Лемминги страдают от неправильного снега

Норвежский лемминг (Lemmus lemmus) на снегу. Фото с сайта funzoo.ru

Говорят, что первые переводчики Библии на норвежский язык, пытаясь объяснить, что такое нашествие саранчи, использовали аналогию с массовым появлением леммингов. Пример апокрифичен, но показателен. Жители Норвегии и других стран самого севера Европы на протяжении веков становились свидетелями регулярных, случающихся раз в 3-5 лет, вспышек численности леммингов и других мелких грызунов. Когда леммингов много, они в начале лета встречаются повсюду, в том числе — и в населенных пунктах. Они в массе гибнут, попадая в реки и другие неподходящие для них места. В 1970 году, например, чтобы убрать с дорог многочисленные трупы погибших зверьков, пришлось даже использовать снегоочистительную технику. Однако начиная с 1994 года регулярные вспышки численности леммингов прекратились. Сравнение нашествия саранчи с набегами леммингов уже ничего не объяснит молодому поколению норвежцев. Причина столь радикального изменения популяционной динамики леммингов кроется в изменении климата. Зима на севере Европы стала наступать позже, а заканчиваться раньше. При этом частые зимние потепления и высокая влажность приводят к тому, что снег, лежащий непосредственно на поверхности земли, становится твердым и примерзает к земле. Под толщей снежного покрова не образуется свободного пространства, где проходит зимняя жизнь леммингов, где они питаются (сохраняющимися под снегом мхами и другими растениями) и где в конце зимы у них появляются детеныши. А если нет достаточно интенсивного зимнего размножения, а камеры, где находятся кормящие матери и дети, затапливают талые воды, то никакой вспышки численности леммингов произойти не может.

Норвежский лемминг особенно красив осенью. На снимке он среди зарослей черники, мхов и карликовой березы. Фото: Solvin Zankl с сайта www.solvinzankl.com

Правильные (циклические) колебания численности леммингов и других обитающих в северных широтах мелких грызунов уже очень давно привлекают внимание экологов, хотя к единому мнению о причинах этого явления они прийти не могут. Согласны все, вроде бы, только с тем, что в механизме периодических изменений численности участвуют факторы, зависящие от плотности популяции (то есть меняющие силу своего воздействия в расчете на особь). Это прежде всего нехватка пищи и пресс хищников.

Норвежский лемминг в горной тундре осенью. Надпочвенный покров состоит здесь из вороники (зеленые листочки), лишайников рода Cladonia (белые слоевища) и альпийской толокнянки Arctostaphylos alpina (ярко-красные листья). Фото Solvin Zankl с сайта www.solvinzankl.com

Помимо механизмов, связанных непосредственно с плотностью популяций, на амплитуду колебаний, а в некоторой степени — и на частоту, сильно влияют погодные условия, складывающиеся в тот или иной год. С этим, кажется, тоже согласны все исследователи. Особенно важна роль факторов, определяющих качество образующегося снежного покрова. Ведь, под снегом проходит значительная часть жизни леммингов: здесь они не только активно питаются, но и приступают в конце зимы к размножению. Хороший с точки зрения леммингов снежный покров должен не только надежно защищать их от хищников и холода, но и оставлять у поверхности земли пространство, в котором зверьки могут легко проложить сеть ходов и камер, необходимых для передвижения, питания зелеными частями растений, а также рождения и выкармливания детенышей.

После того как в тундре сойдет снег, во многих местах остаются следы ходов, которые лемминги сделали зимой. В данном случае это ходы сибирского лемминга (Lemmus sibiricus) на Таймыре. Фото с сайта www.mulder-natuurlijk.nl

Увы, происходящее в последнее время потепление на севере Европы отрицательно сказывается на судьбе леммингов. Чередование оттепелей и последующих похолоданий приводит к тому, что нижние слои снежного ковра примерзают к поверхности земли. В твердом промерзшем снегу лемминги не могут проложить сеть нужных им ходов. Доступное леммингам подснежное пространство резко сокращается. Зверькам не хватает пищи и места для устройства камер, в которых они рожают и выкармливают детенышей. Никакого пика численности весной в таких обстоятельствах не наблюдается.

Хотя общие соображения о важной роли погоды, как фактора, влияющего на динамику численности леммингов, высказывались и раньше, строгого подтверждения взаимосвязи погодных явлений и состояния популяций леммингов до сих пор не было. Однако теперь этот пробел можно считать восполненным. В статье, появившейся недавно в журнале Nature, Кирре Каусруд (Kyrre L. Kausrud) из Центра синтеза экологических и эволюционных исследований (Centre for Ecological and Evolutionary Synthesis) Университета Осло и его коллеги из других научных учреждений Норвегии и Франции проанализировали материалы по учету леммингов и других грызунов в горной южной части Норвегии за 38 лет и сопоставили их с данными по состоянию снежного покрова. Имеющиеся в их распоряжении сведения о погоде и динамике численности леммингов за период 1970–1994 гг. авторы суммировали в форме математической модели. А после того, как модель была «подстроена» под эти данные, она дала очень хороший прогноз на последующие 10 лет.

