Р. Примак. Основы сохранения биоразнообразия / Пер. с англ. О.С. Якименко, О.А. Зиновьевой. М.: Издательство Научного и учебно-методического центра, 2002. 256 с.

Редакционная коллегия книги: А.В. Смуров и Л.П. Корзун

Рецензенты книги: В.Н. Максимов, А.М. Гиляров

Серия учебных пособий “Сохранение биоразнообразия". Научный руководитель серии Н.С. Касимов.

Данное издание было переведено и тиражировано по лицензионному соглашению Экоцентра МГУ им. М.В. Ломоносова с корпорацией Sinauer Associates Inc. штата Массачусетс

Эта книга посвящена тем, кто преподает биологические основы сохранения живой природы, экологию, науки об окружающей среде и чьи усилия вдохновят будущие поколения к отысканию правильного баланса между сохранением биологического разнообразия и удовлетворением потребностей человека

Загрузить книгу как PDF файл: book1.pdf 6225 KB

Глава 3. Сохранение на видовом и популяционном уровнях

Принимаемые меры по охране природы главным образом направлены на те виды, которые уменьшают свою численность или уже находятся под угрозой вымирания. Как мы уже обсуждали, деятельность человека часто создает серьезные проблемы для существования видов. Для успешного сохранения видов в этих сложных условиях биологам необходимо определить устойчивость популяций в разных обстоятельствах. Например, если численность вида уменьшается, следует ли сразу предпринимать специальные меры, чтобы предотвратить его вымирание? Или, насколько способна популяция находящегося под угрозой исчезновения вида сохраниться и даже увеличить численность в природном резервате?

Многие национальные парки и другие охраняемые территории были созданы для охраны “харизматической мегафауны”, в которой такие животные, как львы, тигры, медведи, являются национальными символами и привлекают туристов. Однако если территории, на которых обитают эти виды в составе определенного сообщества, выделить в качестве охраняемых чисто формально, это может не остановить их исчезновение. Часто охраняемые территории создаются лишь тогда, когда большинство популяций, находящихся под угрозой видов, уже сильно сократилось из-за деградации и уничтожения местообитаний, их фрагментации и чрезмерной эксплуатации. В таких обстоятельствах численность видов продолжает сокращаться, вплоть до их исчезновения. Кроме того, за границами охраняемой территории животные остаются незащищенными и подвергаются риску. Для того, чтобы создать полноценную программу сохранения, способную защитить и даже восстановить находящиеся в опасности виды, жизненно необходимо понять состояние их популяций в дикой природе, выявить, как реагируют эти популяции на различные условия, знать естественную историю и экологию этих видов. В этой главе показано, как для защиты и восстановления видов биологи используют подход на популяционном уровне.

3.1. Сохранение видов путем сохранения популяций

Общее правило для создания хорошей программы сохранения исчезающих видов заключается в том, что для охраны выделяется территория, охватывающая по возможности наибольшую площадь местообитания и населенная максимальным числом особей. Однако это общее положение не дает конкретных указаний, которые могли бы помочь проектировщикам, землеустроителям, политикам и биологам, занимающимся сохранением видов. Проблема усложняется тем обстоятельством, что проектировщики часто вынуждены работать без четкого представления о том, какие условия предъявляет вид к площади и состоянию местообитания. Например, чтобы сохранить краснококардового дятла, надо выделить на юго-западе США местообитания, связанные с длинноиглой сосной, для 50, 500, 5000, 50 000 или более особей. Более того, проектировщики сталкиваются с конфликтными ситуациями, возникающими из-за ограниченности определенных ресурсов. Эту проблему во всем мире ярко иллюстрируют попытки найти компромисс между мощным экономическим натиском на прибрежные зоны и необходимостью защитить находящиеся в опасности морские и прибрежные местообитания.

В своем основополагающем труде Шаффер определил необходимое для выживания вида количество особей, как минимальную жизнеспособную популяцию (МЖП): “минимальная жизнеспособная популяция для данного вида в данном местообитании – это наименьшая изолированная популяция, имеющая 99% шансов сохраниться на 1000 лет, несмотря на прогнозируемое воздействие демографических, природных и случайных генетических катастроф”. Иными словами, МЖП – это наименьшая популяция, предположительно обладающая высокими шансами сохраниться в обозримом будущем. Шаффер подчеркивал пробный характер этого определения, указывая, что вероятность выживания можно установить и 95, и 99%, или любой другой, а временные рамки могут быть, например, 100 лет или 500 лет. Главное в определении МЖП – то, что оно позволяет дать количественную оценку того, сколько особей необходимо для сохранения вида.

Шаффер (1981) сравнивает меры по сохранению МЖП с мерами по контролю паводков. При планировании систем контроля за паводками и при регулировании застройки затопляемых земель, недостаточно руководствоваться только среднегодовым количеством осадков. Мы осознаем необходимость учитывать и наводнения, которые могут случаться раз в 50 лет. Аналогично и при защите природных систем мы понимаем, что катастрофические явления, такие как землетрясения, лесные пожары, извержения вулканов, эпидемии и неурожаи, хоть и реже, но все же будут происходить. Чтобы планировать долговременное сохранение исчезающих видов, мы должны исходить не только из их среднегодовых потребностей, но предусмотреть проблемы, связанные с исключительными случаями. Например, в засушливые годы животные в поисках воды, необходимой для выживания, могут мигрировать далеко за пределы своих обычных ареалов.

Чтобы точно узнать размер МЖП конкретного вида, может потребоваться детальное дорогостоящее демографическое изучение популяции и анализ окружающей среды, на что могут уйти месяцы и годы. Некоторые биологи считают, что для сохранения видов позвоночных необходимо исходить из 500–5000 особей, поскольку это количество обеспечивает сохранение генетического разнообразия . Спасение такого количества животных, похоже, может оказаться достаточным для того, чтобы катастрофические годы пережило хотя бы минимальное число особей, необходимое для восстановления популяции до прежнего уровня. Для видов, популяции которых сильно меняют свои размеры, например некоторые беспозвоночные и однолетние растения, эффективной может оказаться стратегия защиты популяции в 10 тыс. особей.

После того как для вида установлен размер МЖП, следует определить минимальную динамичную площадь местообитаний (МДП), необходимую для сохранения МЖП. МДП можно определить, выявляя размеры индивидуальных участков и участков групп. По существующим оценкам, для поддержания популяций многих мелких млекопитающих необходимы заповедники площадью от 10 000 до 100 000 га . А чтобы сохранить в Канаде популяции имеющих большие индивидуальные участки медведей гризли, требуются огромные площади: 49 000 км2 для 50 особей и 2 420 000 км2 для 1000 особей .

3.2. Маленькие популяции особенно уязвимы

Один из лучших примеров определения МЖП относится к популяциям 120 снежных баранов (Ovis canadensis ), обитающих в пустынях юго-запада США . Некоторые их этих популяций наблюдали в течение 70 лет. Изучение привело к поразительным результатам. Оказалось, что 100% популяций, насчитывающих менее 50 животных, вымерло в течение 50 лет, в то время как практически все популяции, включающие более 100 особей, сохранились на весь этот период (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Взаимосвязь между начальной популяцией величиной (N) канадского снежного барана и процентом его оставшейся популяции через некоторое время. Почти все популяции с числом более 100 особей прожили свыше 50 лет, в то время как популяции менее 50 вымерли в течение 50 лет. Не включены небольшие популяции, с которыми идет активная работа и куда добавляют животных [по Berger, 1990].

Несмотря на факторы, препятствующие выживанию мелких популяций, государственный контроль за местообитаниями и подселение в них дополнительного количества животных позволило спасти некоторые малые популяции, находившиеся под угрозой вымирания.

Данные, полученные в результате долговременного изучения птиц на California Channel Islands, подтвердили необходимость сохранения больших популяций. Только те популяции, которые насчитывали более 100 пар, имели более 90% шансов на выживание в течение 80 лет . С другой стороны и малые популяции не всегда сдаются. Многие популяции птиц, состоящие из 10 размножающихся пар, достоверно выжили в течение 80 лет.

3.3. Проблемы малых популяций

За редким исключением, для защиты большинства видов нужны большие популяции, а виды с малыми популяциями стоят перед реальной опасностью вымирания. Вот три основные причины, которые делают малые популяции подверженными быстрому падению численности и локальному исчезновению:

1) генетические проблемы, возникающие из-за потери генетического разнообразия, родственного скрещивания и дрейфа генов;

2) демографические колебания из-за случайного изменения соотношения в уровнях рождаемости и смертности;

3) флуктуации численности, связанные с хищниками, конкуренцией, заболеваниями, равно как с природными катастрофами в виде пожаров, наводнений, засух.

3.4. Потеря генетического разнообразия

Генетическое разнообразие очень важно для обеспечения способности популяций адаптироваться к изменениям окружающей среды (см. главу 1). Только особи с определенными аллелями или комбинацией аллелей могут обладать качествами, необходимыми для выживания и воспроизводства в новых условиях. Внутри популяции частота отдельных аллелей может варьировать от часто встречающихся до очень редких. В малых популяциях частоты аллеля могут изменяться от одного поколения к следующему просто из-за случайностей, которые имеют место при скрещивании и выживании потомства; этот процесс известен как генетический дрейф . Когда аллель в малой популяции имеет низкую встречаемость, существует высокая вероятность того, что он будет случайно потерян в одном из поколений. Рассматривая теоретический пример изолированной популяции, в которой в ген представлен двумя аллелями, Райт (Wright, 1931) предложил формулу для выражения доли гетерозиготности особей (особь, у которой имеются два разных аллеля гена), которые остаются в очередном поколении (Н) в популяции размножающихся взрослых (Ne):

Согласно этому уравнению, популяция из 50 особей в следующей генерации из-за утраты редких аллелей сохранит 99% исходной гетерозиготности, а через 10 поколений – 90%. Однако популяция из 10 особей через поколение сохранит только 95% исходной гетерозиготности, а через 10 поколений – лишь 60% (рис. 3.2).

