Очередное потепление климата привело к резкому уменьшению арктических льдов. Улучшились условия плавания в арктических морях. В период с 1924 по 1945 г. площадь льдов в восточном секторе Арктики уменьшалась почти на один миллион квадратных километров. Горные ледники в Альпах с 1866 г. начали отступать. Так, ледник Мер-де-Пляс отступил на 1300–1400 м, а ледник Аржантьер — на 1000 м. В Скандинавии, Исландии, на Шпицбергене, в Гренландии, на севере Канады и в Кордильерах Северной Америки происходило то же самое — ледники отступали. На Кавказе с 1890 по 1946 г. площадь ледников уменьшилась на 8,5 %. Уменьшились размеры ледников на Алтае, Памире и в Турции. С начала XV в. бурно таяли ледники в Экваториальной Африке. В это время граница вечной мерзлоты повсеместно отступила на север. Температура мерзлых пород повысилась примерно на два градуса. Исландия стала освобождаться от льдов. Так, если в малый ледниковый период ее побережье сковывали льды в течение 20 недель, то в 1920–1939 гг. этот срок ледовой блокады сократился до двух-трех недель. Реки и озера стали вскрываться раньше, а замерзать позднее. Северные моря стали более теплыми. В них завелась более теплолюбивая рыба. В Баренцевом море, в Атлантике, в Арктическом бассейне и в северной части Тихого океана стали водиться сельдь, треска, скумбрия, морской окунь и другие породы рыб, которых тут раньше не было или было так мало, что об их промысле не могло быть и речи. Морская фауна также изменилась весьма значительно. Раньше стали прилетать птицы.
С потеплением климата изменилась атмосферная циркуляция. В ряде мест уменьшилось количество осадков, увеличилась засушливость климата. Это было характерно для Северной Америки и Советского Союза. Потепление 1930—1940-х гг. охватило не только северное, но и южное полушарие. Почему в 1940-х гг. потепление климата сменилось его похолоданием — остается невыясненным.
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ
ЖИЗНЬ НА ЗЕМЛЕ
ПОПУЛЯЦИИ И СООБЩЕСТВА
В природе все хорошо прилажено друг к другу — живое и неживое. Разделить их практически невозможно. Как можно говорить об атмосфере Земли и не помнить о том, что она создана живыми организмами! То же относится к почве. Без живых организмов нельзя представить себе круговорот веществ, как органических, так и неорганических. Круговорот каждого вещества как раз и возможен потому, что вся машина, обеспечивающая его, работает качественно и слаженно. Уберите хотя бы одну шестеренку из миллионов таковых в данной машине, и начнутся сбои. Все остается так хорошо пригнанным друг к другу, согласованным до тех пор, пока не включается во всю эту цепь человек с его деятельностью. Человек не только не способен включаться в эту единую цепь так, чтобы она продолжала работать так же бесперебойно, ритмично, как и без него. Он практически не способен даже понять, что такая единая цепь существует и что он может продолжать существовать только в том случае, если его звено будет столь же согласованным со всей цепью, как и все остальные. В силу этого незнания и непонимания человеком общая цепь преобразования веществ, круговорот вещества в природе по многим направлениям обрывается. Эффект накапливается, и нет никаких механизмов, чтобы он со временем уменьшился. Примеров этому множество. Честно говоря, вся деятельность человека от начала и до конца является таким примером. Трудно назвать хотя бы одно изобретение или техническое новшество, придуманное человеком (от топора до ядерной бомбы), которое включалось бы в эту единую природную цепь и не вызывало более или менее страшные катаклизмы.
Об этом мы говорим не для того, чтобы в сотый раз напомнить читателю об угрозе экологической катастрофы. Мы об этом говорим потому, что занейтрализовать последствия деятельности человека могут только другие живые организмы, живущие на Земле. Они берут удар на себя и пытаются выровнять положение. Но они тоже не все могут. Есть пределы, за которыми они бессильны. Мы должны знать эти пределы, а также возможности биосферы по нейтрализации последствий деятельности человека. Для этого мы должны представлять себе жизнь, функционирование живых организмов в биосфере. Поэтому надо довольно тщательно рассмотреть взаимодействие между различными группами (видами, популяциями, сообществами) живых организмов, а также законы, управляющие их жизнью в целом.
Живые организмы, животные, живут не каждый сам по себе, а группами. Благодаря этому они выживают. Такие группы биологи называют популяциями (от лат. популус — народ). Если быть точными, то популяция — это не просто группа любых животных, а группа особей одного вида, которая занимает определенное пространство. Кстати, человечество также является популяцией. К нему этот термин (народ) подходит в точности. Если отдельная особь, отдельное животное может жить только определенное время, то популяция теоретически может жить вечно: одни особи умирают, а другие рождаются, а общая численность остается неизменной. Живой организм — это система. Популяция — также единая система (надорганизменная), которая обеспечивает жизнь отдельных организмов, особей. Важными характеристиками любой популяции являются: численность, плотность, возрастной состав, соотношение полов, рождаемость, смертность, пространственное распределение.
