Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
Ли Биллингс
«5 000 000 000 лет одиночества». Глава из книги


А. Панчин
«Сумма биотехнологии». Глава из книги


И. Левонтина
«О чем речь». Главы из книги


В. Власюк
50 лет САО


Ч. Уилан
«Голая статистика». Главы из книги


Интервью М. Гельфанда с С. Шлосманом
«Замечательная статья» значит только то, что она содержит замечательный результат


П. Лекутер, Д. Берресон
«Пуговицы Наполеона». Глава из книги


Д. Вибе
Телескопы с жидкими линзами: как это работает


А. Паевский
Ближайший космос. Быстрее. Лучше. Дешевле


Р. Фишман
Прионы: смертоносные молекулы-зомби







Главная / Новости науки версия для печати

Накапливая несъедобный кремнезём, злаки регулируют численность грызунов


Пашенная полёвка (Microtus agrestis) при входе в свою нору ест лист травы. Фото © Ernie Janes / www.nhpa.co.uk с сайта www.arkive.org
Пашенная полёвка (Microtus agrestis) при входе в свою нору ест лист травы. Фото © Ernie Janes / www.nhpa.co.uk с сайта www.arkive.org

Обнаружен новый возможный механизм возникновения циклических колебаний численности грызунов. Некоторые злаки, в частности щучка дернистая (Deschampsia caespitosa) в ответ на интенсивное выедание пашенной полёвкой (Microtus agrestis) накапливают в листьях диоксид кремния (кремнезём), что делает их неполноценным кормом. Зверьки, вынужденные в зимнее время питаться такими растениями, слабеют, плохо размножаются, и численность их начинает падать. В отсутствие сильного пресса травоядных злаки постепенно восстанавливаются, причем содержание кремнезёма в них поначалу невелико. Численность полёвок также начинает расти — соответственно, увеличивается потребление ими злаков, в листьях которых снова повышается содержание кремнезёма, и таким образом весь цикл, занимающий около 3–5 лет, повторяется.

Циклические колебания численности — регулярные чередования пиков и спадов — свойственны многим млекопитающим, обитающим в умеренных и особенно в высоких широтах. У грызунов период колебаний составляет 3–5 лет, а у зайцев 9–11 лет. Хотя экологам такие колебания известны достаточно давно, споры об определяющих их механизмах отнюдь не закончены. Чаще всего предполагается, что это пример колебаний «хищник–жертва» («потребитель–ресурс»), происходящих в соответствии с классическими моделями Лотки (Alfred Lotka) и Вольтерры (Vito Volterra); см. Lotka–Volterra equations.

Для американского зайца-беляка, обитающего в таежной зоне Северной Америки это, по-видимому, действительно так, с тем лишь уточнением, что в качестве хищника выступает не только рысь (как о том пишут в учебниках), но и множество более мелких зверей, нападающих на зайчат в периоды пиковой численности (Krebs et al., 2001). Для леммингов из наиболее северных районов ареала решающими также являются отношения «хищник–жертва» (Turchin et al., 2000), но «хищники» здесь сами лемминги, а «жертва» — мох, верхние молодые листочки которого служат зверькам основным кормом зимой (обитая под снегом, они в  это время не только сохраняют высокую активность, но и размножаются).

Колебания, напоминающие классическую систему «хищник–жертва», могут, в принципе, возникнуть и в том случае, если жертвы в ответ на усиленное потребление хищником будут вырабатывать какие-то средства защиты, тогда как при ослаблении пресса хищников средства защиты образовываться не будут, а освободившиеся ресурсы пойдут на рост и размножение. Хотя описанная ситуация кажется неправдоподобной, предпосылки для ее возникновения существуют: у коловраток в присутствии хищников образуются защищающие их шипы, а одноклеточные водоросли при интенсивном потреблении их коловратками теряют свою питательную ценность.

Нечто подобное может наблюдаться и у травянистых растений, которые в ответ на интенсивное поедание животными синтезируют вещества, делающие их ядовитыми или, по крайней мере, малосъедобными. В частности, ранее было показано, что для злаков один из способов защиты от травоядных животных (в том числе полёвок) — накопление в листьях диоксида кремния (кремнезёма). Содержащая большое количество кремнезёма трава поедается менее охотно, а если зверьки и вынуждены ей питаться, то они плохо растут и размножаются. Однако поскольку образование растениями веществ, защищающих их от выедания, всегда связано для них с определенными затратами, неудивительно, что между скоростью роста растений и степенью их защищенности существует обратная связь.

