ПРИЧИНЫ ВЫМИРАНИЯ ВИДОВ В ПРИРОДЕ

ПРИЧИНЫ ВЫМИРАНИЯ ВИДОВ В ПРИРОДЕ

Непосредственная причина вымирания вида в естественных условиях — снижение его численности ниже критического уровня, который зависит от структуры популяций вида и определяется законами популяционной генетики. Критическим называют тот уровень численности, ниже которого вероятность близкородственного скрещивания становится достаточно большой. Это ведет к уменьшению генетического разнообразия вида, так называемого резерва наследственной изменчивости. Следствием такого снижения численности становятся поэтому повышение доли потомков, имеющих врожденные нарушения, которые повышают смертность в новых поколениях, снижают приспособителъные возможности и плодовитость остающихся в живых. В результате численность уже необратимо падает и через небольшое число поколений вид полностью исчезает. В этом смысле в опасном по­ложении находятся сейчас уже многие виды. Например, гепард, уникальный «спринтер» среди хищных млекопитающих, в Африке не только малочислен, но и имеет очень низкие показатели внутривидового генетического разнообразия. Фактически все африканские гепарды оказались более или менее близкими родственниками. У них максимальная среди представителей семейства кошачьих смертность молодых животных в первые дни и неделя жизни, они больше других кошачьих подвержены ин­фекционным заболеваниям.

Однако снижение численности — в той же мере непосредственная причина вымирания вида, в какой остановка сердца — непосредственная причина гибели отдельного животного. Истинная причина вымирания — это те условия, которые приводят численность вида на критический уровень и продолжают действовать в течение жизни нескольких поколений. Из всего разнообразия внешних условий для каждого вида живых существ можно выделить отдельные факторы, которые принято разделять на биотические, связанные с другими видами (объекты питания, хищники, паразиты, конкуренты и т. п.), и абио­тические, факторы неживой природы (температура, влажность, свет, соленость и т. п.).

Как правило, только один из факторов оказывается главным ограничителем численности интересующего нас вида. Такой фактор называется лимитирующим. Например, для большинства лососевых лимитирующим фактором оказывается содержание кислорода в воде, в которой развивается их крупная икра. Это определяет характер нерестовых рек лососевых — низкая температура и бы­строе течение, насыщающие воду кислородом, низкое содержание органических веществ, окисление которых снижает содержание в воде кислорода, низкая минерализация воды. Загрязнение нерестовых рек быстро ведет к снижению численности лососевых. Для белки в зоне тайги лимитирующий фактор — урожай семян ели, для водяной крысы в поймах рек — уровень весеннего половодья. Надо иметь в виду, что выделить из множества биотических и абиотических факторов единственный лимитирующий не всегда просто, а иногда лимитирующим оказывается взаимодействие двух или более факторов. Например, для многих водных беспозвоночных температурный оптимум оказывается разным при различной солености, и их численность лимитируется взаимодействием этих факторов.

Дарвинистская теория эволюции признает исключительно важное значение биотических факторов в вымирании органических ви­дов. Однако она никогда не умаляла значения абиотических факторов, которые в отдельных случаях могут играть решающую роль. Ведь межвидовые отношения, которые могут вести к исчезновению одних видов при выживании и даже экспансии других, складываются на фоне физических и химических условий среды, от которых, несомненно, зависит действие биотических факторов.

Признавая, что факторы вымирания и выживания органических форм действуют не одинаково в различных широтных поясах Земли, мы, однако, отнюдь не склонны думать, будто существуют пояса нашей планеты, где биотические факторы лишены ведущего значения.

Итак, и плотность популяций, и формы борьбы за существование, и степени остроты конкуренции между популяциями, и самый ход вымирания популяции более или менее зависят от общей географической обстановки.

