Чтобы хищных рыб в озере стало больше, надо выловить часть их добычи

Таким уловом мечтает похвастаться каждый рыбак: эта кумжа, выловленная в Норвегии, весит целых 6 кг. А благодаря хитроумной технологии селективного лова такая добыча может стать не таким уж редким событием. (Фото с сайта www.arcoutfitters.com)

Группа ученых из скандинавских стран обнародовала результаты долгосрочного и успешного эксперимента по регулированию рыбных запасов в закрытой озерной системе. Им удалось восстановить подорванную интенсивным рыболовством популяцию озерной форели — кумжи. Для этого они применили оригинальную и на первый взгляд парадоксальную технологию селективного вылова другого вида рыб — гольцов, служащих потенциальной добычей для кумжи.

Для изучения взаимодействий популяций хищников и жертв принято использовать те или иные модели. Простейшая модель для изучения динамических свойств в системе «хищник—жертва» еще в начале века была предложена Лоткой и Вольтеррой. Представим зайцев и охотящихся на них рысей. Если зайцев много, то и численность рыси начинает расти. Увеличение числа хищников естественно повысит смертность зайцев и их численность снизится. В результате размножившиеся рыси окажутся на голодной диете и смертность среди них вырастет. Снижение численности хищника будет означать безопасную жизнь для зайцев, и они восстановят свою численность. И цикл начнется заново.

Эта модель за век ее эксплуатации была много раз с успехом приложена к различным популяциям хищников и жертв, а также существенно видоизменялась в соответствии с биологическими реалиями конкретных видов животных и обстановок. В частности, появились модели, учитывающие селективный облов и/или селективное выедание хищником популяций морских и пресноводных рыб. Такие модели широко используются в практике регулирования рыболовства — при определении ежегодных квот вылова, выбора орудий лова и т. д.

Улов из озера Такватн (Норвегия), 2003 год. После целенаправленного вылова мелких гольцов (слева) крупная кумжа (справа) смогла уже сама регулировать популяцию своей потенциальной добычи (фото с сайта www.science.uva.nl)

Селективность вылова и селективность выедания рыб хищником регулируют скорость роста и созревания особей в популяции. Если охотиться только на крупных рыб, то через некоторое время в популяции останутся одни тугорослые рыбы (частота аллелей быстрого роста сильно понизится). Если вылавливать мелких и средних рыбешек, то природой будут отбираться быстрорастущие особи. Да и конкуренция за пищевой ресурс среди особей этой самой многочисленной возрастной группы снизится, а значит, скорость роста оставшихся особей должна увеличиться. Если же упадет численность хищников, то охота на маломерных особей прекратится и из-за конкуренции за пищевые ресурсы приоритет опять получат тугорослые особи.

Но все эти закономерности до сих пор оставались чисто гипотетическими, выведенными с помощью косвенных показателей. Проверить же не на моделях, а в прямом эксперименте, как работают связи в системе «хищник—жертва» пока не удавалось. Слишком уж долгим должен быть этот опыт, его можно поставить только при стабильном состоянии науки и хорошо налаженном мониторинге.

И вот в журнале Science вышла статья, в которой опубликованы результаты именно такого намеренно острого эксперимента. Этот эксперимент, начавшийся в 1984 году и продолжавшийся до 2006 года, проводился на популяциях рыб норвежского озера Такватн (Takvatn), где расположена биостанция Норвежского рыболовного колледжа при Университете Тромсё. В нём участвовала группа ихтиологов из шведского Университета Умео, норвежского Университета Тромсё и Института биоразнообразия и динамики экосистем при Амстердамском университете (Голландия).

В озере Такватн в начале XX века шел активный лов озерной форели кумжи (Salmo trutta) — до того активный, что к 30-м годам кумжу почти всю выловили. Тогда в озеро интродуцировали арктического гольца (Salvelinus alpinus). Это быстрорастущая рыба, которая может служить потенциальной пищей для кумжи. Очень быстро голец стал доминантным видом в этом озере, а численность кумжи так и не восстановилась. В таком виде популяции кумжи—гольца стабилизировались.