Рис.3.2. Генетическая изменчивость может быть со временем утрачена вследствии девиации генов. На графике представлен средний про-цент генетической изменчивости, оставшейся после десяти поколений для теоретической популяции величиной (Ne). За 10 поколений генетическая изменчивость уменьшается на 40% при размере популяции 10 особей, 65% при популяции, состоящей из 5 особей и 95% при величине равной 2 [из Meffe, Carroll 1997].

Из этой формулы наглядно видно, какие значительные потери генетического разнообразия могут происходить в малых популяциях, особенно обитающих на островах или во фрагментированных ландшафтах. Однако миграция особей между популяциями и регулярная мутация генов приводят к увеличению генетической изменчивости внутри популяции и уравновешивают влияние генетического дрейфа. Даже низкая частота перемешивания особей из разных популяций сводит к минимуму потерю генетического разнообразия, обусловленную малыми размерами популяции . Если в каждую изолированную популяцию размером около 100 особей в каждом поколении прибывает только один новый эмигрант, влияние генетического дрейфа будет пренебрежимо малым. Такой поток генов оказался важнейшим фактором, предотвращающим потерю генетического разнообразия в малых популяциях галапагосских вьюрков . Хотя обычные темпы мутаций в природе – примерно от 1 из 1000 до 1 из 10 000 генов на генерацию – могут компенсировать случайные потери аллелей в больших популяциях, они не могут компенсировать эффект генетического дрейфа в малых популяциях численностью 100 и менее особей.

Дополняя собой теоретические положения и лабораторные эксперименты, полевые данные также показывают, что малый размер популяции ведет к более быстрой потере аллелей . Среди хвойных видов в Новой Зеландии популяции, образованные менее чем 1000 растениями, испытывают более сильную потерю генетического разнообразия, чем популяции, превышающие 10 000 экземпляров . Обзор исследований генетической изменчивости растений показал, что только 8 из 113 видов имели генетическое разнообразие ниже предела обнаружения и что большинство из этих 8 видов обладали очень ограниченными ареалами .

Подверженные генетическому дрейфу малые популяции более восприимчивы к разрушительным генетическим эффектам, таким как инбредная депрессия, аутбредная депрессия и потеря эволюционной пластичности. Эти факторы могут вносить свой вклад в дальнейшее уменьшение размера популяции и увеличение вероятности вымирания.

Инбредная депрессия. В большинстве природных популяций существуют разнообразные механизмы, предотвращающие родственное спаривание (инбридинг). В крупных популяциях большинства видов животных особи обычно не спариваются с близкими родственниками. Обычно молодые животные покидают то место, где родились, или опасность их спаривания с родственниками подавляется уникальными индивидуальными запахами или другими подсказками органов чувств. У многих растений ряд морфологических и физиологических механизмов способствует перекрестному опылению и предотвращает самоопыление. Однако в некоторых случаях, особенно когда размер популяции мал и нет других партнеров, эти механизмы не могут предотвратить инбридинг. Спаривание между близкими родственниками, например между родителями и их потомством, внутри потомства и между двоюродными родственниками, самооплодотворение у гермафродитных видов могут привести к инбредной депрессии – состоянию, характеризующемуся сокращением числа потомков, появлением слабого или стерильного потомства . Например, при воспроизводстве популяции гилии пурпурной (Ipomopsis aggregata ), состоящей из менее чем 100 растений, семена становятся более мелкими, отличаются пониженной всхожестью и проявляют большую чувствительность к изменениям окружающей среды, чем растения из более крупных популяций (рис. 3.3).

Эти симптомы, связанные с инбредной депрессией и потерей генетического разнообразия, ослабевают, когда растения из малых популяций подвергаются перекрестному опылению пыльцой растений их больших популяций. В Иллинойсе малые изолированные популяции лугового тетерева (Tympanuchus cupido pinnatus ) обнаруживали признаки снижения генетического разнообразия и, соответственно, у них падала плодовитость и уменьшался процент вылупления цыплят . Когда в эти популяции запустили особей из больших популяций с высоким генетическим разнообразием, жизнеспособность яиц восстановилась, продемонстрировав необходимость поддержания генетической изменчивости. Наиболее очевидное объяснение инбредной депрессии состоит в том, что у потомства проявляется действие вредных аллелей, унаследованных от несущих их обоих родителей . Инбредная депрессия может стать большой проблемой для малых популяций животных, содержащихся в зоопарках, и для реализации программ по селекции домашних животных.

Аутбредная депрессия. В дикой природе особи из географически разделенных и генетически различающихся популяций редко спариваются между собой не только из-за своей физической отдаленности, но и благодаря ряду поведенческих, физиологических и морфологических механизмов, которые гарантируют спаривание только между генетически сходными особями одного вида. Однако, когда вид редок, или его местообитание разрушено, случается аутбридинг – спаривание между представителями разных популяций. Особи, неспособные найти партнера в своей популяции, могут спариваться с особями из других популяций. В результате этого, из-за отсутствия комплементарности хромосом и ферментных систем, унаследованных от своих разных родителей, потомство бывает ослабленным или бесплодным, – ситуация, известная как аутбредная депрессия . Гибридное потомство может уже не иметь ту необходимую комбинацию генов, которая позволяет особям выживать в конкретных местных условиях. В своем крайнем проявлении аутбредная депрессия может возникнуть при спаривании между особями близкородственных видов. Чтобы избежать аутбредной депресии, программы по разведению животных в неволе должны предусматривать исключение пар из близкородственных видов и из крайних областей их географического ареала. То есть при создании экспериментальных популяций редких видов следует их ограждать от возможного влияния аутбредной депресии.

Потеря эволюционной пластичности. Редкие аллели или необычные комбинации аллелей, не дающие сегодня никаких преимуществ, могут оказаться уникально полезными для будущих условий среды. Потеря генетического разнообразия в малой популяции может ограничить способность популяции адекватно откликаться на долговременные изменения в окружающей среде, такие как загрязнение, новые болезни или глобальное изменение климата. Без достаточного генетического разнообразия вид может исчезнуть.

3.5. Эффективный размер популяции

Сколько особей необходимо для того, чтобы поддержать генетическое разнообразие популяции? Франклин показал, что 50 особей можно считать минимальным количеством, необходимым для поддержания генетического разнообразия. Эта цифра основывается на практическом опыте селекционеров животных, который показывает, что группу отбираемых животных следует увеличить после утраты 2–3% изменчивости за поколение. Согласно формуле Райта, популяция из 50 особей потеряет только 1% разнообразия за поколение, так что эта цифра могла бы стать отправной при селекции. Однако поскольку оценка Франклина основана на работе с домашними животными, возможность ее применения для широкого диапазона видов дикой природы не бесспорна. Используя данные о темпах мутаций у плодовых мушек Drosophila , Франклин предположил, что в популяции из 500 особей скорость возникновения новой генетической изменчивости путем мутаций может компенсировать потерю изменчивости, вызванную малым размером популяции. Этот диапазон величин был сформулирован как “правило 50/500”: изолированным популяциям для поддержания генетической изменчивости необходимы по крайней мере 50 особей, а предпочтительнее – 500 особей.

Правило 50/500 трудно применять на практике, поскольку оно предполагает, что популяция состоит из N особей, и каждая имеет одинаковую вероятность спаривания и принесения потомства. Однако многие особи в реальной популяции не дают потомства по причине возраста, слабого здоровья, бесплодия, истощения, маленьких размеров тела или социальных взаимоотношений, не допускающих некоторых животных к спариванию. В результате действия этих факторов эффективный размер популяции (Ne) участвующей в размножении особей, существенно меньше, чем реальный размер популяции. Поскольку темпы потери генетического разнообразия зависят от эффективного размера популяции, потеря генетического разнообразия может быть более стремительной, чем та, которую можно предположить, исходя из размеров реальной популяции . Эффективный размер популяции может оказаться ниже ожидаемого в одном из нескольких случаев.

Неравное соотношение полов. В некоторых случаях в популяции может быть неравное количество самок и самцов. Если, например, популяция моногамных видов гусей (в которых одни и те же самец и самка образуют долговременную пару) состоит из 20 самцов и 6 самок, то в спаривание будут вовлечены только 12 особей. В этом случае эффективный размер популяции составляет не 26, а 12 особей. У других животных социальные системы могут препятствовать спариванию некоторых особей, несмотря на то, что физиологически они готовы к этому: например, у морских слонов доминирующий самец может контролировать большую группу самок и не давать другим самцам спариваться с ними.

Влияние неравного количества спаривающихся самцов и самок на Ne можно описать общей формулой:

где Nm и Nf – число спаривающихся в популяции самцов и самок соответственно. В целом, по мере увеличения нарушения соотношения полов размножающихся особей, отношение эффективного размера популяции к числу спаривающихся особей (Ne/N) тоже снижается.

Разнообразие плодовитости. У многих видов особи значительно отличаются по своей плодовитости. Это особенно относится к растениям, у которых некоторые экземпляры могут приносить лишь несколько семян, в то время как другие – тысячи семян. Неодинаковое количество потомства ведет к значительному сокращению Ne вплоть до 85% во многих видах, поскольку несколько особей нынешнего поколения будут непропорционально представлены в генном пуле следующего поколения. Популяционные флуктуации. У некоторых видов размер популяции очень сильно варьирует от поколения к поколению. Особенно яркий пример отличий популяций демонстрируют насекомые, например бабочки Euphydryas spp. , однолетние растения и амфибии. В популяциях, демонстрирующих такие крайние колебания, эффективный размер популяции находится где-то между самым низким и самым высоким числом особей. Однако эффективный размерпопуляции следует определять в годы ее наименьшей численности; только один год с резко упавшей численностью популяции значительно понизит величину Ne.

Эффект бутылочного горлышка и эффект основателей. Когда популяция резко сокращается в размерах, редкие аллели в популяции теряются, если ни одна из особей, имеющая эти аллели, не выживет и не принесет потомство. Это явление известно как бутылочное горлышко популяции. С меньшим количеством аллелей и снижением гетерозиготности снижается и средняя приспособляемость особей. Производная бутылочного горлышка, известная как эффект основателей, имеет место, когда несколько особей покидают большую популяцию, чтобы образовать новую. Новая популяция часто обладает меньшей генетической изменчивостью, чем более крупная исходная популяция, и имеет более низкую вероятность сохраниться .

