7.4.2. Современные подходы к исследованию биоразнообразия75

Два наиболее важных аспекта современной экологии в исследовании глобального разнообразия могут быть обозначены как популяционный и экосистемный подходы.

Популяционный подход

Популяционный подход акцентирует внимание на следующих проблемах:

• Выявление закономерностей динамики отдельных популяций, выяснение того, какие факторы ограничивают их рост и распространение.

• Изучение разных типов межвидового взаимодействия, например, конкуренции, хищничества, мутуализма (взаимовыгодного сотрудничества). При этом широко используются математические модели и лабораторные эксперименты в строго контролируемых условиях.

• Изучение сообществ, распутывание сложных сетей взаимосвязей различных видов. Один из центральных вопросов – выяснение общих принципов организации сообществ. Сегодня ясно, что наряду с очень жёстко организованными сообществами (каждый вид прямо или косвенно связан со всеми остальными), есть сообщества довольно рыхлые, из которых те или иные виды могут изыматься (или наоборот – добавляться) без серьёзных последствий для других видов

Исследователи, следующие популяционному подходу должны ответить на следующие вопросы:

1. Почему организмы какого-то конкретного вида, встречающиеся в одном месте, не встречаются в другом.

2. Почему численность организмов в один период растёт, а в другой снижается.

3. Почему в разных местах численность одного вида может быть разной.

При попытке установить границы популяции* исследователи нередко сталкиваются с трудностями, вызванными самой природой объекта, сложной (и меняющейся во времени) картиной пространственного распределения особей. Мелкие локальные популяции, в пределах которых контакты особей особенно часты, объединяются в более крупные «метапопуляции», а те, в свою очередь, в ещё более крупные популяционные системы.

Наша способность проводить границы между областями, занимаемыми разными популяциями, и само выделение популяций в значительной мере определяются промежутком времени, в течение которого проводятся наблюдения. Здесь возникает одна из основных проблем современной экологии – проблема соответствия масштабов пространства и времени, в которых протекает реальная жизнь организмов, тому масштабу, в котором они изучаются.

Экосистемный подход

Под экосистемой понимают совокупность организмов и неживых компонентов, связанных в единое целое потоками вещества и энергии. Среди организмов, входящих в одну экосистему, есть как продуценты, создающие сложное органическое вещество из простых минеральных, так и редуценты, разрушающие это вещество до простых компонентов. Последние, в свою очередь, могут быть потреблены продуцентами. Часто выделяется ещё и группа консументов, но, по сути дела, это те же редуценты, но более крупные по размеру и потребляющие не только уже отмершее органическое вещество, но и живые ткани растений и животных. Началом, объединяющим различные живые и неживые компоненты в единую экосистему, является некий более или менее замкнутый цикл какого-нибудь биогенного элемента, например, углерода, азота или фосфора.

На практике выделение экосистемы по замкнутым циклам биогенов оказывается непростым делом, прежде всего потому, что круговороты разных элементов происходят с разной скоростью и в пределах участков, очень разных по своим размерам.

Экосистемный подход направлен на описание структур и процессов, имеющих отношение к трансформации вещества и энергии с участием организмов. Получение обобщённых количественных оценок происходящих в экосистеме процессов возможно только потому, что жизнь, будучи чрезвычайно разнообразной морфологически, в функциональных проявлениях гораздо однообразнее. Число основных типов «биогеохимических ролей», существующих в биосфере, довольно ограниченно. Например, какими разнообразными по размерам, форме и жизненным циклам не были бы покрывающие нашу планету зелёные растения, все они от крошечной протококковой водоросли до громадной секвойи, обладают способностью к фотосинтезу. Соответственно результаты этого процесса могут быть суммированы, а первичная продукция может быть выражена в одних и тех же единицах.

Также очевидно, что количества выделенного кислорода, потреблённого диоксида углерода и образовавшегося органического вещества, находятся между собой в определённом соотношении, зная которое по одной величине можно рассчитать и другие. Надёжность подобных расчётов обеспечивается тем, что в основе их лежат строгие количественные соотношения отдельных элементов, вступающих в химические реакции.

При изучении экосистем чрезвычайно важно учитывать тесное взаимодействие биологических, физических и химических процессов. Например, кислород, растворённый в воде, может поступать туда как в результате фотосинтеза растений, так и в результате диффузии из атмосферы.

Задачи, которые решают популяционный и экосистемный подходы различны, как различны и используемые при этом методы. Хотя прямым продолжением экосистемного подхода является подход биосферный, затрагивающий проблемы глобальные, профессионалы-экологи не меньше внимания уделяют и популяционным исследованиям. Учёные стремятся охватить чрезвычайное разнообразие организмов и конкретных ситуаций, надеясь понять общие принципы организации популяции и сообществ.