На графике видно, как уменьшается численность гольца (верхняя линия с квадратиками) и повышается численность кумжи (нижняя линия с кружками). Заштрихован интервал 1984–1989 гг., когда вылавливали мелких гольцов. Численность выражена прямым показателем (величина улова на единицу промыслового усилия). Рис. из обсуждаемой статьи в Science

В 80-е годы решено было улучшить качество рыбных ресурсов в этом большом озере, то есть увеличить численность наиболее ценного для этого озера вида — кумжи. Специалисты предложили, на первый взгляд, совершенно парадоксальный план. Они решили выловить большую часть мелких неполовозрелых гольцов. Предполагалось, что этот нетривиальный ход приведет к ускорению роста гольцов — следовательно, к увеличению численности мелкоразмерной части популяции, а это в свою очередь повлечет существенное улучшение пищевого ресурса хищника, то есть кумжи, и тогда ее численность вырастет, чего и требовалось добиться.

Непонятно, каким образом ученым удалось убедить руководство в целесообразности этих действий, но так или иначе в течение 1984–1989 годов из озера планомерно удаляли маломерных гольцов (всего выловили 666 000 штук — это около 31 тонны рыбы). В последующие 16 лет аккуратно оценивали различные характеристики популяций гольцов и кумжи. Оказалось, что ученые не ошиблись в своих прогнозах. Численность кумжи действительно увеличилась, а гольцов — снизилась. Другие показатели обеих популяций тоже вели себя вполне предсказуемо.

Во-первых, в результате снижения конкуренции за пищу у гольцов выросла скорость роста. Во-вторых, изменилось распределение размеров у гольца: размерный диапазон расширился, при этом среднее значение сдвинулось к мелким рыбкам. В-третьих, в 2-4 раза увеличилась доступность маломерных гольцов для кумжи, что косвенно говорит о том, что кумжа распрощалась с голодной диетой. В-четвертых, неравномерное пополнение популяции гольцов отразилось и на численности кумжи: когда пополнение было большим, то и кумжи было больше, и наоборот, в годы с невысоким обилием двух-трехгодовиков гольца кумжи становилось меньше.

Два последних факта говорят о том, что гипотетические связи в популяции вполне реалистичны. Действительно, чтобы численность кумжи увеличить, следовало увеличить численность доступной добычи, то есть мелких гольцов.

На графике видно, насколько увеличилась скорость роста в когортах гольца (сеголетки и годовики на графике не показаны) по сравнению с «доэкспериментальным» 1976 годом. Рис. из обсуждаемой статьи в Science

И наконец, что самое важное, обе популяции — и хищника, и жертвы — достигли за 16 лет нового стабильного состояния. Прежнее стабильное состояние с высокой численностью медленно растущей жертвы и низкой численностью хищника перешло за 5–8 лет к другому — с быстро растущими жертвами и более высокой численностью хищника. Ученые считают это большим достижением, поскольку бытует мнение, что подорванную выеданием или переловом популяцию нельзя возвратить к первоначальному стабильному состоянию. И модели, и практика показывают, что если подсаживать в водоем некоторое число хищников, то эффект недолговечен, и, вообще, вся процедура весьма дорогостоящая.

И вот, оказывается, можно исправить ситуацию другим — экологическим — способом! И этот способ, как показал эксперимент, долгосрочен и вполне эффективен.

Источник: Lennart Persson, Per-Arne Amundsen, André M. De Roos, Anders Klemetsen, Rune Knudsen, Raul Primicerio. Culling Prey Promotes Predator Recovery—Alternative States in a Whole-Lake Experiment // Science. 2007. V. 316. P. 1743–1746.

Елена Наймарк

Последние новости: Науки о жизни, Экология, Елена Наймарк

8 февраля Формирование наркозависимости связано с особенностями в строении мозга

2 февраля Флора тропических лесов — против гипотезы нейтральности

27 января Изменение ветров, дующих над Южным океаном, пошло на пользу альбатросам

25 января Экспериментально показано образование многоклеточных эукариот из одноклеточных предков

19 января Ископаемые эмбрионы из Доушаньтуо, вероятно, не эмбрионы

11 января Для фитопланктона не действует закон Кляйбера

28 декабря Одну треть рыбных запасов оставить птицам — новый закон в экологии

22 декабря Многоклеточный организм надежнее строить из схожих по генетике клеток

14 декабря Сегрегация по национальной принадлежности снижает общественное благосостояние

9 декабря Посткопуляционные, презиготические барьеры мешают близкородственным видам сверчков скрещиваться

Астрономические наблюдения недели

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):