Беседы об экологии

Сколько требуется питательных веществ организмам

Трудно сказать, подметил ли кто-нибудь из биологов одно из противоречий библейской легенды о сотворении мира, которое носит экологический характер. Продовольственную проблему господь бог решил на шестой день своих трудов по сотворению Земли. Он выделил для питания людям и животным только растительную пищу — «всякую траву, сеющую семя… и всякое дерево, у которого плод древесный».

Под запрет попали почему-то только яблоки. Из-за них, как известно, и свершилось грехопадение, и человек был изгнан из рая. Разгневанный творец предсказал потомкам ослушников всяческие несчастья, в том числе и продолжение скудной вегетарианской диеты.

Уже за пределами рая у Адама и Евы появились сыновья. Каин стал земледельцем. Авель — «пастырем овец». Первый пахарь расправился с первым скотоводом, по факт остается фактом, вопреки первоначальному проекту творца уже тогда люди были не прочь полакомиться бараниной. Думается, что и клыки тигров, львов, волков и других хищников, созданных богом в вегетарианский период, были не очень приспособлены для поедания «плодов древесных». Наверняка они потихонечку потаскивали овец Авеля… На заре возникновения на нашей планете жизни трудновато было прокормиться зеленой травкой, потому что… ее не было. Впрочем, если бы имелась, ее некому было есть, травоядные животные тоже отсутствовали. Но это уже экскурс в область палеонтологии и эволюционного учения. Наша тема скромнее — питание. И освещать ее придется без помощи священного писания.

Миллионы лет землю населяли одни автотрофные, «самопитающиеся», организмы, которые, если имелся источник энергии, формировали свою массу из воды, углекислоты и неорганических солей. В наше время эту группу организмов представляют все зеленые растения, пурпурные и хемосинтезирующие бактерии. Гетеротрофы, неспособные синтезировать питательные вещества из неорганических соединений, появились значительно позже. Они питаются либо автотрофами и другими гетеротрофами, либо разлагающимися остатками организмов. Это животные, грибы, большинство бактерий.

Экология интересуется питанием давно и пристально. Дело в том, что оно не только средство поддержания жизнедеятельности всех организмов, без которого невозможно их существование и воспроизводство. Огромна биосферная роль питания. Фотосинтез, осуществляемый в растениях, дает начало органическому веществу планеты. Животные и бактерии, потребляя различные организмы и продукты их распада, поддерживают биогенный круговорот веществ в природе. Без него также не было бы жизни.

Но и с более узких позиций роль питания колоссальна. От потребностей организмов в тех или иных кормах и их наличия зависит размещение растений и животных по поверхности земли, выбор ими подходящих местообитаний, численность, взаимоотношения с другими организмами. У животных имеется множество различных приспособлений к тем или иным типам поиска и потребления корма — вспомним хотя бы «хоботок» шмеля или клюв елового клеста. Питание оказывает большое и постоянное влияние на поведение животных. В этом отношении известное изречение «любовь и голод правят миром» вовсе не лишено оснований.

Определить потребность растений в питательных веществах относительно просто. Они за исключением свободноплавающих микроскопических растений, фитопланктона неподвижны, удобны для опытов, четко отзываются на внесение в почву различных добавок. Кому не памятна картинка из школьного учебника? Рядом в банках два растения одного и того же вида. Одно вдоволь обеспечено всем необходимым, второе же искусственно лишено калия (или марганца, или фосфора). Результат налицо: первое процветает, второе угнетено, недоразвито. Конечно, мы еще не скоро познаем все потребности растений. Особенно ясно это показали опыты с внесением в почву микроэлементов, например кобальта. Растения отзываются на них очень сильно, хотя вносятся они в ничтожных количествах. Имеет значение состав почв, соотношение основных питательных веществ в них, абиотические факторы и многое другое. Экологам и физиологам растений есть еще над чем потрудиться. О «простоте» здесь сказано для того, чтобы подчеркнуть большие трудности, возникающие при изучении питания животных.

Начинают обычно с первого вопроса: что животное ест? Следующий вопрос — сколько корма ему требуется? Затем происходит бесконечная детализация — выяснение потребностей вида в минеральных веществах и витаминах, влияния пола и возраста животных на его кормовые потребности и т. д. и т. п.

