— Война всех со всеми… Мрачноватая картина. И еще эти трупоеды, «дожидающиеся своего часа»!
— Да нет, не так уж все безнадежно! Существуют же и нейтральные отношение, и взаимопомощь — мы уже говорили об этом. Кроме того, мы пока что не выходили за пределы индивидуальных отношений организмов. На жизненной же арене взаимодействуют обычно их сообщества.
Один очень энергичный и плодовитый ученый, с успехом работающий над внедрением теоретических рекомендаций в природопользование, терпеть не может слово «популяция». «Ах, опять эти пиппиляции! — восклицает он, намеренно коверкая слово. — Докажите мне их существование! Хоть кому-нибудь удавалась удовлетворительно объяснить, что это такое, и выделить популяции в натуре?»
Надо сказать, что это не только профессорская бравада. Объясняется понятие «популяция» просто — совокупность особей одного вида растений и животных, приуроченная к определенной территории. Но вот выделить в естественных условиях конкретные популяции — это действительно иногда очень трудная задача. Однако и без популяций не обойтись. То, о чем мы с вами говорили до этого, можно считать чем-то вроде введения в экологию. Знания о влиянии факторов среды на отдельные особи растений и животных, конечно, необходимы. Но для проявления экологических закономерностей требуется целая совокупность организмов. Она-то и предстает перед нами в виде популяций, сообществ растений или животных одного вида. И не простого сообщества, а обладающего главными свойствами кибернетических систем — способностью к самоорганизации и саморегуляции, к самовоспроизведению. Это элементарная форма существования вида. С общебиологической и философской точек зрения популяция представляет собой самостоятельный уровень организации материи, такой же, как и клетка и организм. Так что, «пиппиляция», быть может, и пикантно звучит, но не очень основательно.
Вспомним вновь об ондатре, которая помогла нам ознакомиться с влиянием на животных некоторых факторов среды. Местообитания, или биотопы, этого грызуна — различные водоемы. Разумеется, ондатра должна найти в них все необходимое для нормальной жизни: корма, достаточную глубину, условия для устройства жилищ и т. д. Тем не менее арена жизни этого зверька, как говорят экологи, ограничена определенным типом ландшафта, водно-болотным. Длительный выход за его пределы означает для грызуна гибель.
Так вот, представим себе пространственное размещение той же балхашской ондатры. Она населяет поймы рек, впадающих в Балхаш, само озеро и межбарханные водоемы, возникающие вследствие фильтрации и выхода подземных вод среди песков. Все население ондатры в бассейне Балхаша представляет собой взаимосвязанную совокупность и является географической популяцией. К такого же рода популяциям, но низшего ранга, относится население отдельных рек, несущих свои воды в озеро: Или, Каратал, Аксу, Лепса.
Даже не очень искушенному в экологии человеку нетрудно представить себе разницу в условиях обитания ондатры в проточных рукавах дельты Или и в межбарханных озерах. В первом случае — быстрый бет прохладной воды, резкие колебания уровня по сезонам, бордюрный, окраинный, тип размещения водной растительности; во втором — неподвижная, прогреваемая солнцем вода, постоянство ее уровня, иной, куртинный тип зарастания водоемов. Неодинаковы состав растений и животных, деятельность человека. В условиях жизни грызунов, обитающих на побережье Балхаша, свои особенности. Во всех этих случаях мы видим экологические популяции. В них может быть свой суточный и сезонный график, они могут отличаться питанием, паразито-фауной, темпами роста — словом, они не во всем сходны экологически, откуда и их название.
Иногда в научной литературе встречаются термины «местная, или локальная, популяция», «микропопуляция»; обычно под ними имеют в виду какие-то более или менее обособленные части популяций более высокого ранга.
Из-за чего же споры, спросите вы? Кажется, все ясно и понятно. Географические, экологические, локальные популяции… Если бы это было так! Для первого знакомства с популяциями выбрана ондатра — вид, очень удобный для этой цели. Она привязана к своим место-обитаниям — территориально консервативна, не бродит где попало и когда попало; редко покидает свой родной ландшафт. А как быть с видами, селящимися в ландшафтах более обширных и однородных? Или с животными-непоседами, совершающими «незапланированные» перемещения в пространстве?
