Экология для зеленых (Что происходит с нарушителями природных правил?)

Мы продолжаем публикацию отрывков из монографии Л.Н. Ердакова "Непрерывное экологическое образование (Экология для зеленых)".
 
Эта книга адресована в первую очередь родителям, воспитывающим детей в возрасте от 4 до 12 лет. Именно тогда с ними наиболее результативно заниматься экологией.

Что происходит с нарушителями природных правил?

Все организмы живут по экологическим правилам, причем присматривать за их точным соблюдением никому не нужно. Если какое-то животное нарушает правила, то оно не сможет прожить долго, результатом не выполнения их будет гибель особи. Представим себе, например, жуков, которые должны точно выполнять суточный режим своей деятельности. Им нужно вовремя выходить из-под камушков, пастись, а затем во время уходить в свои укрытия. В пустыне живет множество видов жуков чернотелок (медляков). Они представлены двумя экологическими группами -дневные и ночные. Светлое время суток пасутся дневные виды, вечером они уходят на ночной покой, а выходят ночные виды. Днем очень жарко и ящерицам агамам, питающимся в основном жуками, совершенно невозможно охотиться на раскаленном песке. Ночью в пустыне становится холодно и снова ящерицам трудно охотиться, они ведь холоднокровные и их движения с понижением температуры замедляются. Что это за хищник -тихоход! Выход для агам очевиден, они охотятся в вечерние и утренние сумерки, когда имеется достаточно высокая температура воздуха и достаточно хорошо видно. Теперь посмотрим, как работает эта коадаптационная система. Утром ночные чернотелки уходят на покой, в убежища. Светает, появляются агамы. Они хватают опоздавших с ночной смены жуков, тех, кто не точно выполнил свой режим дня. Солнышко поднимается выше, агамы все еще охотятся, но теперь они едят слишком торопливых дневных жуков, тех которые поспешили и раньше срока вылезли из своих убежищ. День установился, агамы спят в своих укрытиях, дневные медляки бродят по пустыне, пасутся. Вечереет в пустыне, и дневные жуки отправляются на покой. Смеркается, появляются на барханах шустрые агамы и начинают охоту на опоздавших дневных жуков, а затем еще прихватывают и слишком торопливо вышедших и нарушивших режим ночных. Как видим, соблюдение режима дня обходится без координатора. Точнее выполняешь режим дня, -дольше проживешь, больше оставишь потомства. А теперь представим себе животное, которое не вовремя размножилось. Утки сбиваются в стаи, собираются в теплые края, а одна взяла да и снесла яйца. Села она выводить утят. Как вы думаете, что ждет этих утят и их мамашу? Удобно ли будет полярному волку, не выполнившему правило Бергмана* и оставшемуся мелким в своей тундре? Скорее всего, он не сможет справиться с климатом тундры зимой и замерзнет. Ведь ему при мелких размерах зимой придется питаться гораздо интенсивнее, чем его собрату нормальных размеров, а, кроме того, маленький волк быстрее большого теряет тепло.
На уровне особи кажется все понятно, особь-нарушитель, особь-урод не может прожить среди нормальных и, тем более оставить многочисленное потомство. Слишком велики преимущества полноценных организмов перед своими убогими собратьями. Но поодиночке в природе никто не живет. Посмотрим, возможно ли теперь уже не особи, а целой их популяции «пойти своим путем» вопреки экологическим правилам.
Все члены популяции совершенно нормальные, уклоняющихся и уродов нет (как мы помним, они не выжили), а сама популяция стала сверх меры увеличивать свою численность. Нет координатора, который запретил бы ей это делать, уговорил не размножаться слишком сильно, запугал последствиями. Избыточно сильно размножающаяся популяция может быть остановлена чисто внешними причинами, например кормом. ______________
* Правило Бергмана гласит – у теплокровных животных, подверженных географической изменчивости, размеры тела особей в среднем больше у популяций живущих в более холодных частях видового ареала. (Реймерс,1988).

 Представьте себе копытных на огромном лугу, которые начали бурно размножаться. Число их быстро растет, каждое животное ест траву, и вот уже травы не хватает на всех. Часть ее съели, а больше – вытоптали копытами при пастьбе. Нехватка корма привела к голоду, во время которого животные перестали размножаться, а наиболее слабые вымерли. Стало так мало травоядных, что трава уже возобновляется быстрее, чем ее выщипывают. Через сравнительно небольшое время (трава растет быстро) пастбище восстановилось и животным опять стало хватать зелени не только для собственного роста, но и для размножения. Вот и сработал чисто внешний ограничитель неумеренного роста численности. А теперь мы возьмем, к примеру, такого растительноядного животного, которое не вытопчет луг и всю траву съесть на нем не в состоянии. Так что оно не ограничено кормовой базой. Таким животным в Сибири являются, например водяная полевка. Временами на больших территориях эти зверьки создают вспышки массового размножения. Однако и такие популяции управляются экологическими законами, подчиняют им изменения своей численности.

