Беседы об экологии

Численность любого вида животных и растений не может расти беспредельно

«Всякий, кому приходилось несколько лет подряд наблюдать фауну одной какой-либо местности, замечал, вероятно, что количество многих видов животных бывает в различные годы непостоянным» — так в 1935 году начал свою книгу «Колебания численности промысловых животных» молодой тогда еще зоолог Александр Николаевич Формозов. Эта книжечка небольшого формата в серой, выцветшей от времени бумажной обложке, к сожалению, ни разу не переиздавалась при жизни автора и стала библиографической редкостью.

В ней не было сенсационных открытий. О колебаниях численности животных ученые писали еще в XIX веке. Ч. Дарвин обратил внимание на эту проблему в «Происхождении видов» и высказал надежду подробно разобрать ее на примере диких животных Южной Африки, что, как известно, не осуществилось. В конце века натуралист В. Хэдсон впечатляюще рассказывал о том, что в годы его странствий по пампасам Южной Америки там необычайно сильно возросла численность шмелей, мышей, болотных сов, аистов, бывшая до этого на довольно низком уровне. Он образно назвал это явление «волнами жизни».

Северо-американские экологи, анализировавшие статистику заготовок пушнины и отстрела дичи на Аляске и в Канаде, обратили внимание на определенные закономерности в подъемах и падениях добычи охотничьих животных. Отчеты пушной кампании свидетельствовали о том, что заготовки шкурок песцов достигали максимума раз в три-четыре года, а затем резко падали. Добыча американского зайца-беляка становилась наибольшей раз в девять-десять лет и т. д. Интервалы между пиками добычи и заготовок оказались настолько постоянными, что заговорили о циклах колебания численности охотничьих зверей и птиц в Северной Америке.

В двадцатых годах нашего столетия Б. Вольтера, Г. Гауе и некоторые другие ученые применили для анализа этого явления математические методы. Его глубоко изучали Ч. Элтон в Англии, С. Северцов в нашей стране. Американский охотовед А. Леопольд в начале тридцатых годов с успехом попытался внедрить в жизнь экологические методы ведения охотничьего хозяйства. Аналогичные работы велись и в ихтиологии.

Чем же привлекательна книга А. Формозова? Идея практического применения экологических теорий в охотоведении носилась в воздухе. Однако реализовать ее можно было по-разному, в том числе — с полным на то правом — и на литературных материалах. А. Формозов предпочел иной путь.

Ученый описал колебания численности зайцев, белок, мелких грызунов, нескольких хищников, куриных и водоплавающих птиц, и в каждой видовой главке были итоги его собственных наблюдений. А затем — необходимые практические предложения. Сейчас они кажутся нам самоочевидными, что, между прочим, означает — хотя мы ворчим и иногда сомневаемся в этом — рост уровня нашего охотоведения, природопользования в целом. А тогда эти рекомендации, солидно обоснованные научно, выглядели весьма радикально. Согласовывать сроки и нормы добычи охотничьих животных с состоянием их популяций и не только с численностью, но и с тенденциями ее изменений! Собирать данные о динамике численности популяций охотничьих зверей и птиц, предугадывать эти колебания! Положить прогнозы в основу долговременных хозяйственных планов! Словом, под охотничье хозяйство подводился научный фундамент, укреплением и совершенствованием которого охотоведение занимается и по сей день.

Многое сделано, многое достигнуто. А вот планы заготовок охотничьей продукции до сих пор составляются так, как будто бы никаких колебаний численности диких животных в природе нет и в помине…

Все это — сфера действия популяционной экологии, которая в конечном итоге стремится к одному: изучить законы, определяющие движение численности животных в природе, и научиться управлять динамикой популяций.

В общих чертах очертить проблему несложно. Каждому организму свойственна способность к воспроизводству себе подобных. Природа сконструировала ее с солидным «запасцем». Нередко встречаются рассуждения о том, что было бы, если какой-нибудь вид растений или животных смог бы полностью реализовать свою способность к размножению. Потомство одного вида микроорганизма, делящегося каждые несколько минут, через десяток-другой часов покрыло бы нашу планету слоем изрядной толщины. Пара обыкновенных воробьев, чириканье которых мы слышим ежедневно, за десять лет дала бы почти 276 миллиардов потомков.

