Истребляй и властвуй

Истребив в Калифорнии конкурентов, аргентинские муравьи перешли к «скотоводству»

Секрет феноменального успеха аргентинских муравьёв в покорении Калифорнии оказался очень простым. Насекомые сначала съели своих конкурентов, а потом сменили диету, освоив характерное для аборигенов «скотоводство».

Уже после конкисты и покорения европейцами Южной Америки коренные обитатели этой части суши заселили все пять континентов. Для этого им также понадобились корабли, хотя карты и благословение испанского монарха завоевателей не интересовали. Как им это удалось, рассказывают в своей работе экологи и энтомологи из Университета Калифорнии в Сан-Диего, опубликовавшие свое исследование в the Proceedings of the National Academy of Sciences.

Самым удачным завоевателем в истории они считают аргентинского муравья — Linepithema humile.

Он настолько мал и агрессивен и так легко адаптируется к изменяющимся условиям окружающей среды, что сейчас его можно встретить в Азии, Австралии, Европе, Северной Америке и Южной Африке. Наиболее вероятным путем миграции ученые считают транспортные корабли, перевозящие зерно и сельскохозяйственные продукты.

В обычных условиях аргентинский муравей мало чем отличается от своих собратьев. Большие колонии «маршем» проходят по территории, сметая все на своем пути – даже превосходящих себя размером насекомых, включая и муравьев других видов. Понятно, что это радикально меняет экологию их «нового» дома.

Самые благоприятные условия обитания аргентинских муравьёв – теплый климат и достаточное количество воды, вот почему его нередко встречают на сельскохозяйственных посадках или рядом с городами. Но что самое опасное, особи Linepithema humile внедряются и в естественные экосистемы.

Как пояснил энтомолог Эндрю Суарес, эти муравьи очень высоко социально организованы, и иногда формируют «супер-колонии» из миллионов рабочих, покрывающие гигантские территории. Одну из них Суарес и обнаружил в Северной Америке, описав в своей прошлой работе. Колония растянулась на тысячу километров — от Сан-Франциско до Сан-Диего.

На этот раз ученые представили результаты восьмилетней работы, детально отслеживавшей миграцию аргентинских «захватчиков» через каньон Райс на ещё не захваченные ими территории в южной Калифорнии. Кроме сравнения экосистем до и после вторжения, энтомологи тщательно документировали поведение колонии и её членов.

Чтобы определить, чем питались иммигранты, энтомологи применили метод стабильных изотопов. Изучив соотношение легких и тяжёлых изотопов азота в организмах всех членов экосистемы, можно установить, является ли тот или иной вид по большей части травоядным или плотоядным (в нашем случае – насекомоядным).

Пищевая цепь,

или цепь питания — взаимоотношения между организмами, через которые в экосистеме происходит трансформация вещества и энергии.

Пищевая цепь представляет собой связную линейную структуру из звеньев, каждое из которых связано с соседними звеньями отношениями «пища — потребитель». В качестве звеньев цепи выступают группы организмов, например, конкретные биологические виды. Связь между двумя звеньями устанавливается, если одна группа организмов выступает в роли пищи для другой группы. Первое звено цепи не имеет предшественника, то есть организмы из этой группы в качестве пищи не использует другие организмы, являясь продуцентами. Чаще всего на этом месте находятся растения, грибы, водоросли. Организмы последнего звена в цепи не выступают в роли пищи для других организмов.

Каждый организм обладает некоторым запасом энергии, то есть можно говорить о том, что у каждого звена цепи есть своя потенциальная энергия. В процессе питания потенциальная энергия пищи переходит к е потребителю. При переносе потенциальной энергии от звена к звену до 80-90 % теряется в виде теплоты. Данный факт ограничивает длину цепи питания, которая в природе обычно не превышает 4-5 звеньев. Чем длиннее трофическая цепь, тем меньше продукция е последнего звена по отношению к продукции начального.

Обычно для каждого звена цепи можно указать не одно, а несколько других звеньев, связанных с ним отношением «пища — потребитель». Так траву едят не только коровы, но и другие животные, а коровы являются пищей не только для человека. Установление таких связей превращает пищевую цепь в более сложную структуру — трофическую сеть.

Существует 2 основных типа трофических цепей — пастбищные и детритные.