Численность популяции может быть самой различной, но не любой. Если животных так мало, что они не встречают друг друга, то они не составляют единую группу, единую систему. В конце концов, они не смогут размножаться, «обмениваться генетической информацией». Значит, численность популяции не может быть меньше некоторого минимального числа особей. Так, специалисты считают, что если число крупных животных в популяции менее 2000, то популяция находится под угрозой исчезновения. Численность популяции не может быть и бесконечно большой. Это просто нереально. Она не сможет прокормиться, разместиться на данном пространстве, на данной площади.
Число особей популяции, которая приходится на единицу площади, называют плотностью популяции. Плотность часто удобнее измерять не числом особей, а массой этих особей (биомассой). Можно рассматривать не только плотность по площади, но и плотность по объему. Если берут все пространство, занимаемое популяцией, то вычисляют среднюю плотность популяции. Но особи (или биомасса) могут быть распределены в пространстве неравномерно.
Поэтому бывает целесообразным определять не среднюю плотность, а плотность в определенных участках пространства. Такая плотность, равная численности (или биомассе) популяции на единицу обитаемого пространства, называется удельной, или экологической, плотностью. В данном случае число особей (или биомассу) делят на величину того пространства (или площади), которая занята популяцией.
Важной характеристикой популяции является ее возрастной состав. Для каждой популяции в нормальном ее развитии имеется свой оптимальный жизненный возрастной состав. Если популяция является растущей, то она характеризуется преобладающим числом молодых особей, которые быстро размножаются. Если в популяции преобладают особи старческого возраста, то она является сокращающейся (по численности). Сбалансированные, стабильные популяции, которые формируются в благоприятных условиях, состоят из оптимального количества особей всех возрастов. Специалисты выделяют в популяции три возрастные группы. Это: молодь — те особи, которые еще не достигли половой зрелости; репродуктивная (воспроизводящая) часть популяции, которая и обеспечивает поддержание численности вида путем размножения; и старческая часть популяции. Для возраста «молодь» специалисты используют термин пререпродуктивный, то есть дорепродуктиный. Для старческого возраста используют термин пострепродуктивный, то есть послерепродуктивный.
Для наглядности возрастной состав специалисты изображают в виде фигур, чаще всего похожих на пирамиды. Их так и называют — возрастными пирамидами. В стабильной популяции в возрастной пирамиде с увеличением возраста численность уменьшается постепенно. Если популяция растущая, то возрастная пирамида, естественно, имеет широкое основание, которое быстро уменьшается с увеличением возраста — высоты пирамиды. Такие же пирамиды применяют для наглядной характеристики человеческой популяции. В этом случае одна половина возрастной пирамиды отражает соотношение возрастов у мужчин, а другая — у женщин. То есть пирамида становится возрастно-половой. Форма пирамиды отражает многие процессы в популяции (обществе).
Соотношение полов в популяции является важной характеристикой популяции. У высших животных и растений число особей женского и мужского полов различно. Оно составляет 50:50 у большинства теплокровных животных. Но часто имеется сдвиг в сторону преобладания самок. У карася, например, соотношение полов составляет 9:1 (в пользу самок). В человеческой популяции это соотношение составляет 515: 485 и сохраняется весьма устойчивым.
Различают максимальную и реальную рождаемость (плодовитость). Ясно, что максимальная — это максимально возможная, допустимая физиологически. Реальную, реализованную рождаемость (плодовитость) еще называют экологической. Чаще всего экологи оперируют именно этим показателем, который обозначает увеличение численности популяции при фактических, реальных условиях окружающей среды. Естественно, что реальная рождаемость (плодовитость) зависит от численности популяции, ее полового и возрастного состава и, конечно, от условий жизни, то есть от физических условий среды. Чтобы определить рождаемость, необходимо общее число вновь появившихся особей поделить на тот промежуток времени, в течение которого они появились. Используют еще и понятие удельной рождаемости, то есть полученное выше число надо еще поделить на число всех особей в популяции.
Гибель особей в популяции характеризуют смертностью, которая равна числу особей, погибших за данный отрезок времени. Если это число поделить на число всех особей в популяции, то получится удельная смертность. Естественно, смертность можно определить для всей популяции или же для какой-либо ее части. Как и в случае рождаемости, специалисты рассматривают смертность реализованную, или экологическую, то есть определяемую реальными условиями среды. Как выделяют максимальную (максимально возможную) рождаемость, так выделяют и минимальную (минимально возмо