Ник Пайенсон - Наблюдая за китами [Прошлое, настоящее и будущее загадочных гигантов]

В морских экосистемах биомасса распределяется не так, как на суше. На суше обычны ступенчатые структуры узкой пирамиды с очень широким основанием, морские пирамиды как бы перевернуты у основания: масса зоопланктона в них гораздо больше, чем масса фитопланктона [283] Jonathan B. Shurin, Daniel S. Gruner, and Helmut Hillebrand, «All Wet or Dried Up? Real Differences Between Aquatic and Terrestrial Food Webs», Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences 273 (2006): 1–9. . Разница в основном связана с высокой скоростью оборота фитопланктона — в любой данный момент организмы на более низком уровне не так устойчивы к окружающей среде (то есть живут не так долго), как организмы, находящиеся на уровень выше, и потому количество их биомассы в экосистеме ниже. Криль — это зоопланктон, он находится на втором уровне трофической пирамиды, на шаг выше фитопланктона, который превращает солнечный свет в биомассу. Поэтому ученые часто говорят, что киты питаются «за два шага» от солнечного света: при наличии у них средств, позволяющих эффективно (используя китовый ус) питаться этой частью трофической пирамиды. Киты могут извлечь выгоду из более многочисленной добычи и минимизировать потерю энергии на более высоких уровнях. Крупные усатые киты сразу оказываются на вершине пирамиды как главные хищники, потому что их, по сути, никто не может убить, разве что стая косаток, иногда нападающих на взрослого кита. Киты, которые едят криль, не могут быть высшими хищниками в том же смысле, что косатки, но их вполне справедливо можно назвать основными потребителями в океане.

На протяжении десятков лет исследования неопровержимо показывали, что бурный рост и спад первичных продуцентов в океане (фитопланктона) явно соответствует по времени и по месту появлению китов. Другими словами, киты следуют за пищей. Планктон распределен по океанам неравномерно, его наличие обусловлено крупномасштабными океанографическими процессами, такими как апвеллинг. Поэтому экологи утверждают, что экология китов контролируется снизу вверх: более низкие трофические уровни оказывают определяющее влияние на верхние [284] Существуют расчеты, показывающие, что киты оказывают существенное влияние на производство первичной продукции — фитопланктона, «удобряя» акваторию и способствуя активному перемешиванию вод. — Прим. науч. ред. .

Но есть и примеры трофических взаимодействий сверху вниз, которые противоречат такой точке зрения [285] Estes et al., eds., Whales, Whaling and Ocean Ecosystems (Berkeley: University of California Press, 2006). . Классический пример нисходящих трофических механизмов — водоросли у тихоокеанского побережья США. Морские ежи поедают морские водоросли, а каланы (морские выдры) очень любят есть морских ежей [286] J. A. Estes and J. F. Palmisano, «Sea Otters: Their Role in Structuring Nearshore Communities», Science 185 (1974): 1058–60. . После более чем столетия чрезмерной охоты, в основном из-за меха, каланы вновь стали обычными у побережья Тихого океана, и только тогда ученые заметили влияние, которое эти животные оказывают на физическую структуру и протяженность водорослевых лесов. Там, где вновь появились каланы, восстановились и водоросли, освободившись от экологических ограничений, создаваемых морскими ежами.

Теперь добавим к общей картине косаток. В 1998 г. морской эколог Джим Эстес и его коллеги утверждали, что переключение косаток на другие виды добычи на юго-востоке Аляски имело непредвиденные, но очевидные экологические последствия для потребителей и производителей нижних трофических уровней, таких как морские звезды и водоросли [287] James A. Estes et al., «Killer Whale Predation on Sea Otters Linking Oceanic and Nearshore Ecosystems», Science 282 (1998): 473–76. . Джим с коллегами видели, как косатки едят каланов вместо тюленей и других морских млекопитающих или рыб, что заставило исследователей задуматься: ведь для косаток — это все равно что предпочесть попкорн обильному шведскому столу. Логика была такая же, как и в первоначальном исследовании морских ежей и водорослей: смена диеты у организма на вершине трофической пирамиды отражалась на всех прочих уровнях до самого низа. Это предположение вызывало дискуссии среди экологов о распространенности взаимодействия «сверху вниз» и «снизу вверх» в пищевых сетях. Большая часть дебатов, однако, не учитывала недавнюю историю — в данном случае нерешенный вопрос о том, что ели косатки до начала китобойного промысла на Аляске и в других частях света. Он коренным образом изменил число крупных потребителей пищи в океанах (включая многие виды крупных китов, которые, вероятно, служили добычей косаток).

