Комплексные исследования биопредвестников землетрясений

Первая попытка организации систематических исследований биопредвестников землетрясений в СССР была предпринята учеными Томского университета и профессором Казахского университета П.И. Мариковским (1984), организовавшим в предгорьях Алма-Аты постоянные стационарные наблюдения за аномальным поведением животных при повышенной сейсмической активности.

В настоящее время при Казахском институте сейсмологии создана единственная в СНГ лаборатория биопредвестников землетрясений с несколькими биологическими природными полигонами. Необходимо отметить, что Казахский сейсмологический институт располагает наиболее совершенной сетью сейсмических стационаров, образующих как бы два кольца по периметру окрестностей Алма-Аты и Республики Казахстан.

Геофизические показания передаются в компьютер на центральный пункт в институте, что позволяет оценивать сейсмическую активность региона в любой заданный промежуток времени.

Такой аналитический подход дает возможность исследовать зависимости развития реакций у животных при различном уровне сейсмической активности. В Казахстане на полигонах проводятся комплексные работы, из которых можно выделить наблюдения за колонией сурков, активностью зимней спячки пустынного удава, наблюдения за слабоэлектрическими аквариумными рыбками.

Несмотря на финансовые трудности, лаборатория биопредвестников является, пожалуй, единственным научным коллективом СНГ, в котором проводятся систематические исследования. В результате проведенных исследований установлено, что практически все виды животных Казахстана реагируют на изменения сейсмической ситуации, находясь в естественной среде обитания.

В то же время существует и пороговый уровень в реакциях биосистем, при котором поведение животных при сильных землетрясениях отличается от поведения животных при повышенном фоне сейсмической активности. Но землетрясение — событие редкое, поэтому статистическое накопление данных об аномальном поведении животных перед событиями такого рода происходит чрезвычайно медленно.

В этом отношении очень привлекательной является идея Е. Вербицкого из Ростовского биологического института об использовании телеметрических датчиков при наблюдениях за поведением животных: сурков, змей, сайгаков.

Знакомство с литературными данными, контакты с исследователями, занимающимися проблемами биопредвестников, привели нас к убеждению о необходимости использования экологического подхода при решении проблемы.

В качестве основного положения было принято: землетрясение — это одно из экологических довольно часто повторяющихся явлений в эволюции экосистем. Экосистемы, сформировавшиеся в сейсмоопасных районах, адаптированы к катастрофам, происходящим на поверхности Земли в течение эволюции, и приобрели механизмы сигнального восприятия необходимой информации. В то же время «цена адаптации», т.е. разрушение экосистем и гибель части популяции, по всей вероятности, несущественно сказывается при восстановлении сформировавшихся экосистем сейсмоопасных районов. При экологическом подходе восприятие сигнальной информации теоретически может происходить на любом уровне биоценоза, в то время как усиление и распространение этой информации происходит за счет увеличения дисперсии одного или нескольких звеньев экосистемы по принципу распространяющейся цепной реакции на весь биоценоз и приводящей к развитию аритмических процессов, а также изменению формы колебательных процессов в экосистемах, т.е. развитию десинхронизирующих процессов в наиболее неустойчивых звеньях экосистем.

Следовательно, биосистемы как бы отрабатывают алгоритмы предстоящей аварийной ситуации: виды, выживающие за счет производства большого количества потомков, увеличивают плодовитость; виды, воспитывающие свою молодежь, снижают количество потомков и производят их более крупными.

Происходит несезонное или повторное цветение некоторых растений, мигрирующие популяции меняют маршруты своих миграций, сдвигаются сроки гнездования птиц и т.д.

В связи с этим очень важно выезжать биологам на места только что происшедших землетрясений для сбора важнейшей конкретной информации, позволяющей понять механизм реагирования животных при таком виде стихийных катастроф. К сожалению, нам удалось только однажды выехать в составе эпицентральной научной экспедиции в 1991 г. в Грузию.

Основываясь на данных о степени инерционности различных звеньев биоценоза, можно попытаться оценить латентный период реагирования различных биосистем: растения — 1 год-месяц; млекопитающие — 6 месяцев-сутки; рептилии — 40–10 дней; членистоногие, паукообразные, насекомые — недели-сутки.