Популяционные бутылочные горлышки не всегда приводят к понижению гетерозиготности. Если после кратковременного бутылочного горлышка популяция быстро расширяется, исходный уровень гетерозиготности может быть восстановлен, даже при сильном сокращении количества имеющихся аллелей . Пример такого явления – высокий уровень гетерозиготности, обнаруженный у больших однорогих носорогов Непала. В середине 1960-х эта популяция насчитывала менее 30 спаривающихся особей, но к 1988 году она восстановилась почти до 400 особей .

Рассмотренные примеры показывают, что эффективный размер популяции часто значительно ниже, чем общее количество особей в популяции. Особенно в случае сочетания таких факторов, как флуктуация размеров популяции, наличие большого числа нерепродуктивных особей и неравное соотношение полов, эффективный размер популяции может оказаться значительно ниже, чем число особей, насчитывающихся в благоприятный год. Это несоответствие объясняется неодинаковым успехом размножения взрослых особей . Обзор большого количества результатов исследований в природе показал, что эффективный размер популяции в среднем составляет только 11% от ее общей численности. Популяция из 300 животных, казалось бы, достаточно большая для поддержания популяции, может иметь эффективный размер лишь в 33 особи, что указывает на нависшую над ней серьезную опасность потери генетической изменчивости и вымирания . Эти результаты показывают, что само по себе сохранение больших популяций может не предотвратить потерю генетической изменчивости, если только эффективный размер популяции тоже не будет достаточно большим.

3.6. Демографическое варьирование

В идеальной стабильной среде популяция будет увеличиваться до тех пор, пока не достигнет численности, которую может выдержать среда. В этой точке средний уровень рождаемости на особь равен среднему уровню смертности и, следовательно, не происходит изменений в размере популяции. В реальной популяции отдельные особи рождают не среднее количество потомков, а скорее или вообще их не рождают, или рождают меньше, или больше среднего числа. Аналогично и средний уровень смертности в популяции можно определить, лишь имея достаточно большую статистику по отдельным особям. Средние величины достаточно хорошо описывают состояние популяции до тех пор, пока ее размер остается большим. Если размер популяции опускается ниже 50 особей, индивидуальное варьирование в уровнях рождаемости и смертности влечет за собой случайные флуктуации размеров популяции в сторону их увеличения или уменьшения .

Если размер популяции в какой-то год снизился за счет превышения среднего уровня смертности над рождаемостью выше средней, новая меньшая популяция в последующие годы будет еще более подвержена демографическим колебаниям. Случайные колебания в сторону увеличения популяции обычно ограничены емкостью окружающей среды, и популяция может снова качнуться вниз. Следовательно, когда популяция уменьшается из-за разрушения и фрагментации мест обитания, особенно значимым становится демографическое варьирование, известное так же, как демографическая стохастичность, и популяция имеет высокий шанс исчезнуть просто по случайным причинам. Вероятность вымирания больше у видов с низким уровнем рождаемости, например слонов, поскольку этим видам требуется много времени для восстановления после случайного снижения размера популяции.

Когда популяция снижается ниже критической численности, возникает и вероятность снижения рождаемости за счет неравного соотношения полов. Например, все последние 5 уцелевших особей вымерших птиц Ammodramus maritimus nigrescens были самцами, так что не было никакой возможности для разведения этого вида в неволе. Три последние оставшиеся в Иллинойсе экземпляры редкого растения Hymenoxys acaulis var. glabra тоже не могли приносить жизнеспособные семена при перекрестном опылении друг друга, поскольку одни принадлежали к одному и тому же самоопыляющемуся типу . У многих видов животных маленькие популяции могут быть нестабильными из-за нарушений их социальной структуры, возникающих при снижении численности популяции ниже определенного уровня. Стада травоядных млекопитающих и стаи птиц могут оказаться неспособными найти корм и защитить себя от нападения, когда их численность снижается ниже определенного уровня. Животным, которые охотятся стаями, например гиеновым собакам и львам, для эффективной охоты необходимо определенное количество особей. Многие виды животных, живущие широко разбросанными популяциями, такие как медведи или киты, при снижении плотности популяции ниже определенной точки могут оказаться неспособными найти партнера. Это явление известно как эффект Олле. У растений при снижении размера популяции увеличивается расстояние между экземплярами, и опыляющие их животные могут не “навестить” более одного из этих изолированных рассеянных растений, что приводит к утрате продукции семян. Подобное сочетание случайных флуктуаций демографических характеристик, неравного соотношения полов, пониженной плотности популяции и нарушения в социальном поведении влечет за собой нестабильность размера популяции, что в конечном итоге может привести ее к локальному исчезновению.

Непредсказуемые природные катастрофы, такие как засухи, штормы, наводнения, землетрясения, извержения вулканов, пожары и циклические резкие изменения среды также могут вызвать критические колебания в уровнях популяции. В ближайшие десятилетия вследствие глобального изменения климата такие крайние погодные явления могут участиться. Природные катастрофы могут погубить часть популяции или полностью уничтожить ее на некоторой территории. Существуют многочисленные примеры разного внешнего воздействия на крупных млекопитающих, включая много случаев, когда погибало 70–90% популяции . Хотя вероятность природной катастрофы в каждый отдельный год невелика, но в течение десятилетий или тем более столетий она может случиться с большей вероятностью.

Модели, предложенные Менгесом et al. показали, что вероятность вымирания популяций малого и среднего размеров в большей степени зависит от случайных колебаний окружающей среды, чем от вероятностных демографических колебаний. Согласно этим моделям, колебания окружающей среды значительно увеличивают риск вымирания, даже если популяция обнаруживает положительную динамику роста при допущении, что среда стабильна . В целом, если для приближения к реальным условиям в популяционные модели включать колебания окружающей среды, то оказывается, что популяции с более низкими темпами роста и более низкой численностью имеют более высокую вероятность вымирания. В популяционных моделях, сделанных для тропических пальм, при учете одного лишь демографического варьирования, минимальный жизнеспособный размер популяции – (в данном случае число особей, необходимое для 95% вероятности выживания популяции в течение 100 лет) составил около 48 зрелых экземпляров . При включении в модель небольших величин изменения окружающей среды, минимальный жизнеспособный размер увеличивается до 140 особей и возрастает до 380 особей при учете средних уровней варьирования среды. Эти результаты показывают, что для обеспечения выживания видов необходимо охранять и большие популяции.

3.8. Водовороты вымирания

Чем меньше становится популяция, тем больше она подвержена дальнейшим демографическим изменениям, изменениям среды и генетическим факторам, которые создают тенденцию к еще большему сокращению ее размеров. Такая тенденция малых популяций к сокращению, вплоть до полного исчезновения, называется водоворотом вымирания . Например, природная катастрофа, новое заболевание или антропогенное нарушение могут сократить большую популяцию до малого размера. Эта малая популяция начнет страдать от инбредной депрессии, ведущей к снижению выживаемости молодняка. Соответственно увеличение смертности повлечет за собой дальнейшее падение численности популяции и еще больший инбридинг. Демографические изменения ведут к сокращению популяции и, следовательно, к ещё большим демографическим изменениям и так далее, постепенно увеличивая вероятность вымирания. Эти три фактора – изменение среды, демографические флуктуации и потеря генетического разнообразия совместно приводят к тому, что снижение размера популяции, вызванное одним из факторов, повышает ее уязвимость к действию других факторов (рис. 3.4).

Если популяция начала уменьшаться, то зачастую она совсем исчезает, если только благоприятные условия среды не позволят ей увеличиться до большего размера. Для таких популяций следует разрабатывать детальные программы по сохранению местообитаний и управления численностью, как это описано ниже, с тем чтобы свести к минимуму эффект малого размера популяции.

3.9. Естественная история и экология

Главное для защиты и управления редкими и исчезающими видами – это понимание их взаимоотношений с окружающей средой и состояния их популяций . Такого рода информацию обычно называют естественной историей или иногда просто экологией видов. Обладая знаниями о естественной истории редких видов, менеджеры могут принимать более эффективные меры для их охраны и выявления факторов, подвергающих их риску вымирания .

3.10. Сбор экологической информации

Базовую информацию, необходимую для принятия мер по сохранению видов или определения их статуса, можно получить из следующих источников.

3.11. Мониторинг популяций

Для выявления статуса конкретного редкого вида производится инвентаризация его численности в природе и осуществляется контроль за ее изменением во времени. С помощью регулярно проводимой переписи популяции можно определить изменения, происходящие в ней с течением времени . Данные долгосрочной переписи позволяют выявить тенденции к увеличению или снижению численности, вычленить изменения, связанные с антропогенным воздействием, или кратковременные флуктуации, обусловленные погодными колебаниями или другими природными явлениями. Мониторинг эффективен для обнаружения реакции популяции на изменения в окружающей среде. Например, с помощью мониторинга было показано, что уменьшение числа видов орхидей было связано с интенсивным стравливанием скотом их местообитаний. Мониторинг особенно чувствительных видов, например бабочек, используемых как индикаторные виды, позволяет судить о долговременной стабильности экологических сообществ.

Полевые исследования. Естественная история видов изучается путем кропотливых наблюдений в полевых условиях. Они, как правило, совершенно необходимы, поскольку в мире изучен лишь крошечный процент видов, тем более что экология многих видов меняется от места к месту. Определить охранный статус вида и его взаимоотношения с биологической и физической средой можно только в поле.

За последние десятилетия мониторинговые исследования значительно расширились, поскольку правительственные структуры и природоохранные организации стали обращать больше внимания на защиту редких и исчезающих видов . Существует несколько подходов к мониторингу видов. Инвентаризация – это простой подсчет количества особей в популяции. Повторяя инвентаризацию через определенные отрезки времени, можно определить: стабильна ли популяция или же ее численность увеличивается или уменьшается. Инвентаризация – недорогой и прямой метод. Он может дать ответ на следующие вопросы: сколько особей на сегодня составляют популяцию? Сохранялась ли численность популяции стабильной за весь период проведения переписей? Переписи, проводимые на большой площади, могут помочь определить ареал вида и области его локальной высокой численности. Примером такого подхода является перепись гавайского тюленя-монаха (Monachus schauinslandi ), зафиксировавшая спад от 100 взрослых особей в 1950-х годах до менее 14-и в конце 1960-х [рис. 3.5; Gerrodette, Gilmartin, 1990].