1.Биотические факторы

В природе происходят периодические изменения условий, в частности климатических, связанные с циклами солнечной активности, периодическими измененияии основных направлений переноса влаги ветрами и с другими причинами, часто взаимодействующими слишком сложным образом, чтобы можно было всегда уверенно указать основные причины подъема или снижения численности того или иного вида. Кроме того, многие виды зависят от численности друг друга, как, например, в слу­чае взаимодействия хищников и жертв. Численность многих видов соответственно имеет многолетние, связанные с солнечными, и другие циклы, в которых бывают минимумы, когда вид становится наиболее уязвимым. Это явление особенно характерно для относительно простых экосистем, где обычно небольшое число видов представлено большим числом особей. Для выживания в таких экосистемах с суровыми и часто переменчивыми условиями жизни оказалась, очевидно, выгодной и закрепилась эволюцией изменчивость численности в широких пределах как форма существования видов. Простейший пример такого вида с большой амплитудой колебаний численности представляет обыкновенная домашняя муха, численность которой в конце лета и ранней весной может отличаться в сотни тысяч раз.

В мире растений господствует вытеснение менее совершенных форм более совершенными. Отстающие группы вытеснялись теми растениями, которые осуществили важные достижения прогрессивного значения. Так, Prototaxitaceae были постепенно за­мещены сосудистыми растениями суши, псилофиты — более высоко организованными споровыми растениями, Lepidodendraceae были вытеснены более совершенными древесными растениями и т. д. Мэгдефрау писал, что образование вторичной древесины у некоторых среднедевонских, особенно же позднедевонских, форм означало значительный эволюционный прогресс. Тот же автор, как уже говорилось, указывал на признаки превосходства каламитов над более древними археокаламитами: первые обладали более совершенной системой проводящих тканей, обеспечивавшей более равномерное водоснабжение. У лептоспорангиатпых папоротников имеются приспособления к быстрому опоражниванию спорангиев и разбрасыванию спор, чего не было у эвспорангиатных папоротников, господствовавших в палеозое, но затем отошедших на второй план. Для того чтобы подобные усовершенствования («изобретения») вели к вытеснению отстававших конкурентов, требовалось, конечно, много времени. И в некоторых условиях среды «отстающие» могли все же выживать долго, даже до нашего времени.

Очень часто справедливо отмечалось прогрессивное значение семенного размножения по сравнению со споровым. Замечательный американский палеоботаник-дарвинист Э. У. Берри считал возникновение семян чрезвычайно большим шагом вперед, «огромным преимуществом». Достижение эволюцией некоторых голосеменных растений уровня покрытосеменности обусловило их успех в вытеснении других отстающих голосеменных. Б. А. Келлер правильно указывал признаки высокой орга­низации покрытосеменных по сравнению с голосеменными; это касается как органов воспроизведения, так и органов вегетатив­ных. Такими достижениями покрытосеменным была обеспечена широкая экспансия в те экологические области, куда не могли проникать голосеменные. Кроме того, эти преимущества покрытосеменных ставили их в выгодные условия в борьбе за сущест­вование и на тех пространствах, где произрастали голосеменные. Огромное значение в вытеснении покрытосеменными менее вы­соко организованных растений имела способность двойного оплодотворения.

2.Абиотические факторы

Кроме того, в процессе геологической эволюции земной коры возникают и разрушаются горные цепи, перемещаются континенты, изменяется климат, огромные массы пресной воды то связываются в полярных льдах, то вновь поступают в атмосферногидросферный круговорот. Геологические изменения сопровождаются, таким образом, изменениями географии планеты, но эти изменения происходят чрезвычайно медленно, причем длительные, продолжающиеся миллионы и десятки миллионов лет периоды относительно спокойной эволюции земной коры сменяются иногда периодами бурного развития геологических процессов, занимающими «всего», десятки и сотни тысячелетий.

На фоне идущих с переменной скоростью процессов геологической эволюции земной коры и географической среды работают механизмы биологической эволюции,  которые, по-видимому, достаточно универсальны, но в зависимости от условий, в которых они протекают, могут давать различные результаты. В основе изменчивости лежит мутационный процесс. Мутации — это изменения в структуре молекул вещества — носителя генетической информации, ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). На молекулярном уровне они вызываются воздействиями, энергия которых сравнима с энергией ковалентных связей, удерживающих тот или иной мономер — нуклеотид на своем месте в полимерной молекуле ДНК. К числу таких воздействий относятся различные мутагенные факторы — радиация, рентгеновское и жесткое ультрафиолетовое излучения, космические лучи, тепловой шум, некоторые химические вещества. Мутации имеют принципиально случайный характер.