Вопрос о том, что происходило в морских пищевых сетях — на кого косатки охотились до китобойного промысла, еще до того, как появилась наука экология, — подчеркивает, возможно, самую важную идею современной экологии: мы все поддались логической ошибке: нельзя считать, что размер базовых популяций животных, которые мы видим сегодня, всегда был таким. Изменение базовых уровней — это концепция, описывающая нашу коллективную культурную амнезию насчет того, каким мир был раньше [288] Jeremy B. C. Jackson, «Ecological Extinction and Evolution in the Brave New Ocean», Proceedings of the National Academy of Sciences 105, supp. 1 (2008): 11458–65. . Эта амнезия случается, когда мы пытаемся измерить систему, которая переживает масштабную деградацию, и в то же время забываем, где прежде были ее границы, из-за чего «нормальные» показатели последовательно сдвигаются от поколения к поколению. Ученые, изучающие улов рыбы, впервые применили этот термин при описании следующего явления: в результате чрезмерного вылова рыбы ожидания от улова все уменьшаются. В результате за многие годы резко изменилось само понятие «хорошего улова» — теперь «хорошей» считается все более и более мелкая рыба и все меньшее ее количество. С тех пор эта идея получила широкое распространение среди биологов, занимающихся охраной окружающей среды, так как она очень полезна для описания экологических систем, на которые воздействует человек. Она равно применима и к странствующим голубям, и к бизонам, и к китам, потому что никто из ныне живущих не помнит, каким было когда-то базовое число этих животных [289] Daniel Pauly, «Anecdotes and the Shifting Baseline Syndrome of Fisheries», Trends in Ecology & Evolution 10, no. 10 (1995): 430. .

Однако есть возможность вычислить, как выглядел мир китов совсем недавно. Когда ученые располагают достаточным количеством образцов ДНК — а в отношении некоторых китов, например горбачей, так оно и есть, — можно при помощи сложных методов определить, что их генетическое разнообразие говорит нам об истории вида. Горбачи относятся к числу многих видов усатых китов, у которых мы ожидаем увидеть признаки сокращения генетического разнообразия, вызванного китобойным промыслом. При падении численности популяции могут проявиться пагубные последствия такой недостаточности (например, инбридинг [290] Сам по себе инбридинг не опасен — опасно низкое генетическое разнообразие и накопление «плохих» генов в результате инбридинга. Многие виды животных проходили через «бутылочное горлышко» низкой численности, в том числе Homo sapiens , но не на всех это снижение сказалось негативным образом. — Прим. науч. ред. ), оставив генетический сигнал, который сохраняется у нескольких поколений. Сделав предположение о частоте мутаций и зная текущий размер популяции, ученые получают возможность оценивать ее размер в разные моменты истории. Одним из поразительных результатов этой работы стал вывод о том, что до начала массовой добычи горбатых китов их было значительно больше, чем сейчас, — примерно в шесть раз [291] Joe Roman and Stephen R. Palumbi, «Whales Before Whaling in the North Atlantic», Science 301, no. 5632 (2003): 508–10. . Эта цифра противоречит единственному доступному нам источнику исторических данных — судовым журналам китобойцев. Они содержат табличные данные забоя китов, но результаты исследований генетического разнообразия, похоже, говорят нам, что журналы рассказывают не всю историю и занижают количество китов в несколько раз. Трудно сравнить историческую ценность этих двух источников, но, если их сопоставление хоть сколько-нибудь возможно, оно говорит нам, что в современной экосистеме, ресурсы которой истощены, по всей видимости, утрачена большая часть функций и продуктивности, позволявших выживать гораздо большему количеству китов всего несколько десятилетий или веков назад. Гипотеза о том, что за время изучения базовый уровень китов изменился, позволяет по-новому взглянуть на многие виды китов и их жизнь. Большая часть данных, которые мы считаем основополагающими для понимания функционирования экосистемы, основана на полевых работах исследователей в биосфере, которая серьезно изменилась в результате деятельности человека и, как следствие, потеряла огромное количество биомассы. Задача любого эколога состоит в том, чтобы выявить исходные данные, а также понять, насколько они важны для рассматриваемого вопроса и существуют ли они вообще. Например, выбрасывались ли киты на берег в других количествах (или по-другому), когда их было намного больше? А как насчет тех китопадных сообществ в пучине моря — какими были они до (и после) массового промысла, забравшего из экосистем сотни тысяч туш, которые в противном случае погрузились бы на морское дно?