Каскадный эффект в экосистемах

Упрощенная схема трофической цепи

Упро­щен­ная схе­ма тро­фи­че­ской цепи, в кото­рой может воз­ни­кать кас­кад­ный эффект. Верх­нее зве­но — судак (хищ­ник выс­ше­го поряд­ка).
Ниже — сне­ток (мел­кая рыба, пита­ю­ща­я­ся зоо­планк­то­ном), еще ниже — даф­ния (пред­ста­ви­тель зоо­планк­то­на). Самый ниж­ний уро­вень — фито­планк­тон. Дей­ствуя через два про­ме­жу­точ­ных зве­на, хищ­ник выс­ше­го поряд­ка может сдер­жи­вать рост чис­лен­но­сти фито­планк­то­на, не допус­кая таким обра­зом «цве­те­ния воды»

Мы долж­ны быть при­зна­тель­ны науч­ным жур­на­ли­стам, когда они берут­ся за небла­годарный труд — пере­ска­зы­вать в попу­лярной фор­ме резуль­та­ты иссле­до­ва­ний, исход­но опуб­ли­ко­ван­ных в изда­ни­ях, кото­рые предна­значены для спе­ци­а­ли­стов. Одна­ко при подоб­ном пере­ска­зе порой допус­ка­ют­ся неточ­но­сти и даже ошиб­ки, что созда­ет закон­ные пово­ды для кри­ти­ки со сто­ро­ны уче­ных. В ТрВ-Нау­ка № 114 за 9 октя­бря 2012 года мы мог­ли про­чи­тать замет­ку «Бес­позвоночные на осве­щен­ных ули­цах» Ната­льи Рез­ник. Напи­са­на она по мате­ри­а­лам ста­тьи, опубли­кованной в жур­на­ле Biology Letters. Речь в ней идет о том, что на город­ских газо­нах под фона­ря­ми со­бирается боль­ше раз­ных живу­щих на поверхно­сти поч­вы бес­по­зво­ноч­ных (пау­ко­об­раз­ных, жуков и пред­ста­ви­те­лей дру­гих групп), чем на неко­то­ром уда­ле­нии. Резуль­тат, надо ска­зать, ожи­да­е­мый, и, на мой взгляд, в науч­ном отно­ше­нии не столь уж ин­тересный. Авто­ры ста­тьи под­чер­ки­ва­ют, что разни­ца меж­ду осве­щен­ны­ми и неосве­щен­ны­ми участ­ками осо­бен­но чет­ко про­яв­ля­ет­ся для двух эко­логических групп бес­по­зво­ноч­ных — хищ­ни­ков и падаль­щи­ков. Из это­го автор газет­ной пуб­ли­ка­ции дела­ет вывод: Повы­шен­ная кон­цен­тра­ция хищни­ков и падаль­щи­ков ука­зы­ва­ет на то, что из-за све­тово­го загряз­не­ния эко­си­сте­мы могут ска­тить­ся на более низ­кий тро­фи­че­ский уро­вень. Заме­чу, что для посвя­щен­ных это зву­чит непо­нят­но, но по сло­ву «ска­тить­ся» они могут дога­дать­ся, что подразу­мевалось авто­ра­ми ори­ги­наль­ной ста­тьи.

Павел Квар­таль­нов, орни­то­лог (а это почти авто­матически озна­ча­ет, что чело­век наблю­да­тель­ный и въед­ли­вый), в сво­ем «Живом жур­на­ле» обра­тил вни­ма­ние на эту фра­зу. Там же он при­вел цита­ту из пер­во­ис­точ­ни­ка, из кото­рой ста­ло ясно, что речь идет о «тро­фи­че­ском кас­ка­де». Вот ее фраг­мент: …ecosystem services may be altered through cascading effects from higher to lower trophic levels. Что же это за «кас­кад­ные эффек­ты», вли­я­ю­щие на важ­ные свой­ства эко­си­сте­мы и дей­ству­ю­щие «свер­ху вниз», от хищ­ни­ков, нахо­дя­щих­ся на са­мых верх­них эта­жах пище­вой пира­ми­ды, до рас­тений, нахо­дя­щих­ся в самом низу?

