Интеллектуальная сторона преподавания охраны природы: неожиданная сложность и интересность проблем

Интеллектуальная сторона преподавания охраны природы: неожиданная сложность и интересность проблем

Охрана окружающей среды кажется главным образом предметом практическим. СМИ, популяризаторы науки, да и сами исследователи, обсуждая экологические проблемы, подают их как неотложные нужды, решение которых важно для граждан, но развитие собственно науки происходит где-то ещё, в другой стороне. Этот устойчивый стереотип при преподавании надо развенчивать: именно природоохранная практика очень много даёт развитию фундаментальной науки. Ею обусловлена смена парадигм в экологии и теории эволюции — переход от описания видимого к пониманию скрытого, утверждение одновременности экологических и микроэволюционных процессов — раньше считали, что они следуют друг за другом, и т.д.

Поднятые ею проблемы интеллектуально сложны, как всякий анализ реакции сложных систем с их контринтуитивностью ответов на воздействие, почему они могут быть особенно интересны. Увы, эта «фундаментальная» сторона чаще всего игнорируется, что снижает интерес учащихся к предмету (особенно у мотивированных стать биологом, хотя им он особенно необходим), исключает сопряжение природоохранных знаний со знаниями фундаментальных биологических дисциплин, притом, что оно безусловно необходимо для понимания. Для развития биологического мышления ещё важнее, что охрана природы способствовала смене парадигм в экологии, создав новое понимание данной науки.

Экологический мир стал динамическим. Если для классической экологии он был в целом стабильным, а нарушения равновесия воспринимались скорее как исключения, то теперь «нарушение» — одно из ключевых понятий. Экологические системы представляются сплошным потоком разномасштабных нарушений их структуры. Никаких стабильных систем нет. Все они, в каждый данный момент времени — мозаика пятен, в разной степени нарушенных и восстановленных. Нарушение — едва ли не главный инструмент создания всех видов гетерогенности [Pickett et al., 1989; Kolasa, Rollo, 1991; Armesto et al., 1991]. Теперь уже стабильность (или, скорее, стационарность) оказывается редкими островками в океане изменений — уничтожения и возрождения. Красивую аналогию такого рода стабильности предлагал еще В.Н.Беклемишев: «…живой организм (и экосистема. Ремарка авторов цитаты) не обладает постоянством материала – форма его подобна форме пламени, образованного потоком быстро несущихся раскаленных частиц; частицы сменяются, форма остается» [Об общих принципах организации жизни].

Динамика экологических систем — популяций и сообществ — часто оказывается хаотической. Хаос (в математическом смысле) возникает и в моделях <…>, и в эмпирических обобщениях <…>. Кроме прочего, хаотический характер процесса означает, что исходя из данного состояния системы невозможно точно предсказать ее следующее состояние. Можно указать лишь область, в которой будет находиться система, но не точку в этой области (в осях параметров).

Заметим также, что в таком мире представления о конкурентно организованном сообществе, инвариантах трофической сети и др., бывшие всеобщими и универсальными в классической экологии, могут быть справедливы только в весьма ограниченных интервалах пространства и времени (добавим – и масштаба).

Итак, мир «новой экологии» находится в постоянном, всеобщем и неупорядоченном движении. Это не бытие, а, скорее, вечное становление.

[Розенберг Г.С., Мозговой Д.П., Гелашвили Д.Б. Экология: элементы теоретических конструкций современной экологии].

Как это выглядит в конкретных природных сообществах, как может использоваться для их познания и одновременно охраны — тема отдельной статьи: здесь ограничусь примером.

Как писал наш великий философ Эвальд Ильенков, школа должна учить мыслить, и стоит назвать самые явные способы делать это в преподавании охраны природы. Прежде всего, наш предмет — как и собственно экология, фундаментальная биологическая дисциплина, изучающая жизнь видов в сообществах и взаимоотношения их популяций со средой обитания, а не то, что этим словом часто называют сейчас, — имеет дело со скрытыми сущностями.

