Пертурбации: типы, источники и интенсивность

  Что представляют собой пертурбации для экосистемы? В общем это все то, что расстраивает «нормальное» взаимо­действие между членами экосистемы или нарушает источ­ник энергии, который позволяет ей функционировать. Нор­мой являются средние физические условия во всей географи­ческой области, занятой данной системой; при средних ус­ловиях система функционирует нормально: со средними ско­ростями производства продукции, сезонными пиками актив­ности организмов и т. д.

  Вспомним из предыдущего рассмотрения статистики, что масштабы как пространства, так и времени — неотъем­лемая часть описания поведения животных. То же самое от­носится и к описанию случаев пертурбации. Эти положения лучше всего изложить на конкретных примерах.

Промысел дандженесских крабов (Cancer Magister) у берегов штата Орегон

  Ловцы крабов у берегов шт. Орегон обнаруживают сильную изменчивость в количестве выловленных крабов в разные годы (таблица 12.2). Вес улова крабов от года к году между 1969 и 1978 гг. меняется как на небольшую величину — 53 498 фунтов (1970-1971 гг.), так и на весьма значитель­ную— II 768 354 фунта (1976-1977 гг.); напротив, средне­годовой улов за эти 10 лет был равен 9 718 342 фунта. Хотя эти значения, вероятно, следует скорректировать с учетом интенсивности лова в течение каждого года, эти данные все же ясно показывают, что иногда годичная продукция крабов в этих водах под действием какой-то причины существенно нарушалась.

Таблица 12.2. Добыча дандженесских крабов у берегов шт. Орегон по годам (1 фунт = 453 г)

 Год  Вес, фунты Изменение год от года, фунты
 1969  9 783 998  
 1970  14 929 347  
 1971  14 875 849    53 498
 1972  6 762 259  
 1973  2 349 645  
 1974  3 917 625  
 1975  4 026 937  
 1976  8 134 065  
 1977  19 902 419    11 768 354
 1978  12 501 274  
 Всего  97 183 418  Средний улов 9 718 342

 

  После низкого вылова крабов в 1973 г. ученых из Оре­гонского университета попросили изучить проблему сокра­тившегося улова. На основании этого исследования был сделан вывод, что быструю гибель молоди дандженесских крабов мог вызвать аномальный прибрежный ветер, поэто­му промысловая добыча его могла сократиться несколько лет спустя. Как и большинство морских животных, крабы проходят пелагическую стадию развития личинок; молодая личинка переживает серию линек, которые заканчиваются стадией мегалопы в конце весны. На этой стадии молодь покидает поверхностные воды и, уже превратившись во взрослых, переселяется на дно шельфа.

  Как мы узнали в предыдущих главах, северные ветры, дующие вдоль вытянутого в меридиональном направлении Орегонского побережья, создают здесь режим апвеллинга; часть этой динамической системы включает перенос от бе­рега тонкого слоя поверхностной воды. Если такой ветер дует в течение короткого времени, когда личинки дандженесского краба находятся в стадии мегалопы, они уносятся от берега вместе с поверхностной водой. Тогда, по мере то­го как личинки начинают мигрировать ко дну, многие особи гибнут вдали от берега, где слой воды слишком глубок для того, чтобы стать для взрослых крабов нормальным место­обитанием в прибрежной экосистеме. Таким образом, эти крабы утрачиваются.

  Анализ схемы распределения ветров показал, что такие аномальные ветры действительно имели место в 1970 г. Ис­следование привело к выводу, что гибель личинок крабов в тот год проявилась в последующие годы в виде резкого со­кращения промысловой добычи крабов.

  Теперь возникает вопрос, является ли такое событие пер­турбацией. Нет, не является. Сами такие нарушения пред­ставляют собой часть нормальных условий для экосистемы Орегонского побережья. Другими словами, сообщество ор­ганизмов, существующее здесь в настоящее время, опреде­ленно состоит из взаимодействующих видов, которые все вместе образуют устойчивую экосистему для географичес­кой области, где аномальные ветры — неотъемлемая часть условий.

 Вулкан Сент-Хеленс, 1980 год

В результате извержения вулкана Сент-Хеленс в мае 1980 г. речное русло было засыпано пеплом и алев­ритом.

 

Вулкан Сент-Хеленс, 1980 г.

  В мае 1980 г. произошло чрезвычайно сильное извержение вулкана Сент-Хеленс. Вулканический пепел покрыл огром­ные площади на юго-востоке шт. Вашингтон. Тепло, выде­лившееся во время извержения, растопило накопившийся снег, и эта вода, смешавшись с пеплом, образовала гигант­ские грязевые потоки. Реки в окрестностях вулкана были за­громождены отложениями обломков и пепла. Было ли это событие пертурбацией для экосистемы, к которой принадле­жат анадромные лососевые? (Анадромные, или проходные, рыбы мигрируют из пресных вод в соленые и обратно.)