Кроме генных мутаций, изменяющих молекулу ДНК, возможны мутации геномные, или хромосомные, результатом которых становится изменение числа хромосом или их размера и формы за счет перераспределения генетического материала. И если с первым типом мутаций связывается изменение свойств и признаков особи и вида, то со вторым — возникновение генетической изоляции между близкими видами в результате их расхождения и независимого накопления разных геномных мутаций. Наиболее ярко это выражается в образовании  так называемых видов-двойников, которые неотличимы друг от друга по внешним признакам и, следовательно, по набору структурных (несущих информацию о конкретных белках) генов, но имеют разные по числу и форте наборы хромосом. Это обеспечивает их видовую самостоятельность, нескрещиваемость и является следствием длительной изоляции популяций некогда единого вида. Виды-двойники обнаружены даже у млекопитающих: некоторые мышевидные грызуны и два вида оленей.

Самой распространенной из всех гипотез, связанных с абиотическими факторами, считается та, которая связывает видовое богатство с устойчивостью климата, то есть с его незначительными колебаниями по сезонам. Именно таким является климат тропиков, особенно экваториальная зона. Среда с устойчивым климатом благоприятствует специализированным видам, занимающим узкие экологические ниши.

Важное значение имеет и сложность структуры местообитаний. Для многих групп животных, в частности для птиц, первостепенную роль играет пространственная гетерогенность. Это видно хотя бы из того, что в лесу (многоярусная структура) живет больше видов птиц, чем на лугу. Для морских животных, обитающих в приливной зоне, где дно состоит из частиц различных размеров, больше видов беспозвоночных животных, чем на том же мелководье с однообразным илистым дном.

ПРИЧИНЫ ВЫМИРАНИЯ ВИДОВ, СВЯЗАННЫЕ С ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ

Сокращение численности видов животных под влиянием хозяйственной деятельности людей началось очень давно, но особенно усилилось в эпоху научно-технической революции. При этом скорость вымирания видов животных неуклонно возрастала, причем с особой стремительностью в последние полтора - два века.

Легко представить себе основные причины сверхкритического снижения численности видов, которое приводило к их вымиранию при смене условий. Это, прежде всего, сокращение местообитаний, обеспечивающих весь комплекс факторов внешней среды, которые определяют возможность существования вида. Лимитирующим фактором, в зависимости от биологических свойств вида, могли быть температура, влажность, соленость, т. е. прямое воздействие изменения климатических условий и физико-хи­мических характеристик среды обитания. Им мог быть любой биотический фактор, например резкое сокращение численности основных кормовых растений или, для хищника, обычных объектов охоты. Важным фактором могло стать появление вида-конкурента, лучше приспособленного к выживанию в ухудшившихся условиях.

С тем же результатом — снижая численность до критического уровня и ниже — действуют ныне со все возрастающей эффективностью факторы, связанные с деятельностью человека. Их называют антропогенными, от греческого «антропос» — человек. Антропогенные факторы действуют как непосредственно, так и через изменение свойств природной среды. Так, сокращение местообитаний происходит главным образом за счет хозяйственного освоения новых территорий — вырубки лесов, распашки, расширения используемых под пастбища территорий и увеличения пастбищной нагрузки, строительства новых поселков и городов, расширения дорожной и других коммуникационных сетей. Дополнительно значительные территории и большие водные пространства, особенно внутренние моря, озера и реки, настолько изменяются за счет накопления вредных веществ, что становятся непригодными для жизни многих видов.

По данным Международного Союза Охраны Природы на 1980 г. под угрозой исчезновения под действием различных факторов находилось следующее количество видов позвоночных (в скобках — процент от общего числа видов, находящихся под угрозой исчезновения. Сумма больше 100%, поскольку многие виды находятся под воздействием нескольких факторов одновременно).