Вымирание видов из-за уничтожения их местообитаний происходит медленнее, чем ожидалось

Основная причина происходящего сейчас вымирания множества видов животных и растений — сокращение пригодных для их обитания территорий. Чтобы предсказывать скорость исчезновения видов на основе сведений об уменьшении площади их потенциального местообитания, экологи обратились к давно известной зависимости числа обнаруживаемых видов от площади обследования (размера пробы). Казалось бы, зная, как растет число видов при увеличении площади, на которой все эти виды учитываются, легко решить обратную задачу — построить зависимость числа выпавших (исчезнувших) видов от сокращающейся площади обследования. Однако из-за крайне неравномерного (пятнистого) распределения многих видов эта зависимость отличается от рассчитанной на основе данных о росте видового разнообразия при увеличении площади обследуемой территории. Снижение числа видов по мере уменьшения доступной им площади происходит несколько медленнее, чем предсказывает модель, построенная без учета неравномерностей пространственного распределения особей.

История Земли знала пять массовых вымираний — периодов, в течение которых исчезновение видов происходило гораздо чаще, чем обычно. В настоящее время, по оценкам специалистов, скорость вымирания в 100 или даже в 1000 раз превышает фоновую — ту, которая отмечается всегда и которая примерно уравновешена скоростью возникновения новых видов. Мы, несомненно, являемся свидетелями шестого массового вымирания организмов. И если бы только свидетелями! Нынешний кризис биоразнообразия вызван не природными катаклизмами, как все предыдущие, а деятельностью одного вида — человека разумного (Homo sapiens), оказавшегося чрезвычайно успешным в конкуренции с другими видами за общие ресурсы. Его численность во много раз превзошла ту, которую можно было бы ожидать для млекопитающего такого размера и с таким жизненным циклом.

Основная причина наблюдающегося сейчас исчезновения с лица Земли множества видов — сокращение площади их природных местообитаний. Поскольку специалистам в общем было известно, как с увеличением площади обследования растет число обнаруживаемых на этой площади видов, то, в принципе, эту зависимость можно использовать для прогноза ожидаемого вымирания видов. Если, к примеру, мы знаем, как сокращается площадь, занятая тропическими лесами, то можем предсказать, как при этом уменьшится число обитающих в данных лесах видов. Согласно таким прогнозам, сделанным уже несколько десятилетий назад, за 50 лет с лица Земли должны были полностью исчезнуть от 20 до 50% всех существующих на ней видов. Однако, к счастью, вымирание происходит, видимо, всё же не столь быстро. Земля пока еще не потеряла половины видов. В чём причина расхождения прогноза и наблюдаемой картины?

Некоторые исследователи полагают, что прогноз верен, поскольку многие виды, пока еще присутствующие на Земле, на самом деле «приговорены» к тому, чтобы исчезнуть в самое ближайшее время. Их численность столь низка, что восстановление популяций уже невозможно. Или же, в случае животных и растений с длительной продолжительностью жизни, в популяции могут еще оставаться взрослые особи, но отсутствует пополнение молодыми поколениями. Подобную обреченность на скорое вымирание пока еще существующих видов называют иногда «задолженностью вымирания» (extinction debt).

Однако недавно два исследователя — Фэнглянг Хе (Fangliang He), специалист из Китая, работающий сейчас в Канаде, и Стивен Хаббел (Stephen Habbell), эколог из США, автор широко известной концепции «нейтрализма», — опубликовали работу, в которой подвергли сомнению традиционный подход к оценке уменьшения числа видов по мере сокращения площади местообитаний. Обычно исследователи используют подход, исходящий из кривых «виды — площадь» (species — area curve). Подобные кривые («кривые SAR» — Species Area Relationship) характеризуют зависимость числа найденных видов от площади обследования — например, число травянистых растений, обнаруженных на 1 м² луга, на 5 м², на 10 м², 20 м² и т. д. Чем больше площадь обследования (размер пробы), тем больше видов будет выявлено. Обычно такая кривая сначала возрастает быстро, а затем всё медленнее и медленнее.