Риc. 3.7. Возможные примеры метапопуляции. Размер популяции выражен через диаметр изображающей ее окружности. Стрелки указывают направление и интенсивность миграции между популяциями [по White, 1996].

Объектом популяционных исследований обычно бывают одна или несколько популяций, но иногда требуется изучение всей метапопуляции, поскольку оно может дать более глубокое и точное представление о виде. Преимущество метапопуляционных моделей заключается в том, что они показывают динамичность локальных популяций и отражают факт передвижения организмов из одной местной популяции в другую. То, что эти популяции характеризуются наличием миграций и колонизаций, заставляет биологов учитывать влияние эффектов основателей и генетического потока. Вот два примера того, как метапопуляционный подход оказался более полезным для понимания и управления видами, чем описание одной популяции.

Эндемичный мытник Фурбиша (Pedicularis furbishiae ) встречается вдоль р. Мейн в области, подверженной периодическому затоплению . Паводки часто уничтожают некоторые популяции растений, но в то же время они создают новые прибрежные местообитания, пригодные для образования новых популяций. Изучение отдельной популяции дало бы неполную картину вида, поскольку одна конкретная популяция является короткоживущей. А метапопуляция в данном случае самая подходящая единица изучения, а речной бассейн – подходящая единица менеджмента.

В Калифорнии всесторонне изучали бабочку Euphydryas spp. . Отдельные популяции бабочек часто исчезают, но виду помогает выживать расселение и внедрение в свободные местообитания. Стохастичные изменения в окружающей среде и отсутствие разнообразия местообитаний в данном районе часто вызывают исчезновение локальных популяций. Крупные и наиболее устойчивые популяции заселяют обширные площади влажных склонов северной экспозиции и более теплые южные склоны. Бабочки, мигрирующие из этих ядерных популяций, часто заселяют незанятые спутниковые области.

В метапопуляциях разрушение одной центральной, ядерной популяции может привести к вымиранию многочисленных спутниковых популяций на более обширной территории, чье периодическое заселение зависит от ядерной популяции. Созданные человеком сооружения, которые затрудняют миграцию, например изгороди, дороги, дамбы, могут сократить темпы миграции между частями области распространения и уменьшить вероятность повторного заселения после локального вымирания . Возникающая в результате этой и другой деятельности фрагментация местообитаний иногда вызывает трансформацию большой непрерывной популяции в метапопуляцию, в которой мелкие остаточные популяции занимают фрагменты мест обитания. Когда размер популяции в этих фрагментах мал и темпы миграции между фрагментами низки, популяция внутри каждого фрагмента постепенно вымирает и ее место вновь не заселяется. Эффективное управление видами часто требует понимания этой популяционной динамики.

Долгосрочный мониторинг видов и экосистем. Долгосрочный мониторинг процессов в экосистемах (температура, режим осадков, влажность, почвенная кислотность, качество вод, скорость потоков, почвенная эрозия и т.д.), сообществах (видовой состав, растительный покров, количество биомассы на каждом трофическом уровне и т.д) и численности популяции (количество особей определенного вида) необходим, поскольку иначе невозможно отличить годовые естественные колебания год от года от долговременных тенденций . Например, популяции многих амфибий, насекомых и однолетних растений сильно меняются год от года. Поэтому для того, чтобы определить, действительно ли вид снижает свою численность или просто текущий год отличается естественным циклическим падением численности популяции, требуются многолетние данные. Например, наблюдения в течение 40 лет за двумя видами фламинго в Южной Африке показали, что наибольшее количество птенцов покидает гнездо только в года с высоким количеством осадков (рис. 3.8).

Сейчас в целом количество оперившихся птенцов гораздо ниже, чем это бывало в прошлом, что может означать, что виду угрожает локальное исчезновение. Мониторинг особенно важен в комплексных проектах по сохранению и развитию, которые ставят важной целью долговременное сохранение биологического разнообразия . Мониторинг позволяет менеджерам проектов определить, достижимы ли цели этих проектов или планы менеджмента требуют доработки. Некоторые изменения в природе могут на много лет отставать от своих первопричин, поэтому для их понимания необходимо выявление всей цепочки событий в экосистемах. Например, кислые дожди и другие загрязнения воздуха могут ослабить и погубить деревья в течение десятилетий, что влечет за собой увеличение смыва почвы в поверхностные воды и, соответственно, превращение водной среды в непригодную для личинок некоторых редких видов насекомых. В этом случае причина (загрязнение воздуха) возникла за десятилетия до того, как проявился ее эффект (исчезновение насекомых). Кислые дожди, глобальное изменение климата, растительная сукцессия, отложение азота и инвазия экзотических видов – все это примеры процессов, вызывающих отдаленные изменения в биологических сообществах, которые не заметны при краткосрочных наблюдениях. Некоторую долгосрочную информацию можно получить от метеостанций, путем ежегодного подсчета птиц, из лесничеств, гидрологических служб, из старых фотографий растительности, но этих данных по мониторингу биологических сообществ, как правило, недостаточно для большинства природоохранных целей. Чтобы исправить эту ситуацию, многие научно-исследовательские станции начали применять программы экологического мониторинга в расчете на десятилетия и столетия.

Образование новых популяций. Вместо того, чтобы пассивно наблюдать за приближающимися к полному исчезновению видами, многие специалисты по биологии сохранения природы начали разрабатывать подходы к их спасению. Разработано несколько впечатляющих методов создания новых диких и полудиких популяций редких и исчезающих видов и увеличения размеров уже существующих популяций . Эти эксперименты дают надежду на то, что виды, сегодня живущие только в неволе, смогут восстановить свои экологические и эволюционные роли в биологическом сообществе. У популяций, живущих в природе, меньше шансов быть уничтоженными в результате катастроф (например, войн или эпидемий), чем у содержащихся в неволе популяции. Кроме того, простое увеличение числа и размеров популяций вида в целом снижает вероятность его вымирания. Такие программы по созданию популяций будут работать эффективно только в том случае, если факторы, приводящие к упадку исходной дикой популяции, будут четко выделены, хорошо изучены и затем устранены, или, по крайней мере, взяты под контроль. Например, если эндемичный вид птиц в диком виде истреблен местными охотниками почти до полного исчезновения, его места гнездования разрушены, а яйца поедают внедрившиеся виды, то решение этих проблем должно стать составной частью программы по восстановлению. Простой выпуск этих выведенных в неволе птиц в дикую природу без разъяснительной работы с местным населением, без смены схем землепользования и без установления контроля за интродуцированными видами приведет лишь к возвращению к исходной ситуации.

Для создания новых популяций животных и растений используют три базовых подхода. Программа реинтродукции предусматривает выпуск рожденных в неволе или отловленных в природе особей в ту область их исторического ареала, где этот вид уже больше не встречается. Главная задача программы реинтродукции – создать новую популяцию ее в естественной среде обитания. Например, целью начатой в 1995 году программы по реинтродукции серых волков в Йеллоустоунский национальный парк было восстановление равновесия между хищниками и травоядными, существовавшее в этом регионе до вмешательства человека. Для того, чтобы использовать их генетически закрепленную адаптацию к определенной среде, животных обычно выпускают в том месте или вблизи от него, где они или их предки были отловлены. А иногда животных выпускают и в других местах в пределах их ареала. Это приходится делать при создании новой охраняемой территории, если существующая популяция находится перед новой угрозой и не может нормально существовать в ее нынешнем месте, или когда существуют естественные или искусственные барьеры для естественного распространения вида.

Есть еще две программы по выпуску животных в природу. Программа увеличения численности предусматривает выпуск в существующую популяцию для увеличения ее размера и генного пула. Для этого животных либо отлавливают в природе, либо выращивают в неволе. В качестве одного из особых примеров можно привести программу, в соответствии с которой только что вылупившихся морских черепашат передерживают в неволе, пока они не выйдут из самого уязвимого молодого возраста, а затем выпускают обратно в природу. Программа по интродукции включает перенос растений и животных в области, находящиеся вне их исторических ареалов, в надежде, что они создадут новые популяции. Такой подход вполне оправдан, когда окружающая среда в историческом ареале вида разрушена до такой степени, что вид не может там больше жить, или когда еще не устранена причина его угасания, что делает реинтродукцию невозможной. Плановая интродукция вида на новое место требует тщательного исследования, чтобы убедиться, что от него не пострадают новая экосистема и популяции местных исчезающих видов. Кроме того, необходимо быть уверенным, чтобы выпускаемые животные не получили в неволе заболевание, которое может распространиться и поразить дикие популяции.

3.14. Замечания, связанные с возможностью успешной реализации программ

Программы по созданию новых популяций часто дороги, трудны и долговременны. Например, программы по отлову, воспитанию в неволе, восстановлению, мониторингу и освобождению калифорнийских кондоров, сапсанов и черноногих хорьков, стоили десятки миллионов долларов и потребовали годы работы. Для животных, обладающих длительным жизненным циклом, программа всегда длится годами, прежде чем станет известен ее результат. Решения по организации реинтродукционных программ часто получают широкий общественный резонанс, как это было в США с программами для калифорнийского кондора, черноногого хорька, медведя-гризли и серого волка и с аналогичными программами в странах Европы. Программы могут обвинять в напрасной трате денег (“Миллионы долларов за нескольких гадких птиц!”), ненужности (“Зачем нам нужны волки, когда их и так везде много?”), не реализуемости (“Посмотрите на хорьков, которые умерли в неволе от болезней!”) или неэтичности (“Почему оставшихся животных нельзя просто оставить в покое и дать им жить своей жизнью, вместо того, чтобы ловить и сажать в зоопарки?”). Ответ на этот поток критики очень прост: хорошо организованные программы по разведению в неволе и реинтродукции – это единственная надежда на сохранение вида, стоящего в природе на пороге вымирания или катастрофического сокращения.