Для любой популяции существуют внешние ограничители роста численности, их можно назвать контролерами. Так травоядных животных контролируют хищники. Если же начался рост численности водяной полевки, то неминуемо, вслед за ней начнет расти численность ее хищников – куньих, лисиц, хищных птиц. Все они имеют потенциал размножения меньший чем у полевки и, если рост числа ее особей станет очень интенсивным, то хищники не будут успевать его контролировать. Тогда включится еще один механизм контроля, например паразит (это чаще всего круглые и плоские черви), потенциал размножения которого далеко превосходит полевочий. В популяции грызунов начнутся глистные заболевания. Такие болезни истощат многих зверьков, вызовут массовую гибель молодняка и старых животных. Заражение червями будет распространяться стремительно. Заразного начала хватит всем, ведь черви очень плодовиты и продуцируют массу яиц. Так аскарида в течение суток несет сотни тысяч яичек. Если же паразит не справился с быстрым ростом численности, то включится следующий еще более быстро действующий и плодовитый контролер - бактерии или протисты.
При росте плотности животных и повышении контактов между ними открывается возможность эффективно снизить численность с помощью эпизоотии. Здесь помогут такие массовые заболевания как туляремия, токсоплазмоз. Можно даже представить себе популяцию, которая настолько быстро адаптируется к неблагоприятным внешним воздействиям, что не подчинится перечисленным внешним контролерам. В этом случае в силу вступят внутренние ограничители, и рост численности будет все-таки остановлен. Что же это за внутрипопуляционные механизмы обуздания вспышки массового размножения?
Их экологами обнаружено уже много. Так у грызунов при большом увеличении численности популяции неминуемо возрастает плотность, то есть число особей на единицу пространства. Повышенная плотность заставляет зверьков приспосабливаться к ней, и у них развивается своеобразный адаптационный синдром. Он более известен под названием стресс-реакции. Проявление ее хорошо заметно по внешним признакам: возрастает агрессивность особей, снижается размножение. Животные начинают драться между собой. В драках погибает много молодняка, потому что в побоище участвуют и мамаши. Их потомство остается плохо накормленным, часть его могут и просто затоптать в суматохе. Повышение агрессивности у кормящей матери сопровождается обычно тем, что у нее перестает вырабатываться молоко, детишки начинают умирать от голода. У множества самок в популяции наступает блок беременности, а те, что забеременели, не рождают. У них начинают рассасываться эмбрионы. Как видим, резко сокращается рождаемость, затухает размножение, да и в драках погибает множество животных самого разного возраста. Как тут не начать сокращаться численности до нормальных пределов?

А теперь представим себе, что популяция, быстро наращивающая численность обязательно столкнется со всеми этими внешними и внутренними регуляторами. Конечно, ее численность начнет уменьшаться, причем, чем больше она создала численность, тем сильнее будет действие регуляторов. Вот и опять не нужно помогать популяции вернуться к нормальной численности, это произойдет само собой, согласно законам экологии.

Но вот мы столкнулись с чрезвычайно приспособленным видом, популяции которого упорно ищут возможности для роста, несмотря на препоны регуляторов численности. Что ж такие возможности природа тоже предоставляет. Для этого можно занять новые территории, расширив свой ареал, или сменить биоценотическую приуроченность и в новом биоценозе занять пустующую экологическую нишу. Вспомним кроликов, которые попали в Австралию. В этом случае часть регуляторов, особенно внешних могут не сработать. Нет в этом биоценозе хищников специалистов по поеданию кроликов. В таких случаях у популяции открываются два пути. Она может выйти на новый более высокий уровень численности, и он станет ее нормой. Это хороший для вида исход.