Джеральд Дарелл, популярность которого делает ненужным его представление читателю, немало мучился с животными, пойманными им, пока ему удавалось (да и то не всегда) решить, чем и как их кормить.

«Надо не только хорошо знать, чем питается данный вид, — пишет он в книге „Зоопарк в моем багаже“, — но если нельзя достать естественного корма, суметь подобрать заменители и приучать к ним вашего подопечного. При этом еще нужно угождать вкусам каждого в отдельности, а они чрезвычайно разнообразны. Помню грызуна, который упорно отвергал обычную для грызунов пищу — фрукты, Хлеб, овощи — и три дня подряд ел только спагетти. У меня было также пять обезьян одного вида и возраста с самыми неожиданными идиосинкразиями. Две безумно любили крутые яйца, три остальные боялись незнакомых белых предметов и отказывались к ним прикоснуться, даже визжали от страха, если им клали в клетку страшное крутое яйцо. Все пять обезьянок обожали апельсины, но если четыре из них, осторожно очистив их, выбрасывали кожуру, то пятая выбрасывала апельсин, а кожуру поедала».

Особенно много хлопот А. Дареллу доставляло выкармливание детенышей, у которых, как известно, чрезвычайно нежные желудки. В книге «Перегруженный ковчег» он рассказал о неудаче, постигшей его с выкармливанием малышей крохотной антилопы дукера. Они отказывались пить молоко («горячее, теплое, холодное, сладкое, кислое, горькое»), слабели и гибли.

Эколог, начинающий изучение питания какого-либо животного в естественных условиях, прежде всего интересуется перечнем его кормов. При этом обнаруживаются любопытные крайности. У некоторых животных этот перечень очень краток. Например, симпатичнейший сумчатый медведь коала, обитающий в Австралии, во взрослом состоянии питается лишь свежими молодыми побегами эвкалиптов, и не всех, а только определенных видов. Никаких других кормов он и знать не желает. Сомнительно, чтобы самому Д. Дареллу удалось найти для эвкалипта подходящий заменитель. Нет в данной местности этого дерева — нет и коала.

Число кормов других видов животных, напротив, очень внушительно. Так, у коршунов их около ста, у лугового мотылька — 160, речного бобра — почти 400, обыкновенной полевки и того больше — свыше 500. Виды, питающиеся немногими кормами, относятся к стенофагам («стено» — узкий, «фаг» — пожиратель), виды с разнообразным рационом — к еврифагам («еври» — всякий, каждый). Кстати, эти эпитеты очень употребительны в экологии. В предыдущем разделе мы говорили о температуре. Так вот стенотермный — вид, живущий при незначительных амплитудах температуры среды, евритермный — выдерживающий значительные колебания температуры…

Несомненно, особенно сложно изучать питание животных — еврифатов. В этом случае легко можно впасть в заблуждение. Лось поедает около 300 видов растений. Значит, он всегда обеспечен кормами? Или ему всегда необходимы все эти растения? Ничего подобного! Во-первых, 300 — это растения, которые когда-либо и где-либо поедались животными — ив северной тайге и в лесостепи, на болотистой равнине и в предгорьях и т. д.; в данной местности число кормов лося всегда гораздо меньше, да столько ему и не нужно. Во-вторых, и это главное, для зверя сотни растений совершенно неравноценны. От одного он на ходу отщипнет только листок или побег (тоже «кормовое»). Без другого он не может жить. Значит, надо выявлять предпочитаемые, основные корма.

У лося — раз мы уж упомянули о нем — летом приволье, как у крыловской стрекозы; везде «и стол, и дом». Питается он преимущественно травами, биомассы которых достаточно для любого лосиного поголовья. Правда, имеются у этого зверя самые лакомые травы, ради которых он иногда готов даже рисковать.

Несколько лет назад мне пришлось ехать из Липецка по шоссе в сторону Ельца. Вдруг автомашина остановилась — впереди образовалась пробка. Пошли выяснить, в чем дело. Виновником затора оказался трех-четырех-летний лось-самец. Он стоял в глубокой придорожной канаве и с удовольствием уплетал корневища произраставшего в ней тростника. На остановившиеся автомашины и сбежавшихся со всех сторон людей зверь не обращал ни малейшего внимания. Уж очень сладким был корм…

Если самые нужные травы отсутствуют, лось, быть может, и с неохотой, но насытится другими. А вот зимой, особенно во время глубокоснежья, его благополучие основывается всего на нескольких видах корма: ивах, молодых осинах и сосенках. Когда кормовые ресурсы этих растений исчерпаны или недоступны из-за глубоких снегов, лоси бедствуют и даже гибнут от голода. Плохим утешением служит им в этот момент перечень из трехсот кормовых растений, составленный экологами.

