Когда на математических моделях было показано, что в системе двух видов, связанных отношениями «хищник — жертва», автоматически возникают колебания численности, экологи стали искать примеры, которые подтверждали бы реальность существования циклических изменений в природе. Вскоре такие факты, казалось, были найдены. Материалом послужили многолетние данные о заготовке пушнины в Северной Америке. Выяснилось, что количество шкур зайцев и рысей, закупленных у охотников одной крупной заготовительной компанией, год от года менялось, демонстрируя резкие подъёмы примерно раз в десять лет. Исследователи понимали, что результаты промысла только приблизительно соответствуют реальным изменениям численности популяций. В годы, когда зверя мало, многие охотники не занимаются промыслом, поскольку это становится невыгодным, и наоборот: когда зверя много, охота ведётся особенно интенсивно. Однако более точных данных не было, и учёным пришлось согласиться с тем, что кривая многолетней динамики заготовки шкур приблизительно соответствует изменениям численности этих животных в природе. Пример с зайцами и рысями долго фигурировал в разных учебниках как подтверждающий справедливость уравнений системы «хищник — жертва». Но настоящую проверку этого предположения оказалось возможно провести только с появлением компьютеров. Выполненные с их помошью расчёты показали плохое соответствие модели реальным данным. Числен- ность рысей как бы следует за изменениями численности зайиев, но периодически повторяющиеся снижения численности зайцев не могут быть объяснены только «хищным прессом» рыси. Получалось, что масса зайцев в некоторые годы гибнет от каких-то других причин, более важных для всей популяции, чем попадание на обед хищнику. Тщательное изучение всей имеющейся информации показало, что повторяющиеся десятилетние колебания численности зайцев наблюдаются только в тех районах Северной Америки и Евразии, где долгое время лежит сплошной снежный покров. В течение этого периода единственным доступным кормом для зайцев являются торчащие из-под снега ветки кустарников (например, ив) и древесного подроста. Так как кора нижней части стволов взрослых деревьев слишком груба и непитательна, а до верхних веток зайцы добраться не могут. Когда зайцев немного, веточного корма им на зиму, в общем, хватает. Но когда их численность резко возрастает, то съедается практически всё съедобное, что торчит из-под снега. Недоедание сильно ослабляет организм зверей, и они в большом количестве гибнут от болезней, паразитов и разных хищников. Численность зайцев снижается, а кустарники и молодые деревца начинают постепенно восстанавливаться. Процесс этот довольно длительный, занимающий несколько лет, но численность зайцев не сможет существенно возрасти до тех пор, пока заметно не улучшатся условия их зимней кормёжки. Очевидно, однако, что чем больше зайцев, тем сильнее их «пресс» на зимние корма, и в какую-то зиму кормов снова начинает не хватать. Никл повторяется.
ядных животных. Так, обилие клестов и белок зависит от урожайности семян сосны и ели, а численность горностаев и ласок не возрастёт, пока не станет больше мышей и других мелких животных — их основной добычи. Те насекомые, птицы, звери, которые питаются зелёными частями растений, страдают от голода довольно редко (разве что копытные животные в засушливых районах Земли). Например, зеленоядные (питающиеся травой) обитатели тундр и северной тайги — лемминги даже при высокой численности способны «отгрызть» не более 10—15 % запаса зелёного корма. В-третьих, численность многих насекомых, а также и мелких позвоночных животных регулируется хищниками, которые не позволяют своим жертвам чересчур размножиться. Наконец, четвёртая причина возможного снижения численности животных — различные заболевания. Чем больше особей одного вида сосредоточено на единице площади, тем больше вероятность, что даже одно заболевшее животное заразит своих соседей и в популяции вспыхнет эпизоотия (так называют массовые заболевания животных, тогда как для человеческого сообщества принят термин «эпидемия»). Чума, туляремия, другие эпизоотии обычны для мелких грызунов (особенно живущих колониями, как, скажем, песчанки). Численность куропаток в Шотландии, как показали исследования, ограничена массовым заражением кишечными паразитами — гельминтами. Случается и так, что сразу несколько факторов действует на популяцию одновременно или сменяя друг друга. Например, с небольшими вспышками численности вредителя сибирской тайги — гусениц бабочки соснового непарного шелкопряда — успешно справляются насекомоядные птицы. Однако есть некоторый предел: птицы бессильны, если бабочки размножаются значительно быстрее синиц и прочих пернатых. Тогда гусениц могут погубить болезни или неожиданные заморозки. И только при сверхвысокой численности гусениц, когда они умудряются подчис- тую съесть хвою на тысячах гектаров леса, их настигает голод — пищевой ресурс оказывается исчерпанным. С перечисленными случаями всё, кажется, ясно. Но бывают и такие таинственные события: численность размножившихся животных вдруг начинает резко сокращаться без всяких видимых причин. Почему это происходит? Оказывается, что перенаселение и, соответственно, более частые, чем обычно, контакты между особями вызывают у животных стресс. Особенно это характерно для грызунов — от мышей и крыс до белок, но встречается и среди насекомых (например, у бабочек кольчатого коконопряда). Зверьки становятся агрессивными, нападают друг на друга, а главное — перестают размножаться; если же потомство и появляется, то оно нередко оказывается ослабленным и нежизнеспособным. Белке достаточно встреч с семью — десятью сородичами ежедневно, чтобы её плодовитость уменьшилась. Таким образом достигается саморегуляция численности животных, предупреждающая истощение ресурсов, голод и полное исчезновение популяции. Интересно, что многие популяции неоднородны в своём восприятии стресса. Так, у населяющей горные леса Европы серой лиственничной листовёртки коконопряда различают две формы гусениц; тёмная форма более восприимчива к стрессу, чем светлая. Гусеницы бабочек невероятно прожорливы и в годы вспышек численности могут полностью уничтожать зелёные растения.
При вспышке численности этих гусениц светлая форма постепенно вытесняет тёмную, а при низкой плотности популяции всё происходит наоборот. У копытных леммингов на острове Врангеля также обнаружили две формы, неразличимые внешне, но обладающие разной генетической программой. Одни особи этого вида размножаются медленно, зато меньше подвержены стрессам; их доля в популяции особенно велика при низкой численности зверьков. Высокая плодовитость других способствует быстрому увеличению обилия зверьков (при вспышках численности именно они преобладают в популяции), но и стрессы их губят чаще. Такое «тайное» разнообразие популяций обеспечивает в целом их устойчивость, выживание в любых условиях. Когда столетие назад экологи только приступали к изучению динамики популяций, многим учёным казалось, что будет несложно установить несколько ключевых факторов, определяющих изменения численности животных и растений, найти строгие закономерности этих процессов. К концу XX в. стало ясно, что каких-то единых причин взлёта и падения численности популяций не существует. Каждый раз необходимы кропотливые исследования, поиск специфических механизмов «настройки» природных процессов.