Можно проехать всю нашу страну с запада на восток и с юга на север и повсюду встретить лисицу. И в полях, и в лесах, и в поймах рек, в горных, степных, пустынных, тундровых районах, вокруг населенных пунктов. Эта популярная героиня народных сказок обладает удивительной приспособляемостью к различным условиям, высокой экологической пластичностью. И вот, несмотря на обширнейший арсенал вида и отсутствие резких разрывов в пространственном распределении хищника, нужно выделить отдельные лисьи совокупности. Поневоле вспомнишь о «пиппиляциях».
Однако задача все-таки не безнадежна. Главное то, что лисица не бродяга. Она все-таки привязана к определенной территории. Географические популяции ее приурочены к участкам, ограниченным какими-то естественными преградами, чаще всего — крупными реками. А присмотревшись, изучив положение на месте, можно выделить и экологические популяции, свойственные отдельным лесным или, напротив, открытым участкам внутри этих районов. Конечно, их изоляция гораздо меньше, а обмен особями намного больше, чем в популяциях ондатры. Но все-таки это достаточно убедительная реальность, функциональная система.
Крупный советский энтомолог, член-корреспондент АН СССР Г. Викторов считает, что учение о популяциях, разработанное преимущественно на позвоночных животных, далеко не во всем применимо для животных беспозвоночных. Вот клоп-черепашка, печально известное и вредное животное. Зерновые поля во время развития злаков — место его активной жизни и размножения. На зиму взрослые животные улетают в естественные и искусственные лесные насаждения, в том числе — на Северном Кавказе — в лиственные леса предгорий. Расстояние мест зимовок от пунктов размножения зависит от упитанности клопов; чем она выше, тем расстояние больше, вплоть до нескольких сотен километров. Поэтому в одних и тех же местах могут зимовать черепашки, которые вывелись в разных районах. Животные еще больше перемешиваются весной, когда они отправляются на летовку. Направление и расстояние перелетов во многом зависят от ветров, господствующих в эту пору. А некоторые черепашки зимуют совсем рядом с родными полями.
По мнению ученого, выделить у черепашки какие-либо структурные единицы трудно. И не только у них, но и у многих видов полужесткокрылых, жуков, тлей и других животных.
А где же выход? Ведь не может же вид существовать как хаотичная, беспорядочно перемешивающаяся масса особей? Г. Викторов предлагает несколько снизить требования, необходимые для выделения популяций, по крайней мере среди беспозвоночных. В его понимании популяция — это группа особей одного вида, встречающаяся в определенном биотопе и объединенная экологическим и генетическим взаимодействием.
…Американский эколог Д. Шаллер в конце 50-х годов решил детально изучить образ жизни горных горилл. Не просто провести экспедицию и собрать научные материалы, а поселиться в лесу бок о бок с обезьянами, приучить их не бояться себя и изо дня в день наблюдать за всеми их привычками и повадками. Эта задача казалась многим нереальной не только из-за чисто бытовых трудностей, но и потому, что горных горилл считали опасными животными. Местные жители, например, явно предпочитали держаться подальше от этих громадин. Д. Шаллера не испугали опасности, оказавшиеся отчасти надуманными (гориллы при встрече с ним не обнаруживали агрессивных намерений). Он пробыл в горных лесах национального парка Альберта около 12 месяцев и собрал массу интереснейших, неизвестных до того сведений об образе жизни горилл. Лишь Д. Голден впоследствии удалось намного перекрыть его рекорд: она провела в лесах, изучая шимпанзе, несколько лет. Научно-популярная книга Шаллера «Год среди горилл» читается как увлекательный роман.
Нас пока интересует одно место из нее, относящееся к популяционным делам. Ученый обнаружил в парке 169 горилл, составлявших отдельную популяцию. В нее входили 11 групп животных, численностью от 5 до 27 особей каждая. Состав этих групп оставался почти постоянным, и Д. Шаллер составил их характеристику по возрасту и полу. Вот группа I — в ней 8 зверей, в том числе 1 взрослый самец, 3 взрослые самки, 2 подростка и 2 детеныша. Группа IX самая большая — в ней 27 зверей; взрослых самцов 4, молодых 3, взрослых самок 9, 5 подростков и 6 детенышей.
Простая цифирь, статистика? Нет. Чрезвычайно важные показатели, которые позволяют судить о свойствах сообщества животных. Оставим пока в покое группы.
