Давление жизни и расселение

Предположим, что нам необходимо охарактеризовать вид животного или растения. С чего мы начнем? Прежде всего перечислим особенности строения относящихся к нему особей, которые отличают его от других видов. Таким образом мы рассмотрим вид с типологической, или таксономической, точки зрения. Затем, оценивая степень подмеченных различий, попытаемся выявить родство видов, возможность их происхождения от общих или иных предков. Здесь мы коснемся эволюции и постараемся что-либо узнать об ископаемых формах, то есть перейдем в область палеонтологии.

Однако взгляд в прошлое не дает нам возможности узнать о видах все, что хотелось бы. Весьма важно изучать и пространственное размещение вида. Именно на нем мы сейчас подробно остановимся.

Понятно, что для существования каждому виду нужна какая-то пространственная основа, запас пространства, на котором он мог бы разместить своих появляющихся на свет особей, а также находить еще нетронутые источники пищи и незанятые убежища. Каждый вид, размножаясь, стремится захватить возможно большее пространство. Чем быстрее он размножается, тем большее пространство занимает. Например, потенциальные потомки одной пары крохотных тлей только за год могли бы выстроиться в линию, опоясывающую Землю по экватору пять раз. Такие колоссальные возможности размножения, следовательно, и пространственного размещения, были названы современным американским экологом-энтомологом Чепмэном биотическим потенциалом.

В обычных условиях этот потенциал не реализуется в полной мере. Огромное количество яичек, личинок и взрослых насекомых, не успевших приступить к размножению, ежегодно гибнет. Особенно много насекомых погибает во время линьки при переходе от одной возрастной стадии к другой. В этот момент старая прочная шкурка сброшена, новая, тонкая и нежная, плохо защищает насекомое, и оно легко становится жертвой и погодных условий, и врагов (хищники, паразиты), и болезней. Но достаточно одному-двум из абиотических (погода) и биотических (враги, болезни) факторов, ограничивающих реализацию биотического потенциала, по той или иной причине, в тот или иной момент, в том или ином месте ослабить свое давление, как биотический потенциал проявляет себя с удвоенной силой - давление жизни торжествует, происходит вспышка массового размножения, возникает волна жизни. Так назвал это явление основатель учения о популяциях^* как об элементарных единицах эволюции (о них мы скажем ниже) С. С. Четвериков (1880-1959).

^*(Популюс - народ (лат.). Популяция - особи одного вида, занимающие определенную территорию и воспроизводящие себя в течение большого числа поколений.)

Волны жизни, как бы выносящие на своих гребнях новые наследственные изменения вида, возникают на некоторых участках и прокатываются по большой части пространства, занятого видом. Пожалуй, в определенном смысле население вида подобно морю, то спокойному, то штормовому, набегающему на берега и стремящемуся разлиться на новых землях. Можно сказать, что каждый вид всеми своими волнами размножения и расселения особей оказывает непрерывное давление на географическое пространство. Общее представление о таком давлении жизни сформулировал выдающийся советский ученый Владимир Иванович Вернадский (1863-1945). Ему мы обязаны целым рядом точных оценок явлений жизни, которые вплотную подводят нас к глобальным представлениям о биосфере.

В. И. Вернадский высчитал физически предельную скорость такого давления, не превышающую скорости звука (человек при помощи технических средств перешел через этот скоростной барьер, однако для природных организмов он непреодолим). Давление жизни (специфическое для каждого вида) В. И. Вернадский связывал с размножением. У стадных видов саранчовых (азиатская саранча, шистоцерка, красная саранча) явление бурного размножения и массового перемещения особенно ярко выражено.

Вспомним еще раз Майн Рида, описавшего волну перемещения с документальной точностью: "... лишь полчаса прошло после того, как встало яркое африканское солнце, а его горячие лучи уже обогрели спящее воинство и вернули его к жизни. Насекомые начали ползать, подскакивать, и вот, точно по единому импульсу, мириады их потянулись на воздух. Ветер направил их полет в ту сторону, куда он дул, - в сторону посева. Через пять минут и даже меньше после того, как саранча взлетела, она была над краалем и начала десятками тысяч оседать на окрестные поля. Полет ее был медлителен, спуск мягок, и тем, кто снизу наблюдал за ней, представлялось будто падает большими перистыми хлопьями черный снег. За несколько мгновений она покрыла собой всю землю. Каждый початок кукурузы, каждое растение, каждый куст нес на себе сотни насекомых. До края равнины, насколько глаз хватало, все пастбища были густо усеяны саранчой; она направляла свой полет уже на восток от дома, солнечный диск снова померк, застланный тучей.

