ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СУКЦЕССИЯ. Численность популяции живых существ, например рыб или дичи

1950-е

максимальная устойчивая добыча

ТЕОРИЯ РАВНОВЕСИЯ МАКАРТУРА-УИЛСОНА

ЗЕЛЕНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ

Численность популяции живых существ, например рыб или дичи, не постоянна — она меняется в зависимости от условий внешней среды и плотности этой популяции. Стандартный метод представления этих изменений — так называемая кривая роста популяции — график, показывающий, как меняется чистый прирост популяции (число рождений минус число смертей) с изменением плотности популяции. При низкой плотности происходит небольшое увеличение численности («прирост») популяции, просто потому, что слишком мало особей, приносящих потомство. Однако при высокой плотности возникает острая конкуренция за ресурсы, и чистый прирост вновь снижается, поскольку высока смертность. Между этими двумя крайними значениями скорость роста популяции повышается до некоторого максимального значения, а затем с увеличением плотности падает.

Точка максимума на кривой роста популяции соответствует максимальному числу особей, которые могут добавиться к популяции в результате естественных процессов. Если из популяции удаляется большее число особей, популяция пойдет на убыль, и вид будет обречен на вымирание. Максимальное число особей, которое можно удалить из популяции без ущерба для нее, устанавливается как точка максимума на кривой роста популяции. Это число и называется максимальной устойчивой добычей (или оптимальной добычей). Оно имеет чрезвычайно важное значение в деле охраны и регулирования ресурсов дикой природы — например, это число используется для установки максимальных квот на добычу промысловой рыбы по всему миру, а также квот на отстрел дичи в сезон охоты.

Однако концепцию максимальной устойчивой добычи не всегда легко применить на практике. Во-первых, биологи не всегда имеют достаточно данных, чтобы точно определить кривую роста популяции. Во-вторых, предположение, что кривая роста популяции имеет только один максимум, может оказаться неверным, и это может серьезно запутать дело. Чтобы учесть эти моменты при установлении планов добычи, биологи обычно вводят поправочные коэффициенты запаса.

Массовые вымирания

Несколько событий в истории нашей планеты вызвали вымирание значительной части живших в то время видов

•

ЗАКОН ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ НАПЛАСТОВАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

УНИФОРМИЗМ

РАДИОМЕТРИЧЕСКОЕ

ДАТИРОВАНИЕ

МАССОВЫЕ ВЫМИРАНИЯ

ГИПОТЕЗА

СВЕРХМОЩНОГО

СТОЛКНОВЕНИЯ

ТЕКТОНИКА ПЛИТ

Долгое время палеонтологи пытались понять, почему же вымерли динозавры. Все-таки динозавры господствовали более 100 миллионов лет. Они были самой процветающим классом животных на нашей планете. А потом за какое-то время — может, за несколько тысяч лет, а может, за пару дней — они исчезли. Так что же случилось?

Предлагалось множество объяснений — от фантастических (динозавров истребили охотившиеся на них маленькие зеленые человечки на летающих тарелках) до весьма правдоподобных (изменение климата разрушило их экологическую нишу). Больше всего мне нравится объяснение, связывающее вымирание динозавров с появлением цветковых растений, произошедшим, как считается, 65 миллионов лет назад — как раз тогда, когда исчезли динозавры. Смысл в том, что до этого динозавры питались главным образом сосновыми иголками и подобной им пищей, насыщенной натуральными маслами, а когда им пришлось переключиться на траву, все они умерли от запора!

На самом деле палеонтологи редко фокусируют внимание на одном лишь вымирании динозавров — ведь 65 миллионов лет назад, когда динозавры были повержены в прах, вместе с ними исчезло 70% всех видов на Земле. Это событие, чем бы оно ни было вызвано, ученые называют массовым вымиранием. Мы знаем о многих таких событиях, и массовое вымирание, которое постигло динозавров, не было ни самым масштабным, ни самым последним из них. В зависимости от того, какое исчезновение видов называть «массовым», за последние 500 миллионов лет было от пяти до двенадцати массовых вымираний. Самое крупное произошло примерно 280 миллионов лет назад, а самое последнее — примерно 13 миллионов лет назад. Хотя некоторые ученые считают, что причина у всех массовых вымираний была одна и та же, объяснения сводятся в основном к изменению земного климата.

В 1980 году команда ученых из Калифорнийского университета в Беркли, состоящая из отца и сына, натолкнулась на факт, который привел к созданию лучшей на данный момент теории вымирания динозавров. Нобелевский лауреат Луис Альварес и его сын Уолтер провели тщательный анализ осадочных отложений, образование которых относится к тому же периоду, что и вымирание динозавров. В отложениях они обнаружили аномально высокую концентрацию химического элемента иридия — тяжелого металла, похожего на платину. Иридий крайне редко встречается на поверхности Земли, поскольку она в своем развитии уже давно прошла фазу расплавленного состояния, когда тяжелые металлы опускались ближе к центру Земли. Однако иридий в гораздо больших количествах содержится в некоторых типах астероидов. Итак, гипотеза, которую иногда называют гипотезой Альвареса, состояла в том, что иридий появился в осадочных отложениях в результате удара о Землю астероида диаметром около 11 км. Главным орудием убийства было облако пыли, которое несколько лет окуты-

вало Землю, не пропуская солнечные лучи и губя таким образом все живое на планете.

Вначале ученые отнеслись к этому заявлению весьма скептически, даже враждебно. Но через несколько лет стали появляться свидетельства в его пользу. Например, геологи при изучении отложений, образовавшихся во время гипотетического удара, обнаружили так называемый ударный кварц — минерал, который мог сформироваться только при высоких температуре и давлении, вызванных ударом астероида. Понемногу мнения специалистов стали склоняться к гипотезе Альвареса. Позже, в 1992 году, была найдено первое доказательство — кратер диаметром более 170 км на полуострове Юкатан в Мексике, большей частью похороненный под донными океанскими отложениями. Кратер Чиксулуб (он был назван по имени близлежащей рыбацкой деревушки) — один из самых крупных земных кратеров, и причиной его образования сегодня принято считать астероидный удар, который и положил конец эпохе динозавров. Недавние открытия, показавшие присутствие изотопов, характерных для астероидов, также и в ряде других отложений, говорят о том, что массовое вымирание, произошедшее 280 миллионов лет назад, могло быть вызвано аналогичными причинами.

Споры об астероидном ударе ученые теперь перенесли на другие массовые вымирания: были ли они также вызваны столкновением с каким-то небесным телом или же у них были иные причины — например, многочисленные извержения вулкана или внезапное изменение уровня моря? Сегодня ученые-эволюционисты пытаются ответить уже на эти вопросы.

ЛУИС УОЛТЕР АЛЬВАРЕС (Luis Walter Alvarez, 1911-88) — американский физик. Родился в Сан-Франциско, получил образование в Чикагском университете. В годы Второй мировой войны принимал участие в разработке радиолокационных систем захода на посадку, работал в Лос-Аламосе над проектом создания атомной бомбы. В Калифорнийском университете в Беркли усовершенствовал пузырьковую камеру — устройство для регистрации взаимодействий частиц высокой энергии, за что получил Нобелевскую премию по физике 1968 года. Гипотеза Альвареса появилась в результате исследований, которые он провел в 1980 году вместе со своим сыном — геологом Уолтером Альваресом (Walter Alvarez, р. 1940).

Механическая теория теплоты

Теплота представляет собой форму энергии, связанную с хаотичным движением атомов или молекул вещества