Колумбійські кокаїнові бегемоти поступово стають «екосистемними інженерами»

Колумбійські кокаїнові бегемоти поступово стають «екосистемними інженерами»

З 1993 року в Колумбії почали розселятись бегемоти, що втекли з маєтку наркобарона Пабло Ескобара. Ці тварини не мають аналогів в сучасній Південній Америці, проте можуть бути екологічно подібними до вимерлої близько десяти тисяч років тому мегафауни. В Африці бегемоти активно змінюють екосистеми, в яких живуть, створюючи потужний потік мінеральних речовин і органіки з суші у прісні водойми. Тепер екологічна роль цих тварин була вивчена на новій для них колумбійській території. Схоже, що і тут бегемоти підсилюють надходження органіки у водойми, однак цей ефект не такий значний, як в Африці.

Біологічними інвазіями називають активне поширення видів за межами їх рідних ареалів. Як правило, інвазійні види навмисно чи випадково були завезені людиною в нові місця і змогли вбудуватись в природні угруповання (втім, іноді антропогенний характер поширення не вважається обов'язковим). Інвазії призводять до перебудови екосистем, які зазнали вторгнення, за рахунок того, що вселенці витісняють аборигенні види і змінюють зв'язки в біоугрупованнях.

Найбільші інвазійні тварини — звичайні бегемоти (Hippopotamus amphibius). У 1993 році чотири бегемота втекли з приватного зоопарку сумнозвісного колумбійського наркобарона Пабло Ескобара. Бегемоти стали швидко розмножуватись і активно заселили навколишні ставки і річку Магдалена. Через таке походження в Колумбії їх іноді називають кокаїновими бегемотами.

Ця інвазія цікава насамперед тим, що в якомусь сенсі відновлює історичну справедливість. На межі плейстоцену і голоцену в Південній Америці вимерла мегафауна, що складалась з великих ссавців (гігантських лінивців і гігантських броненосців, представників надряду південноамериканських копитних Meridiungulata — схожих на верблюдів макраухеній і схожих на носорогів токсодонів, а також інших тварин), а з ними зникли і виконувані ними екосистемні функції. Переміщуючись на десятки, а то і сотні кілометрів, ці тварини переносили органіку і мінеральні речовини, синтезовані і накопичені рослинами в одній екосистемі, в інші екосистеми, будучи, як сказав би В. І. Вернадський, «глобальною геологічною силою». Ще одна важлива роль великих ссавців — поширення насіння, чим в Південній і Центральній Америці, ймовірно, займались гомфотерії (Gomphotheriidae) і гігантські лінивці.

Причини вимирання мегафауни на різних континентах — одна з актуальних проблем палеоекології. Автори численних досліджень неодноразово намагались зрозуміти, що ж зіграло головну роль: діяльність людини чи зміна клімату. Як би там не було, останні кілька тисяч років в Південній Америці не було співставних за розмірами з бегемотами тварин — і ось вони з'явились.

При цьому відомо, що на батьківщині, в Африці, гіпопотами є так званими «екосистемними інженерами», або едифікаторами, що впливають на потоки речовини і енергії між сушею і водоймами: ночами вони харчуються травою на суші, а дні проводять в озерах, і їх екскременти доставляють мінеральні речовини продуцентам органіки, а детритофагам — органіку. Все разом це призводить до евтрофікації водойм. Іноді через активне окислення бактеріями принесеної бегемотами органіки можуть траплятись навіть замори риб. Також ці тварини є біотурбаторами — вони збаламучують донні осади, через що мінеральні речовини і органіка перерозподіляється по всій товщі води. Така зміна фізико-хімічних особливостей водойм призводить і до зміни складу організмів, що їх населяють, тобто змінюється біоценоз. Виникає питання — чи виступають американські бегемоти такими ж «екосистемними інженерами», як їх африканські родичі?

Стан популяції колумбійських бегемотів ніхто толком не вивчав. У 1993 році із зоопарку втекли чотири особини, а зараз їх чисельність оцінюється в 65—80 особин. Деяких бачили навіть в 150 км від маєтку Ескобара. Якщо припустити, що популяція бегемотів знаходиться в стадії експоненціального зростання, тобто не стримується нестачею ресурсів, то, значить, вони збільшують свою чисельність як мінімум на 11% щороку і через кілька десятиліть їх будуть тисячі. Втім, немає жодних особливих підстав вважати, що у цієї популяції зараз спостерігається саме експоненціальне зростання, а тим більше — стверджувати, що воно залишатиметься таким і надалі. Простіше кажучи, ми не знаємо, як зростає і як зростатиме чисельність цих бегемотів.

Джонатан Шурін (Jonathan Shurin) з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго спільно з колумбійськими колегами вирішив вивчити вплив бегемотів на ставки в долині річки Магдалени. Звичайно, дизайн дослідження не можна назвати збалансованим: з 14 досліджених ставків лише два мали постійну популяцію бегемотів. Розмір популяції і площа ставків розрізнялись суттєво. У ставку площею 78 000 м2 жило 20—30 особин, в ставку площею 13 000 м2 — 3—5, але щільність популяції становила близько 300 особин на квадратний кілометр в обох випадках. У деяких ставках бегемоти зустрічались в минулому, але статистичний аналіз показав, що ці водойми неістотно відрізняються від тих, де ці тварини не спостерігались ніколи, тому в підсумку ставки були розділені на дві групи: з постійною популяцією бегемотів і без неї. Сім ставків досліджували тричі (двічі — в дощовий сезон і один раз — в сухий), а ще сім — один раз, так що всього дослідники отримали 28 «проб». Автори спеціально зазначають, що збір даних проводили з берега через небезпеку зіткнення з бегемотами (ці тварини епізодично заходять в усі водойми на своїй території, а не тільки в ті, де постійно мешкає популяція).

Вчені вивчили концентрацію органіки у воді за допомогою співвідношень стабільних ізотопів карбону δ13C і нітрогену δ15N, дослідили фізико-хімічні характеристики водойм, концентрацію в них хлорофілу a (це дало відомості про кількість фітопланктону), виміряли добові коливання концентрації кисню (це дозволило оцінити чисту первинну продукцію екосистеми), а також вивчили склад фіто- і зоопланктону.

Ставки з бегемотами показали істотно більшу концентрацію важкого ізотопу карбону 13C, але не відрізнялись від безбегемотних за концентрацією важкого ізотопу нітрогену 15N в дисперсній органічній речовині.

У ставків з бегемотами спостерігались сильніші добові коливання концентрації кисню у воді, що говорить про посилення метаболізму екосистеми: підвищувалась продукція органіки, що супроводжується виділенням кисню, і/або деструкція органіки бактеріями, що супроводжується поглинанням цього газу. Більше того, в обох ставках з цими тваринами вночі іноді спостерігались умови, здатні призвести до замору риби (вміст кисню падав нижче 4 мг/л), чого ніколи не траплялось в ставках без бегемотів.

Фізико-хімічні властивості води, як і кількість фітопланктону, виміряна через концентрацію хлорофілу a у воді, не відрізнялись між двома групами ставків, причому незалежно від того, враховувалась чи ні різниця в датах збору матеріалу.

Хоч в групу «бегемотових» ставків потрапила і найбільша водойма, саме щільність популяції цих тварин, а не площа ставка, виявилась найкращим провісником концентрації важкого ізотопу карбону і добового циклу кисню.

Бактеріальне, водоростеве і безхребетне населення ставків сильніше залежало від дати збору, ніж від того, чи є у водоймі постійна популяція бегемотів. Тільки один з параметрів — частка ціанобактерій в складі фітопланктону — значимо залежав від наявності в ставку постійної популяції. При цьому чисельність фітопланктону в озерах без бегемотів виявилась вищою, проте, як вже зазначалось, концентрація хлорофілу a не показала значущих відмінностей.

Загалом отримані дані вказують на те, що бегемоти в Колумбії виконують ту ж екосистемну функцію, що і на батьківщині в Африці — посилюють перенесення органічної речовини з суші в прісні водойми. На користь цього свідчить підвищена концентрація важкого ізотопу карбону, який накопичується сухопутними рослинами активніше, ніж водоростями і водними рослинами. Більша частка ціанобактерій в ставках з бегемотами також говорить на користь евтрофних умов. Також вона може бути знаком фосфорного забруднення, що, знову ж таки, може бути пов'язано з посиленим перенесенням речовини з суші (втім, безпосередньо вміст фосфору автори не вимірювали). Більш виражені добові коливання кисню можуть пояснюватись як підвищеною активністю продуцентів (за рахунок більшого надходження мінеральних речовин — наприклад, того ж фосфору), так і за рахунок більшої активності редуцентів, які переробляють принесену бегемотами органіку. Прояснити відносну роль цих факторів зможуть наступні дослідження.

Втім, виявлені евтрофікуючі ефекти бегемотів не виглядають такими ж значними, як в Африці. Вони проявляються лише в частині виміряних показників, а в інших не проявляються (так, їх наявність не впливає на вміст у воді карбону, нітрогену, хлорофілу). Тому варто говорити, що отримані результати не доводять вплив бегемотів, а лише вказують на нього. Автори пропонують кілька можливих пояснень меншої вираженості екосистемних ефектів. По-перше, ставки в долині річки Магдалени і так збагачені органікою за рахунок розвитку тваринництва. По-друге, в Африці найбільш значними ефекти бегемотів стають в кінці сухого сезону, коли площа водойм зменшується і ці тварини змушені скупчуватись. В Колумбії немає таких сильних коливань рівня опадів, так що бегемотам не потрібно товпитись. По-третє, в Колумбії поки що досить мало бегемотів, і їх популяція тільки починає розростатись.

Отже, з усіма застереженнями щодо дизайну дослідження, схоже, що бегемоти і в Південній Америці виконують екосистемну функцію перенесення мінеральних речовин і органіки з суші в прісні водойми. Добре це чи погано? З одного боку, це перенесення сприяє підвищенню продуктивності ставків. І, як говорилось вище, інвазію бегемотів можна розглядати як відновлення втраченої до початку голоцену мегафауни, відповідальної за перенесення речовин на великі відстані. Втім, в Південній Америці ніколи не було екологічних аналогів бегемотів, тобто великих земноводних ссавців. Їх подобами можуть служити капібари і тапіри, а найближчим до них за розмірами був бразильський Tapirus rondoniensis, що досягав 200 кг (а бегемоти важать близько півтори тонни!) і вимер близько мільйона років тому. Тому це, звичайно, відновлення мегафауни, але не тієї. Крім того, не повідомляється, чи можуть бегемоти виконувати ще одну екосистемну функцію вимерлих великих ссавців — поширювати насіння.

Також автори обговорюваної роботи застерігають про можливі негативні наслідки інвазії бегемотів — прісноводні екосистеми можуть постраждати через евтрофікацію (багато груп організмів не виживуть за умов великої кількості органіки і малої концентрації кисню), при цьому погіршиться і якість водних ресурсів. Тому вчені закликають взяти під контроль поширення бегемотів, щоб не допустити цих шкідливих наслідків. І тут, відзначають вони, треба розробити заходи, які були б прийняті суспільством — простий відстріл, на їх думку, не підходить, оскільки бегемоти людям подобаються і вже стали туристичною пам'яткою.

X

Вхід

Завантажую...