Саранча подвигалась как бы эшелонами, тыловые отряды все время перелетали на передовую линию и затем, сделав привал, кормились до тех пор, пока их в свою очередь не обгоняли задние, двигавшиеся тем же порядком".

В. И. Вернадский подсчитал, что при перелете только одной стаи саранчи через Красное море с континента на континент перебрасывается по воздуху несколько сотен тонн живой массы насекомых, аккумулирующей в себе энергию съеденных растений.

Теперь рассмотрим явление перемещения саранчовых, опираясь на наши знания о законах перемещения и расселения вида. В отличие от многих других насекомых саранча не держится около одних и тех же растений, а все время перемещается с места на место. Ее непоседливость вошла в поговорку. Большинству саранчовых крылья служат для планирования при прыжке, а не для дальних перелетов, поэтому их переселение легко может быть измерено, а расстояние перемещения подсчитано.

Давайте понаблюдаем за движением одной особи, скажем, конька или кобылки. Придется снять крупномасштабную карту местности, на которой были бы обозначены каждая дернинка ковыля, каждый кустик полыни. На такую карту нанесем путь насекомого за определенное время, пометив наблюдаемую особь мазком масляной краски. Итак, "маршрут" передвижения конька готов. Оказывается, насекомое движется не по прямой, а зигзагами, прокладывая себе путь примерно так, как это сделали бы и мы, окажись перед болотом с разбросанными по нему камнями. Конек постоянно избирает самый Короткий путь от одного "камешка" до другого, то есть между ближайшими растениями, и "идет" под пологом, образуемым встречающимися на пути кустиками. Насекомое как бы умышленно избегает открытых участков между растениями и выбирает только те, на которых ему удобнее и привычнее сидеть.

Таким образом, из общей мозаики возможных мест передвижения каждый вид выбирает только ему свойственные участки (камешки на болоте). И вот здесь обнаруживается очень важное с точки зрения перемещения особи явление: чем менее благоприятна среда для вида (чем меньше в ней таких "камешков"), тем быстрее перемещается конек или кобылка. Значит, чем менее благоприятна среда, тем больше скорость перемещения особи (саранчового). Можно даже сказать, что, оказавшись в неблагоприятной среде, конек переходит к особой тактике или программе. Есть виды этого рода, предпочитающие передвижение не по земле, а по самим растениям (так называемые облигатные фитобионты). Такие насекомые, помещенные в садок с ровным песчаным дном, в которое воткнуты карандаши, в отличие от других коньков того же рода немедленно окажутся на карандашах.

Еще отчетливее проявляется их реакция, если дно садка сделать вогнутым. Это и понятно, так как в обычных для коньков природных условиях облюбованные ими растения находятся в понижениях. Попробуем сделать дно садка выпуклым, подобно сухим бугоркам, на которых в природе привычных растений нет, что тогда? Вот тут-то наш конек совсем не будет обращать внимания на карандаши - модели кустиков. Значит, нельзя сказать, что саранчовые "видят не дальше своего носа" и выбирают путь на ощупь. Видимо, они могут различать горизонт, который в понижениях близок, а с выпуклостей кажется далеким, и ориентируются в географическом пространстве, как хорошие навигаторы.

Саранчовые все время находятся в движении на тропах не только в одном "лесу", но и на дорогах от одного "леса" к другому, заселяя новые области обитания. Масштабы таких расселительных передвижений определяются тем, что один экземпляр даже малоподвижного вида перемещается со скоростью 5 километров в час, то есть за световой день может пройти расстояние 70 километров. Сколько разнообразных-природных объектов встретится насекомым на этих километрах самой обыкновенной степи!

Саранчовые не безразличны к рельефу мест обитания. Так, белополосая кобылка в прииртышской степи предпочитает ютиться в западинах глубиной 40-70 сантиметров и диаметром 10-30 метров. На соседних с западинами участках солонцеватой степи белополосой кобылки бывает в 50-60 раз меньше.

