоологи, работающие в экспедициях, часто с удивлением обнаруживают, что у них под ногами в массе мечутся и бегают мыши. И случаются такие дни почти каждое лето, а то и несколько раз за сезон. Объяснить этот феномен достаточно доказательно пока не может никто. И с чего бы мышам бегать?! А может быть, наша модель не совсем плоха? Тем более что такую же гипотезу об организации подвижности в популяции мышей высказывали новосибирские ученые А.С. Николаев и Ю.К. Галактионов.

История науки переполнена фантазиями. Часть их уже обрела вид научных теорий, а многие так и остались фантазиями. Это говорит, прежде всего, о том, как мало еще сделано.

Циркадную систему сообщества грызунов нам построить не удалось, мы ее только сочинили. Мало данных пока имеет наука на этот счет. Возможно, еще многие тысячи учёных будут выезжать в экспедиции в разные районы Земли, накапливать знания по ритмам суточной активности у разных видов животных. Многократная проверка, счет и, конечно, создание разнообразных моделей аналогов – цифровых, теоретических – позволят, наконец, подступиться к этой проблеме. Решение же ее – дело весьма отдаленного будущего.

Можно удивиться тому, зачем сотням ученых заниматься распорядком дня каких-то мышей? Но ведь здесь важен не объект изучения, а цель. Изучают-то биоритмы, а материал (мыши, тараканы и пр.) выбирают только из соображений удобства решения задачи. Что касается мышей, то изучать их не так уж и бесполезно. Нужно просто вспомнить, что грызуны – не только вредители сельского хозяйства, разносчики опасных для человека заболеваний, но и естественный корм для многих пушных зверей, лабораторные животные, необходимые в медицинских исследованиях. Так что изучение мышей оказывается весьма нужной работой.

Лев Ердаков
 

Комментарии материала:

Разместить комментарий

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Другие материалы

Поиск продолжается
         Внимательный читатель, видимо, найдет массу противоречий в нашем рассказе о биологических ритмах. Действительно, ведь у таракана в определенном месте нашли часы, почему бы не считать, что у всех животных они устроены подобным же образом. Однако у таракана нашли не «часы вообще», а...
Польза очевидна
         Знание биологических ритмов, как и почти всякое знание, дает человеку возможность управлять природными процессами. Естественно, человек пользуется полученной возможностью. Чем же может управлять хронобиолог? Хронобиология развивалась в рамках многих наук, но, обретя самостоятельность, не потеряла...
Помеха или помощь?
         Долгое время ученые не учитывали значение суточных ритмов в лечебной практике. А у практикующих врачей постепенно накапливались факты ритмичного появления симптомов многих заболеваний. Так эмпирически выяснилась необходимость учета ритмов физиологических процессов. Как мы уже могли убедиться, в...
Часы сломались!
         Так ли уж плоха бессонница?  Почему каждый год белеют зайцы, а птички улетают на юг? И что будет если наши биочасы дадут сбой? Обладатели внутренних часов – растения, животные и человек сами по себе очень сложно устроены. Мало того, что они состоят из множества разнообразных клеток, тканей, органов,...
Использование часов
         Нам хорошо знаком жест, которым мы подносим часы к уху, чтобы проверить, идут ли они. А как узнать, что часы идут у живых организмов? Нельзя ли вынудить их оставлять какие-нибудь метки в строго определенное время? Ответ на этот вопрос дали растения. Опыт был несложен. К растению присоединили прибор, записывающий...
Сломать, чтобы понять
           Разрушаем, чтобы узнать, как это устроено! А начинается все обычно с детства. Ребенок отрывает у куклы голову и сосредоточенно смотрит, что там внутри. Человек растет, и вот уже отрок разбирает будильник, не будучи уверен, что соберет его. Так уж устроен наш привычный мир – чем больше разобранных...
Каждому свое время
           Пронаблюдать, как животные пользуются своими биологическими часами можно и, не зная, в каком из органов зверька находятся его часы. В самом деле, миллионы людей носят часы на руке, но починять их несут к часовщикам. Никому не придет в голову, что часы можно покупать и носить, только...
Кто задает ритм?
Каждый организм функционирует в циркадном ритме. Кто же задает этот ритм? Может быть, животным его навязывает внешняя среда, и ее изменения соответственно меняют ритм? А вдруг внешняя среда ни при чем, часы животного от нее не зависят вовсе, и что бы вокруг ни происходило, организм упрямо следует только своему внутреннему времени? В конце концов...
Ритмы особей
        Идеальное место для наблюдений за работой биологических часов в природе – пустыня. Солнце, как огромный маятник, резко разделяет сутки на день и ночь. Ночью по бархану, оставляя за собой кружевные следы, бродят жуки-чернотелки, черные, малоповоротливые, не умеющие летать мусорщики. Клочки чахлой...
Колебания – основа жизни
          Движение это жизнь, остановка – смерть. Отсюда медленное движение – и жизнь такая же, быстрое – и жизнь скоротечна. Шустро движется в поверхностной пленке воды инфузория и живет она не долго. Глядишь, и уже разделилась на две. Медленно бредет черепаха, неспешно течет по ее...
24 января 2017 года Этно-экологический информационный центр "Лач" г. Петропавловск-Камчатский   Сегодня в номере: Первыми в Корякии открыли Год экологии в ительменском селе Ковран Газпром готовит технико-экономическое обоснование освоения Западно-Камчатского шельфа Информация по сбору, рассмотрению и подготовке предложений по внесению изменений в Правила рыболовства «Ренова» планирует добывать на месторождении Кумроч 7 тонн золота в год Экологическое пр...
Информационная рассылка «Лач» № 3 (669)
Актуальные аспекты оценки медико-демографического и социально-эконмического развития Новосибирской области. По предварительным данным Федеральной службы государственной статистики, численность населения Новосибирской области на 1 января 2016 года составила -    2761659 человек [26].   Рис. 1. Динамика численности населения Новосибирской области Показатель рождаемости по Новосибирской области в 2015 году возрос и составил 14,2 на 1000 населения (2014 г. – 14,1), по Ро...
Медико-демографические показатели Новосибирской области
15 сентября учащиеся школ Пожарского района, работающих в рамках проекта «Нас объединил Бикин!»,  встретились на Слёте молодежных экологических объединений, чтобы подвести итоги своей многомесячной исследовательской работы. Напомним, что в мае этого года при поддержке Амурского филиала WWF России во всех 9 сельских школах района и поселке Лучегорск начали работать школьные экологические агентства, взявшие под свой контроль реки, озера и лесные уголки, расположенные рядом с насел...
За окном зима, мороз, прилетают на кормушку птицы. Однако выйдешь на улицу и отчётливо чувствуется в воздухе дыхание весны. Совсем скоро активно начнут капать с крыш сосульки и стремительно таять сугробы, возвратятся на Родину из дальних стран перелётные птицы. А там уж и до лета недалеко. Сегодня мы предлагаем вам вспомнить лето. Прошедшим летом в рамках программы «Усынови заказник» было объявлено два конкурса: «Живая вода» и «В лесу и на лугу», оба были посв...
Сегодня вечером скончался Алексей Владимирович Яблоков, выдающийся ученый, яркий общественный и политический деятель. Об этом сообщил в фейсбуке Игорь Яковлев. Алексей Владимирович родился 3 октября 1933 г.в Москве. Еще в школе увлекся биологией, был  председателем Кружка юных биологов Московского зоопарка и  основателем молодежной секции Всероссийского общества охраны природы.  После окончания МГУ, защитил   кандидатскую, а потом и докторскую диссертации....
Умер Алексей Владимирович Яблоков

Другие материалы

​«Преображенские» чтения
02.02. | Гость | Статью
  •  
  • Страница 1 из 55
  • ››
В группе: 1,366 участников
Материалов: 1,175

Целью научно-исследовательской лаборатории проблем непрерывного экологического образования является проведение научных и методологических исследований

Цели и задачи лаборатории

Целью научно-исследовательской лаборатории проблем непрерывного экологического образования является проведение научных и научно-методологических исследований в сфере непрерывного экологического образования, обновление концепции такого образования, выработка теоретических и методологических его...