Причина падения численности вида, угрозы его вымирания, прогрессирующего разрушения экосистем, растущей заболеваемости людей, живущих или работающих в определëнных условиях, исходно неясна. Связи между видами в экосистемах сложны, этот гордиев узел рубить нельзя — хуже будет, можно только распутать, причем в ограниченный срок, иначе вид вымрет, экосистема исчезнет, люди продолжат умирать, и наука не сможет им помочь. Скажем, так вышло с красивой крупной голубянкой-арион Maculinea arion, и не где-нибудь, а в Великобритании с её давними традициями охраны природы и превосходной наукой. Ситуация вполне детективная — убийца должен быть пойман как можно раньше, иначе он продолжит убивать. Пока причина, ответственная за вымирание вида или болезнь людей, неизвестна, она продолжает действовать. Это и интересно, и требует напряжения ума: хороший преподаватель должен обращать внимание и на то, и на другое, тем более его собственная деятельность природоохранника неотделима от постановки (а то и решения) важных проблем фундаментальной науки.

Аборигенные птицы Новой Зеландии

В Новой Зеландии английские колонисты изрядно способствовали вымиранию местных видов птиц (в большинстве своëм уникальных, от разных видов киви, совиного попугая и новозеландских крапивников до разноклювой гуйи) уничтожением аборигенной растительности и ввозом разного рода хищников и конкурентов из Европы и/или Австралии: крыс, горностаев, ежей, чëрных лебедей и пр. Впрочем, маори до них сгубили не меньше: ныне новозеландцы спохватились и стали оставшееся охранять.

Рис.1. Герои нижеследующего рассказа, по часовой стрелке: длинноногая петроика, новозеландский скворец-тико, новозеландский медосос-хихи, самка и самец (в характерной позе с поднятым хвостом).

Трëх местных эндемиков (рис.1) орнитологи пробовали сохранять на необитаемых малых островках у побережья крупных (там им уже места нет), после обработки их с воздуха родентицидами (см. Природоохранные реинтродукции исчезающих птиц Новой Зеландии). С 1992 г. длинноногую петроику Petroica australis вместе с медососом-хихи Notyomistis cincta переселили на о. Тиритири Матанги (220 га, около Окленда), а новозеландского скворца-тико Philesturnus carunculatus вместе с хихи на о. Мокойа (135 га, на оз. Роторуа).

Растительность острова сильно изменена, но с 1984 по 1994 г. осуществили проект по восстановлению аборигенной растительности, пересадив до 30 000 деревьев и кустарников. Так что местообитания видов к моменту реинтродукции были «частично готовы», и те уже могли восстанавливаться дальше самостоятельно.

Результаты четырёх выполненных реинтродукций см. табл.1.

Таблица 1. Четыре реинтродукции трёх краснокнижных видов — что получилось?

Обозначения: 1 — соотношение полов в «молодом пополнении» популяции;
2 — жизнеспособность новосозданной популяции; * — управление не требуется, хватит собственной жизнеспособности. Источник. Doug P. Armstrong et al., 2002.

С петроикой всë получилось отлично, еë популяция на о. Тиритири Матанги росла, как положено, по S-образной кривой (рис.2).

Рис. 2. Успех реинтродукции длинноногой петроики: её популяция на о. Тиритири Матанги после реинтродукции в 1992 г. S-образно растёт и стабилизируется по достижению предела, заданного экологической ёмкостью местообитаний, так что можно из неё даже брать отводки для заселения других мест — в марте 1999 г. 12 самцов и 7 самок в Wenderholm Regional Park. Показано число самок на начало каждого сезона размножения±95% доверительный интервал. Внешние влияния на популяцию включали повторный выпуск птиц в июне 1993 г., добавивший 7 самок, обработку ядохимикатами против крыс 29.09.1993, погубившую часть населения.
Источник. Doug P. Armstrong et al., 2002.

Столь же успешно переселили тико — его численность на Мокойе также росла, пусть медленней (рис.3).

Рис. 3. Рост популяции тико на о. Мокойа, число самок в начале каждого сезона размножения ±95% доверительный интервал. Стрелка вниз — обработка родентицидами:
она сильно снизила численность, после неё восстановление медленно.

С медососом возникли трудности: на том же острове популяция не росла без подкормки сахаром (рис.4).

Рис. 4. Динамика численности хихи на о. Мокойа, число самок в начале каждого сезона
размножения. Не показана ошибка оценок численности — её точность 100% для этого вида.
Стрелка вниз — эффект отсутствия кормушек с сахаром. Обработка родентицидами
18 сентября 1996 г. на эту популяцию не повлияла.

C этим лимитирующим фактором разобрались быстро, однако рост так и не начался: кроме необходимости подкормки и паразитизма клещей на птенцах в гнёздах было ещё третье препятствие. Уязвимость популяции была видна невооружённым глазом: требовалось найти этот «фактор Х».