Нача­ло кон­цеп­ции вос­хо­дит к опуб­ли­ко­ван­ной еще в 1960 году рабо­те трех вид­ных американ­ских эко­ло­гов — Нель­со­на Хейр­сто­на (Nelson G. Hairston), Фре­де­ри­ка Сми­та (Frederick E. Smith) и Лоурен­са Сло­бод­ки­на (Lawrence B. Slobodkin), ко­торые заста­ви­ли чита­те­лей при­за­ду­мать­ся над не­которыми хоро­шо извест­ны­ми фак­та­ми. Речь идет о том, что чаще все­го огра­ни­чи­ва­ет рост численно­сти орга­низ­мов, нахо­дя­щих­ся на раз­ных трофиче­ских уров­нях. Вкрат­це суть рас­суж­де­ний этих ав­торов (то, что назы­ва­ют «гипо­те­зой HSS») мож­но све­сти к сле­ду­ю­щим тези­сам:

1) Вся поверх­ность суши (за исклю­че­ни­ем лед­ников и самых жар­ких пустынь) покры­та рас­ти­тель­но­стью. Соот­вет­ствен­но, рас­ти­тель­но­яд­ные живот­ные (фито­фа­ги) в целом не огра­ни­че­ны пи­щей. За ред­ки­ми исклю­че­ни­я­ми, в кото­рых обыч­но пови­нен чело­век, мы не наблю­да­ем тако­го, что­бы живот­ные напрочь съе­ли всю рас­ти­тель­ность.

2)  Если рас­ти­тель­но­яд­ные живот­ные, как пра­вило, не лими­ти­ро­ва­ны пищей, то воз­ни­ка­ет во­прос: что же сдер­жи­ва­ет рост их попу­ля­ций? По-види­мо­му, фак­то­ры, дей­ству­ю­щие «свер­ху», т. е. пресс хищ­ни­ков.

3)  Но что огра­ни­чи­ва­ет рост попу­ля­ций самих хищ­ни­ков? Им пищи как раз может и не хва­тать. Вдо­ба­вок, есть реаль­ная опас­ность под­ры­ва соб­ственной пище­вой базы – сни­же­ния чис­лен­но­сти жертв до уров­ня, недо­ста­точ­но­го, что­бы на нем мож­но было про­кор­мить­ся. Это­го не про­ис­хо­дит преж­де все­го бла­го­да­ря меха­низ­мам регу­ля­ции плот­но­сти соб­ствен­ных попу­ля­ций, напри­мер, та­ким как тер­ри­то­ри­аль­ность – охра­на охот­ни­чьей тер­ри­то­рии от чужа­ков. Тер­ри­то­ри­аль­ность мы мо­жем наблю­дать у мно­же­ства живот­ных: от мел­ких насе­ко­мо­яд­ных птиц до львов и тиг­ров. И пение сам­ца зяб­ли­ка, и рыча­ние льва – это предупре­ждение сосе­дям, что дан­ная тер­ри­то­рия уже заня­та.

4)  Послед­нее рас­суж­де­ние HSS каса­ет­ся сапро­тро­фов, т. е. живот­ных, гри­бов, бак­те­рий, питаю­щихся мерт­вой «орга­ни­кой». На суше еже­год­но отми­ра­ет огром­ная мас­са рас­ти­тель­ных тка­ней, но нигде эта мас­са рас­ти­тель­но­го опа­да не обра­зу­ет тол­сто­го слоя, покры­ва­ю­ще­го всю зем­лю. Лес­ная под­стил­ка по-преж­не­му оста­ет­ся очень тон­кой. От­сутствие на поверх­но­сти суши зале­жей мерт­вой орга­ни­ки обес­пе­чи­ва­ет­ся исклю­чи­тель­но актив­ностью сапро­тро­фов. Вот они-то огра­ни­че­ны пи­щей, но свою кор­мо­вую базу подо­рвать не могут. Пища пада­ет на них бук­валь­но с неба, напри­мер листья и вет­ви дере­вьев, а их зада­ча – ухва­тить свой кусок как мож­но ско­рее. Отсю­да жесточай­шая внут­ри­ви­до­вая и меж­ви­до­вая кон­ку­рен­ция, отбор, направ­лен­ный преж­де все­го на увеличе­ние ско­ро­сти овла­де­ния сво­бод­ны­ми ресур­са­ми.

