Когда серые волки были вновь завезены в Йеллоустонский национальный парк, они спровоцировали возрождение осины.
Молодые осины были опустошены и почти исчезли благодаря лосям в результате так называемого трофического каскада - экологического процесса, который начинается на пике пищевой цепи и распространяется вниз. В Йеллоустоне этот особый каскад идет от волков к лосям и осинам. Отсутствие волков, высшего хищника, спровоцировало процесс. Их возвращение начало раскручивать его.
Йеллоустоун является классическим, но не единственным примером трофического каскада, инициируемого хищником. Существуют и другие катализаторы, в том числе инфекционные агенты, такие как паразиты и патогены.
И тут в дело вступает научный сотрудник Национального научного фонда Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Джулия Бак. Она специализируется на паразитах и патогенах. После случайной встречи в UCSB с соавтором Уильямом Рипплом из Орегонского государственного университета, который описал трофические каскады в Йеллоустоне вскоре после реинтродукции волков, Бак изучил литературу по изучению каскадов, инициированных паразитами и патогенами.
Она отобрала 47 примеров и разделила их на три разных типа, включая новую парадигму, неприменимую к каскадам хищник-жертва. Результаты опубликованы в журнале Trends in Ecology & Evolution.
«Наш анализ выявил косвенный эффект гибридного типа, - сказал Бак. «Волки инициировали опосредованное чахоткой опосредованное плотностью косвенное воздействие на осину, сократив популяцию лосей. Они также вызывали косвенный эффект, опосредованный нечахоточной чертой, пугая лосей, поэтому жвачные животные ели меньше, что также способствовало восстановлению деревьев. Но поскольку инфекционные агенты могут быть менее чем полностью и немедленно смертельны, они могут одновременно поедать своих хозяев и изменять свое поведение, вызывая то, что мы называем косвенным эффектом, опосредованным чахоточной чертой».
Бак обнаружила, что эта новая категория применима к 45 процентам тематических исследований инфекционных агентов, которые она обнаружила в своем обзоре. Показательный пример: личинки трематод - паразитических плоских червей, поражающих улиток. После заражения улитки теряют аппетит и сокращают потребление пищи, что, в свою очередь, способствует размножению водорослей.
«Я обнаружил три каскада трематода-улитка-водоросль; в одном случае зараженные улитки ели меньше водорослей, чем их неинфицированные собратья, а в двух случаях они ели больше», - объяснил Бак. «Один из выводов, сделанных в этой статье, заключается в том, что последствия могут быть обоюдоострыми».
Безусловно, наиболее распространенной категорией был каскад, опосредованный плотностью, в котором потребитель убивает свою жертву. Одним из таких примеров является чума крупного рогатого скота, вирус, поражающий антилоп гну в африканском Серенгети. Патоген контролирует популяцию антилоп гну, тем самым принося пользу травам, которые они едят.
«Мы узнали об этом трофическом каскаде только тогда, когда чума крупного рогатого скота была ликвидирована в популяции», - пояснил Бак. «Затем популяции антилоп гну взорвались и опустошили траву. Это привело к другим эффектам, таким как меньшее количество пожаров и больше деревьев. Мы называем эти эффекты домино, потому что они отходят от основной цепи».
Эффекты, основанные на страхе, встречались редко, но Бак нашел пару тематических исследований. Мухам-форидам, например, не нужно заражать своих муравьёв-хозяев, чтобы повлиять на их поведение. Одно лишь жужжание вокруг трудолюбивых насекомых вызывает панику и снижение аппетита. В результате жуки, которых в противном случае съели бы муравьи, избавлены от них.
Некоторые трофические каскады могут начинаться с хищника или инфекционного агента. Взять, к примеру, морских ежей. Морские выдры питаются ежами, что, в свою очередь, позволяет процветать водорослям; Точно так же бактериальный патоген может контролировать морских ежей, что также приносит пользу водорослям.
Вблизи северных Нормандских островов в Калифорнии такие хищники, как морские выдры и омары, когда-то были обычным явлением, но теперь их мало из-за истребления и чрезмерного вылова рыбы. Их добыча - морские ежи - стала настолько плотной, что в начале 1990-х годов бактериальный патоген вызвал эпидемию среди морских ежей, которые пошли на пользу водорослям», - отметил Бак. «Это хороший пример замены каскада, вызванного хищниками, каскадом, вызванным патогенами.
«Несмотря на то, что были продемонстрированы сотни случаев каскадов, вызванных хищниками, нисходящая регуляция паразитами, вероятно, более распространена, потому что паразиты являются наиболее распространенными потребителями на Земле», - добавила она. «Поскольку мы продолжаем терять главных хищников из экосистем, мы можем чаще видеть такого рода замену».