Его природу выясняли долго, так она была необычной. Остров необитаем, но туда пускают экотуристов. Они вполне культурные, соблюдают правила, останавливаются лишь на стоянках и пр., однако всë же оставляют остатки пищи. На них развивается грибок аспергиллум, к которому наиболее уязвимы именно аборигенные птицы. С тех пор обследование почв на аспергилловое загрязнение стало общеобязательной практикой. И правда, в отсутствие аспергиллума численность хихи успешно росла (рис.5).

Рис. 5. Динамика популяции хими на о.Тиритири Матанги, показано число самок в начале каждого сезона размножения. Стрелка вверх — второй выпуск, добавивший ещё 2х самок.

О скрытых опасностях

Следовательно, виду мешала воспроизводиться опасность скрытая, максимально несходная с факторами, рассматриваемыми биологами в первую очередь (вроде потери местообитаний, загрязнения, браконьерства и пр). Её нужно было найти в ограниченный срок, пока популяция не погибла, обнулив все усилия по реинтродукции. Расшифровка этих «невидимых» факторов риска сближает природоохранную биологию с работой криминалиста, добавляет ей интеллектуальной сложности. Если опоздать, охраняемый вид исчезнет, а сообщество будет разрушено.

Пример — неудачные попытки сохранить исчезавшую в Великобритании крупную голубянку арион Maculinea arion (рис.6): она вымерла раньше, чем исследователи расшифровали филигранную сыгранность еë жизненного цикла с биоценотическими партнёрами — чабрецом и муравьëм песчаной мирмикой Myrmica sabuleti. Следуя привычной логике, учëные думали, что причина в исчезновении местообитаний, где были муравейники, — выбитых овцами лужков на склонах южной экспозиции с высотой травостоя менее 3 cм. Они заросли с уходом от традиционного выпаса в интенсивном сельском хозяйстве ЕС: при более высокой траве и большем покрытии там живут муравьи, «непригодные» для голубянки.

Рис. 6. Голубянка-арион, мирмика песчаная и роль ландшафтной мозаики в выживании вида.

Часть таких склонов (с муравейниками) сохранилась, однако, бабочка исчезала. В 1979 г. она вымерла, а почему — поняли только потом. Критичным было расстояние между зарослями чабреца (им кормится гусеница первого возраста) и муравейником, куда она попадает, чтобы паразитировать на его обитателях во втором. Если оно больше 2 м (а лучше всего 1–1,5 м), гусеничке не хватает сил доползти, она истощает запасы и гибнет. Поэтому, если расположение муравейников реже некоторого предела или они находятся несколько дальше, чем нужно от куртин чабреца (на полметра, на метр), — всё, голубянки не будет [Илкка Хански. Ускользающий мир: экологические последствия утраты местообитаний, С. 28-29].

Ключевую роль преобразования с/х ландшафтов в ЕС учëные «угадали» правильно, ошиблись лишь с действующей причиной (изменение мозаичности, удлинившее расстояние, преодолеваемое гусеницами, до гибельных значений). Сходный сдвиг характера мозаичности ландшафта в связи с изменением форм землепользования губит сейчас другую красивую бабочку — ракитниковую желтушку Colias mirmidone. Ей требуются мелкоконтурные сенокосы и пастбища, она подвижна, предпочитает высокую гетерогенность среды, больших открытых пространств избегает. Эти местообитания поддерживаются регулярным, но умеренным немеханизированным сенокошением и экстенсивным выпасом мелких стад скота: оба воздействия удаляют старые, непривлекательные побеги кормового растения гусениц — ракитника Cytisus sp., способствуя молодой поросли.

Для сохранения бабочки требуются чередование и умеренность хозяйственной эксплуатации среды (вид крайне чувствителен к её степени), причём обязательно на больших площадях. Желтушке добавляет уязвимости и тот факт, что при снижении численности она делается оседлой и теряет способность колонизировать подходящие участки, даже если те появляются поблизости (в оптимальных биотопах бабочки очень подвижны). Традиционное сельское хозяйство сейчас исчезает из-за интенсификации в одних местах и забрасывания в других: то и другое сокращает желтушкины местообитания и ухудшает их качество, «укрупняя» мозаичность в оставшихся, но сжимающихся «островах» [Анатолий Кулак. Динамика и причины регрессии ареала ракитниковой желтушки в Европе].