В ходе исследования выяснилось, что о состоянии столь необходимого леммингам подснежного пространства можно судить по определенной в конце зимы твердости нижних слоев снежного покрова. Чем она больше, тем меньше возможностей для сохранения около земли свободного пространства, тем меньше шансы леммингов на успешное размножение в конце зимы и достижение пиковой численности в начале лета. Для 15 лет у авторов были непосредственные оценки твердости снега, полученные в специальных снежных «колодцах», а для других лет этот показатель был рассчитан на основе выявленной взаимосвязи погоды (данные по погоде были) и твердости образующегося снега. Другой важный показатель условий для леммингов — относительная влажность воздуха. Высокая влажность свидетельствует об оттепелях и угрозе затопления подснежных коридоров леммингов, и что еще более опасно — камер, в которых находятся детеныши и кормящие их матери.

Левая панель — динамика численности леммингов (верхний график) и остальных грызунов (нижний график) с 1970-го по 2005 г. Правая панель — сопоставление реальных данных (черная линия) и результатов моделирования (красная линия — подгонка модели под реальные данные, зеленая линия — прогноз). Оценка численности дана как количество зверьков, пойманных в расчете на 100 «ловушко-ночей». Рис. из обсуждаемой статьи в Nature Linking climate change to lemming cycles

В обсуждаемой работе затрагивается также известная ранее положительная корреляция численности леммингов и численности куропаток (в южных районах Норвегии их два вида — тундряная и белая). Положительная связь между леммингами и куропатками (об обилии которых судили по статистике добычи их охотниками) опосредована через хищников. В годы пиков численности леммингов на питание ими переходят все хищники (лисицы, куньи, врановые, совы, канюки и др.). Пресс же хищников на куропаток резко снижается. Кроме того, снежный покров важен для куропаток и сам по себе, поскольку они нередко укрываются в мягком снегу от непогоды и хищников.

a — Изменение площади покрытия снегом (верхний график), твердости нижних слоев снежного покрова (средний график), относительной влажности (нижний график) в период с 1970-го по 2005 г. b — Зависимость размаха колебаний численности грызунов (выраженность вспышки численности) от твердости нижнего слоя снежного покрова (черные точки — реальные данные, красные — рассчитанные по состоянию климата). c — Зависимость изменения числа добытых охотниками куропаток от изменения численности грызунов. Рис. из обсуждаемой статьи в Nature Linking climate change to lemming cycles

Каусруд и его коллеги подчеркивают, что, хотя в их модели и принималась в расчет зависимость роста популяции от плотности, всё же в динамике популяций леммингов очевидна значимость чисто стохастического элемента, задаваемого непредсказуемыми изменениями погоды. От себя добавлю, что в данном случае правильнее говорить не о регуляции численности (это происходит благодаря плотностно-зависимым механизмам), а о ее детерминации, о меняющейся год от года «емкости среды», которая и определяет возможный максимум численности.

Источник: Kyrre L. Kausrud, Atle Mysterud, Harald Steen, et al. Linking climate change to lemming cycles // Nature. 2008. V. 456. P. 93–97.

См. также:
1) Tim Coulson, Aurelio Malo. Case of the absent lemmings // Nature. 2008. V. 456. P. 43–44.
2) P. Turchin, L. Oksanen, P. Ekerholm, et al. Are lemmings prey or predators? // Nature. 2000. V. 405. P. 562–565.
3) А. Н. Формозов. Снежный покров в жизни млекопитающих и птиц. Изд-во МГУ, 1990 г.

Алексей Гиляров

Последние новости: Экология, Биология, Алексей Гиляров

25 августа В тропическом лесу редкие виды деревьев не выносят соседства с сородичами

19 августа Меняющиеся представления об устройстве океанического конвейера

8 августа В Мировом океане становится всё меньше фитопланктона

23 июля Маленькая рыбка поддерживает продукцию некогда подорванной экосистемы

30 июня Процесс видообразования у пеночек Евразии растянулся на миллионы лет

24 июня Изменение климата повлияет на работу «водонапорных башен» Центральной Азии

16 июня Ихтиозавры и плезиозавры, по-видимому, были теплокровными

8 июня Выяснение отношений между птицами разных видов имеет далеко идущие последствия

17 мая Нападки политиков на климатологов угрожают не только науке

8 мая Анализ спутниковых снимков позволил оценить ежегодные потери лесов по всей планете

Астрономические наблюдения недели

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):