Решающим элементом для многих программ по реинтродукции становятся действия средств массовой информации, которые объясняют местному населению необходимость и цели программы и убеждают поддерживать ее и, возможно, даже гордиться ею, или хотя бы не препятствовать . Наличие у местной общественности побудительных мотивов к поддержке программы часто обеспечивает ей больший успех, чем жесткие ограничительные меры и законы.

Выпускаемые животные первое время после своего освобождения требуют особой заботы и помощи, поэтому практикуют так называемое “мягкое освобождение”. Животных могут кормить и защищать в том месте, где их выпустили на волю до тех пор, пока они не научатся обеспечивать себя сами, или в месте выпуска их приходится временно содержать в клетках, давая возможность постепенно познакомиться с местностью (рис. 3.9)1.

Рис. 3.9. Применение клеток позволяет черноногим хорькам (Mustela nigrepes) привыкнуть к месту, в котором их после этого выпустят. Маски используются людьми около клеток для уменьшения вероятности зара-жения хорька человеческими болезнями (фото ЛиРей Паркер, Департамент дичи и рыбы Вайоминга).

1См. также разделы написанные В.Е. Флинтом “Сохранение редких видов в России (теория и практика)” и А.Г. Сорокиным “Современные проблемы сохранения и восстановления популяций редких видов хищных птиц” в книге “Сохранение и восстановление биоразнообразия” настоящей серии учебных пособий (Прим. ред).

Для проанализированных видов птиц и млекопитающих вероятность создания новой популяции увеличивалась при выпуске около 100 особей. Выпуск более 100 животных практически не повышал вероятность успеха.

При другом анализе проектов использовали более ограниченный вариант реинтродукции: выпуск рожденных в неволе птиц и млекопитающих на территории, входящие в их исторический ареал. Программа считалась успешной, если популяция самостоятельно возросла до 500 особей. Руководствуясь этими конкретными параметрами, были признаны успешными только 16 из 145 проектов по реинтродукции – это гораздо более низкий процент успеха, чем в предыдущем обследовании. Согласно этому новому исследованию, ключ к успеху – это постепенный выпуск большого количества животных в течение многих лет. Реинтродукции рыб, рептилий и амфибий не очень успешны, возможно из-за их специализированных требований к местообитаниям ;. Понятно, что мониторинг и оценка текущих и будущих программ являются совершенно необходимыми для понимания того, насколько усилия по образованию новых популяций достигли поставленных целей.

3.15. Социальное поведение выпущенных животных

Для того чтобы выполняемые программы по реинтродукции, увеличению численности и интродукции были успешными, необходимо учитывать социальную организацию и поведение выпускаемых животных . Когда социальные животные (особенно млекопитающие и некоторые птицы) растут в природе, они получают знания об окружающей среде и социальном поведении от других членов своего вида. Животные, выращенные в неволе, часто лишены навыков, необходимых для выживания в естественной среде, социальных навыков совместного поиска корма, чувства опасности, навыков нахождения брачных партнеров и выращивания молодняка. Для преодоления этих проблем при выращивании млекопитающих и птиц в неволе требуется специальное обучение до и после выпуска волю . В некоторых случаях воспитатели подражают внешнему виду и поведению диких животных. Такой подход особенно важен при работе с очень молодыми животными, которым необходимо научиться отличать свой вид от выкармливающего их вида или от человека. Раньше выращенные в неволе птенцы калифорнийского кондора были неспособны обучаться поведению их диких сородичей, поскольку они запечатлели образ ухаживающих за ними людей. Теперь птенцов кондора выкармливают с помощью макета, имитирующего кондора, и не показывают их посетителям зоопарка (рис. 3.10).

3.21. Ботанические сады и дендрарии

В 1600 ботанических садах мира находятся крупнейшие коллекции живых растений, которые представляют собой главный ресурс для реализации мер по сохранению растений. Сегодня в ботанических садах всего мира растет 4 млн растений, представляющих 80 тыс. видов, то есть приблизительно 30% флоры мира. Список увеличивают виды, выращиваемые в питомниках, садах, любительских садиках и в других подобных условиях (хотя часто они представлены единичными экземплярами). В крупнейшем в мире ботаническом саду, Королевском ботаническом саду (Англия) культивируются 25 тыс. видов растений – это около 10% всех видов в мире, из которых 2700 относятся к исчезающим (рис. 3.14).

Рис. 3.14. Королевские ботанические сады, Kew, хорошо известны своими практическими курсами и исследованиями в области сохранения растений и садоводства. На фото представлено занятие, проводимое на базе коллекции растений пустыни в оранжерее Принца Уэльского (фотография помещена с разрешения Королевского ботанического сада, Kew).

Чтобы защитить диапазон генетического разнообразия вида, ботаническим садам необходимо увеличивать число его экземпляров.

Ботанические сады все больше ориентируются на выращивание редких и исчезающих видов растений, многие из них специализируются на определенных их типах. Дендрарий Арнольда при Гарвардском университете выращивает сотни видов деревьев умеренного климата. Общество дикорастущих растений Новoй Англии (the New England Wild Flower Society) обладает коллекцией из сотен видов травянистых растений, выращиваемых в ботаническом саду “Garden in the Woods”. В Калифорнии специализированный сосновый дендрарий выращивает 72 из 110 существующих в мире видов сосны, а крупнейший ботанический сад в ЮАР культивирует 25% всех произрастающих в стране видов растений. Ботанические сады вносят уникальный вклад в дело сохранения живой природы, поскольку их живые коллекции и гербарии представляют собой один из лучших источников информации о распределении растений и их требованиях к местам обитания . Сотрудники ботанических садов часто становятся признанными авторитетами в области определения видов и определения статуса их сохранности. Организованные ботаническими садами экспедиции описывают новые виды и изучают давно известные. Более 250 ботанических садов поддерживают природные заповедники, которые по праву считаются важными охраняемыми территориями. К тому же ботанические сады важны для просвещения общественности в области сохранения природы, поскольку ежегодно их посещает около 150 млн человек.

Помимо выращивания растений, ботанические сады и исследовательские институты создали коллекции семян, иногда называемые банками семян, собранных с диких и культивируемых растений. При сборе семян прилагаются все усилия к тому, чтобы включить весь диапазон генетического разнообразия. Это достигается путем сбора семян по всей области распространения видов, отбором образцов семян из популяций, растущих в различных природных условиях, и сбором семян с большого числа особей в каждой популяции. В таких банках семена большинства видов растений могут долгое время храниться в сухих холодных условиях, сохраняя всхожесть (рис. 3.15).

3.15. (А) Национальное хранилище семян в Форте Коллинз. (В) Огромное разнообразие семян растений сортируется, классифицируется и хранится. Подробные бирки отражают характеристики растения, место и время сбора. (С) В национальном хранилище семян некоторые семена хранятся в герметически запаянных сосудах при 20 оС. (D) Семена хранятся так же в жидком азоте при -196 оС (фотография помещена с разрешения американского департамента по сельскому хозяйству).

Способность семян оставаться при низких температурах в состоянии покоя исключительно важна для мер по сохранению видов ex situ, поскольку она позволяет хранить на небольшом пространстве при минимальном присмотре и при низких финансовых затратах семена большого количества редких видов. В мире существует около 50 банков семян, многие их них находятся в развивающихся странах, а их деятельность координирует Консультативная группа международных сельскохозяйственных исследований (International Agricultural Research CGIAR) .

Хотя банки семян обладают большим потенциалом для сохранения редких и исчезающих видов, они тоже испытывают определенные сложности. Если ломается оборудование или падает напряжение в сети, то вся замороженная коллекция может быть испорчена. Даже при холодном хранении семена постепенно теряют свою всхожесть из-за истощения энергетических запасов и накопления вредных мутаций. Чтобы преодолеть это постепенное ухудшение качества семян, необходимо периодически проращивать партии семян, доводить взрослые растения до зрелого состояния и собирать с них на хранение новые образцы семян. Для банков семян с большими коллекциями такое тестирование и обновление образцов семян может оказаться трудной задачей.

Примерно у 15% видов растений в мире семена “непослушные”. Им несвойственно состояние покоя, или они не выдерживают хранения при низких температурах, а следовательно, не могут храниться в банках семян. Семена таких видов должны немедленно прорасти или погибнуть. Виды с “непослушными” семенами гораздо более обычны для тропических лесов, чем для умеренной зоны. Семена многих промышленно важных тропических плодовых деревьев, строевого леса и плантационных культур, таких как кофе и каучук, хранить невозможно. Некоторые из этих видов растений можно в контролируемых условиях держать в виде культуры тканей или размножать черенками материнского растения. Сегодня эти методики более дороги, чем выращивание растений из семян.

Международным сообществом банки семян признаны эффективным способом сохранения генетического разнообразия сельскохозяйственных культур. Часто гены, ответственные за устойчивость к определенному заболеванию или вредителю, обнаруживаются только у одного сорта культуры, так называемых местных сортов , растущих лишь в одной маленькой области мира. Эта генетическая изменчивость часто исключительно важна для сельскохозяйственной промышленности в ее стремлении поддержать и увеличить урожайность культур и их способность противостоять изменяющимся условиям окружающей среды, например кислым дождям, засухам и засолению почвы. Ученые прилагают большие усилия, чтобы сохранить это генетическое разнообразие, поскольку обычные фермеры всего мира избегают сортов местных культур в угоду стандартным высокоурожайным сортам . Это наблюдающееся по всему миру явление иллюстрируется примером с фермерами Шри-Ланки, которые до конца 1950-х годов выращивали 2000 сортов риса, а потом перешли на 5 высокоурожайных сортов. Пока сельскохозяйственными банками семян приобретено более 2 млн коллекций семян. Многие из важнейших пищевых культур, например пшеница, кукуруза, овес, картофель хорошо представлены в банках семян. Продолжается интенсивное пополнение коллекций семян риса, проса и сорго. Однако культуры местного значения, лекарственные растения, прядильные и другие полезные растения в банках семян представлены хуже. Дикие родственники культурных растений тоже недостаточно представлены в банках семян, хотя они исключительно полезны для программ по улучшению культурных растений.