Часто не менее «скрытны» воздействия, влияющие на здоровье людей — они не воспринимаются как опасность и не вызывают тревоги, даже если от них мы болеем и умираем. Яркий пример — реакция лондонцев на страшный смог 5-9 декабря 1952 г. Он ухудшал видимость, проникал в помещения, заставил носить маски, но горожан это не обеспокоило. Его губительность обнаружилась a posteriori, когда медики посчитали жертвы: погибло 12 000 человек и пострадало 100 000, особенно среди сердечников, стариков и других уязвимых групп. Без специальных знаний люди в подавляющем большинстве случаев совершенно «слепы» к негативным изменениям экологической ситуации, даже прямо угрожающим жизни и здоровью, а тем более к гибельным для биосферы. Это сравнимо с «невидимостью» радиации, или воздействия так называемых эндокринных разрушителей. В этой и других сферах охраны природы объективное знание важней эмоциональных симпатий к еë целям (отсюда социальная значимость преподавания охраны природы).

«Фэйри прерий»: сплав природных и социальных факторов

Другой пример распутывания «клубка» причинно-следственных связей при охране редкого вида — голубянка Icaricia icarioides fenderi, «Фэйри прерий» (рис.7а). Этот исчезающий вид — эндемик долины Willamette в штате Орегон, США (между Береговым хребтом и Каскадными горами, часть более крупной долины Виллоу-Крик). Впервые описана в 1929 г., после 1937 г. её никто не встречал целых 50 лет. Вид считали вымершим, пока в 1988 г. её не нашёл 12-летний подросток Paul Severns, а через год — специалист-энтомолог Dr. Paul Hammond.

Бабочка связана с коренными сообществами — участками прерий с дубовой саванной (рис.7в), и с эндемичным же люпином Lupinus sulphureus kincaidii (рис.7б) — кормовым растением гусениц первого возраста. Гусеницы могут кормиться ещё на двух видах люпина, но также местных и связанных с этим же биотопом; бабочки пьют нектар местных растений, инвазивных избегают.

а	б
в

Рис. 6. а — самец (справа) и самка «фэйри прерий»; б — кормовое растение гусениц, также охраняемое, с кладкой яиц голубянки; в — её местообитание требует не только охраны, но и управления — как это делали раньше индейцы.

Однако к моменту находки «нужный» люпин в долине исчез, его пришлось туда реинтродуцировать; местообитание бабочки также весьма уязвимо. Его теснят с/х земли, автодороги, постройки (исчезновение шло очень быстро: исходно горные прерии и дубовые саванны занимали 685 000 акров, к 2000 г. осталось около 0,1%), из-за чего сохранившиеся участки были изолированы друг от друга, образуя «архипелаг» из 13 «островов», разделённых неподходящими угодьями, но бабочки, увы, далеко не летают. Чем сильней подобная дробность, тем выше риск угасания группировки каждого «острова» от случайных причин. Риск этот оценивается моделями «островной биогеографии», практические действия по его уменьшению состоят в соединении «островов» так называемыми «экологическими коридорами» — растительными сообществами, которые могут быть для целевых видов хотя бы транзитными, если не основными местообитаниями, и они весьма эффективны.

Что хуже всего — в начале охраны вида территорию сглупа защищали от пожаров, хотя данный ландшафт был создан регулярными выжиганиями Kalapuya (местные индейцы). Без выжиганий прерии сперва забурьянивались, потом зарастали кустарником, а саванны сменялись другими сообществами. Даже небольшое закустаривание мешает молодым гусеницам найти муравьёв (в основном это Prenolepis imparis и Aphaenogaster occidentalis), в чьих гнёздах живут гусеницы постарше, подъедая личинок в обмен на облизывание своих наркотических выделений. Молодые гусеницы слабенькие и не могут долго ползти, для них даже густая трава — препятствие, не говоря о кустах.

Поэтому уникальные местообитания вместе с исчезающей бабочкой не спасти без использования знаний аборигенных народов. В своё время индейцев Kalapuya и другие племена конфедерации Grand Ronde американцы выгнали, отняв у них землю, а сейчас снова зовут селиться — уже для решения природоохранных задач, восстанавливать традиционное природопользование. К выращиванию редких люпинов массово привлекли заключённых в рамках программ обучения ландшафтному дизайну и другим профессиям для ресоциализации. Дело в том, что оставшиеся популяции люпинов Кинксайда малочисленны, изолированы и дают мало жизнеспособных семян, большинство завязавшихся поедались долгоносиками. Вид следовало выращивать искусственно, что и сделали в рамках программы «Устойчивое развитие в тюрьмах», привлекавшей заключённых штата Орегон к природоохранной деятельности, общественно важной и дающей профессию.