Ученые должны знать общую потребность того или иного животного в конкретных кормах, в минеральных веществах или иных компонентах (например, куриным птицам необходимы небольшие твердые камешки, которые они заглатывают с осени, без них нормальное пищеварение нарушается). Следует выяснить особенности питания животных различного пола и возраста, сезонные особенности рациона, отличия в питании животных из различных местообитаний и природных зон и еще многое-многое другое. Но имеется заветная цель, к которой в содружестве с учеными других специальностей стремится эколог, изучающий питание животных: определить общую потребность данного вида в энергии корма. А так как вес животного одного и того же вида различен, усредняют показатель, деля общую потребность на средний вес животных. Конечный итог — число калорий корма на килограмм живого веса. Это очень важный показатель. Он позволяет рассматривать— вопросы питания на энергетической основе, что необходимо и для теоретических и для практических целей.

Ну и, разумеется, экология всегда интересуется кормовой базой животных, запасами доступных им кормов, их воспроизводством, влиянием на корма жизнедеятельности животных. Это чисто экологическая тематика, значение которой трудно переоценить.

Обеспеченность кормами животных, особенно с узкоспециализированным питанием, может сильно меняться по годам. Белка, клест, кедровка и некоторые другие звери и птицы питаются в основном семенами хвойных деревьев. Между тем ель хорошо плодоносит в среднем раз в четыре года, сибирский кедр — раз в четыре-шесть лет и т. д. Во время урожая семян хвойных в лесу веселье, все сыты и довольны. Заканчивается пиршество, и вплоть до нового урожая трудно приходится этим животным…

Пьют ли воду лягушки? Нуждаются ли в питьевой воде насекомые? А звери и птицы — все ли они посещают водопои? Эти вопросы здесь совсем не случайны, так как обеспечение животных водой — часть общей проблемы питания. Правда, слово «пить» здесь не совсем точно. Важно, чтобы была удовлетворена потребность организма в воде. А как она поступит в него, это уже второстепенный вопрос.

Вода и растворенные в ней соли проникают в тела животных различными путями. Животные, обитающие в водной среде, получают ее через наружные покровы. Насекомые, моллюски, черви, амфибии адсорбируют влагу из воздуха. Поэтому лягушке пить совершенно не обязательно. Для многих животных основной источник воды — пища. Бабочки, например, питаются главным образом жидким кормом. Имеющийся у них хоботок позволяет им сосать сок цветов, пораненных деревьев и поврежденных спелых плодов. Наконец, вода образуется в процессе метаболизма — окисления вещества в организме. Особенно много метаболической воды получается при окислении жира. Наш добрый старый знакомый верблюд наделен природой счастливой способностью: а своих жировых горбах он несет запасы корма и воды.

Представим себе сухую степь или полупустыню в начале лета. Пересохли временные весенние водоемы, отбушевала краткая, но буйная жизнь растительного царства. Эфимеры отмерли, остались растения с жесткими, сухими стеблями и листьями. Нещадно палит солнце, по дороге проносятся маленькие вихри, вздымая пыль и песок. Но животные не унывают. Даже в мирке млекопитающих жизнь бьет ключом, Повсюду видны бутаны сурков, норы сусликов, песчанок, хомячков, тушканчиков. И сами зверьки перебегают с места на место в поисках корма или столбиками возвышаются около своих жилищ. Все эти млекопитающие ведут оседлый образ жизни, от ближайших водопоев их отделяют многие километры. Следовательно, они не пьют? Да. Главный источник воды для этих зверьков — влага, содержащаяся в поедаемых ими кормах. Некоторые из степных и пустынных зверьков не только не пьют воду, но и не умеют ее пить. Многие из них рождаются и умирают, даже не увидав воды в обычной ее форме в течение всей жизни.

Когда солнце слишком уж припечет и выжжет почти всю растительность, некоторые млекопитающие впадают в летнюю спячку. Это тоже выход из положения: продремлешь 3–4 месяца, а там, глядишь, и осень начнется.