Особые усилия предпринимаются для защиты генетических ресурсов коммерчески важных видов деревьев . Сложно хранить семена многих родов деревьев, например дубов (Quercus ) и тополей (Populus ). Даже семена сосны нельзя хранить неограниченно, и необходимо выращивать из них деревья. Во многих случаях семена отдельных деревьев используют для создания садов, где налажено промышленное производство семян. Все более эффективным способом сохранения генетического разнообразия, необходимого для лесоводства, считается сохранение естественных территорий, на которых встречаются коммерческие виды. Исследования в области лесоводства и сохранения лесов нуждаются в международном сотрудничестве, поскольку промышленные виды часто выращиваются вдали от места их происхождения. Например, сосна (Pinus radiata ) из США выращивается на 3 млн га, разбросанных в Чили, Новой Зеландии, Австралии и Испании.

Дискуссионным моментом в развитии банков семян является вопрос о том, кто владеет и контролирует генетические ресурсы культурных растений . Гены местных сортов культурных растений и диких родственников культурных видов являются теми “строительными блоками”, которые необходимы для создания “элитных” высокоурожайных сортов, пригодных для современного сельского хозяйства. По имеющимся оценкам, 96% генетического разнообразия, необходимого для современного сельского хозяйства, приходит из таких развивающихся стран, как Индия, Эфиопия, Перу, Мексика, Индонезия и Египет, а селекционные программы для элитных сортов часто разрабатываются в индустриально развитых странах Северной Америки и Европы. Раньше международные банки семян бесплатно собирали семена и ткани растений в развивающихся странах и передавали их исследовательским станциям и семенным компаниям. Но, создав с помощью селекционных программ и полевых опытов элитный сорт, семенная компания ради получения максимальной прибыли продаёт его семена по высоким ценам. Сейчас в развивающихся странах спрашивают: почему мы должны бесплатно делиться своими генетическими ресурсами, а затем платить за улучшенные семена, полученные с помощью этих ресурсов? Одно из решений проблемы – это соглашения в рамках Конвенции по биологическому разнообразию, в которой страны договорились делиться своими генетическими ресурсами в обмен на получение новых продуктов и части прибыли . Такие соглашения обеспечивали бы защиту биологического разнообразия.

Для выделения статуса редких видов для задач сохранения МСОП предложил 10 категорий для использования в задачах сохранения . Виды в категориях 2–4 находятся под угрозой вымирания. Эти категории оказались полезными в задачах сохранения на национальном и международном уровнях для фокусирования особого внимания на определенных видах, а также для определения вымирающих видов с целью защиты посредством международных соглашений типа Convention on International Trade in Endangered Species (CITES) – Международной Конвенции о торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой исчезновения (СИТЕС).

Отнесение к определенной категории зависит от информации по одному из параметров:

1. Изменение числа представителей вида.

2. Величина географической области распространения и численность популяции.

3. Каково общее число живущих представителей и число представителей, могущих дать потомство.

4. Продолжается ли уменьшение популяции и сокращение среды обитания в соответствии с прогнозом.

5. Вероятность вымирания в течение определенного ряда лет или поколений.

Указанные выше количественные критерии отнесения к категориям основываются на методах анализа популяционной выживаемости и в основном оценивают тенденции существования популяции и среды обитания. Например, критическое состояние для вида характеризуется, по крайней мере, одним из следующих показателей: небольшим размером популяции (менее 250 представителей вида) и количеством особей, способных дать потомство (менее 50); уменьшением численности на 80% и более за последние 10 лет или поколений; ожидаемым уменьшением популяции более чем на 25% в течение трех лет или одного поколения; или если вероятность полного вымирания превышает 50% в течение 10 лет или на протяжении трех поколений. Вид может также получить статус критического из-за ограниченности среды обитания (менее 100 км2 в одном районе), наблюдаемого или предсказуемого ее сокращения, экологического дисбаланса и коммерческой эксплуатации. Использование территориального признака при определении категории особенно полезно в случае видов, биология которых плохо изучена. К таким видам можно отнести многие виды тропических насекомых, о которых лишь известно, что среда их обитания разрушается.

Преимущество такого подхода состоит в том, что он дает стандартный количественный метод классификации, результаты принятия решения могут быть пересмотрены и переоценены другими учеными в соответствии с принятыми количественными критериями с использованием любой доступной информации. Однако при принятии решений с опорой на этот метод может быть допущен произвол, если данных недостаточно. Сбор данных при таком подходе может быть очень дорогостоящим и требовать очень большого времени, особенно в развивающихся странах и в быстро изменяющихся условиях.

Несмотря на ограничения, новая система классификации видов представляет собой явный прогресс в деле защиты видов от вымирания.

На основе предложенных МСОП категорий Всемирный центр мониторинга сохранения (World Conservation Monitoring Centre – WCMC) провел анализ и сделал заключение об угрозе вымирания около 60 000 видов растений и 5 000 видов животных в соответствующих сериях Красной книги – Red Data Books . Огромное большинство видов, перечисленных в этих сериях, представляют растения, что отражает тенденцию описывать виды растений в областях распространения, подвергшихся угрозе. Кроме того, существуют и многочисленные списки видов рыб (700), амфибий (100), рептилий (200), моллюсков (900), насекомых (500), ракообразных внутренних водоемов (400), птиц (1100) и млекопитающих (1100). Система МСОП была использована для определения приоритетов сохранения в конкретных специфичных областях обитания и применительно к группам видов. Как группа, млекопитающие стоят перед лицом большей опасности по сравнению с птицами. Если сравнивать регионы, то в среднем виды в Японии находятся в более угрожающем состоянии, чем виды Южной Африки, которые, в свою очередь, пребывают в большей опасности по сравнению с видами в Великобритании (табл. 3.1).

3.24. Законодательная защита видов

После того как установлено, что конкретные виды нуждаются в защите, можно принимать законы и подписывать договоры для реализации такой защиты. Национальные законы защищают виды внутри стран, международные соглашения регулируют торговлю видами между странами.

3.25. Национальные законодательства

Во всем современном мире национальные правительства вместе с национальными природоохранными организациями играют ведущую роль в решении задач сохранения всех уровней биологического разнообразия. Принимаются законы по организации национальных парков, регулированию человеческой деятельности в рыболовстве, лесозаготовках, выпасе скота, загрязнении воды и атмосферы. Международные договоренности реализуются на границах и касаются торговли редкими животными, находящимися под защитой договора в какой-то стране. Многие национальные законы направлены на сохранение видов. Эффективность, с какой эти законы выполняются, характеризует намерения государства защищать национальные ресурсы и, соответственно, своих граждан. Во многих странах признано, что сохранение здоровой экологии и защита видов – неотъемлемое условие сохранения здоровья людей.

Защита биологического разнообразия в разных странах осуществляется по-разному. Пятнадцать членов Европейского Союза (Шенгенского Соглашения) строят свою работу по защите видов на основе международных конвенций, например Международной Конвенции о торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой исчезновения (СИТЕС) (Convention on International Trade in Endangered Species), и Конвенции по биологическому разнообразию (Convention on Biological Diversity). Кроме того, при защите биологического разнообразия эти страны руководствуются специальными директивами. В качестве примера можно взять Директиву по птицам (Bird Directive), в соответствии с которой страны-члены должны защищать и организовывать местообитания птиц, особенно те, которые необходимы при миграциях и в период размножения (McLean еt al., 1999). Реализация и применение этих природоохранных мер сильно различается в разных европейских странах.

В США основным законом по защите видов является “Акт по исчезающим видам” от 1973 года (the Endangered Species Act of 1973) и его дополнение – “Акт по защите морских млекопитающих” (the Marine Mammals Protection Act). Упомянутый “Акт по исчезающим видам” был разработан Конгрессом США с целью “создания условий сохранения экосистем, от которых зависит выживание исчезающих и находящихся под угрозой видов, и обеспечения программы сохранения этих видов”. Виды попадают под защиту Акта, если они официально включены в список исчезающих или находящихся под угрозой исчезновения видов. Как определено в законе, к исчезающим видам относятся те, которые с большой вероятностью могут исчезнуть во всем их ареале или в его большей части в результате человеческой деятельности или по естественным причинам, а к находящимся под угрозой видам относятся те, которые с большой вероятностью станут исчезающими в ближайшем будущем. Секретарь внутренних дел, действующий от имени Службы США по рыбным запасам и дикой природе (U.S. Fish and Wildlife Service), и секретарь по коммерции, действующий от имени Службы морского рыбного хозяйства (the National Marine Fisheries Service – NMFS), могут дополнять этот список или удалять из него некоторые позиции на основании имеющейся у них информации. Для каждого вида из списка разрабатывается план восстановления, который обычно включает сохранение и восстановление среды обитания и активную деятельность по управлению .

Обследование видов, затрагиваемых Актом, показало, что в списке присутствуют виды животных, имеющих на момент составления списка около 1000 оставшихся представителей, и растения, представленные менее 120 экземплярами . Восстановление таких маленьких популяций может столкнуться с проблемами генетического и демографического свойства. В самом драматическом положении находятся 39 видов из списка, каждый из которых представлен менее чем 10 особями. Есть в списке и пресноводные моллюски, которые не могут дать потомство. Действие Акта может предоставить защиту исчезающему виду до того, как уменьшение численности этого вида не дойдет до точки, после которой восстановление вида станет проблематичным. Своевременное внесение видов в список защиты позволяет восстановить его численность и удалить его из списка исчезающих видов.

Защита видов, входящих в списки Акта, оказывается столь активной и серьезной, что интересы бизнеса часто вынуждены яростно лоббировать невключение в него исчезающих в регионе видов. Одна из причин, по которой генералы бизнеса неохотно включают в список Акта новые виды, связана с теми трудностями, которые надо преодолеть, пока этот вид восстановится настолько, что его можно будет исключить из списка . До сих пор удалось исключить из списка только 21 позицию, среди которых, а это считается большим успехом, присутствует бурый пеликан и американский аллигатор.

