Чтобы точно узнать размер МЖП конкретного вида, может потребоваться детальное дорогостоящее демографическое изучение популяции и анализ окружающей среды, на что могут уйти месяцы и годы. Некоторые биологи считают, что для сохранения видов позвоночных необходимо исходить из 500-5000 особей, поскольку это количество обеспечивает сохранение генетического разнообразия. Спасение такого количества животных, похоже, может оказаться достаточным для того, чтобы катастрофические годы пережило хотя бы минимальное число особей, необходимое для восстановления популяции до прежнего уровня. Для видов, популяции которых сильно меняют свои размеры, например некоторые беспозвоночные и однолетние растения, эффективной может оказаться стратегия защиты популяции в 10 тыс. особей.
После того как для вида установлен размер МЖП, следует определить минимальную динамичную площадь местообитаний (МДП), необходимую для сохранения МЖП. МДП можно определить, выявляя размеры индивидуальных участков и участков групп. По существующим оценкам, для поддержания популяций многих мелких млекопитающих необходимы заповедники площадью от 10 000 до 100 000 га. А чтобы сохранить в Канаде популяции имеющих большие индивидуальные участки медведей гризли, требуются огромные площади: 49 000 км2 для 50 особей и 2 420 000 км2 для 1000 особей.
Маленькие популяции особенно уязвимы
Один из лучших примеров определения МЖП относится к популяциям 120 снежных баранов (Оvis canadensis), обитающих в пустынях юго-запада США. Некоторые их этих популяций наблюдали в течение 70 лет. Изучение привело к поразительным результатам. Оказалось, что 100% популяций, насчитывающих менее 50 животных, вымерло в течение 50 лет, в то время как практически все популяции, включающие более 100 особей, сохранились на весь этот период. Несмотря на факторы, препятствующие выживанию мелких популяций, государственный контроль за местообитаниями и подселение в них дополнительного количества животных позволило спасти некоторые малые популяции, находившиеся под угрозой вымирания.
Данные, полученные в результате долговременного изучения птиц на California Channel Islands, подтвердили необходимость сохранения больших популяций. Только те популяции, которые насчитывали более 100 пар, имели более 90% шансов на выживание в течение 80 лет. С другой стороны и малые популяции не всегда сдаются. Многие популяции птиц, состоящие из 10 размножающихся пар, достоверно выжили в течение 80 лет.
Проблемы малых популяций
За редким исключением, для защиты большинства видов нужны большие популяции, а виды с малыми популяциями стоят перед реальной опасностью вымирания. Вот три основные причины, которые делают малые популяции подверженными быстрому падению численности и локальному исчезновению:
21
–генетические проблемы, возникающие из-за потери генетического разнообразия, родственного скрещивания и дрейфа генов;
–демографические колебания из-за случайного изменения соотношения
вуровнях рождаемости и смертности;
–флуктуации численности, связанные с хищниками, конкуренцией, заболеваниями, равно как с природными катастрофами в виде пожаров, наводнений, засух.
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. 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 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. 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)
22
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.
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. 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 ещѐ 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.
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.
Естественная история и экология видов
Главное для защиты и управления редкими и исчезающими видами - это понимание их взаимоотношений с окружающей средой и состояния их популяций. Такого рода информацию обычно называют естественной историей или иногда просто экологией видов. Обладая знаниями о естественной истории редких видов, менеджеры могут принимать более эффективные меры для их охраны и выявления факторов, подвергающих их риску вымирания.
Ниже перечислены группы экологических вопросов, на которые необходимо ответить для того, чтобы предпринять эффективные меры по сохранению на популяционном уровне. Для большинства видов без специальных исследований можно ответить лишь на некоторые из этих вопросов. Поэтому решения по вопросам менеджмента часто приходится принимать до того, как эта информация будет собрана. Очевидно, что конкретный тип собираемой информации зависит от характеристик вида:
23
Окружающая среда. Каков тип местообитания, в котором обнаружены виды и как велик ареал каждого из них? Насколько изменчива окружающая среда во времени и пространстве? Как часто эта область подвергается катастрофам? Как деятельность человека воздействует на местообитание?
Нарушения. Где находится вид, обнаруженный в его местообитании? Перемещается ли он между местообитаниями или мигрирует в другие географические области; совершает перемещения в течение дня или в течение года? Насколько хорошо вид заселяет новые местообитания? Как деятельность человека влияет на распространение вида?