Тропические и субтропические леса — настоящий кладезь биоразнообразия. Вырубка их неизбежно приводит к исчезновению множества видов. На снимке — субтропический лес из широколиственных вечнозеленых пород в Gutianshan (Китай). Участок этого леса регулярно обследуют в рамках международной программы изучения тропических лесов, курируемой Смитсоновским институтом тропических исследований (Smithsonian Tropical Research Institute). Данные по этому лесу были использованы и в обсуждаемой работе He & Hubbell. Автор снимка — профессор Ю (Prof. Yu). Со странички Фэнглянга Хе (Fangliang He)

Если же решать обратную задачу и посмотреть, как сокращается число видов по мере уменьшения пригодной для их обитания площади (а именно такая задача стоит перед исследователями, пытающимися оценить снижение видового разнообразия по мере уничтожения местообитаний), то ситуация становится несколько иной. Об исчезновении вида можно говорить только тогда, когда есть уверенность в том, что не осталось ни одной его особи. Для того же, чтобы говорить о появлении нового вида при расширении площади обследования, достаточно, чтобы исследователям попалась хоть одна его особь. Получается, что чтобы убедиться в том, что ни одной особи данного вида не осталось, почти всегда нужно обследовать значительно большую территорию, чем чтобы найти хотя бы одну особь нового вида (см. схему из работы Хе и Хаббела).

Схема из работы Хе и Хаббела, показывающая, что задача обнаружить новый для какой-то территории вид отличается от задачи доказать, что данного вида на обследуемой территории не осталось. Синим цветом отмечена территория, занятая скоплением искомого вида (например, зарослями определенного вида растений). Крестиком отмечена произвольно взятая точка, обозначающая центр учетной площадки. Небольшой кружок в центре (первая площадка) недостаточен, чтобы обнаружить новый вид. Для этого требуется использовать площадку большего размера (более крупный круг). Если же надо решить обратную задачу и доказать полное исчезновение вида, приходится использовать площадку еще большего размера (показана прямоугольником). Таким образом, площадь для выявления наличия вида существенно меньше площади, необходимой для выявления исчезновения вида. Из обсуждаемой статьи He and Hubbell в Nature

О скорости вымирания можно судить по кривой, обратной кривой SAR (Backwards SAR). Эта кривая — вогнутая, зеркально симметричная кривой SAR. Она соответствует реальности, но только в том случае, когда особи всех видов распределены в пространстве достаточно равномерно и никаких скоплений не образуют. В природе же большинство видов, напротив, демонстрируют как раз пятнистое (агрегированное) распределение, и это обстоятельство несколько меняет характер зависимости видового разнообразия от сокращающейся площади обследуемой территории. Наличие таких различий и было показано в работе Хе и Хаббела сначала на математической модели, а потом и на реальных данных — примерах нескольких участков тропического леса, для которых известно пространственное распределение всех деревьев всех видов, и маршрутных учетов птиц в Северной Америке. Обнаружилось, что уменьшение числа видов по мере сокращения площади, занятой определенным типом местообитаний, происходит не так быстро, как того можно было ожидать на основании кривой (Backwards SAR), не учитывающей неравномерность пространственного распределения.

Гипотетический пример, сравнивающий два подхода — традиционный, который рассматривает кривую (Backwards SAR), обратную той, что характеризует рост числа видов при увеличении площади обследования (SAR), и новый подход, учитывающий неравномерность пространственного распределения разных видов (EAR). Ряд цветных кружков внизу — это особи разных видов (каждый вид помечен своим цветом) на разрезе, используемом для учета. Всего 37 особей, относящиеся к 8 видам. Стрелки, направленные снизу вверх, показывают первую находку нового вида (First found) согласно кривой SAR (красный, светло-зеленый, синий...). Стрелки, направленные сверху вниз, показывают окончательную потерю вида (Last lost) согласно кривой EAR (справа налево — фиолетовый, темно-зеленый, голубой...). По вертикальной оси — число видов, по горизонтальной — площадь, занятая данным местообитанием (или размер выборки в числе особей). Видно, что исчезновение видов при агрегированном распределении особей разных видов идет медленнее, чем того следовало бы ожидать согласно кривой (Backwards SAR), симметричной той, что описывает рост числа видов при увеличении площади местообитания (SAR). SAR — species-area relationship; Backwards SAR — кривая, обратная SAR; EAR — endemics-area relationship. Изображение из обсуждаемой статьи Carsten Rahbek & Robert K. Colwell в Nature

Таким образом, вымирание, вызванное сокращением площади местообитаний, оказывается менее значительным, чем это предполагалось ранее. «Задолженность вымирания» в ряде случаев может быть артефактом использованной методики прогнозирования. Авторы работы подчеркивают, однако, что разрушение природных местообитаний всё равно остается главной причиной вымирания множества видов, а полученные в ходе их исследования результаты ни в коем случае не должны служить поводом для успокоения. Серьезные угрозы биологическому разнообразия нашей планеты всё равно остаются.

Источник: Fangliang He, Stephen P. Hubbell. Species–area relationships always overestimate extinction rates from habitat loss // Nature. 2011. V. 473. P. 368–371.

См. также: Carsten Rahbek, Robert K. Colwell. Biodiversity: Species loss revisited // Nature. 2011. V. 473. P. 288–289.

Алексей Гиляров