Второй же вариант – она погибнет, погубив временно или окончательно свой новый биоценоз. Так происходило в старые времена на множестве островов в океане, где пираты оставляли своих коз. Они надеялись, что козы размножатся и будут всегда источником мяса для флибустьеров. Острова выбирали без хищников, зачем пиратам пищевые конкуренты! В итоге козы успевали до включения внутрипопуляционных регуляторов собственной численности, съесть всю растительность острова. Жесткий внешний регулятор - голод губил всю популяцию. Проходили века, семена и корни растений, до которых не докопались козы, давали всходы и вырастали новые деревья, травы и кусты, но уже без коз. Биоценоз восстанавливался. Эту особенность нужно запомнить – биоценоз выносливей любой из своих популяций, и может обойтись без популяции разрушительницы. Подорвав свой ресурс, популяция гибнет, а биоценоз, в котором она жила остается.

Еще один более сложный вариант выживания популяции – смена ареала. Особи популяции далеко мигрируют и осваиваются в подходящих условиях вдали от своей старой зоны распространения. Так произошло в древние времена с крупными хищниками. Такие животные как волк, леопард, тигр в свое время ушли из тропического пояса и некоторые из этих видов туда уже не вернулись. Кстати в те же времена из тропической саванны на север начал распространяться и предок человека - питекантроп. Кроме смены биоценоза и даже изменения границ ареала может произойти еще и изменение характеристик экологической ниши. Так на Галапагосских островах образовалось множество популяций мелких воробьиных птичек - вьюрков, за счет того, что они изменили свою пищевую специализацию. Одни стали кормиться как наши кулики, другие - как дятлы и соответственно изменили свой облик. В этом случае начальный вид исчезает, срок жизни его популяции заканчивается, а вместо нее оказывается одна или несколько популяций другого или даже нескольких других видов.
А как же все эти законы действуют в популяциях человека? Или он настолько отличается от своих животных собратьев, что переделал для себя экологические правила? Об этом речь пойдет дальше.

Обобщение

Жизнь любого вида животных на нашей планете регламентируется определенными экологическими правилами. Каждый из видов нуждается в своеобразных климатических условиях среды. Из-за требований специфического климата, ареал всегда соответствует ландшафтно-климатическим условиям. Если потребности вида меняются по сезонам, то особи совершают миграции и в каждом сезоне оказываются в своей зоне комфорта. В случае катастрофического изменения климатических условий, переселения особей не достигают зоны комфорта, и через некоторое время может произойти вымирание вида.
Все видовые популяции в любом сообществе неразрывно связаны между собой. Они участвуют в пищевых цепях и сетях, передавая органическое вещество и поддерживая тем самым его кругооборот. Они вступают кроме пищевых и в различные другие виды связей. Наиболее частые в сообществах мутуалистические отношения с соседями. Так в каждой экосистеме происходит совместное использование многими популяциями среды обитания, и ее преобразование в ходе экологической сукцессии.

Коль скоро связи сообщества очень тесны, то организмы их составляющие изменяются не сами по себе, а одновременно, совместно с соседями. Такие локальные изменения с течением исторического времени преобразуются в эволюционные изменения, и они тоже протекают совместно у многих видов. Так что на нашей планете происходит всегда совместная эволюция видов организмов (коэволюция). В биоценозах животные, сосуществующие на больших территориях, например на континентах, образуют фауну такого континента, а растения соответственно его флору. Как показывает палеонтологическая летопись жизни на Земле, такие флоры и фауны тоже преобразуются совместно. В определенные исторические времена, в соответствии с глобальными изменениями климата и ландшафта происходит массовое вымирание одних видов и столь же массовая замена их на другие. Эти крупные эволюционные процессы называются сменой фаун или флор. Так вместе с фауной динозавров планету покинула и флора саговников.

Организмы, которые пытаются не подчиниться природным правилам, нарушить их попадают из-за этого под воздействие какого-либо регулирующего фактора и обычно погибают. Если они нарушили свою суточную или сезонную цикличность, то погибнут в зубах хищника или от голода. Если они чрезмерно размножились и превысили порог допустимой плотности, то подвергаются мощному последовательному или комплексному воздействию нескольких регуляторов. Сначала это может быть бескормица, затем нападение хищников, если и это не поможет, то «включается» еще более мощный элиминирующий фактор – паразит или бактерия. Одновременно такие организмы будут жестко регулироваться и внутрипопуляционными механизмами (стресс-реакции и связанные с ними изменения организмов, изменения генофонда, как следствие направленного отбора). Спасти может смена экологической ниши, если организм на нее способен. Когда ему это удастся, то произойдет смена биоценоза и возможно, смена ареала. Правда, все это чрезвычайно маловероятные события. Тот, кто не следует экологическим правилам, выжить в биосфере обычно не может.