Все эти усилия увеличили численность исчезающей голубянки от ~ 3400 при переоткрытии (скорей меньше) до > 10 000. Успешная реставрация местообитаний, расширившая территорию коренных сообществ долины, даёт надежду, что возросшая численно популяция будет и более жизнеспособной, иначе обилие — фактор уязвимости, а не процветания вида.

Какая отсюда мораль?

Во-первых, большая часть местообитаний (80 % суши), обычно считающихся «дикой природой», на деле порождены и поддерживаются разными формами традиционного природопользования. Участков, совсем не преобразованных человеком, на суше было мало уже 12 000 лет назад, и контринтуитивно для публики, что многие формы антропогенной трансформации более чем благоприятны для биоразнообразия. Если они не интенсифицируются со временем, то не только не разрушают «природу», наоборот, совершенно необходимы для поддержания видового и ценотического разнообразия биоты на данной территории. Отказ от них (вроде изгнания индейцев армией США с территории создаваемых Йеллоустонских и Йосемитских национальных парков) вызывает сукцессии, ликвидирующие самые ценные экосистемы и ведущие к вымиранию связанных с ними видов. Это верно и для пастьбы лошадей на заповеданных участках европейских степей или традиционных форм использования леса русскими крестьянами при взятии под охрану лесных массивов в Европейской России (см. исследование флористических потерь Воронежского заповедника).

Ergo: охраняя природу, её не защищают от использования человеком, а выбирают неразрушительный способ эксплуатации и соответствующий ему пространственно-временной режим. Это как минимум ещё лучше — режим, обогащающий биоразнообразие и сохраняющий редкие виды, как в нашем примере.

Во-вторых, необходимо «распутать клубок» причин и следствий, определяющих судьбу конкретного вида или местообитания, причём достаточно быстро, чтобы сокращающийся вид не вымер, и природоохранники успели принять меры по его сохранению, преодолев сопротивление тех, чьё природопользование на данной территории поставило вид под угрозу. В преподавании охраны природы следует разбирать, как именно это делать для решения разных природоохранных задач, когда это получается, когда нет и почему.

Интересно продолжение про голубянку-арион. Читая курс охраны природы на Биологическом ф-те МГУ, я предлагаю участвовать в интерактивной системе вопросов и ответов: студенты задают вопросы к лекциям, я оцениваю их интересность, а следующий раунд — ответы студентов на вопросы своих товарищей (своего рода «перекрёстное опыление», стимулирующее слушателей больше знать о предмете, а мне показывающее, что я рассказывал плохо и непонятно). В числе других был подробный и интересный ответ на вопрос «почему прекращение выпаса сокращало численность бабочек, если по логике вещей отсутствие выпаса увеличивает численность насекомых, так как увеличивается вероятность не попасть под копыта?» (обучение — процесс взаимный: отвечая преподавателю, студенты находят массу неизвестных примеров и контрпримеров к лекциям).

Причина здесь следующая: «паразитирует на муравейниках Myrmica sabuleti. Другой муравей (Myrmica scabrinodis) занимает очень близкую экологическую нишу c Myrmica sabuleti, но последний теплолюбивей. Он развивается быстрее всего при нагревании камер муравейника до 21°C. Если температура упадет хотя бы на градус, то в данном районе более холодостойкие M. scabrinodis вытеснят M. sabuleti.

Как это связано с выпасом скота? На температуру почвы влияет структура луговой растительности. Вблизи северных границ ареала M. sabuleti обитает там, где растительность ниже 3 см, тогда для него самый подходящий нагрев земли солнцем, при разрастании кустарников и высокотравья земля гораздо прохладней. Однако нагрев должен быть всё же не самый сильный, иначе доминирует еще более теплолюбивый M. schencki. Поэтому для успешной реинтродукции голубянки в Великобритании восстанавливали традиционный  выпас скота, поддерживающий нужную высоту растительности и температурный режим, расчищали луга от кустарника (Large blue action plan).

The post Интеллектуальная сторона преподавания охраны природы: неожиданная сложность и интересность проблем first appeared on Рабкор.ру.