В пастбищной трофической цепи (цепь выедания) основу составляют автотрофные организмы, затем идут потребляющие их растительноядные животные (например, зоопланктон, питающийся фитопланктоном), потом хищники (консументы) 1-го порядка (например, рыбы, потребляющие зоопланктон), хищники 2-го порядка (например, щука, питающаяся другими рыбами). Особенно длинны трофические цепи в океане, где многие виды (например, тунцы) занимают место консументов 4-го порядка.

В детритных трофических цепях (цепи разложения), наиболее распространенных в лесах, большая часть продукции растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, подвергаясь затем разложению сапротрофными организмами и минерализации. Таким образом, детритные трофические цепи начинаются от детрита, идут к микроорганизмам, которые им питаются, а затем к детритофагам и к их потребителям — хищникам. В водных экосистемах (особенно в эвтрофных водоемах и на больших глубинах океана) значит, часть продукции растений и животных также поступает в детритные трофические цепи.

Результаты расширили представления учёных об устройстве и стабильности пищевых цепей. На ранних стадиях вторжения аргентинские муравьи вели себя так же, как дома – атаковали и съедали насекомых, в первую очередь – всех муравьев-«аборигенов».

Но заняв их место в экосистеме, аргентинцы оказались способны спуститься на следующую ступень пищевой цепи.

Для начала они перешли на «медовые» выделения тли и других насекомых, питающихся растениями. Такой источник пищи куда выгоднее энергетически и стабильнее, чем постоянная охота. Это похоже на переход человечества от охоты к скотоводству, лишний раз подтверждая высокий социальный уровень организации этих насекомых.

Но экологов сейчас больше волнуют не вопросы эволюции, а состояние окружающих видов. Только за охваченные исследованием восемь лет число видов муравьев на охваченных наблюдениями землях сократилось с 23 до 2.

Кролики и крысы

История знает два неудачных примера «колонизации» новых земель спутниками человека. Первый из них хорошо известен – завезенные в Австралию в 1859 году 16 кроликов из Англии расплодились, и к 1900 году их численность в Австралии уже оценивалась в 20 миллионов голов (и примерно 40 миллионов ушей).

Кролики не просто поедают траву, затрудняя для фермеров разведение скота, они еще уничтожают реликтовую растительность и вытесняют местные дикие виды, которые не выдерживают конкуренции с быстро плодящимися ушастыми собратьями.

В качестве мер борьбы с кроликами используется отстрел, отравленные приманки; кроме того, в Австралию были завезены европейские хищники — лисица, хорк, горностай, ласка. Впрочем, на австралийском острове Тасмания лисицы сами стали бедствием, заразив местного эндемика — сумчатого дьявола — неизлечимым для него заболеванием, вызывающим рак, и тем самым поставив под угрозу само существование вида; сами лисицы лишь переносят это заболевание.

Местами в Австралии устанавливаются сетчатые изгороди с целью предотвратить заселение кроликами новых районов. Наиболее удачным способом борьбы с этими вредителями оказалась «бактериологическая война» 1950-х годов, когда кроликов попробовали заражать острой вирусной болезнью — миксоматозом, эндемичной для Южной Америки. Первоначальный эффект был очень большим, во многих областях Австралии вымерло до 90% всех кроликов. У выживших особей выработался иммунитет, так что проблема кроликов до сих пор остро стоит в Австралии и Новой Зеландии.

Более тяжелая ситуация сложилась на островах Океании, причем на если кролики съели растительность, что вызвало эрозию почвы и разрушение прибрежной зоны, где гнездились морские птицы, то попавшие с кораблей крысы просто сотнями уничтожали яйца непривыкших к такому врагу птиц.

С более крупными животными, такими как кролики и крысы, человечество уже более осторожно. Во многих, особенно тропических странах, введен карантин на ввоз новых видов. Однако с муравьями всё куда сложнее. И дело не только в размерах, но и в феноменальной выживаемости последних. Кроме того, все усугубляется распространением этих видов по суше, благодаря деятельности человека, создавшего своей сельскохозяйственной деятельностью оптимальные условия для миграции.

Впрочем, учёные осторожны в своих комментариях и планируют продолжить исследования: по их мнению, 8 лет – срок, недостаточный, чтобы отследить истинные изменения в экосистеме.