Но вер­нем­ся к тро­фи­че­ско­му кас­ка­ду, к ситуа­ции, в кото­рой «хищ­ни­че­ство» (в широ­ком смыс­ле сло­ва) сдер­жи­ва­ет рост чис­лен­но­сти орга­низ­мов ниже­ле­жа­ще­го уров­ня. Наи­бо­лее ярко кас­кад­ный эффект про­яв­ля­ет­ся не в назем­ных эко­си­сте­мах, к кото­рым отно­сит­ся гипо­те­за HSS, а в вод­ной сре­де, в эко­си­сте­мах вод­ной тол­щи озер и оке­а­нов. Если на суше основ­ные про­ду­цен­ты – круп­ные мно­го­кле­точ­ные орга­низ­мы, выс­шие рас­те­ния, то в воде это фито­планк­тон – сово­куп­ность микро­скопических планк­тон­ных водо­рос­лей и циа­но-бак­те­рий. При срав­ни­тель­но неболь­шой сред­ней био­мас­се фито­планк­тон харак­те­ри­зу­ет­ся очень вы­сокой про­дук­ци­ей (при­ро­стом био­мас­сы). За счет потреб­ле­ния фито­планк­то­на суще­ству­ет зооплан­ктон, пред­став­лен­ный в основ­ном мел­ки­ми рако­образными. Зоо­планк­тон в свою оче­редь слу­жит пищей рыбам-планк­то­но­фа­гам, кото­рые сами ста­новятся жерт­ва­ми более круп­ных хищ­ных рыбы.

До 50–60-х годов про­шло­го века счи­та­лось, что чис­лен­ность и био­мас­са орга­низ­мов како­го-либо тро­фи­че­ско­го уров­ня опре­де­ля­ет­ся исключитель­но «сни­зу», коли­че­ством име­ю­щей­ся пищи. Отча­сти это под­твер­жда­лось и прак­ти­кой. К при­ме­ру, в рыбо­вод­ные пру­ды добав­ля­ли мине­раль­ные удо­брения, повы­шая тем самым про­дук­цию фитоплан­ктона, а сле­до­ва­тель­но, и улуч­шая кор­мо­вую базу зоо­планк­то­на. Ну а посколь­ку зоо­планк­то­ном пи­таются выра­щи­ва­е­мые в пру­дах рыбы (осо­бен­но их молодь), то уве­ли­чи­вал­ся и при­рост их мас­сы.

Одна­ко посте­пен­но накап­ли­ва­лось всё боль­ше све­де­ний о том, что огра­ни­че­ние «свер­ху», т. е. суще­ство­ва­ни­ем хищ­ни­ков, порой не менее важ­но, чем огра­ни­че­ние «сни­зу». К при­ме­ру, рань­ше по­лагали, что бороть­ся с «цве­те­ни­ем воды» (массо­вым раз­ви­ти­ем планк­тон­ных водо­рос­лей и цианобак­те­рий) мож­но толь­ко сни­жая поступ­ле­ние в водо­ем эле­мен­тов мине­раль­но­го пита­ния (преж­де все­го фос­фо­ра), нехват­ка кото­рых и сдер­жи­ва­ет рост чис­лен­но­сти фито­планк­то­на. Одна­ко поз­же выяс­ни­лось, что осла­бить «цве­те­ние воды» мож­но совер­шен­но неожи­дан­ным обра­зом – вселе­нием в водо­ем хищ­ных рыб, кото­рые пита­ют­ся более мел­ки­ми рыба­ми-планк­то­но­фа­га­ми. Сни­жение чис­лен­но­сти рыб, пита­ю­щих­ся зоопланкто­ном, при­во­дит к тому, что послед­не­го ста­но­вит­ся зна­чи­тель­но боль­ше. Соот­вет­ствен­но, усиливает­ся его пресс на фито­планк­тон: в резуль­та­те «цве­тение воды» если и не пре­кра­ща­ет­ся, то по край­ней мере суще­ствен­но осла­бе­ва­ет. Вот это и есть клас­си­че­ский при­мер тро­фи­че­ско­го кас­ка­да – че­реда пере­хо­дя­щих с уров­ня на уро­вень (свер­ху вниз) уси­ле­ний и ослаб­ле­ний прес­са «хищ­ни­ков» (потре­би­те­лей).

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Метки: , , , , , ,

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *