Антропогенные и естественные причины вымирания видов

·       Виды, на которые охотится или собирает человек. Предпосылкой к вымиранию видов всегда была их утилитарность. Чрезмерная эксплуатация может быстро сократить размер популяции видов, представляющих экономическую ценность для человека. Если охота или сбор не регулируются законодательно, или местными традициями, виды могут исчезнуть. Р. Примак. Основы сохранения биоразнообразия

И все-таки среди биологов довольно широко распространены многочисленные разновидности объяснений причин вымирания, например: (Л.Ш. Давиташвили. Причины вымирания организмов)

·     Гипотезы «внутренних» причин вымирания;

·     Теории «монодинамических», или «ударных» факторов вымирания;

·     Гипотезы причин вымирания  в трудах Дарвина, Неймайра, Андрусова;

·     Отдельные гипотезы причин вымирания относительно к каждому виду;

·     Вымирание, зависящее от локальных и региональных изменений абиотических условий среды 

Эти характеристики подверженных вымиранию видов не независимы, а группируются в более  крупные категории. Например, виды крупных животных склонны к образованию популяций с низкой плотностью и большими ареалами – все это особенности подверженных вымиранию видов. Выявление таких характеристик помогает биологам заранее принимать меры для сохранения видов, особенно нуждающихся в защите и управлении.

В тех  случаях, когда вымирание происходило  в геологическом прошлом, причины  его установить трудно. Неясны причины, как мы увидим, исчезновения в четвертичном периоде видов, особенно хорошо представленных в палеонтологической летописи, и неудивительно, что по мере продвижения вглубь геологического времени и перехода от видового уровня к крупным группам и массовым вымираниям, проблема всё усложняется. 

Естественные  причины вымирания  видов

Причины вымирания органических форм и их групп – одна из проблем, вызывающих животрепещущий интерес у естествоиспытателей разных специальностей. Кроме того, она привлекает к себе внимание всех, кого волнуют вопросы развития природы. Она имеет первостепенное значение для теории эволюции и занимает видное место в дарвиновском учении.

Во время  пермо-триасового биогеоценотического  кризиса в морях вымерло около 50% семейств, 70% родов и, по-видимому, около 90% видов растений и животных. На суше в конце перми вымерла большая часть стегоцефалов. Во время мелового биоценотического кризиса в морях вымерло около 25% семейств. Повторяемость биоценотических кризисов заставила ряд исследователей искать их причины среди факторов космического происхождения, таких как вспышки сверхновых звезд вблизи солнечной системы, падения на Землю гигантских метеоритов и т. п. явлений. Так американские палеонтологи Рауп и Сепковский (1993) высказали гипотезу, согласно которой, каждые 28 млн лет Земля (и вся Солнечная система) оказываются под влиянием второй звезды, парной Солнцу — Немезиды. Возникающие гравитационные возмущения приводят к тому, что крупные метеориты из пояса астероидов падают на Землю. Вызываемые этими падениями тучи пыли затмевают солнечный свет и происходит резкое похолодание — аналог «ядерной зимы», предсказанной физиками в качестве последствия атомной войны. Эти катаклизмы и приводят к массовым вымираниям. Основой гипотезы Раупа-Сепковского послужил подсчет биоразнообразия за всю историю биосферы, в основном по морской фауне. Однако, сами авторы отметили, что периодичность в 28 млн. лет в ряде случаев вымираний выдерживается не точно.

Основной интерес вызывает именно меловой биоценотический кризис, причем не столько сам кризис, сколько вымирание динозавров. Вероятно, этот интерес обусловлен, в первую очередь, тем, что про фораминифер или брахиопод знают немногие, а про динозавров — все.

Для объяснения мелового кризиса Альварес (1980) предложил  метеоритную гипотезу. Эта гипотеза основана на том, что в слоях осадков, разграничивающих мел и палеоген, то есть, мезозой и кайнозой, концентрация редкого на Земле металла иридия примерно в 20—120 раз превышает его среднюю концентрацию в осадочных отложениях. Легко предположить, что этот иридий имеет космическое происхождение. Альварес подсчитал, что для доставки на Землю такого количества иридия необходим метеорит диаметром около 10 км и массой Ю 10 т. Удар его о поверхность нашей планеты должен был создать воронку диаметром около 100 км. Этому соответствует кратер Чикксулуб на Юкатане. Удар подобного метеорита должен был выбросить в атмосферу примерно 6 • 10 11 т пыли, что привело к метеоритной зиме, вымиранию динозавров на суше и гибели морской биоты. Сокращение инсоляции уничтожило морской фитопланктон, в воде стала накапливаться углекислота, отравившая животных.

