3.7. Изменения в окружающей среде и катастрофы

Случайное изменение биологических и физических параметров среды, известное как стохастичность окружающей среды, также может вызвать изменение размера популяции вида. Например, на популяцию редких видов кроликов могут оказывать влияние: колебания в численности популяции видов оленей, питающихся теми же растениями, что и кролики; колебания в численности популяции охотящихся на них лисиц; и наличие паразитов и болезней, поражающих кроликов. Флуктуации физических параметров среды тоже могут оказывать сильное влияние на популяцию кроликов: если среднегодовое количество осадков обеспечивает рост растительности и, соответственно, увеличение популяций, то в засушливые годы растительность скудна и кролики погибают от истощения.

Непредсказуемые природные катастрофы, такие как засухи, штормы, наводнения, землетрясения, извержения вулканов, пожары и циклические резкие изменения среды также могут вызвать критические колебания в уровнях популяции. В ближайшие десятилетия вследствие глобального изменения климата такие крайние погодные явления могут участиться. Природные катастрофы могут погубить часть популяции или полностью уничтожить ее на некоторой территории. Существуют многочисленные примеры разного внешнего воздействия на крупных млекопитающих, включая много случаев, когда погибало 70–90% популяции [Young, 1994]. Хотя вероятность природной катастрофы в каждый отдельный год невелика, но в течение десятилетий или тем более столетий она может случиться с большей вероятностью.

Модели, предложенные Менгесом [Menges, 1992] et al. показали, что вероятность вымирания популяций малого и среднего размеров в большей степени зависит от случайных колебаний окружающей среды, чем от вероятностных демографических колебаний. Согласно этим моделям, колебания окружающей среды значительно увеличивают риск вымирания, даже если популяция обнаруживает положительную динамику роста при допущении, что среда стабильна [Mangel, Tier, 1994]. В целом, если для приближения к реальным условиям в популяционные модели включать колебания окружающей среды, то оказывается, что популяции с более низкими темпами роста и более низкой численностью имеют более высокую вероятность вымирания. В популяционных моделях, сделанных для тропических пальм, при учете одного лишь демографического варьирования, минимальный жизнеспособный размер популяции – (в данном случае число особей, необходимое для 95% вероятности выживания популяции в течение 100 лет) составил около 48 зрелых экземпляров [Menges 1992]. При включении в модель небольших величин изменения окружающей среды, минимальный жизнеспособный размер увеличивается до 140 особей и возрастает до 380 особей при учете средних уровней варьирования среды. Эти результаты показывают, что для обеспечения выживания видов необходимо охранять и большие популяции.

3.8. Водовороты вымирания

Чем меньше становится популяция, тем больше она подвержена дальнейшим демографическим изменениям, изменениям среды и генетическим факторам, которые создают тенденцию к еще большему сокращению ее размеров. Такая тенденция малых популяций к сокращению, вплоть до полного исчезновения, называется водоворотом вымирания [Gilpin, Soulе, 1986]. Например, природная катастрофа, новое заболевание или антропогенное нарушение могут сократить большую популяцию до малого размера. Эта малая популяция начнет страдать от инбредной депрессии, ведущей к снижению выживаемости молодняка. Соответственно увеличение смертности повлечет за собой дальнейшее падение численности популяции и еще больший инбридинг. Демографические изменения ведут к сокращению популяции и, следовательно, к ещё большим демографическим изменениям и так далее, постепенно увеличивая вероятность вымирания. Эти три фактора – изменение среды, демографические флуктуации и потеря генетического разнообразия совместно приводят к тому, что снижение размера популяции, вызванное одним из факторов, повышает ее уязвимость к действию других факторов (рис. 3.4).

Рис.3.4. Лавинообразный процесс вымирания быстро уменьшает размер популяции, ведя к локальному вымиранию вида. Как только размер популяции становится ниже определенной величины, процесс становится лавинообразным, действуют факторы, присущие небольшим популяциям и быстро уменьшающие размер популяции [по Gilpin, Soule, 1986; Guerrant, 1992].

Если популяция начала уменьшаться, то зачастую она совсем исчезает, если только благоприятные условия среды не позволят ей увеличиться до большего размера. Для таких популяций следует разрабатывать детальные программы по сохранению местообитаний и управления численностью, как это описано ниже, с тем чтобы свести к минимуму эффект малого размера популяции.