Биотические взаимодействия. Какой корм или другие ресурсы необходимы этому виду? Какие другие виды конкурируют с ним за эти ресурсы? Какие хищники, вредители и паразиты влияют на размер популяции?
Морфология. Каким образом форма, размер, цвет и другие особенности покровов особей позволяют виду существовать в его среде обитания?
Физиология. Сколько пищи, воды, минеральных компонентов и прочего необходимо особи для выживания, роста и размножения? Насколько эффективно особью используются эти ресурсы? Насколько чувствителен вид
кклиматическим перепадам: жаре, холоду, ветру, осадкам?
Демография. Каков нынешний размер популяции и каким он был в прошлом? Является ли количество особей стабильным, увеличивающимся, уменьшающимся?
Поведение. Каким образом поведение позволяет особи выживать в окружающей среде? Как особи в популяции спариваются и дают потомство? Каким образом индивиды этого вида взаимодействуют друг с другом, на кооперативной и конкурентной основе?
Генетика. Насколько генетически контролируется морфологическая и физиологическая изменчивость особей?
Мониторинг популяций
Для выявления статуса конкретного редкого вида производится инвентаризация его численности в природе и осуществляется контроль за ее изменением во времени. С помощью регулярно проводимой переписи популяции можно определить изменения, происходящие в ней с течением времени. Данные долгосрочной переписи позволяют выявить тенденции к увеличению или снижению численности, вычленить изменения, связанные с антропогенным воздействием, или кратковременные флуктуации, обусловленные погодными колебаниями или другими природными явлениями. Мониторинг эффективен для обнаружения реакции популяции на изменения в окружающей среде. Например, с помощью мониторинга было показано, что уменьшение числа видов орхидей было связано с интенсивным стравливанием скотом их местообитаний. Мониторинг особенно чувствительных видов, например бабочек, используемых как индикаторные виды, позволяет судить о долговременной стабильности экологических сообществ.
24
Полевые исследования. Естественная история видов изучается путем кропотливых наблюдений в полевых условиях. Они, как правило, совершенно необходимы, поскольку в мире изучен лишь крошечный процент видов, тем более что экология многих видов меняется от места к месту. Определить охранный статус вида и его взаимоотношения с биологической и физической средой можно только в поле.
За последние десятилетия мониторинговые исследования значительно расширились, поскольку правительственные структуры и природоохранные организации стали обращать больше внимания на защиту редких и исчезающих видов. Существует несколько подходов к мониторингу видов. Инвентаризация - это простой подсчет количества особей в популяции. Повторяя инвентаризацию через определенные отрезки времени, можно определить: стабильна ли популяция или же ее численность увеличивается или уменьшается. Инвентаризация - недорогой и прямой метод. Он может дать ответ на следующие вопросы: сколько особей на сегодня составляют популяцию? Сохранялась ли численность популяции стабильной за весь период проведения переписей? Переписи, проводимые на большой площади, могут помочь определить ареал вида и области его локальной высокой численности. Примером такого подхода является перепись гавайского тюленя-монаха (Monachus schauinslandi), зафиксировавшая спад от 100 взрослых особей в 1950-х годах до менее 14-и в конце 1960-х.
Число детенышей за этот период тоже снизилось. На основании этих тенденций в 1976 году Актом США по исчезающим видам гавайский тюленьмонах был объявлен исчезающим видом и на острове Терн, где также выявилась эта тенденция, были приняты меры по его сохранению, которые вновь привели к росту численности. При обследовании популяций для определения плотности распределения вида в сообществе используется метод повторного отбора проб. Область разделяется на отдельные сегменты и в каждом сегменте подсчитывается число особей. Затем эти подсчеты усредняют для оценки численности популяции в данный момент времени. Такие подходы применяются для очень больших популяций или крупных ареалов. Они особенно ценны, когда какая-то стадия жизненного цикла вида незаметна, очень мала или скрыта, например семена и стадии прорастания многих растений или личиночная стадия водных беспозвоночных.
Демографические исследования заключаются в наблюдении за выбранными особями в популяции с целью определения темпов их роста, репродукции и выживаемости. В такое исследование следует включать особей всех возрастов и размеров. Наблюдать можно и за всей популяцией или же за ее представительной частью. При полном популяционном исследовании подсчитываются все особи, определяется их пол, по возможности возраст, измеряются размеры и метятся все экземпляры для их идентификации в будущем. Места, где их нашли, наносятся на карту. Иногда еще отбирают образцы тканей для генетического анализа. Методы проведения популяционных исследований варьируют в зависимости от характеристик вида и цели исследования. В каждой группе организмов для
25