Конкурс экологических проектов экодело зима 2017

Фотогалерея

Интересные ссылки

«Спутниковый мониторинг пожаров на Дальнем востоке России». Сервис работает на основе технологии «Геомиксер», разработанной в ИТЦ «СКАНЭКС»

«Спутниковый мониторинг пожаров на Дальнем востоке России». Сервис работает на основе технологии «Геомиксер», разработанной в ИТЦ «СКАНЭКС»

 

Активность на сайте

Никита Иванов аватар
Никита Иванов
Камышловка - полевой природный практикум

Хороший проект. И конкурсы интересные

родион перюк аватар
родион перюк
Вкусная, чистая, честная еда - наше право и будущее. Стартует Сахалин!

Хороший проект! Удачи в реализации!

Sergey Smirnoff аватар
Sergey Smirnoff
Вкусная, чистая, честная еда - наше право и будущее. Стартует Сахалин!

Отличный проект. Поддерживаю!

Алексей Писковский аватар
Алексей Писковский
Экономия воды и газа или просто предупреждение потопов, взрывов и пожаров?

ЭкоКартридж есть такая организация. К ним обратись.https...

Наталья  Парамонова аватар
Наталья Парамонова
Экопарк «Белоярье»

Желаю, чтобы проект воплотился в жизнь!   Через несколько лет люди будут благодарны его создателям!

Антон Ромашкин аватар
Антон Ромашкин
Вкусная, чистая, честная еда - наше право и будущее. Стартует Сахалин!

Отличный проект! Такие инициативы должны получать поддержку государственную и реализовываться во всех регионах страны. Удачи вам!

...
сортировать по иконкам
16 часов 38 минут назад
Алексей Писковский
Алексей Писковский аватар
Экономия воды и газа или просто предупреждение потопов, взры...
Смотрели: 6,489 |

ЭкоКартридж есть такая организация. К ним обратись.https...

4 дня 16 часов назад
Гузель Арсланова
Гузель Арсланова аватар
Экономия воды и газа или просто предупреждение потопов, взры...
Смотрели: 6,489 |

Добрый день. 

Я не по теме с вопросом. Сайт не дает разместить новую тему. Поэтому пишу в этой..(админы простите). Поотому что т...

41 неделя 4 дня назад
martaka maminov
martaka maminov аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 137,322 |

Обращайтесь, отличная компания http://www.ecocentrp.ru/about/...

1 год 1 неделя назад
Глеб савельев
Глеб савельев аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 137,322 |

нужна схема пещер с измерениями

1 год 4 недели назад
Ольга Волобуева
Ольга Волобуева аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 137,322 |

если Вы обладаете информацией , как составить топокарту пещеры, пишите нам. Очень нужна помощь в составлении паспорта объекта

размешен 21.02.17 | Тип: Событие

10 - 11 апреля 2017 года в Москве в отеле "Арарат Парк Хаятт" состоится ХII Всероссийский Конгресс «Государственное регулирование охраны окружающей...

размешен 21.02.17 | Тип: Статью

За окном зима, мороз, прилетают на кормушку птицы. Однако выйдешь на улицу и отчётливо чувствуется в воздухе дыхание весны. Совсем скоро активно начнут капать с крыш сосульки и с...

размешен 19.02.17 | Тип: Статью
Команда защитников Шлюзовского леса

Команда защитников Шлюзовского леса сложилась в августе 2015 года в ходе года в ходе общественного противостояния планам масштабного строительства медицинского технопарка «...

размешен 16.02.17 | Тип: Статью

В Санкт-Петербурге обсудили наиболее важные изменения, происходящие в области сбора, переработки и утилизации отходов. Дискуссия «Город и мусор: кто кого? Как Петербургу победить в бор...

Подпишись на рассылку

Будьте в курсе последних новостей!

RSS-материал