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...
Владимир Федорович Белоголовов продолжает делиться впечатлениями о своих поездках на Байкал. Это сладкое слово-халява. Заблудившийся автобус. В трансконтинетальном тумане. Гендерное неравенство. Покапать, это святое... Не настоящий костер.  Позвонили из совета ветеранов геологов Бурятии – предлагаем выезд на Байкал на 2 дня. Условие – взнос 500 руб. и формат -  все включено (проживание и питание). Предложение от которого нельзя отказаться.     ...
Мечты сбываются с ООПТ. ООПТ – это, не просто особо охраняемые природные территории, это своеобразный остров, где кипит и развивается своя жизнь. Активисты программы «Усынови заказник» из Крутихинского района – отряд «Экопатруль» давно мечтали встретить чёрного аиста, а на гнезде с птенцами – тем более! Мечта школьников осуществилась в Корниловском заказнике с госинспектором КГБУ «Алтайприрода» Николаем Мироновым. В тот день ребята с егерем о...
Люди– прежде всего: как собрать команду и наладить совместную деятельность. Участники общественной кампании – самый главный ее ресурс. Это могут быть ваши соседи, знакомые или вовсе незнакомые люди – любой, кого волнует та же самая проблема, что и вас, и кто готов действовать. Формирование инициативной группы, построение пусть и временной, но объединенной общими целями команды – процесс непростой. Но результат того стоит: эффективная групповая работа не только сплотит ед...
  Интернет-ресурсы по экологической тематике и проблемам устойчивого развития.  iNaturalist -  проект объединяющий ученых, натуралистов и  любителей природы для обмена данными наблюдений за животными и растениями. "Флора России": проект-зонтик для автоматического анализа данных по региональным проектам, посвященным сосудистым растениям России Краудсорсинговая веб-ГИС «Фаунистика» созда...
Короткие видеоуроки о том как  создать общественное движение  от сербского Центра Прикладного Ненасильственного Действия и Стратегий (CANVAS). Как сплотить людей для достижения социальных перемен?  Как завоевать их доверие? Как  сформировать активное неформальное сообщество  и противостоять попыткам его дискредитировать? Просмотрев  десять коротких видеороликов CANVAS,  вы можете получить ответы на эти вопросы. Видео сделаны в виде мул...
Как объединить людей для социальных перемен

Другие материалы

08.08. | Гость | Проект
09.05. | Гость | Статью
07.03. | Алексей Эбель | Статью
22.02. | Гость | Статью
  •  
  • Страница 1 из 65
  • ››
В группе: 1,502 участников
Материалов: 1,318

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...

Фотогалерея

Интересные ссылки

Коллекция экологических ссылок

«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

сортировать по иконкам
1 день 17 часов назад
sarnieskalyo@gazeta.pl sarn...
sarnieskalyo@gazeta.pl sarnieskalyo@gazeta.pl аватар
Нужна помощь!

Смотрели: 2,217 |

...

1 день 18 часов назад
sarnieskalyo@gazeta.pl sarn...
sarnieskalyo@gazeta.pl sarnieskalyo@gazeta.pl аватар
Нужна помощь!

Смотрели: 2,217 |

website

Fifa 19 Hack Tool 2019 AUGUST...

1 день 18 часов назад
sarnieskalyo@gazeta.pl sarn...
sarnieskalyo@gazeta.pl sarnieskalyo@gazeta.pl аватар
Нужна помощь!

Смотрели: 2,217 |

website

Fifa 19 Hack Tool 2019 AUGUST...

1 день 18 часов назад
sarnieskalyo@gazeta.pl sarn...
sarnieskalyo@gazeta.pl sarnieskalyo@gazeta.pl аватар
Нужна помощь!

Смотрели: 2,217 |

web

Fifa 19 Ultimate Te...

1 день 18 часов назад
sarnieskalyo@gazeta.pl sarn...
sarnieskalyo@gazeta.pl sarnieskalyo@gazeta.pl аватар
Нужна помощь!

Смотрели: 2,217 |

web

Fifa 19 Ultimate Te...

размешен 19.08.19 | Тип: Новость

22 августа 2019 года губернатор Новосибирской области Андрей Травников посетит завод «Балтика-Новосибирск». Целью визита станет открытие новых биологических очистных сооружений (...

размешен 16.08.19 | Тип: Статью

Краевая программа «Усынови заказник» в тесном сотрудничестве с КГБУ «...

размешен 16.08.19 | Тип: Статью

Представим ситуацию: вы проснулись, выглянули в окно и обнаружили, что в вашем дворе, прямо на детской площадке или в п...

размешен 15.08.19 | Тип: Новость

"Союз коренных малочисленных народов Томской области" провел акцию по подержке защиты сибирской тайги от пожаров. Акция была проведена в двух районах области, где компактно прожива...

размешен 13.08.19 | Тип: Статью

Экологическое неблагополучие Байкала наиболее заметно в районе Малого Моря. К примеру, вот что я наблюдал на острове Ольхон.  27 июля у мыса Шаманка – бывшего...

Подпишись на рассылку

Будьте в курсе последних новостей!

RSS-материал