Подобные  гипотезы, получившие название импактных (ударных) к сожалению, очень плохо согласуются с данными палеонтологии. Не говоря уже о том, что иридиевые аномалии при более детальных исследованиях обнаружены в слоях предшествующих границе мезозоя и кайнозоя на миллионы лет, ни одно вымирание не было мгновенным даже в геологических масштабах времени. Вымирание морской биоты: фораминифер, радиолярий, моллюсков, продолжалось около 100 тысяч лет. Оно привело к возникновению мощных биогенных отложений СаС0 3 , что и обусловило название мелового периода. При этом ряд групп, например, белемниты из головоногих моллюсков, вымерли раньше иридиевой аномалии. Кроме того, огромные кратеры от ударов метеоритов, до 300 км в диаметре, имеют разный геологический возраст, но их возраст не коррелирует с массовыми вымираниями..

Гипотеза, объясняющая вымирание пещерного  медведя Ursus speleus именно тем, что этот вид не имел в современной ему фауне ни врагов, ни конкурентов, была предложена С. А. Северцовым (1951) на основе данных австрийского палеонтолога Абеля, исследовавшего множество костей этих животных, накопившихся в одной из альпийских пещер в течение риссвюрмского межледникового потепления, длившегося примерно от 200 до 100 тысяч лет назад. Пещерный медведь был приблизительно в 1,5 раза крупнее самых крупных современных камчатских и аляскинских бурых медведей. Как и все медведи, это было всеядное животное. О том, что у него не было врагов, свидетельтвуют две группы фактов. Во-первых, медведи часто умирали в своей пещере от старости. Они болели ревматизмом, о чем свидетельствуют патологические изменения костей их конечностей. Во-вторых, изменчивость их черепов была очень сильной, особенно по относительной длине нижней челюсти, от перекуса, как у бульдогов, когда резцы нижней челюсти располагаются впереди от верхних, до недокуса, когда нижняя челюсть несколько короче верхней. Подобная изменчивость свидетельствует о слабом стабилизирующем отборе, то есть о том, что жизнь пещерных медведей мало зависела от их строения.

Крупные животные, как правило обладают низкой плодовитостью. Современные бурые медведи рожают зимой 1—2 медвежат в год и заботятся о них в течение двух лет. Возможно, плодовитость пещерного медведя была еще ниже. Согласно С. А. Северцову, начало оледенения, то есть удлинение холодного времени, привело к увеличению смертности медвежат в конце зимы — начале весны когда пищи мало, а матери истощены после продолжительной спячки и выкармливания потомка. Эта детская смертность не компенсировалась плодовитостью. В результате исследованная популяция пещерных медведей вымерла. В последние годы были найдены и изучены более 30 тыс. остатков скелетов пещерного медведя из захоронений на Среднем и Южном Урале, относящиеся к Голоцену (Косинцев, Воробьев, 2001). Авторы отметили высокую индивидуальную изменчивость этих животных и показали, что максимальная их смертность приходилась на первую самостоятельную зимнюю спячку. По-видимому молодые звери, не сумевшие накопить достаточно жировых запасов, не выдерживали продолжительной зимней голодовки. 
 

Число видов, составляющих нынешний органический мир, представляет лишь ничтожную долю общего числа видов, появлявшихся на нашей планете от древнейших времен до нашей эпохи, несомненно, гораздо менее одного процента этого последнего числа. Итак, окончательно вымерло несравненно более 99% всех возникавших на земле видов. Вполне понятно, что не только естествоиспытатель, соприкасающийся с вымиранием в своих специальных исследованиях, но всякий мыслящий человек не может не задуматься над вопросом, почему же вымирали эти миллионы и миллионы видов, разновременно населявших моря, континентальные водоемы, сушу.

Вымирание видов неразрывно связано с их развитием. Палеобиологические исследования показывают, что эволюционное развитие любой группы, как и любой формы, завершается ее исчезновением. Поэтому вымирание видов и групп видов нельзя рассматривать в отрыве от изучения эволюции органического мира. К тому же угасание одних форм, как правило, связано с возникновением и развитием других. Как ни понятен такой подход, не можем признать его правильным. Последовательно связанные явления жизни и развития органического мира нельзя отграничить одно от другого резкими демаркационными линиями. В природе резких граней не существует. Но, изучая такой многосложный комплекс явлений и событий, как эволюция живой природы, мы не можем избегнуть выделения различных моментов и сторон этого процесса, хотя при этом всегда следует помнить о неразрывных взаимосвязях между ними.

Непосредственная  причина вымирания вида в естественных условиях — снижение его численности ниже критического уровня, который зависит от структуры популяций вида и определяется законами популяционной генетики. Критическим называют тот уровень численности, ниже которого вероятность близкородственного скрещивания становится достаточно большой. Это ведет к уменьшению генетического разнообразия вида, так называемого резерва наследственной изменчивости. И как следствие, повышение доли потомков, имеющих врожденные нарушения, которые повышают смертность в новых поколениях, снижают приспособителъные возможности и плодовитость остающихся в живых. В результате численность уже необратимо падает и через небольшое число поколений вид полностью исчезает. В этом смысле в опасном положении находятся сейчас уже многие виды. Например, гепард, уникальный «спринтер» среди хищных млекопитающих, в Африке не только малочислен, но и имеет очень низкие показатели внутривидового генетического разнообразия. Фактически все африканские гепарды оказались более или менее близкими родственниками. У них максимальная среди представителей семейства кошачьих смертность молодых животных в первые дни жизни, они больше других кошачьих подвержены инфекционным заболеваниям.