При реализации Акта по исчезающим видам коммерческим компаниям, зеленым и государственным структурам зачастую приходится разрабатывать компромиссные планы сохранения среды обитания, которые примиряют интересы бизнеса и охраны природы . Один из таких планов включал прибрежное сообщество кустарникового шалфея в южной Калифорнии, в котором обитает 100 редких, уязвимых, близких к вымиранию и исчезающих видов, в том числе калифорнийских комаролов (Polioptila californica californica ). После многолетней борьбы за этот участок, представляющего ценную недвижимость, подрядчики, фермеры, зеленые и государственные структуры пришли к компромиссному решению – оставить под защитой наиболее ценную с природоохранительной точки зрения часть участка и разрешить разработку менее ценной части. Это план охватывал территорию размером 160 000 га, на которой располагалось 50 городов, 5 округов и несколько военных баз. Пока план не совершенен, нo по крайней мере, была сделана попытка создания нового поколения планов, которые основываются на многовидовом и экосистемном подходах к большому географическому региону и которые учитывали интересы разнообразных проектов, землепользователей и управленческих структур. В этом и других случаях результат компромисса состоит в продолжении экономической деятельности и в высокой цене, заплаченной за поддержку природоохранной деятельности.

3.26. Международные соглашения

Хотя основной механизм защиты биологического разнообразия реализуется внутри отдельных стран, существуют и постоянно действуют международные соглашения, защищающие виды и среды

обитания. Международное сотрудничество чрезвычайно необходимо по ряду важных причин. Во-первых, виды мигрируют через международные границы; усилия по сохранению видов птиц в северной Европе потерпят крах, если будут разрушены места их зимовки в Африке. Во-вторых, международная торговля продуктами природного происхождения может привести к чрезмерной эксплуатации видов, вызванной потребностями рынка. Контроль и администрирование торговли необходимы как при экспорте, так и импорте. В-третьих, задача сохранения биологического разнообразия имеет международное значение. Богатые страны средней полосы, пользующиеся плодами тропического биологического разнообразия, должны помогать менее богатым странам сохранять его.

И наконец, решение многих проблем, связанных с угрозой исчезновения видов и экосистем, по своему масштабу требуют международного сотрудничества. Имеется в виду чрезмерный рыбный промысел, охота, загрязнение атмосферы, выпадение кислых дождей, загрязнение озер, рек и океанов, глобальное изменение климата и истощение озонового слоя.

Единственным наиболее важным международным договором по защите видов является Международная Конвенция о торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой исчезновения –СИТЕС (the Convention on International Trade in Endangered Species –CITES), учрежденная в 1973 году. совместно с Программой ООН по окружающей среде – ЮНЕП (the United Nations Environmental Programme – UNEP) . Этот договор сейчас введен в действие в более чем 120 странах. СИТЕС утвердила список видов, торговля которыми должна контролироваться, а страны-участники согласны ограничить торговлю и гибельное уничтожение этих видов. В Приложение № 1 Конвенции включено приблизительно 675 животных и растений, торговля которыми запрещена. В Приложении № 2 перечислены 3700 животных и 21000 растений, международная торговля которыми регулируется. Приложения №№ 1 и 2 включают такие важные декоративные виды, как орхидеи, саговники, кактусы, насекомоядные растения, древовидные папоротники и большое число видов деревьев.

Среди животного мира под особым контролем находятся: попугаи, крупные дикие кошки, киты, морские черепахи, хищные птицы, носороги, медведи, приматы, виды, отлавливаемые для зоопарков и домашнего содержания, аквариумные виды, а также виды, дающие мех, кожу и другие коммерческие товары. Международные конвенции типа СИТЕС выполняются только тогда, когда страна, подписавшая договор, издает внутренний закон, предусматривающий наказание за его нарушение. Как только в стране в соответствии с СИТЕС принимается закон, полицейские, таможенники, лесники и оперативные работники государственных структур получают право арестовывать, привлекать и прекращать деятельность нарушителей, т. е. тех, кто владеет, ловит или торгует представителями перечисленных в СИТЕС видов (рис. 3.17).

Технические рекомендации странам по реализации договора предоставляются такими негосударственными структурами, как Международный Союз группы экспертов по сохранению дикой природы (Тhe International Union for the Conservation of Nature Wildlife Trade Specialist Group), Торговая сеть (TRAFFIC Network) Всемирного фонда дикой природы (World Wildlife Fund / – WWF), Отдел мониторинга торговли предметами дикой природы (Wildlife Trade Monitoring Unit) Всемирного центра мониторинга сохранения (World Conservation Monitoring Centre – WCMC). Наиболее заметным успехом Конвенции КИТЕС явился запрет 1989 года на торговлю бивнями слонов, которая привела к значительному уменьшению численности популяции слонов в Африке . Еще одним международным договором является Конвенция по охране мигрирующих видов диких животных (the Convention on Conservation of Migratory Species of Wild Animals), подписанная в 1979 году, которая в основном касается видов птиц. Эта Конвенция стала очень важным добавлением Конвенции КИТЕС по части объединения международных усилий в деле сохранения видов птиц, мигрирующих через государственные границы. Она подчеркивает важность проведения исследований, административных региональных усилий и упорядочения охоты. Однако с этой Конвенцией возникли проблемы. Ее подписали только 36 стран и потому ее бюджет очень ограничен. Она также не распространяется на мигрирующие виды, морских млекопитающих и рыб. Среди других важных международных соглашений по защите видов действуют:

Конвенция по сохранению морских животных ресурсов в Антарктике (The Convention on Conservation of Antarctic Marine Living Resources);

Международная Конвенция по регулированию добычи китов (The International Convention for the Regulation of Whaling), в соответствии с которой организуется Международная Комиссия по китам (The International Whaling Commission);

Международная Конвенция по защите птиц (The International Convention for the Protection of Birds) и Конвенция Бенилюкса по охоте и защите птиц (Benelux Convention on the Hunting and Protection of Birds);

Конвенция по рыбной ловле и сохранению биологических ресурсов в Балтийском море (The Convention on Fishing and Conservation of Living Resources in the Baltic Sea);

Международная Комиссия по атлантическому тунцу (the International Commission on Atlantic Tuna);

Разнообразные региональные договора по защите конкретных групп животных: креветок, лангустов, крабов, морских котиков, семги, летучих мышей и викуньи.

Слабость международных договоров состоит в том, что участие в них добровольное, страны, преследуя свои собственные интересы, могут выйти из них, когда считают условия участия в них слишком обременительными . Это особенно проявилось, когда несколько стран просто решили пренебречь Международной Комиссией по китам, выпустившей запрет на их охоту. Необходимы убеждение и давление общественности для побуждения стран выполнять условия конвенций и наказывать нарушителей.

Определение минимальной численности жизнеспособной популяции

Как же определить минимальное количество особей в популяции и достаточную площадь их обитания, чтобы вид сохранился?

Шаффер в 1981 г. предложил использовать понятие минимальная жизнеспособная популяция (МЖП): "минимальная жизнеспособная популяция для данного вида в данном местообитании - это наименьшая изолированная популяция, имеющая 99% шансов сохраниться на 1000 лет, несмотря на прогнозируемое воздействие демографических, природных и случайных генетических катастроф".

Считается, что для сохранения видов позвоночных необходимо 500-5000 особей, поскольку это количество обеспечивает сохранение генетического разнообразия. Спасение такого количества животных, может оказаться достаточным для того, чтобы катастрофические годы пережило хотя бы минимальное число особей, необходимое для восстановления популяции до прежнего уровня. Для видов, популяции которых сильно меняют свои размеры, например некоторых беспозвоночных и однолетних растений, достаточной считается популяция в 10 тыс. особей.

После того как для вида установлен размер МЖП, следует определить минимальную динамичную площадь местообитаний (МДП), необходимую для сохранения МЖП. По существующим оценкам, для поддержания популяций многих мелких млекопитающих необходимы заповедники площадью от 10 000 до 100 000 га. А чтобы сохранить в Канаде популяции имеющих большие индивидуальные участки медведей гризли , требуются огромные площади: 49 000 кв. км для 50 особей и 2 420 000 кв. км для 1000 особей.

Один из примеров определения МЖП относится к 120 популяциям снежных баранов ( Ovis canadensis), обитающих в пустынях юго-запада США. Некоторые их этих популяций наблюдали в течение 70 лет. Изучение привело к поразительным результатам. Оказалось, что 100% популяций, насчитывающих менее 50 животных, вымерло в течение 50 лет, в то время как практически все популяции, включающие более 100 особей, сохранились на весь этот период. Вывод: маленькие популяции особенно уязвимы.

Численность особей в популяции. В связи с размерами ареала популяций может значительно изменяться и численность особей в популяциях. У насекомых и мелких растений открытых пространств численность особей в отдельных популяциях может достигать сотен тысяч и миллионов особей. С другой стороны, популяции животных и растений могут быть сравнительно небольшими по численности. Численность популяции стрекоз (Leucorrhinia albifrons) на одном из озер Подмосковья достигала порядка 30 тыс. особей, а численность десятков изученных популяций прыткой ящерицы (Lacerta agilis) - от нескольких сотен до несколько тысяч особей; численность одной из популяций земляной улитки (Cepaea nemoralis) - лишь около 1000 экз.

Кратковременные группировки, состоящие даже из большого числа особей, нельзя еще считать популяциями. Так, например, саджа (Syrrhaptes paradoxus) в отдельные годы встречается сравнительно большими группами за тысячи километров от своего обычного центральноазиатского пустынно-полупустынного ареала. Размножающиеся особи этого вида встречены даже в северо-западной Европе. Однако через одно-два поколения эти группы исчезают. Не являются популяциями и группы в несколько десятков рыжих полевок (Clethrionomys glareolus), более или менее устойчиво существующие на протяжении одного-двух поколений в пределах обычных мест обитания. Население подобных группировок периодически обновляется или полностью сменяется осенью за счет мигрирующих особей. Популяцией в настоящем примере будет все население рыжих полевок леса, включающее, видимо, несколько тысяч зверьков. Это более крупное объединение как самостоятельное эволюционное единство существует длительное время.