Отловим несколько сотен экземпляров кобылки, пометим их яркой краской и выпустим половину отловленных насекомых внутри западины у ее края, а другую половину - между западинами. Яркие метки помогут следить за движением особей и наносить их местоположение на карту. Вначале все выпущенные кобылки бросаются врассыпную от места выпуска, но уже через час восстанавливается порядок движения: насекомые в западине идут к ее середине, а оказавшиеся за пределами западины стремятся направить свой путь к ней. Через сутки меченых особей между западинами уже нет. Почти все - в центре западины и небольшая часть - у ее края. Если же проделать подобный опыт с другими видами, сухолюбивыми и связанными в основном с польщями, такими, например, как малая крестовичка (Dociostaurus brevicollis), то можно наблюдать иную картину. Выпущенные в западины, насекомые очень быстро их покидают, пробегают по ровным участкам типчаковой степи и накапливаются на самых сухих микровозвышенностях, поросших полынью. Интересно, что движение всех меченых особей группы направлено в сторону скоплений этих возвышенных островков, где саранчовые задерживаются. Неблагоприятные участки степи насекомые проходят так стремительно, что их можно здесь заметить только в очень короткие промежутки времени. Итак, на основе тактики расселения внутри одного микроландшафта у саранчовых появляется оптимальная стратегия расселения по ряду микроландшафтов.

Следует отметить одну очень интересную черту этой стратегии. Можно предположить, что каждое насекомое постоянно "сидит" на благоприятном для него участке, особенно после того, как ему удастся туда попасть. А если уж и подойдет к "берегу" такого островка и уловит органами чувств, что дальше начинается пустыня, то скорее повернет обратно и удалится от опасной границы. Ничуть не бывало! Опыт с мечеными насекомыми показал, что они, лишь на минутку задержавшись у границы и "изучив обстановку", смело покидают островок и стараются быстрее добраться до следующего, форсируя неблагоприятное поле. Вот оно, истинное давление жизни! Следовательно, оптимальная стратегия - активная стратегия. Какова же ее цель? Их три - насекомые инстинктивно стремятся, во-первых, избежать скученности, во-вторых, захватить новое пространство и, в-третьих, встретиться с пространственно отдаленным родственником и распространить свою наследственность.

На стремлении к размножению следует остановиться особо, так как расселение по-разному проявляется у самцов и самок. Самки дольше задерживаются в местах выпуска и менее разборчивы при выборе мест обитания. Они часто оказываются в совсем неблагоприятных микроландшафтах, если из них нет прямого выхода. Самки вообще не так активны, как самцы, а следовательно, меньше рискуют. По определению академика М. С. Гилярова, самки нужны виду главным образом для сохранения биотического потенциала и основного наследственного фонда (то есть всех, особенно наследственных, возможностей вида). Совсем иное предназначение у самцов: проникнуть через пространство в другие поселения своего вида, внести туда наследственную основу, косвенно включающую в себя часть генетического потенциала матери, стимулировать перекомбинирование наследственности благодаря привлечению к размножению самок соседних поселений. Самцов в этом случае можно сравнить с легкой кавалерией, рискующей головой ради интересов всей армии. Понятно, что процент гибели самцов всегда выше, чем самок. Однако рискуют самцы умело: в отличие от самок они почти не обнаруживают себя в малоблагоприятных местах обитания, встретив на пути преграду, не задерживаются около нее, а активно ищут выход. Вероятно, самцы вообще обладают лучшей, чем у самок, ориентировкой в пространстве, об этом свидетельствуют и некоторые морфологические признаки: самцы "глазастее" самок, лучше прыгают и летают.

Обычно для учета численности саранчовых агроном должен объехать поле или пройти его по диагонали, подсчитывая насекомых через определенные расстояния. Эти способы очень трудоемки, но можно их облегчить, если выделить на поле типичные по микроландшафту и растительности участки (например, бугорки, плешины, загущенные посевы, участки с сорняками и т. д.), подсчитать на них саранчовых, а затем сделать пересчет на все поле, так как примерно видно, сколько площади занимают повышенные участки или западины.

Обследователь, выбирая места не только с разной растительностью, но и с неодинаковым микрорельефом, заметит, что, например, на выбитых пастбищах, где растительный покров очень равномерен, на микроповышениях сидят одни виды, а на микрозападинах другие, и численность их различна. Таким образом, микроландшафтная стратегия саранчовых строится на оценке не только пищи, но и рельефа поверхности земли - именно благодаря такой сложности она и совершенна.