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...
 Проведите эксперимент в школьных одиннадцатых классах, задав ребятам один единственный вопрос: кто хочет стать земледельцем и всю жизнь работать на земле? Результаты опроса пришлите мне по Интернету: yunzh@mail.ru. Я не знаю, сколько учителей проведут этот эксперимент и пришлют ли мне хоть одно письмо с результатом этого эксперимента, но почти уверен, что желающих стать земледельцем и всю жизнь работать на земле будет один-два человека на весь класс, а может – ни одного. На чём осно...
Одиннадцатиклассники и земледелие
            Летом 2017 года, участники эколого-краеведческого кружка МБОУ АСОШ №5 «Я – исследователь!» участвовали в краевом исследовательском конкурсе «Живая вода». Организаторы конкурса:  Алтайская  краевая  программа  «Усынови  заказник» и Тигирекский заповедник.                   Целью конкурса является  знакомст...
Сегодня во всем мире отмечают международный день снежного барса. Международный день снежного барса был учрежден 23 октября, так как именно в этот день в 2013 году в Бишкеке открылся первый Международный форум по сохранению снежного барса, где представители 12 стран в ареале редкого хищника (Афганистан, Бутан, Индия, Казахстан, Кыргызстан, Китай, Монголия, Непал, Пакистан, Россия, Таджикистан, Узбекистан) впервые собрались вместе, чтобы объединить усилия по сохранению ирбиса. Тогда же была принят...
Международный день снежного барса
Туристическое «освоение» оз. Байкал принесло массу экологических проблем различной остроты. К примеру, сравнительно нетрудно собрать и вывезти мусор, накопившийся от туристов. Гораздо больших расходов требует качественная очистка стоков от многочисленных турбаз и гостиниц, населенных пунктов, однако и эта задача, в принципе, решаема. Были бы деньги и контроль за их использованием. Но вот снос незаконных строений в современных условиях - дело чрезвычайно трудное и долгое. В то время к...
Байкал тяжело болен «строительной лихорадкой»
Дым и копоть угольных станций – причина болезней и сотен тысяч смертей в год по всему миру. Атмосферное и экологическое загрязнение от сжигания угля оборачивается миллиардными затратами на здравоохранение. Сжигание и добыча угля наносят и прямой, и косвенный вред здоровью человека. Европейский реестр выбросов и переноса загрязнителей включает 53 загрязняющих вещества, которые в результате работы угольных станций попадают в воздух, воду и почву. При сжигании килограмма каменного угля произв...
Мелкая пыль, большая цена

Другие материалы

  •  
  • Страница 1 из 58
  • ››
В группе: 1,421 участников
Материалов: 1,221

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 лето 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

Олеся Ильина аватар
Олеся Ильина
Эко-экспедиция #БайкалSOS

Выступление на конференции TEDx Новосибирск: о Байкале и о проблеме загрязнения пластиком - по мотивам экспедиции прошлого года.

...

Елена Теплюк аватар
Елена Теплюк
Родники Ольхона

Считаю проект актуальным и интересным!

Ольга Чупаченко аватар
Ольга Чупаченко
Анда буа («Друзья тайги»)

Проект чрезвычайно полезный, конкретный, с понятным и ярким результатом. Вроде бы "малое дело", зато с реальными измеряемыми после...

Анна Огородникова аватар
Анна Огородникова
Родники Ольхона

Чистая вода - один из главных наших ресурсов. Забота о родниках на Ольхоне - это не только дань памяти традициям местного населения и их пре...

Миша Самолетов аватар
Миша Самолетов
Родники Ольхона

Здорово! Слова благодарности люди оставляли по этой ссылке

...
Миша Самолетов аватар
Миша Самолетов
Родники Ольхона

Здорово! Слова благодарности люди оставляли по этой ссылке

...
сортировать по иконкам
38 недель 19 часов назад
Алексей Писковский
Алексей Писковский аватар
Экономия воды и газа или просто предупреждение потопов, взры...
Смотрели: 64,767 |

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

38 недель 4 дня назад
Гузель Арсланова
Гузель Арсланова аватар
Экономия воды и газа или просто предупреждение потопов, взры...
Смотрели: 64,767 |

Добрый день. 

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

1 год 27 недель назад
martaka maminov
martaka maminov аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 139,158 |

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

1 год 39 недель назад
Глеб савельев
Глеб савельев аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 139,158 |

нужна схема пещер с измерениями

1 год 42 недели назад
Ольга Волобуева
Ольга Волобуева аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 139,158 |

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

размешен 18.11.17 | Тип: Статью
Сергей Фомичев

Постоянные дискуссии и коррекции стратегии - необходимое условие нормального развития экологического движения. Другое важное условие развития - соответствие и следование этике дв...

размешен 17.11.17 | Тип: Статью
КРУШЕНИЕ СЕВЕРНОЙ МЕГАФАУНЫ

Разрушение биосферы планеты вызывает все большую озабоченность у ученых.

В журнале BioScience опубликована статья "World Scientists’ Warning to Hu...

размешен 16.11.17 | Тип: Событие

В Академгородке г. Новосибирска 23-24 ноября 2017 г.  состоится Пятая Сибирская межрегиональная конференция «Экологическое воспитание в проектно-исследовательской деят...

размешен 16.11.17 | Тип: Новость

Инициативная группа жителей села Хомутово Иркутской области...

размешен 16.11.17 | Тип: Событие

ПОЛОЖЕНИЕ

о проведении Межрегионального экологического фестиваля

«Будущее в р...

Подпишись на рассылку

Будьте в курсе последних новостей!

RSS-материал