С вопросами о численности популяций связана проблема минимальных численностей. Минимальная численность - это такая численность, ниже которой популяция неизбежно исчезает по разным эколого-генетическим причинам. Численность популяции, как и остальные популяционные характеристики, варьирует. В каждом конкретном случае минимальная численность популяции окажется специфической для разных видов. Вряд ли возможно эволюционно длительное существование популяции с численностью меньше нескольких сотен особей. Об этом стоит напомнить в связи с возникающей в наше время проблемой сокращения численности многих видов. По разным подсчетам, численность очень разреженной ныне популяции амурского тигра составляет около двухсот особей. Несмотря на строгие меры охраны, возможна ситуация, при которой случайное уменьшение численности (пожар, наводнение, отстрел и др.) сократит популяцию настолько, что оставшиеся единицы, не находя с достаточной частотой партнеров для размножения, вымрут на протяжении немногих поколений. В аналогичном положении могут оказаться и другие крупные животные или редкие растения (например, орхидея венерин башмачок, распространенная в центральных районах страны, и др.).

Популяция - это группа организмов одного вида, которые длительное время занимают одну и ту же территорию, то есть ареал обитания. Этот термин используется в биологии, экологии, медицине и в других науках.

Под этим понятием подразумевается число организмов, будь то животные, рыбы или растения в расчете на какую-либо взятую единицу объема или площади территории, где проживает данная популяция.

Под "объемом" может подразумеваться объем воды, воздуха или же почвы, под "площадью территории" - площадь водоема или поверхности земли. Плотность населения зависит от многих факторов: благоприятен ли климат, широк ли ареал распространения, а так же есть ли на данной территории представители иных популяций и насколько тесные контакты происходят между видами двух и более общностей.

Самый банальный пример: плотность популяции зайцев зависит от размера лесной зоны, где удобно добывать пищу. Если в этой местности появляется стая волков, то зайцы, спасаясь от них, стараются расширить ареал своего обитания - уйти туда, где контакта с враждебной им популяцией можно будет избежать. Значит, чем шире ареал обитания, то есть - заселяемая территория, тем меньше плотность сообщества. Опять же, это не работает, если вместе с местом обитания увеличивается и численность населения.

Не зря как пример была взята именно плотность популяции животных. Они, пожалуй, самые мобильные особи. За счет постоянного поиска добычи, удобных мест для кормежки, или же наоборот, бегства от хищников, животные считаются самыми мигрирующими на Земле. Безусловно, для каждой популяции нужен свой подходящий климат и ареал обитания, именно поэтому слоны не приходят в Сибирь, а пингвины не заходят в гости в Азию. Но внутри своего ареала обитания животные находятся в постоянном движении.

Численность популяции

Это понятие обозначает общее количество особей того или иного вида, популяции на земле, в воде и в воздухе. То есть в данном случае за ареал обитания принимают не ограниченный участок, например, суши или водоема, но всю Землю, весь Мировой океан в целом.

Численность популяции зависит от разницы между смертностью и рождаемостью тех или иных особей одного вида. Если за определенный период времени рождаемость выше, чем смертность, численность конкретно рассматриваемой популяции растет, если рождаемость ниже - падает. Пожалуй, именно в этом и заключается главное различие между численностью популяции и плотностью популяции. Если первое зависит от многих внешних факторов, будь то климат, чрезвычайные ситуации и природные катаклизмы, или даже вмешательство человека, то плотность зависит во многом от численности, а потом уже от всего остального.

Видовая популяция

Вид - это основная и самая первая структурная единица в системе живых организмов. Здесь особи способны к взаимному скрещиванию, которое дает плодовитое потомство. Распространен вид в определенном ареале обитания и подвержен влиянию внешней среды. Сейчас число описанных различных живых организмов, обитающих на земле, в воде и в воздухе, насчитывает почти два миллиона. Общее же число проживающих видов - около девяти миллионов. Число вымерших за все время существования планеты по подсчетам ученых - почти полмиллиона.

Видовую популяцию образуют отдельные индивидуумы. Они способны к взаимоотношениям, скрещиванию, совместному обитанию в определенном ареале. Жизнеспособность видов зависит от многих факторов, среди которых можно выделить такие как климат и наличие конкурентов, то есть еще как минимум одного вида, проживающего на той же территории и способного бороться за пищу с соседями. Плотность видовых популяций на территории Земли весьма неоднородна, особенно это касается животных. Если у птиц весьма распространена миграция, например, на холодный сезон, а рыбам легче сменить ареал обитания, дрейфуя по Мировому океану, то животные очень зависимы от климата и рельефа территории, где они проживают. "Удобные" участки земной поверхности заселены весьма плотно, а вот в полосе вечной мерзлоты могут выжить только отдельные виды животных.

Особь

Особь - это организм или индивид, имеющий свойства, отличающие его от неживой материи: обмен веществ, способность к размножению, сохранение наследственности и передача ее потомкам. Из особей формируется вид, соответственно, и видовая популяция.

Иногда особи различных видов могут скрещиваться между собой. Например, тигрицы могут спариваться как с самцами-тиграми, так и с самцами-львами, при этом производить потомство. Еще один пример, но уже при вмешательстве человека - это скрещивание различных видов растений, фруктов, даже животных для получения чего-то нового, например, в качестве попытки приспособить какой-либо вид для жизни в иных условиях. Плотность популяции особей такого вида, то есть смеси, невелика, так как это скорее исключение, чем правило.

Естественный и "неестественный" отборы

Если раньше существовал лишь естественный отбор, то сейчас в связи с развитием таких наук, как генетика и селекция, ученые занимаются выведением различных видов в очень больших масштабах. Это способствует тому, что происходит рост численности, плотности популяции, например, каких-то животных или же редких растений, которые помещают в иную среду обитания для облегчения условий жизни и размножения.

К сожалению, получается это не везде и не всегда, примером тому может служить "Красная книга", объем которой не уменьшается, как можно было бы ожидать, а увеличивается. Еще один минус такого вмешательства человека в жизнь природы - это то, что особи, выращенные в неестественных условиях, могут жить только под опекой - в зоосадах, лабораториях.

Популяции животных

Прежде чем говорить о той или иной популяции животных, надо уточнить, какой образ жизни ведут ее представители. Какие-то виды компонуются в группы лишь случайно или же для размножения, другие ведут стадный, групповой образ жизни, перемещаясь по всему ареалу обитания только вместе.

Образ жизни, прежде всего, зависит от двух факторов. Первый - это климатические условия. В пустынях, где мало воды и жаркий климат, жить одному легче, нет необходимости делить воду с представителями своего вида. В холодных климатических поясах, например, на полюсе, лучше находиться в группе. Вспомните пингвинов, которые выживают в холодном климате не только за счет "теплой шубы", но и за счет взаимодействия, обогревая друг друга.

Второй фактор - это наличие хищных соседей других видов, которые могут посягнуть на территорию, пищу и воду и даже на саму жизнь особи. Конечно, группой в таких условиях жить легче - проще отбиваться, заранее узнавать об опасности. Есть даже виды, которые ведут "дружелюбное соседство" с целью защиты от более хищных соседей. Например, соседство антилоп, зебр и жирафов. Последние за счет роста, видя притаившихся львов, поднимают тревогу, предупреждая об опасности всех остальных. Плотность популяции животных зависит именно от этих двух факторов - климата и наличия "соседей".

Изменение плотности и численности популяции

Выше мы выяснили, что популяция - это особи одного вида, которые связаны между собой не принадлежностью к одной стае, стаду, прайду и так далее, а общими признаками, выделяющими этот вид из всех остальных. Именно они, так или иначе, влияют на колебания численности и плотности проживания.

Обычно выделяют три типа зависимости численности популяции от ее плотности.

Первый: рост численности иногда начинает снижаться с увеличением плотности. При этом ареал обитания данной общности должен оставаться неизменным. Это процесс "саморегулирования". Чтобы не случилось перенаселения определенной местности, вид сам отслеживает нужное ему количество особей. "Излишек" иногда уничтожается весьма жестоким способом, например, взрослые окуни питаются своим потомством, если его рождается слишком много.

Второй тип обычно наблюдается у видов, живущих группами. При средней плотности заселения своего ареала у популяции достигается пик роста численности. Неудивительно, всем хватает места, воды и пищи.

А вот третий тип "вытекает" из первого. Это более резкая его форма. Когда достигается пик численности популяции, перенаселение ареала обитания, начинается смена самого ареала. Иными словами - миграция, а значит, попытка приспособиться под новые условия жизни, необратимая гибель многих представителей данного вида и, соответственно, резкое снижение численности популяции.

Влияние "извне"

Все, что было названо выше - это естественное влияние на численность и плотность популяции. Сейчас мы поговорим о неестественном влиянии, которое невозможно предугадать или остановить. Это воздействие на определенный вид каких-либо внешних факторов. Помните из школьного курса, от чего умерли динозавры? Правильно, падение метеорита и наступивший Ледниковый период. Или, например, сильнейшее наводнение в начале XXI века Индийского океана, пострадали не только люди и города, но и животные. Сюда же мы отнесем вирусы и болезни, вмешательство человека в природу и тому подобное. Вот это и есть неестественное влияние на динамику численности и плотности популяции.

Проблемы популяций

Как ни странно будет звучать, но проблема у человечества и любого вида на Земле одна - перенаселение. Конечно, прежде всего, вопрос перенаселения Земли касается людей. При плохом варианте развития событий человечество сможет "вытеснить" животных с планеты, а вот они заставить подвинуться нас - нет. Ресурсы, будь то вода, лес или минералы, почти исчерпаны. С каждом годом темп потребления их растет, а значит, меньше остается тем, кто не обладает возможностями человечества, то есть животным, рыбам и птицам.

Отслеживать и регулировать плотность населения популяции человека можно, но хотелось бы, чтобы происходило это не насильственным, а вполне естественным путем. Но вот как? На этот вопрос искать ответ ученым.