Для изучения взаимодействий популяций хищников и жертв принято использовать те или иные модели. Простейшая модель для изучения динамических свойств в системе «хищник—жертва» еще в начале века была предложена Лоткой и Вольтеррой. Представим зайцев и охотящихся на них рысей. Если зайцев много, то и численность рыси начинает расти. Увеличение числа хищников естественно повысит смертность зайцев и их численность снизится. В результате размножившиеся рыси окажутся на голодной диете и смертность среди них вырастет. Снижение численности хищника будет означать безопасную жизнь для зайцев, и они восстановят свою численность. И цикл начнется заново.

Эта модель за век ее эксплуатации была много раз с успехом приложена к различным популяциям хищников и жертв, а также существенно видоизменялась в соответствии с биологическими реалиями конкретных видов животных и обстановок. В частности, появились модели, учитывающие селективный облов и/или селективное выедание хищником популяций морских и пресноводных рыб. Такие модели широко используются в практике регулирования рыболовства — при определении ежегодных квот вылова, выбора орудий лова и т. д.

Селективность вылова и селективность выедания рыб хищником регулируют скорость роста и созревания особей в популяции. Если охотиться только на крупных рыб, то через некоторое время в популяции останутся одни тугорослые рыбы (частота аллелей быстрого роста сильно понизится). Если вылавливать мелких и средних рыбешек, то природой будут отбираться быстрорастущие особи. Да и конкуренция за пищевой ресурс среди особей этой самой многочисленной возрастной группы снизится, а значит, скорость роста оставшихся особей должна увеличиться. Если же упадет численность хищников, то охота на маломерных особей прекратится и из-за конкуренции за пищевые ресурсы приоритет опять получат тугорослые особи.

Но все эти закономерности до сих пор оставались чисто гипотетическими, выведенными с помощью косвенных показателей. Проверить же не на моделях, а в прямом эксперименте, как работают связи в системе «хищник—жертва» пока не удавалось. Слишком уж долгим должен быть этот опыт, его можно поставить только при стабильном состоянии науки и хорошо налаженном мониторинге.

И вот в журнале Science вышла статья, в которой опубликованы результаты именно такого намеренно острого эксперимента. Этот эксперимент, начавшийся в 1984 году и продолжавшийся до 2006 года, проводился на популяциях рыб норвежского озера Такватн (Takvatn), где расположена биостанция Норвежского рыболовного колледжа при Университете Тромсё. В нём участвовала группа ихтиологов из шведского Университета Умео, норвежского Университета Тромсё и Института биоразнообразия и динамики экосистем при Амстердамском университете (Голландия).

В озере Такватн в начале XX века шел активный лов озерной форели кумжи (Salmo trutta) — до того активный, что к 30-м годам кумжу почти всю выловили. Тогда в озеро интродуцировали арктического гольца (Salvelinus alpinus). Это быстрорастущая рыба, которая может служить потенциальной пищей для кумжи. Очень быстро голец стал доминантным видом в этом озере, а численность кумжи так и не восстановилась. В таком виде популяции кумжи—гольца стабилизировались.

В 80-е годы решено было улучшить качество рыбных ресурсов в этом большом озере, то есть увеличить численность наиболее ценного для этого озера вида — кумжи. Специалисты предложили, на первый взгляд, совершенно парадоксальный план. Они решили выловить большую часть мелких неполовозрелых гольцов. Предполагалось, что этот нетривиальный ход приведет к ускорению роста гольцов — следовательно, к увеличению численности мелкоразмерной части популяции, а это в свою очередь повлечет существенное улучшение пищевого ресурса хищника, то есть кумжи, и тогда ее численность вырастет, чего и требовалось добиться.

Непонятно, каким образом ученым удалось убедить руководство в целесообразности этих действий, но так или иначе в течение 1984–1989 годов из озера планомерно удаляли маломерных гольцов (всего выловили 666 000 штук — это около 31 тонны рыбы). В последующие 16 лет аккуратно оценивали различные характеристики популяций гольцов и кумжи. Оказалось, что ученые не ошиблись в своих прогнозах. Численность кумжи действительно увеличилась, а гольцов — снизилась. Другие показатели обеих популяций тоже вели себя вполне предсказуемо.

Во-первых, в результате снижения конкуренции за пищу у гольцов выросла скорость роста. Во-вторых, изменилось распределение размеров у гольца: размерный диапазон расширился, при этом среднее значение сдвинулось к мелким рыбкам. В-третьих, в 2-4 раза увеличилась доступность маломерных гольцов для кумжи, что косвенно говорит о том, что кумжа распрощалась с голодной диетой. В-четвертых, неравномерное пополнение популяции гольцов отразилось и на численности кумжи: когда пополнение было большим, то и кумжи было больше, и наоборот, в годы с невысоким обилием двух-трехгодовиков гольца кумжи становилось меньше.

Два последних факта говорят о том, что гипотетические связи в популяции вполне реалистичны. Действительно, чтобы численность кумжи увеличить, следовало увеличить численность доступной добычи, то есть мелких гольцов.

И наконец, что самое важное, обе популяции — и хищника, и жертвы — достигли за 16 лет нового стабильного состояния. Прежнее стабильное состояние с высокой численностью медленно растущей жертвы и низкой численностью хищника перешло за 5–8 лет к другому — с быстро растущими жертвами и более высокой численностью хищника. Ученые считают это большим достижением, поскольку бытует мнение, что подорванную выеданием или переловом популяцию нельзя возвратить к первоначальному стабильному состоянию. И модели, и практика показывают, что если подсаживать в водоем некоторое число хищников, то эффект недолговечен, и, вообще, вся процедура весьма дорогостоящая.

И вот, оказывается, можно исправить ситуацию другим — экологическим — способом! И этот способ, как показал эксперимент, долгосрочен и вполне эффективен.

Источник: Lennart Persson, Per-Arne Amundsen, André M. De Roos, Anders Klemetsen, Rune Knudsen, Raul Primicerio. Culling Prey Promotes Predator Recovery—Alternative States in a Whole-Lake Experiment // Science. 2007. V. 316. P. 1743–1746.