Не обязательно быть экологом, чтобы знать: возможностям размножения растений и животных природой поставлена преграда. Фактический размер потомства намного меньше потенциального. Среда обитания создает растениям и животным условия для нормальной жизни. Но она же препятствует их безудержной экспансии. Между организмом и окружающей его средой устанавливается комплекс сложнейших связей. Они и определяют численность организмов в тот или иной момент как итог равнодействующей всех факторов среды. Условия жизни растений и животных во времени никогда не бывают строго одинаковыми, поэтому их численность постоянно изменяется. Более того, в силу некоторых генетических закономерностей она не могла бы оставаться строго постоянной и при неизменных условиях обитания. Все равно происходили бы небольшие «всплески» волн жизни, приливы и отливы численности. Это и есть динамика популяций.

Существует немало мелких, быстро размножающихся организмов с небольшой продолжительностью жизни. Подъемы и упадки их популяций могут чередоваться в течение нескольких недель, дней и даже часов. Разница же между максимумами и минимумами бывает огромной, тысячекратной. У крупных животных, долгожителей — медведей, львов, китов, слонов, орлов, морских черепах — и волны поменьше, и интервалы между ними позначительнее. Иногда даже, если наблюдения ведутся считанные годы, может показаться, что их численность не меняется.

…Прежде чем применить против фараона метеорологическое и биологическое оружие, господь бог устроил целую серию очень эффективных явлений природы. Впрочем, некоторые из них можно было, пожалуй, считать и началом военных действий с применением экологических и бактериологических методов. Бог превратил воду в реках в «кровь», отчего погибла вся рыба; поразил Египет нашествием жаб; напустил на людей и скотину мошек; наслал в дом фараона «песьих мух»; а в конце концов устроил так, что у египтян вымер весь домашний скот.

Все эти события объясняются массовым размножением растений и животных. Вода в реке действительно может стать красной. Причиной тому — жгутиковая водоросль динофлагеллята — микроскопический организм, занимающий промежуточное положение между простейшими растениями и животными. Обычно водоросль малочисленна, но при определенных условиях она способна очень быстро размножаться. В одной капле можно насчитать до 6000 динофлагеллят! Они окрашивают воду в красный, розовый и даже коричневый тон и выделяют в нее очень сильный яд, убивающий почти все живое.

Каковы же условия для массового размножения динофлагелляты? Сильные ливни, смывающие в реки некоторые микроэлементы — особо требовательна водоросль к строго определенным сочетаниям железа, цинка и кобальта. Оптимальная температура воды, уменьшение ее солености, также вызываемое ливнями. Отсутствие ветра.

Кстати, мне пришлось быть очевидцем сходного явления в Черном море. В мае 1965 года вода в прибрежной полосе около Тендровской косы менее чем за сутки позеленела и превратилась в настоящий кисель. Мертвые медузы заполнили все мелководье, рыба исчезла. Бедствие вызвала вспышка размножения одного из видов зеленой водоросли. Характерно, что вспышке предшествовали длительный штиль и ясная жаркая погода. Впечатление было неожиданным и очень сильным; море вдруг превратилось в зловонное болото! Лишь впоследствии я узнал из научной литературы, что такие события не редкость для Черного и Азовского морей…

Насекомые — вредители леса, как и динофлагеллята, до поры до времени ведут скрытный образ жизни, почти не обнаруживая своего присутствия. Их численность. колеблется на низком уровне, неблагоприятные факторы слишком могущественны, под их влиянием гибнет огромная часть приплода, оставшийся еле восполняет текущую убыль. Но вот все изменяется, исподволь или сразу.

В 1929 году в лесах Русской равнины «вспыхнул» непарный шелкопряд. Затем резко стала расти его численность в лесостепной зоне и в смешанных лесах Поволжья. В степной зоне появились очаги зеленой дубовой листовертки. В разных местах быстро пошли вверх сосновый шелкопряд, обыкновенный сосновый пилильщик, зимняя и сосновая пяденицы, монашенка, златогузка — опаснейшие враги леса. Ему пришлось очень туго. Но откуда такое «единодушие»?

