Исчезновение крупных хищников вызывает масштабные нарушения в экосистемах

Сокращение численности крупных хищников и других "верховных потребителей" на вершине пищевой цепи привело к нарушениям в экосистемах по всей планете. К такому выводу пришла международная группа учёных в обзоре, опубликованном 15 июля в журнале Science.

Исследование, в котором участвовали Джереми Джексон и Стюарт Сандин из Института океанографии Скриппс (Калифорнийский университет в Сан-Диего), охватило данные по наземным, пресноводным и морским экосистемам. Учёные заключили, что "исчезновение верховных потребителей, возможно, является самым повсеместным влиянием человечества на природный мир".

По словам ведущего автора Джеймса Эстеса, профессора экологии и эволюционной биологии Калифорнийского университета в Санта-Круз, крупные животные когда-то были распространены по всему земному шару и определяли структуру и динамику экосистем. Их сокращение, вызванное в основном деятельностью человека (охотой и фрагментацией среды обитания), имеет далеко идущие и зачастую неожиданные последствия, включая изменения растительности, частоты пожаров, инфекционных заболеваний, распространения инвазивных видов, качества воды и циклов питательных веществ.

Наиболее заметен упадок среди крупных хищников: волков и львов на суше, китов и акул в океанах, крупных рыб в пресноводных экосистемах. Однако также резко сократилась численность многих крупных травоядных, таких как слоны и бизоны. Исчезновение верховных потребителей запускает экологический феномен, известный как "трофический каскад" — цепь эффектов, распространяющихся вниз по пищевой сети.

Пример с коралловыми рифами

Вклад Сандина в исследование был сосредоточен на важности акул в экосистемах коралловых рифов. Учёные сравнили практически нетронутые рифы необитаемого острова Джарвис, где популяция акул здорова, с рифами соседнего острова Киритимати (остров Рождества) с населением 5000 человек и активным рыболовством. На Киритимати акулы отсутствуют, а экосистема доминируется мелкими рыбами и зарослями водорослей.

"Практически и этически мы не можем проводить масштабные эксперименты по изучению эффектов удаления хищников. Но на островах Лайн мы можем положиться на естественный эксперимент", — сказал Сандин.

В отдельном исследовании, опубликованном в PLoS ONE, Сандин и коллеги детально изучили механизмы изменений. Сравнение незатронутого рыболовством атолла Пальмира и интенсивно вылавливаемого острова Рождества показало, что удаление акул и других крупных хищников приводит к увеличению продолжительности жизни рыб-жертв, изменению их моделей роста и созданию совершенно новой структуры пищевой сети рифа с малым числом хищников.

"Хищники оказывают огромное структурирующее влияние. Когда вы их удаляете, вы меняете биологию, и это изменение, как правило, глубокое и сложное", — отметил Сандин.

Другие примеры трофических каскадов

В обзоре приведён широкий спектр примеров:

• Истребление волков в Йеллоустонском национальном парке привело к чрезмерному объеданию лосями осин и ив. Восстановление популяции волков позволило растительности восстановиться.
• Сокращение численности львов и леопардов в некоторых частях Африки привело к вспышкам популяции и изменению поведения оливковых бабуинов, увеличив их контакты с людьми и повысив уровень кишечных паразитов как у людей, так и у бабуинов.
• Эпидемия чумы крупного рогатого скота в Серенгети привела к сокращению популяций антилоп гну и других копытных, что вызвало рост древесной растительности и увеличение масштабов и частоты пожаров до ликвидации болезни в 1960-х годах.
• Резкие изменения в прибрежных экосистемах следовали за крахом и восстановлением популяций морских выдр (каланов), которые контролируют популяции поедающих водоросли морских ежей, поддерживая тем самым леса ламинарии.
• Истребление акул в одной эстуарной экосистеме вызвало вспышку численности хвостоколов и крах популяций моллюсков.

Значение для сохранения природы

Несмотря на известные примеры, масштаб влияния таких взаимодействий на экосистемы не получил широкого признания. Одна из причин — сложность наблюдения и изучения эффектов хищников.

"Эти взаимодействия невидимы, пока какое-либо возмущение не выявит их", — пояснил Эстес.

Выводы исследования имеют глубокие последствия для охраны природы.

"Поскольку сохранение природы направлено на восстановление функциональных экосистем, восстановление крупных животных и их экологических эффектов является фундаментальным. Это имеет огромное значение для масштаба, на котором может осуществляться охрана. Вы не можете восстановить крупных верховных потребителей на одном акре земли. Эти животные перемещаются на больших территориях, поэтому потребуются масштабные подходы", — заключил Эстес.