Щучка дернистая (Deschampsia caespitosa). Фото с сайта www.flickr.com
Щучка дернистая (Deschampsia caespitosa). Фото с сайта www.flickr.com

Группа исследователей из нескольких университетов Великобритании предприняла недавно специальное исследование возможной взаимосвязи между накоплением в злаках кремнезёма и изменениями численности пашенной полёвки (Microtus agrestis) — вида, широко распространенного по умеренной зоне Евразии. В северной Англии, где проводилась работа, пашенная полёвка демонстрирует циклические колебания численности с периодом в 3–5 лет. При этом динамика отдельных локальных популяций вовсе не всегда синхронизирована, и таким образом в одно и то же время можно наблюдать популяции, находящиеся на разных стадиях цикла: подъема численности, пика, спада или депрессии. В наиболее оптимальных для полёвок местах обитания численность их может достигать 700 особей на гектар в годы максимумов и не превышать 20 особей на гектар в годы депрессии численности.

В зимнее время, когда зверькам прокормиться труднее, в их рационе важную роль играет злак, известный под названием щучка дернистая (Deschampsia caespitosa). Этот вид обычен и в средней полосе России (щучку можно легко определить на ощупь: если лист слегка зажать между пальцами и попытаться протащить, то в одну сторону он легко скользит, а в противоположную — не идет, встречая сопротивление множества мелких зубчиков). Именно этот злак и изучали британские исследователи на предмет содержания в нем кремнезёма в зависимости от интенсивности выедания полёвками.

Проведенные оценки количества кремнезёма в листьях щучки показали, что больше всего его содержится в растениях, взятых из тех мест, где недавно был достигнут пик численности пашенной полёвки, или из тех, где популяция полёвок находится в состоянии депрессии после спада. Минимальное же содержание кремнезёма отмечено в растениях с тех участков, где численность полёвок нарастает. Таким образом, полученные данные согласуются с выдвинутой гипотезой о том, что защищенность растений может меняться в зависимости от интенсивности пресса травоядных животных. Независимым подтверждением ее стали и проведенные теми же авторами лабораторные опыты, в которых полёвок кормили щучкой, выращенной на среде обогащенной или, наоборот, обеденной кремнием. Выяснилось, что если полёвкам давать щучку, обедненную кремнезёмом, то они быстро набирают вес, а если давать щучку, содержащую много кремнезёма, то зверьки не только не растут, но и теряют в весе.

Источник: F. P. Massey, M. J. Smith, X. Lambin, S. E. Hartley. Are silica defences in grasses driving vole population cycles? (вся статья в открытом доступе: HTML, PDF, 110 Кб) // Biology Letters. Early Online Publishing. DOI: 10.1098/rsbl.2008.0106.

См. также:
1) P. Turchin, L. Oksanen, P. Ekerholm, T. Oksanen, H. Henttonen. Are lemmings prey or predators? // Nature. 2000. V. 405. P. 562–565.
2) Charles J. Krebs, Rudy Boonstra, Stan Boutin, A. R. E. Sinclair. What drives the 10-year cycle of snowshoe hares? // BioScience. 2001. V. 51. 2001. P. 25–35 (текcт статьи есть в открытом доступе: PDF, 675 Кб).

Алексей Гиляров


Комментарии (2)



Последние новости: ЭкологияБиологияАлексей Гиляров

28.06
Подростки лучше учатся на положительном опыте, чем на отрицательном
27.06
Незамысловатая песня помогает птицам избегать хищников
22.06
Рыбки-брызгуны хорошо различают человеческие лица
21.06
Кишечная бактерия влияет на социальное поведение мышей
16.06
В Старом и Новом Свете птицы сходно реагируют на глобальное потепление
15.06
Получение генов пектиназ от протеобактерий резко ускорило видообразование палочников
14.06
Полиплоидность предков эукариот — ключ к пониманию происхождения митоза и мейоза
10.06
Удалось выяснить, почему рак может уснуть и проснуться через много лет
7.06
Индийская община Бней-Исраэль не может быть одним из десяти потерянных колен
6.06
Промышленный меланизм бабочек получил генетическое объяснение

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия