Поэт Уильям Блейк утверждал, что в одной песчинке можно увидеть целый мир. Биологи дополняют: по крохотному насекомому или млекопитающему можно определить экологическое состояние огромной территории.
Увидеть большое в малом
Здоровье человека можно оценить с помощью градусника и тонометра, а водоема — через пробы воды и грунта. В глухом лесу цвет коры деревьев и густота подлеска подскажут опытному леснику о происходящих природных изменениях на его участке. Однако как определить состояние тысячи гектаров тайги, населенной сотнями видов животных и растений?
На помощь ученым приходят биоиндикаторы: представители живой природы, занимающие наиболее важное место в экосистеме. Их поведение становится зеркалом окружающей среды, в котором отражаются даже самые тонкие изменения.
Не каждое существо становится живым индикатором. По словам кандидата биологических наук Алены Левых, для этого нужно соответствовать определенным требованиям.
«Такой вид должен быть хорошо опознаваем в природе, быть многочисленным и чувствительно реагировать на любые изменения среды. Он должен заметно отличаться от других видов по внутреннему и внешнему строению, чтобы исследователи не могли спутать или пропустить его во время наблюдений», — поясняет эксперт.
«Газпром нефть» организовала первую в России масштабную программу по изучению растительного и животного мира труднодоступных участков восточносибирской тайги. Она рассчитана на четыре года, и главная задача ученых — исследовать территории вблизи Чонской группы месторождений, собрать как можно больше данных о местах обитания и маршрутах миграции животных и птиц, распространении редких видов растений, свойствах грунтов, воздуха и воды. Эти сведения лягут в основу экологичных и безопасных методик проектирования промышленных объектов, дорог и зданий. Этим летом завершилась двухнедельная экспедиция, во время которой удалось детально изучить более 150 квадратных километров тайги в районе Тымпучиканского месторождения на границе Иркутской области и Якутии.
От мышей до стрекоз
Биоиндикаторами становятся самые разные существа — от микроводорослей и лишайников до птиц и млекопитающих. Чаще всего биологи и экологи смотрят не на какой-то отдельный вид, а на группу видов. Например, в экспедиции в Восточную Сибирь экологи «Газпром нефти» ориентировались на изучение мелких наземных млекопитающих — землероек-бурозубок и лесных полёвок.
Поскольку это мелкие зверьки, они чувствительны ко всем микробиотопическим изменениям. Кроме того, ни не только потребляют разные корма, но и сами являются едой для хищных зверей. Даже волки учат волчат охотиться именно на млекопитающих летом — на полевках. Это пища и для многих хищных птиц. Например, домовый сычик — маленькая сова — запасает на зиму до 80 тушек полевок.
Алена Левых
Кандидат биологических наук, участник экспедиции «Газпром нефти»
Состояние водоемов ученым помогали оценивать водные насекомые: поденки, веснянки, стрекозы, личинки комаров. По их видовому составу и относительной численности рассчитывалось качество воды. Из птиц на роль помощников выбрали белую трясогузку, глухаря, кедровку, крякву — постоянных обитателей тайги, которые регулярно появляются на разных участках.
«Поскольку это самые многочисленные виды, мы ожидаем встречать их каждый год, — продолжает Алена Левых. — Если, допустим, кряква в какой-то год выпадает из наблюдений, то стоит задуматься почему. Это наземно-гнездящийся вид, но он тесно связан с водоемами, как водоплавающая птица большую часть времени проводит на воде и может служить индикатором какого-то неблагополучия на водоемах или в прилегающей зоне».
Как математик экологам помог
Работа с видами-индикаторами — это наука с правилами и формулами. Например, показателем, по которому ученые узнают, как чувствует себя то или иное сообщество, служит индекс видового разнообразия Шеннона. Его автор Клод Шеннон — не биолог, а математик. Концепцию индекса он изначально предложил как меру неопределенности и хаотичности систем в теории информации.
В экологии этот принцип показывает, насколько богата и сбалансированна живая природа на конкретном участке. Чем больше видов и чем равномернее они встречаются, тем выше индекс и тем устойчивее экосистема.
«Важно не просто учесть каждый вид, представленный в регионе, но и оценить его относительную численность — в переводе на единицу площади или расстояния, скажем, на километр маршрута или на квадратный километр площади. Далее мы подставляем эти данные в специальную формулу — и получаем индекс видового разнообразия», — объясняет Алена Левых.
Помимо индекса Шеннона, используются и другие показатели: например, индекс редкости, который рассчитывается по количеству выявленных краснокнижных видов. В экспедиции ученым повстречались лилия кудреватая, остромордая лягушка, живородящая ящерица, садовая камышовка и другие редкие животные и растения. Все эти индикаторы также помогут понять, что происходит с тайгой и как с ней бережно обращаться.