  Очевидно, на этот вопрос следует дать положительный ответ. Существовавшие прежде слои гравия вдоль реки Тутл, где нерестились лососи, были смыты или покрыты илом и пеплом. Кроме того, изменились и кислотность, и содержание взвеси в водах реки Колумбия, что повлияло на беспозвоночных животных, а также и рыб. Пепловые обла­ка переносились в восточном направлении над шт. Айдахо и Монтана, и выпадавший из них пепел оказывал воздействие на огромные площади возделываемых земель. Здесь добав­ление новых минералов служило своего рода удобрением, если они выпадали в умеренных количествах. На обширных территориях водосборного бассейна реки Колумбия произо­шли химические изменения.

  Однако вулканы на северо-западном побережье США не раз извергались подобным образом на протяжении геологи­ческого времени. По отношению к ближайшим окрестно­стям горы Сент-Хеленс извержение является локальной пер­турбацией; началась и продолжается сукцессия сообществ к стадии климакса. Однако в масштабе всего Тихоокеанского побережья с его многочисленными вулканами единичное из­вержение не является пертурбацией; скорее это нормальное физическое событие в пределах крупной области. В целом бассейны северо-западного побережья США и связанная с ними геологическая активность Каскадных гор вместе пред­ставляют собой особую экосистему. Ее характер, вероятно, был бы другим, если бы на нее время от времени не влияли вулканические извержения.

Устрицы Олимпик

  Когда в середине XIX в. Тихоокеанское побережье впервые заселили выходцы из Европы, мелкие внутренние воды за­лива Пьюджет-Саунд изобиловали природными устричны­ми банками, особенно вдоль полуострова Олимпик, от ко­торого произошло название устриц. Этот вид дает некруп­ные взрослые особи, сочные и вкусные, и множество нагру­женных устрицами лодок было отправлено в Сан- Франциско и другие прибрежные поселения. Поскольку по­сле хищнической добычи продукция устриц упала, из Япо­нии завезли новых устриц, пытаясь найти быстрее расту­щий вид, который удовлетворял бы спрос рынка. К сожале­нию, среди новых личинок были и личинки смертоносных хищных улиток Ocenebra japonica, которые являлись чужи­ми для вод залива Пьюджет-Саунд, но быстро в них раз­множались. Устрицы Олимпик понесли особенно тяжелые потери из-за этих улиток, которые просверливали отверстия в их раковинах и съедали мясо моллюсков прямо на месте.

  Было ли это событие пертурбацией для прибрежной эко­системы Тихоокеанского побережья? Безусловно, да. Более того, после того как сверлящие улитки однажды здесь обо­сновались, их уже невозможно было, уничтожить, и экоси­стема навсегда изменилась. Хотя какая-то естественная про­дукция устриц Олимпик сохраняется и в настоящее время, равновесные уровни между устрицами и сверлящими улит­ками таковы, что значительной продукции устриц никогда уже не будет.

Осушение заболоченных земель у побережья штатов Северная и Южная Каролина

  Обширные пространства мелких шельфовых вод в прибреж­ной зоне шт. Северная и Южная Каролина богаты морски­ми формами жизни. Геологически шельф представляет со­бой продолжение низменностей и заболоченных лесов этого участка Атлантического побережья США. Здесь существует много эстуариев, в верхних частях которых развиты узкие морские заливы, врезанные в сушу и играющие роль при­родных дренажных каналов, пронизывающих береговые равнины.

  Среди множества видов морских организмов, которые зависят от обитания в эстуариях в течение какой-то части их жизненного цикла, важную роль играют креветки, напри­мер вид Paneaus setiferus. Эти креветки размножаются в мо­ре, но молодь мигрирует в эстуарии в то время года, когда велик сток пресных вод; после нескольких месяцев, прове­денных в этих богатых пищей «садках», молодые взрослые особи возвращаются в открытые воды шельфа. Соленость вод в эстуариях, где проходит их личиночная стадия, мень­ше за счет речного стока, а содержание органического ве­щества в них выше благодаря смыву его частиц с суши. Ис­следования показали, что соленость эстуарных вод контро­лируется скоростью стока, а та в свою очередь зависит от скорости просачивания воды через заросшие травой болоти­стые низменности и пористые пласты, на которых растут ближайшие леса (рисунок 12.7).

Пертурбация в системе эстуариев на побережье штатов Северная и Южная Каролина

Рисунок 12.7. Пертурбация в системе эстуариев на побережье штатов Северная и Южная Каролина. (По Барберу).

  Недавно на месте этих лесов были созданы крупные фер­мы. Деревья вырубили дочиста, для более быстрого осуше­ния составили карты земель в горизонталях и прорыли но­вые каналы, чтобы ускорить сток. Эти действия более или менее надолго нарушили годовой цикл изменения солености в эстуариях: теперь воздействие весеннего стока ощущается намного быстрее и эстуарные воды сильнее замутнены илом и менее солены, чем раньше. Результат этого оказался пагубным для прибрежной популяции креветок, которая ли­шилась своих питомников с особыми условиями, к которым животные адаптировались. Эта программа преобразований произвела пертурбации длительного характера не только в популяции устриц, но и в установившейся человеческой по­пуляции прибрежного региона, питание которой зависело от добычи креветок.