Биоразнообразие необходимое и достаточное

Российские ученые, сотрудники Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН и Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова разработали математическую модель, позволяющую определить уровень биологического разнообразия, оптимальный для устойчивого существования экосистемы. Исследования в этой области поддерживает программа фундаментальных исследований Президиума РАН «Научные основы сохранения биоразнообразия России».

Устойчивая биосистема не может быть однообразной. Пример тому — огромные по площади посевы сельскохозяйственной культуры, легко поражаемые болезнями. Но и чрезмерное разнообразие биосистеме не на пользу. Разрабатывая модель, ученые предположили, что существует некоторый оптимальный уровень разнообразия, при котором система наиболее жизнеспособна: ни один из составляющих ее видов не голодает, не вымирает, не выбивается из сил, чтобы произвести и сохранить потомство. То есть, согласно принципу оптимального разнообразия биосистем, оптимальные уровни разнообразия биосистем должны соответствовать их максимальной жизнеспособности (минимальной вероятности вымирания).

Обычно биосистема состоит из нескольких видов. Сначала они делят между собой ресурсы (еду, питье и место под солнцем). После этого каждый вид начинает решать свою задачу, а именно стремится достигнуть максимальной численности. Он устанавливает свое внутреннее разнообразие на том уровне, на котором это возможно. Если разнообразие оказывается больше или меньше оптимального, численность вида неизбежно сокращается или на ее поддержание приходится тратить очень много сил.

Численность каждой популяции системы небезразлична для остальных. Одни виды конкурируют за пищу или место, другие едят своих соседей. В ходе взаимодействия всех видов устанавливается их оптимальная численность и соответствующее ей разнообразие. Внутривидовое разнообразие позволяет популяции приспособиться к изменяющимся условиям среды, а большое количество разных видов дает возможность всему сообществу в целом более эффективно использовать ресурсы внешней среды, в которой каждый из видов занимает свою нишу.

На примере разработанной ими математической модели двухуровневой биологической системы ученые пришли к выводу, что оптимальное внутрипопуляционное разнообразие снижается по мере стабилизации среды и не зависит от интенсивности поступления ресурса. Оптимальное же видовое разнообразие (число популяций в сообществе) и соответствующее ему значение суммарной численности (биомассы) растут по мере увеличения стабильности среды и интенсивности поступления в среду ресурса.

Исследователи подчеркивают, что оптимальное разнообразие устанавливается в ненарушенных биосистемах, которые существуют в исторически типичных для них условиях. Когда обстоятельства меняются быстро и кардинально, биосистемы, естественно, отклоняются от оптимального состояния, и их эффективность снижается. Если негативное воздействие на биосистему вовремя прекратить, то у нее есть еще шанс через какое-то время снова перейти в оптимальное состояние (старое или новое), если же нет, то гибель сообщества весьма вероятна.

Человек стремится воздействовать на природу, но при этом нельзя нарушать принцип оптимального разнообразия. Если это не учитывать, то система будет непредсказуемо реагировать на изменение внешних условий. Тогда человек и управлять ничем не сможет, и восстановить разрушенное — тоже, потому что не понимает принципов управления.