Колебания численности европейских полевок перестают быть циклическими

Обыкновенная полевка (Microtus arvalis). Фото © Miloš Andĕra с сайта www.naturephoto-cz.com

Европейские популяции полевок — мелких мышевидных грызунов (представителей родов Microtus и Myodes) — всегда демонстрировали циклические колебания численности. Однако начиная с 1980-х годов цикличность динамики стала нарушаться, а пики численности, наблюдавшиеся ранее раз в 3–5 лет, более не наблюдаются. Возникает вопрос: это результат случайных (стохастических) процессов, протекавших в каждой популяции отдельно, или же всё дело в каких-то более глобальных процессах, например в изменении климата? Ответить на этот вопрос попыталась большая группа исследователей, проанализировавших популяционную динамику полевок из 12 разных мест в Европе. В подавляющем большинстве случаев циклический характер динамики нарушился и пики исчезли, причем происходило это синхронно в разных популяциях. Отсюда делается вывод о том, что скорее всего наблюдаемое нарушение обычной популяционной динамики есть результат крупномасштабных изменений среды, скорее всего вызванных изменением климата.

Циклические колебания численности мелких мышевидных грызунов (различных полевок, леммингов и мышей) проявляются как регулярные, происходящие обычно раз в 3–5 лет, значительные подъемы численности, сменяемые периодами депрессии, низкой численности. Такие колебания наблюдаются прежде всего в северных районах Евразии и Северной Америки (наверное многие слышали о небывалых вспышках численности леммингов в Норвегии), но не в столь яркой форме проявляется и в умеренных широтах. Однако, как констатируют зоологи, в последние десятилетия циклические колебания численности мелких грызунов затухают. Молодое поколение жителей северной Норвегии уже не представляет себе ситуации, когда в «лемминговые» годы расплодившиеся зверьки появлялись даже в городах, а в сельской местности трупы их скапливались на дорогах в таких количествах, что приходилось пускать снегоуборочную технику. На «Элементах» мы уже рассказывали о том, что численность леммингов в северной Норвегии не может в последние десятилетия достигать пиковых значений из-за того, что резко сократилось пространство под снегом, где эти зверьки еще зимой начинают активно размножаться (см.: Лемминги страдают от неправильного снега). Причина этого — изменившиеся климатические условия, прежде всего — необычайно теплые зимы.

В умеренных широтах несколько видов полевок также демонстрировали циклические колебания численности, а годы их массового размножения (известные как годы «мышиной напасти») — это еще и годы пиршества хищников, прежде всего хищных птиц, которым удается выкормить большее число птенцов, чем обычно. В последние годы многие, прежде всего европейские, зоологи отмечают, что и у полевок умеренных широт циклические колебания стали затухать. По поводу причин этих перемен идут оживленные споры, но исходный материал у каждого отдельного исследователя, как правило, довольно ограничен. Поэтому представляет большой интерес недавно опубликованная работа коллектива авторов (21 человек из 8 стран), проанализировавших современными статистическими методами популяционную динамику полевок в разных местах западной Европы — от Швеции до Франции и от Англии до Польши.

Основной целью этой работы было выяснить, произошло ли в каждом отдельном месте значимое изменение циклического хода численности наиболее массовых видов полевок. Если произошло, то важно установить, было ли это результатом локальных процессов и стохастических особенностей динамики каждой отдельной популяции или результатом крупномасштабных изменений среды (например, определяемых климатом). В последнем случае динамика популяций из разных мест должна продемонстрировать синхронность.

В большинстве моделей, объясняющих циклический характер динамики мелких грызунов, предполагается, что колебания численности возникают из-за запаздывающей реакции популяций на внешние факторы, зависящие от плотности популяции. Такими факторами чаще всего бывают: воздействие специализированных хищников (колебания, напоминающие те, что возникают в классической модели «хищник–жертва», предложенной независимо Лоткой и Вольтеррой), или же реакция основных кормовых растений, которые в ответ на интенсивное поедание накапливают вещества, резко снижающие пищевую ценность (см., к примеру: Накапливая несъедобный кремнезём, злаки регулируют численность грызунов, «Элементы», 16.06.2008).

Пашенная полевка (Microtus agrestis). Фото © Miloš Andĕra с сайта www.naturephoto-cz.com

В анализ включены данные по тем точкам, где наблюдения ведутся не менее 18 лет, а само обследование проводилось если не каждый год, то хотя бы через год. Учитывали прежде всего данные по наиболее массовым видам: обыкновенной полевке (Microtus arvalis), пашенной полевке (Microtus agrestis) и красно-серой полевке (Myodes rufocanus). Это довольно крупные зверьки, питающиеся почти исключительно травами. Динамику леммингов не анализировали, так как они встречаются только в Фенноскандии, а питаются преимущественно мхами. Основным статистическим методом, используемым в данной работе, была нелинейная авторегрессия, которая позволила для каждой серии данных выделить детерминистический и стохастический компоненты.

Динамика численности наиболее массовых видов полевок в разных местах Европы. Численность весной показана темно-серым, осенью — светло-серым. Около каждого графика приведены: латинское название вида и в скобках название места. Положение мест исследования показано на карте Европы в центре рисунка. Вариации амплитуды колебаний показаны зеленой линией (весенние данные) и красной (осенние данные). Почти везде происходило снижение амплитуды. Исключения — это популяции в Польше (F) и Восточной Германии (C). Рис. из обсуждаемой статьи в Science

Результаты анализа таковы: в 10 популяциях из 12 отмечено по крайней мере двукратное снижение амплитуды весной, а в 8 популяциях — и весной, и осенью. В двух популяциях — в восточной части Германии и в Польше — никакого значимого ослабления цикличности не наблюдалось. Авторы подчеркивают, что результаты их анализа не позволяют понять, какой именно плотностно-зависимый механизм (или механизмы) был ответственен за поддержание циклического характера популяционной динамики. Также если мы подозреваем, что общий для разных популяций фактор, вызвавший ослабление цикличности, это изменение климата, то остается неясным, что было важнее — нарушение фенологии (к примеру, более раннее наступление биологической весны) или же просто общее потепление.

Источник: Thomas Cornulier, Nigel G. Yoccoz, Vincent Bretagnolle, et al. Europe-Wide Dampening of Population Cycles in Keystone Herbivores // Science. 2013. V. 340. P. 63–66.

См. также:
1) Лемминги страдают от неправильного снега, «Элементы», 18.11.2008.
2) Накапливая несъедобный кремнезём, злаки регулируют численность грызунов, «Элементы», 16.06.2008.

Алексей Гиляров