Очень важно при проведении исследований такого рода работать с естественными биоценозами, не измененными и подавленными антропогенными нагрузками. Дело в том, что антропогенные загрязнения аналогичным образом десинхронизируют устойчивые колебательные процессы в экосистемах, нарушают их нормальное развитие и существенно снижают способность биосистем к восприятию слабых сигналов.

Выехав в начале апреля 1991 г. в Туркмению в составе комплексной биологической экспедиции, включающей зоологов, энтомологов, физиологов и биофизиков, мы занялись исследованием весенней динамики колебаний численности мышевидных грызунов, гнездовой экологии птиц, насекомых и анализом круговых сетей пауков.

Особенностью Туркмении как аридной зоны является резко выраженная весенне-летняя динамика численности животных. Весна — самый влажный период: пустыня покрывается травами и цветет — действительно, это восьмое чудо света. В этот период все живое стремится размножиться и оставить потомство. Начиная с 20–25 мая, жизнь в пустыне под действием испепеляющих лучей солнца замирает и концентрируется в оазисах вдоль высыхающих речек и озер. Что же мы надеялись обнаружить во время наших весенних экспедиционных исследований.

Во-первых, нас интересовала пространственная структура распределения популяций животных в зависимости от экологических условий их среды обитания.

Во-вторых, периодизация в колебании численности, возрастное и половое соотношение, гнездовые периоды с учетом сезонной и многолетней динамики.

Мы полагали, что в случае землетрясения начнутся пространственно временные изменения в популяциях, которые нам удастся заметить и рассматривать в качестве предвестников.

Однако полученные нами за 3 года экспедиционных работ результаты, а также анализ литературных данных зоологов, проводивших многолетние наблюдения в Туркменистане, позволили нам прогнозировать спокойную сейсмическую обстановку в ближайшие 5 лет.

В принципе аналогичную работу по экологическому мониторингу могли после знакомства с литературными данными о предвестниках землетрясений с успехом выполнять сотрудники заповедных зон Туркмении.

В этот период нашей деятельности произошел один замечательный случай.

Группа экстрасенсов Туркмении направила в правительство республики предупреждение о готовящемся в течение ближайшей недели в районе Ашхабада землетрясении. Через научно-техническое общество обратились к нам, мы выехали в окрестности Ашхабада и в течение четырех дней, сделав наблюдения, пришли к заключению о том, что симптомов готовящегося землетрясения не наблюдается и штормовое предупреждение в г. Ашхабаде с соответствующими материальными затратами нет необходимости объявлять. Естественно, наш прогноз оправдался.

К этому времени относится и выезд нашей группы под руководством научного сотрудника О.Г. Нехорошева в составе эпицентральной международной экспедиции в мае 1991 г. сразу после Рачинского землетрясения в Грузии.

В связи с техническими трудностями и ограниченным периодом пребывания собранный материал явно не достаточен для обоснованного заключения, но со всей убедительностью доказывает необходимость проведения биологических исследований как можно раньше после землетрясений.

Во-первых, можно оценить, какие популяции животных и с каким упреждением изменили свою среду обитания. Во-вторых, после сильного землетрясения, как правило, следует несколько вторичных, более слабых, толчков — автошоков, позволяющих наблюдать за реакцией биообъектов в зависимости от степени сейсмической активности. В наших исследованиях в Грузии наблюдалась активная миграция паукообразных, коррелирующая с интенсивностью автошоков. По наблюдениям О.Г. Нехорошева, в это время отмечалось и смещение суточной активности полета ласточек и стрижей. Поведение летучих мышей — подковонос малый в местах их «дневок» также характеризовалось повышенной возбудимостью.Отмечались и полеты части особей популяций летучих мышей в дневное время. Изменялась и частота попадаемости мышевидных грызунов. При вскрытии самок лесной мыши и оценке их физиологического состояния ни у одной из них не было обнаружено состояние беременности в момент Рачинского землетрясения.