Однако  снижение численности — непосредственная причина гибели отдельного животного. Истинная причина вымирания — это те условия, которые приводят численность вида на критический уровень и продолжают действовать в течение жизни нескольких поколений. Из всего разнообразия внешних условий для каждого вида живых существ можно выделить отдельные факторы, которые принято разделять на биотические, связанные с другими видами (объекты питания, хищники, паразиты, конкуренты и т. п.), и абиотические, факторы неживой природы (температура, влажность, свет, соленость и т. п.).

Как правило, только один из факторов оказывается главным ограничителем численности интересующего нас вида. Такой фактор называется лимитирующим. Например, для большинства лососевых лимитирующим фактором оказывается содержание кислорода в воде, в которой развивается их крупная икра. Это определяет характер нерестовых рек лососевых — низкая температура и быстрое течение, насыщающие воду кислородом, низкое содержание органических веществ, окисление которых снижает содержание в воде кислорода, низкая минерализация воды. Загрязнение нерестовых рек быстро ведет к снижению численности лососевых. Для белки в зоне тайги лимитирующий фактор — урожай семян ели, для водяной крысы в поймах рек — уровень весеннего половодья. Надо иметь в виду, что выделить из множества биотических и абиотических факторов единственный лимитирующий не всегда просто, а иногда лимитирующим оказывается взаимодействие двух или более факторов. Например, для многих водных беспозвоночных температурный оптимум оказывается разным при различной солености, и их численность лимитируется взаимодействием этих факторов. Л.Ш. Давиташвили. Причины вымирания организмов.

Дарвинистская теория эволюции признает исключительно  важное значение биотических факторов в вымирании органических видов. Однако она никогда не умаляла значения абиотических факторов, которые в отдельных случаях могут играть решающую роль. Ведь межвидовые отношения, которые могут вести к исчезновению одних видов при выживании и даже экспансии других, складываются на фоне физических и химических условий среды, от которых, несомненно, зависит действие биотических факторов. 

1.Биотические  факторы

В природе  происходят периодические изменения  условий, в частности климатических, связанные с циклами солнечной активности, периодическими измененияи основных направлений переноса влаги ветрами и с другими причинами, часто взаимодействующими слишком сложным образом, чтобы можно было всегда уверенно указать основные причины подъема или снижения численности того или иного вида. Кроме того, многие виды зависят от численности друг друга, как, например, в случае взаимодействия хищников и жертв. Численность многих видов соответственно имеет многолетние, связанные с солнечными, и другие циклы, в которых бывают минимумы, когда вид становится наиболее уязвимым. Это явление особенно характерно для относительно простых экосистем, где обычно небольшое число видов представлено большим числом особей. Для выживания в таких экосистемах с суровыми и часто переменчивыми условиями жизни оказалась, очевидно, выгодной и закрепилась эволюцией изменчивость численности в широких пределах как форма существования видов. Простейший пример такого вида с большой амплитудой колебаний численности представляет обыкновенная домашняя муха, численность которой в конце лета и ранней весной может отличаться в сотни тысяч раз. Розанов С.И. Общая экология: Учебник для технических направлений и специальностей.

В мире растений господствует вытеснение менее  совершенных форм более совершенными. Отстающие группы вытеснялись теми растениями, которые осуществили важные достижения прогрессивного значения. Так, Prototaxitaceae были постепенно замещены сосудистыми растениями суши, псилофиты — более высоко организованными споровыми растениями, Lepidodendraceae были вытеснены более совершенными древесными растениями и т. д. Мэгдефрау писал, что образование вторичной древесины у некоторых среднедевонских, особенно же позднедевонских, форм означало значительный эволюционный прогресс. Тот же автор, как уже говорилось, указывал на признаки превосходства каламитов над более древними археокаламитами: первые обладали более совершенной системой проводящих тканей, обеспечивавшей более равномерное водоснабжение. У лептоспорангиатпых папоротников имеются приспособления к быстрому опоражниванию спорангиев и разбрасыванию спор, чего не было у эвспорангиатных папоротников, господствовавших в палеозое, но затем отошедших на второй план. Для того чтобы подобные усовершенствования («изобретения») вели к вытеснению отстававших конкурентов, требовалось, конечно, много времени. И в некоторых условиях среды «отстающие» могли все же выживать долго, даже до нашего времени.