Ю. Колесник - Современное состояние биосферы и экологическая политика
Имеется мнение (Юзбашев и др., 1982, с. 56–64), что солнечная активность влияет, например, не на процесс прогрессивного повышения урожайности сельскохозяйственных культур и других видов биоресурсов, а только на ее колебания, т. е. на отклонения урожайности от главной тенденции. Этот же автор выдвинул ряд предпосылок влияния СА на растения. Например, воздействие СА на растения может быть прямым – за счет излучения на само растение, и косвенным – через влияние на атмосферную циркуляцию и микробиологические процессы в почве. В годы минимума на Солнце становится меньше активных очагов, но их воздействие на биосферу Земли повышается, благодаря смещению очагов к солнечному экватору, что обеспечивает наилучшие условия проникновения корпускулярных потоков в глубь атмосферы Земли.
Как считают А. Д. Данилов и С. И. Авдюшин, «прямых механизмов воздействия СА на здоровье людей не видно, а влияние погоды ощущает каждый» (1993, с. 18–21). Выявлена связь между изменением численности добываемых соболей с темной и светлой окраской за 200 лет и изменениями солнечной активности. Значит, если СА способствует созданию наиболее благоприятных условий для одних видов животных и неблагоприятных для других видов, и при этом происходит резкое увеличение их численности, то как следствие данного процесса должны наблюдаться и перестройки генофонда популяции. Основания для данного вывода имеются.
Так, например, А. В. Яблоков считает, что популяционные волны совершенно случайно, но резко меняют набор мутаций и их концентрацию в популяциях (1980, с. 14–15). В этом смысле популяционные волны (часть мутаций случайно исчезает из популяций, а некоторые могут повышать концентрацию) являются поставщиком эволюционного материала под действием относительно интенсивного отбора. В соответствии с этим утверждением можно предположить, что циклические колебания численности популяций животных и фитомассы трав и т. д. являются не артефактами наблюдений, а биологической закономерностью. Она важна для популяций тем, что они (популяции) имеют лучшие шансы для выработки особями приспособительных механизмов (и, возможно, закрепленных в будущем генотипом) к постоянно меняющимся условиям среды, а значит и способность сопротивляться давлению среды. На основе внутрипопуляционной разно-качественности начинаются процессы отбора, ведущие к перестройке наиболее генерализованных качеств популяции в соответствии с изменившимися средними условиями ее жизни.
По мнению И. А. Шилова (1985, с. 254–258), гомеостатические механизмы популяционного уровня лежат в основе того, что в относительно стабильных условиях популяция функционирует как устойчивая форма существования вида, а в условиях направленного изменения среды представляет собой исходную единицу эволюционного процесса. Имеются все основания считать, что доведение популяционных показателей до максимума для популяций является более выгодным и экономичным фактором, чем постоянное поддерживание их на высоком уровне. Отсюда следует, что за каждым подъемом численности должен следовать ее спад для восстановления и подготовки необходимых условий к новой вспышке популяции.
Можно предложить еще один внутрипопуляционный механизм цикличности биоресурсов, когда в популяции животных происходит периодическое накопление избыточного количества неиммунных особей к определенным видам микроорганизмов. При создании благоприятных условий (сочетание температуры воздуха и влажности и других параметров среды) активизируется очаг инфекции и особи, не имеющие иммунитета, в первую очередь элиминируют. Так как этот механизм выработан эволюционно, то количество погибших особей колеблется в определенных пределах – для котиков, например, от 3–9 до 25 % (Колесник, Тимофеева, 1982, с. 163–165).
Исследуя механизмы динамики мелких млекопитающих, О. А. Жигальский (1989, с. 35–36) пришел к выводу: чем больше совпадает период изменений условий существования с периодом внутрипопуляционных колебаний и чем больше выражена цикличность внешних условий, тем выше согласованность и упорядоченность популяционных процессов, что позволяет популяции с максимально возможной скоростью реагировать на изменение внешних условий. Внешние факторы, по мнению данного автора, определяют верхний предел оптимального для данных условий уровня плотности. Функция внутрипопуляционных механизмов – приведение численности и структуры популяций к уровню, адекватному условиям среды.
Известно, что в период наибольшего замедления вращения Земли в 1972 г. на большей части европейской территории СССР разразилась жесткая засуха. В центральных областях Поволжья в этот период по 50–80 дней не выпало ни капли дождя (Мирошниченко, 1981, с. 60–61).
Значит, отмеченные в 1972 г. аномальные погодные условия должны были сказаться на урожайности трав и на животных, питающихся растительным кормом, и других видах, связанных трофическими взаимоотношениями, самым негативным образом. Все это дает право признать за экологическими факторами одну из ведущих ролей в колебании численности популяций и в регуляции их обилия (Гуляева, 1982, с. 179–180).