Во всем сообществе горилл, которое изучал Д. Шаллгр, было 10 процентов взрослых и 8,9 процента молодых самцов, 36,7 процента самок, 17,2 процента подростков и 27,2 процента детенышей.
Для эколога подобные цифры — своеобразный код к расшифровке важнейших свойств популяций. Из тех, что мы видели, можно сделать два несомненных вывода. Горные гориллы полигамны, на одного взрослого самца — молодые в размножении не участвуют — приходится в среднем около четырех самок. Смертность молодняка довольно высока — подростков на десять процентов меньше, чем детенышей. Значит, если популяция стабильна, не находится в состоянии роста, они погибли.
Но это только первый, самый поверхностный анализ. Наибольший простор для выводов эколог получает, сравнивая половозрастную структуру различных популяций одного и того же вида. Предположим, в другой популяции горилл процент детенышей составлял бы только 15–20. Значит, темпы размножения в ней ниже, популяция ослабленная или «застарелая». Надо выяснить причины этого. Но как?
«Одной из моих задач, — пишет Д. Шаллер, — было определение приблизительного возраста каждой гориллы, чтобы составить представление о том, как долго детеныши остаются со своими матерями и в каком возрасте обезьяны начинают размножаться. К счастью, перед поездкой в Африку я осмотрел горилл в нескольких зоопарках США и Европы. Сравнивая вес и размер горилл, чей возраст был приблизительно известен, я вывел примерную шкалу возрастов. Годовалый детеныш весит от 15 до 20 фунтов, в два года — около 35 фунтов, в три года — около 60 фунтов, в четыре — около 80 фунтов. Животные старшего возраста весьма разнообразны по весу в зависимости от пола и индивидуальных особенностей».
Вес для установления возраста животных используют довольно часто, но этот способ не очень точен и пригоден, как и в случае, описанном Д. Шаллером, преимущественно для особей младших возрастных групп. В экологии возрастным методикам уделяется большое внимание. Да иначе и нельзя: не будешь уметь распознавать возраст животных — не расшифруешь структуру их популяций.
Некоторые млекопитающие не доставляют ученым больших хлопот. У самцов лосей и оленей, например, число отростков на рогах примерно соответствует числу прожитых лет. Но только до определенного рубежа. У стареющего зверя корона постепенно разрушается, отростков становится меньше. В общем же возможности установления точного возраста животных в естественных условиях сильно ограничены. Это можно сделать только после их добычи.
Немногим известно, что некоторые кости млекопитающих слоисты и что число слоев, как и число колец у дерева, почти равно количеству прожитых лет. Особенно хорошо слоистость заметна на зубах. Эта особенность морфологии позволила создать одну из самых достоверных методик определения возраста млекопитающих. Ученые в лабораториях изготавливают специальные шлифы зубов, рассматривают их под бинокулярной лупой и подсчитывают слои.
Можно устанавливать возраст млекопитающих также по степени стертости зубов, относительной ширине каналов клыков, по размерам черепа и его частей а т. д. Интересно, что у некоторых зверей, например у зайцев, с возрастом тесно связан и вес хрусталика глаза. Его извлекают, сушат, взвешивают и сопоставляют полученные показатели с эталонами.
Определение пола животных в лаборатории не доставляет затруднений. В природе все сложнее. Хорошо, если самцы и самки внешне как-то отличаются друг от друга. Темных самцов тетерева с лирообразными хвостами, косачей, невозможно спутать с пестрой рыжеватой тетеркой. Самцы копытных зверей большую часть года украшены рогами, но когда они их сбрасывают, то до появления новых быки становятся почти неотличимыми от самок. А с мишками дело обстоит совсем сложно, без близкого знакомства не различишь, где «он», а где «она».
Роль половозрастной структуры популяций животных в изменении их численности очень велика, но необходимо знать ее и по иным причинам. Организмы разного пола и возраста неодинаково реагируют на внешние факторы среды, предъявляют к ним несхожие требования, играют различную роль в природных сообществах. Превосходный пример — комары. Когда мы со злостью прихлопываем ладонью впивающегося в нас кровопийцу, мы убиваем самку, ибо только они питаются кровью.
Самцы мирно порхают в стороне в поисках нектара и сока растений.