СТ. ЛУИ, Миссури, 31 июля 1998 г. - Биолог из Вашингтонского университета в Сент-Луисе и его коллеги из Калифорнийского университета в Дэвисе в буквальном смысле получили естественную непредвиденную удачу в октябре 1996 г. во время урагана Лили.
По причуде судьбы биологи увидели, как одно исследование превратилось в совершенно другое, которое наглядно показывает, как природные силы периодически играют с населением экосистемы и нарушают так называемый «баланс природы».
Джонатан Лосос, доктор философии, адъюнкт-профессор биологии Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Луи и биологи Дэвид А. Спиллер и Томас В. Шонер из Калифорнийского университета в Дэвисе только что закончили учет популяций ящериц и пауков на 19 крошечных островах на Багамах, когда 19 октября на этот район обрушился ураган Лили. ящериц на острова в 1993 г. для проведения эксперимента «Влияние хищников на островные экосистемы». На следующий день после того, как ураган пронесся над большим островом Грейт-Эксума, где они остановились, биологи быстро отправились на свои лодки, чтобы вновь исследовать острова для неожиданно нового исследования - «влияния природной катастрофы на островные организмы». Судьба подарила им удивительно уникальный шанс зафиксировать результаты, которые ранее были только гипотетическими.
Ученые опубликовали результаты своего исследования в номере журнала Science от 31 июля 1998 года.
На одиннадцати островах, размер которых примерно равен одной трети поля для американского футбола, дул ветер со скоростью 110 миль в час; восемь других островов к северо-востоку от Грейт-Эксумы также подверглись прямому удару Лили после того, как она прошла над Грейт-Эксумой. Местоположение изменило судьбу организмов. Пауки и ящерицы были полностью уничтожены, а растительность сильно повреждена на 11 юго-западных, или катастрофически пострадавших, островах, в то время как популяции ящериц сократились примерно на треть, а пауков почти на 80 процентов на северо-восточных, или умеренно поврежденных, островах. Растительность пострадала, но в гораздо меньшей степени.
Группа нашла доказательство нескольких экологических принципов. Во-первых, скорость восстановления различных организмов сильно увеличивается с их способностью к расселению. Например, пауки, которые производят шелковую нить, за которую они цепляются и уносятся в разные места благодаря ветру (явление, называемое «взлетом на воздушном шаре»), быстро отскакивают от островов, где они были уничтожены, в отличие от ящериц, у которых нет такие "высокотехнологичные" способности разгона.
Другое заключается в том, что более крупные организмы, в данном случае ящерицы, более устойчивы к непосредственному воздействию умеренного воздействия, чем более мелкие организмы. На умеренно потревоженных островах популяции ящериц пострадали от урагана меньше, чем популяции пауков, но пауки восстановились гораздо быстрее из-за их более плодовитой способности к размножению.
В-третьих, риск исчезновения связан с размером популяции, когда беспокойство умеренное, но не катастрофическое. В связи с этим биологи обнаружили, пожалуй, первое конкретное свидетельство того, как ураганы наносят опустошение низколежащим островным организмам. Это не столько ветер, сколько вода. Биологи нашли морскую звезду на вершине одного из юго-западных островов и отложения песка на многих островах, где не было пауков и ящериц. Это указывало на то, что приливная волна высотой от 15 до 20 футов - реакция на более низкое давление воздуха, вызванное ураганом - затопила острова, которые находятся примерно в пяти футах над уровнем моря.
«Все исследуемые острова находятся в пределах нескольких миль от Большой Эксумы, которая имеет ширину не более одной мили», - объяснил Лосос.«В то время как ураганы замедляются над сушей, ширины в милю недостаточно, чтобы существенно замедлить ураган. Таким образом, скорость ветра урагана, вероятно, была одинаковой для всех островов. Однако есть признаки того, что юго-западные острова были погружены в воду. в воде какое-то время. Северо-восточные не были, потому что размер Большой Эксумы достаточно велик, чтобы остановить импульс штормового нагона. Эффект таков, что весь океан на более высоком уровне в течение нескольких часов, все, что было он был унесен, когда волна обрушилась на остров, и его утопило или унесло водой."
Лосос сказал, что исследование имеет несколько уникальных аспектов.
«У нас были данные об экосистемах острова за три года, предшествовавших урагану», - сказал он. «Много раз ученые заходят в экосистему и изучают ее последствия после нарушения, но они не знают ситуацию заранее. Более того, у нас была информация не только о прошлых популяциях, но и о популяциях непосредственно перед событием и сразу после него.. Мы точно знаем, какое влияние ураган оказал на острова, потому что мы были там всего несколько дней назад, а затем неоднократно посещали эти места в последующие месяцы, чтобы посмотреть, как восстановилась экосистема».
Исследователи возвращались на острова через шесть недель после урагана и с регулярными интервалами до одного года для переписи населения и наблюдения за отрастанием растительности.
«Более того, долгое время существовала гипотеза, что причина, по которой вы не можете найти этих обычных ящериц на маленьких островах, заключается в том, что ураганы продолжают приходить и стирать их», - сказал Лосос. «И потому, что ящерицы не очень легко перебираются с одного острова на другой, после того, как они будут уничтожены, они не вернутся. Что ж, теперь эта гипотеза подтверждена документально."
За последние 20 лет все чаще обсуждаются и спорят о роли природных возмущений - наводнений, пожаров, ветров - в структурировании экосистем. Вопрос в том, играют ли они основную или временную роль?
Результаты исследования Spiller, Losos, Schoener склоняются к выводу, что редкие катастрофические события могут играть важную роль и оказывать долгосрочное влияние на содержание экосистемы.
«Насколько мне известно, это одно из лучших задокументированных исследований последствий катастрофических возмущений», - сказал Лосос. «У нас есть данные до и после, набор островов, которые были опустошены, в отличие от других, которые были умеренно повреждены, и несколько островов, из которых мы можем вывести общие принципы. Мы были очень рады, что на Большой Эксуме не было серьезных травм. во время урагана, но мы также знаем, как нам повезло, что мы были там, когда случилось такое исследование, как это."