Известный специалист по биологической защите леса Л. Воронцов главную причину того массового размножения энтомовредителей увидел в климатических факторах. В середине тридцатых годов в бассейне Волги господствовали глубокие антициклоны; летом на этот район обрушивались засухи, зимой было очень холодно. Хвойные насаждения терзали пожары. Леса ослабли. Соотношение летних режимов температуры и влажности оказывалось благоприятным для многих вредных насекомых…

Недавно опубликовано сообщение о совершенно необычной экспедиции, организованной в Японии. Два тральщика военно-морского флота этой страны вышли к берегам острова Окинава. На их борту было около 40 водолазов. Почему так много и что за спасательная операция, которой они занимались? Операция не спасательная, а наступательная. Водолазы должны были достать со дна полмиллиона морских звезд!

Во многих морях и участках океана эти животные в последние годы превратились в агрессоров. Они разрушают коралловые рифы, поедают полезных животных, а все это подрывает основы экологического равновесия в Мировом океане. Предполагают, что — скорее всего под влиянием деятельности людей — исчезли или стали малочисленными какие-то могущественные враги морских звезд, сдерживавшие до этого их размножение.

Осадки, микроэлементы, глобальные процессы в атмосфере, изменения местного климата, хищники и конкуренты. Три-четыре вида животных, а какое разнообразие факторов, способных не просто немного изменить численность, а вызвать ее резкий подъем или падение. И ведь эти факторы «работают» не индивидуально, а наслаиваясь, взаимодействуют с десятками других и тем самым очень затрудняют выяснение истинной картины. Да, нелегкая это задача — изучение причин, определяющих динамику численности популяций!..

Воспользовавшись бухгалтерской терминологией, можно сказать, что, анализируя изменение численности вида за какой-то период, мы составляем своего рода баланс. В его активной части — прирост животных. И зависит он прежде всего, конечно, от плодовитости вида. Вопросам размножения экология уделяет очень большое внимание. Мы с вами вынуждены затронуть их очень бегло. Нас здесь больше интересует конечный вывод. А он таков: плодовитость отдельных видов животных различна, обусловлена эволюционно и генетически; под влиянием конкретных факторов среды фактическая плодовитость очень сильно отличается от потенциальной, свойственной данному виду.

Вот дафния, которую все мы когда-то рассматривали через бинокулярную лупу на уроке биологии. Предположим, что ее вдоволь обеспечили кормом и она за всю свою жизнь отложила 200–300 яиц. Не докормили, заставили поголодать, — «яйценоскость» в 3–4 раза ниже. Мыши и полевки при полноценном питании становятся половозрелыми к месячному возрасту, а самки через каждые 35–45 дней приносят большие жизнеспособные выводки. Ухудшается питание — мало семян растений, недостаточна влажность корма, — родившиеся весной самки становятся способными к размножению только на следующий год. И выводки у них бывают мелкие, слабые.

…В пассивной части баланса— убыль животных. Жизнь, к сожалению, имеет временные пределы. У каждого вида животных они свои. Земляной червь может прожить до 10 лет, омар — до 50, малая лягушка — 20, а слоновая черепаха — более 150 лет. Среди птиц и млекопитающих картина более пестрая. Если век ласточки 9 лет, то у грифа — 117. Землеройка или мышь могут прожить 2–3 года, овца — 11–12, индийский же слон почти 80.

Могут… Но очень редко доживают до предельного возраста и умирают от старости. Тысячи причин препятствуют этому: голод, болезни, хищники, паразиты, наводнения, морозы, глубокоснежье, преследование человеком и многое-многое другое. У большинства животных прежде всего гибнет молодь. Сколько взрослых рыб вырастает из тысяч икринок, отложенных самкой? Единицы.

И для того, чтобы получить правильное «сальдо», подвести баланс, эколог должен превратиться в счетовода, который знает, сколько животных родилось и сколько выжило. Умеет объяснить, почему произошло так, а не иначе. Ответить еще на сотни вопросов. И выступить, наконец, в роли микрофутуролога — спрогнозировать явления, предсказать их ход хотя бы на ближайшее время. То есть сделать то, к чему 40 лет назад призывал А, Формозов!