Н. В. Гулинова (1982, с. 87–88) отмечает, что урожайность естественных сенокосов в значительной мере определяется метеорологическими условиями, а в динамике урожайности сена многолетних трав (Алтайский край и Новосибирская область) прослеживается двухлетняя цикличность, которая обусловлена двухлетней цикличностью погодных условий.
Аналогичные периоды в урожайности трав лугов Сахалина найдены и нами (Колесник, 1994, с. 214–217).
Причины колебания численности наземных популяций животных многообразны. Те виды, основу жизни которых составляет растительная пища, в значительной мере зависят от засух и других аномальных явлений природы, приводящих к периодическим подъемам и спадам урожайности кормовых угодий. Так, например, значительное сокращение численности водяной полевко было вызвано засухами, зарегистрированными в некоторых районах Сибири в 1962 г. (момент размножения грызунов – май месяц) (Пантелеев, 1968, с. 150–200). Засуха – это, пожалуй, самое крупномасштабное и, поэтому, самое убедительное проявление климатических изменений, происходящих на Земле. Именно засуха или крайне неблагоприятные годы во многом способствуют резкому снижению фитомассы растительности лугов, болот, пойм и т. д. Чаще всего засуха возникает в период доминирования меридиональной формы атмосферной циркуляции, и это понятно, ибо в это время сумма дней с вторжением воздуха из Арктики существенно превышает средние значения. Происходит понижение температуры и выпадает меньшее количество осадков, т. к. арктический воздух содержит меньше влаги (Лосев, 1985, с. 114–115).
Более чем 20-летнее слежение за симпатрическими популяциями 11 видов грызунов из Барбары (Новосибирская обл.) дало материал для заключения о том, что природные популяции грызунов испытывают колебания численности, близкие геофизическим циклам (атмосферная циркуляция, осадки и т. д.). Здесь же выявлены 2-, 3-, 7– и 11-летние колебания их численности (Ердаков, 1990, с. 214–215). Интересно, что, по мнению автора данной работы, эндогенность многолетней популяционной цикличности не имеет таких строгих доказательств, как в случае циркадных ритмов. Тем не менее, внутрипопуляционные механизмы динамики численности предполагаются большинством исследователей (Ердаков, 1990, с. 214–215).
Многочисленные исследования были проведены по изучению причин межгодовой изменчивости численности морских рыб и других видов гидробионтов. Как показал анализ литературных данных, а также результаты наших собственных вычислений, получить однозначный ответ на причину цикличности водных растений и животных крайне затруднительно. Несмотря на то что водная среда для рыб более стабильна, сложна чем, например, наземно-воздушная, многим популяциям присущи многолетние колебания численности. Причем периоды появления гребней и ложбин в вариационных рядах близки к наземным популяциям. Изменение направления оси океанических течений, типа Гольфстрим или Куросио, флуктуации в этой связи биопродуктивных зон для питания рыб, перераспределение скоплений во временно-пространственном аспектах, а значит, и их миграционных путей – все это не может не сказаться на воспроизводстве популяций гидробионтов. Совпадение многих периодов колебаний природных явлений, наземных и морских видов биоресурсов свидетельствует о наличии какого-то единого генератора колебаний. Многие исследователи склонны придавать солнечной активности ведущую роль в формировании циклических колебаний рыб.
Следует предположить, что земные явления мало влияют на колебание космических процессов, и последний фактор воздействует на весь комплекс земных процессов однонаправленно. Но степень этого воздействия на живые системы может быть неоднозначной. Известно, что годовые колебания численности резче выражены у форм с коротким жизненным циклом, чем у поздно созревающих рыб. Рыбы, у которых не обнаруживаются значительные колебания урожайности, характеризуются более стабильными условиями нагула и довольно постоянной величиной кормового ареала (Никольский, 1974, с. 208–307). К сказанному следует еще добавить, что периодические колебания численности и биомассы стад рыб, определяемые общеклиматическими причинами, часто могут сглаживаться и меняться под влиянием действия местных факторов. Поэтому совместное воздействие на воспроизводство популяций космических, природных и внутрипопуляционных факторов вызывает у последних ряд новых, эмерджентных, свойств их динамики, которые затруднительно интерпретировать, если к анализу материалов подойти с позиций монофакторного, а не многофакторного осмысления. Возможно, что этим феноменом обуславливается явная пестрота гипотез и оценок в объяснениях влияния факторов среды на формирование многолетних колебаний численности видовых популяций, приводимых авторами в своих работах (Шунтов и др., 1993, с. 350–351; и др.). В данном случае можно согласиться с Р. Риклефсом (1979, с. 245–246), что попытки расчленить циклы колебаний мелких млекопитающих (леммингов и других видов) на отдельные звенья путем полевых и экспериментальных наблюдений оказались безуспешными. Например, снижение численности леммингов в зимнее время определялось хищниками, а летом – другими причинами. Имеется утверждение (Чернявский, 1982, с. 325–326), что внешние факторы представляют важный элемент регуляции численности арктических грызунов.
