ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТРОФИЧЕСКОЙ СВЯЗИ В СИСТЕМЕ «ХИЩНИК-ЖЕРТВА» С УЧЕТОМ АРЕАЛА НИЗОВЬЕВ АМУДАРЬИ

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты экологической оценки трофической связи в системе «хищник-жертва» с учетом ареала дельты низовьев Амударьи. В данной оценке учитываются внутривидовая конкуренция популяций и ареал их обитания в двумерном приближении. Проведена оценка взаимовлияния численностей хищников и жертв.

ABSTRACT

The article presents the results of an ecological assessment of the trophic relationship in the "predator-prey" system, taking into account the area of the delta of the lower reaches of the Amudarya. This assessment takes into account the intraspecific competition of populations and their habitat in a two-dimensional approximation. An assessment was made of the mutual influence of the numbers of predators and prey.

Ключевые слова: хищник-жертва, ареал обитания, внутривидовая конкуренция, биоразнообразие, популяции грызунов, низовья Амударьи.

Keywords: predator-prey, habitat, intraspecific competition, biodiversity, rodent populations, lower reaches of the Amudarya.

В настоящее время интенсивность роста экологических проблем представляет собой результат широкомасштабного воздейсвтия антпогенных факторов на биосферу.  Серьезные изменения биологического разнообразия на планете является одним из приоритетных факторов, происходящих в экосистеме. Сокращение биоразнообразия относится к числу главных, способствующих возрастанию экологическо кризисной ситуации, не только на локальном, но и на уровне всей биосферы. Поэтому, отметим, что биологические механизмы стабильности биосферы определяют гомеостаз природных экосистем на всех уровнях их организации [6;7].

Механизмы управления, как важный элемент функционирования системы в кризисе, были рассмотрены на уровне экосистем, сообществ, популяций и особей. Ход развития процесса структурно-функциональной организации и взаимосвязи в самой трофической системе «г хищник-жертва» непосредственно зависит от ряда экологических факторов, базовым из которых является приоритет тренда популяционных процессов в динамике экосистем [3;5].

На различных этапах экологические взаимосвязи между популяциями становятся более тесными, возрастает степень целостности системы и количество таких уровней иерархии, снижается лабильность компонентов; осуществляется все более ощутимая «настройка» взаимодействия элементов системы между собой [4;7].

Многими учеными отмечено, что популяционные реакции видов животных могут показывать динамику экосистемы в целом, поэтому популяционный подход может быть удачно применен для исследования состояния естественных экосистем. Таким критериям соответствует многочисленная группа популяций грызунов, являющихся классическим модельным объектом экологических исследований широкого спектра проблем теоретической и прикладной экологии [1;11].

Грызуны, являясь важным элементом природных экосистем очень часто используются в качестве классических модельных объектов в популяционных исследованиях, в том числе, где решаются проблемы антропогенных трансформаций природной среды. Это большой численности группа млекопитающих, которая, в силу своей экологической ниши в трофических звеньях экосистем, тесно воспринимает напряжение тех или иных негативных факторов среды на масштабных территориях и, в связи с этим часто используется для биоиндикации изменений природной среды [2].

Коренные изменения, произошедшие в дельте низовьев Амударьи, привели к уменьшению площадей, занимаемых растительностью с 35% до 6%, и которые могут функционировать в пойменных местообитаниях при условии ежегодного паводкового затопления. Уникальные тростниковые и тугайные заросли, занимавшие в дельте низовьев Амударьи более 600 тыс.га, уже  к 2004 году сократились почти в 10 раз.

Исследования влияния антропогенных факторов на существование сообществ грызунов в низовьях Амударьи остаются еще крайне недостаточными. Воздействие некоторых отрицательных антропогенных факторов на внутрипопуляционные процессы, протекающих в популяциях, приводит к важным изменениям возрастной и половой структуры вида [2;10].

По данным многих специалистов, в тугайных и тростниковых зарослях в состав питания грызунов обычно входят различные виды растений, в том числе плоды лоха, семена диких злаков и их зеленые части.

В увлажнённых экосистемах, а именно в тростниковых зарослях питанием служат семена, побеги и корневища таких видов растений, как гребенщик (Tamarix hispida, T.ramosissima), карабарак (Halostachys belangeriana), саксаул (Haloxylon aphyllum), лебеда (Atriplex heterosperma, A.fomini, A.tatarica), солянка (Salsola dendroides), песчаная акация (Ammodendron Conollyi), солодка (Glycyrrhiza glabra), бассия (Bassia hissopifolia), тростник (Pragmites australis) и др.

Большинство популяций грызунов имеют циклическую динамику. Популяционные циклы характеризуются регулярностью, а также могут иметь различную амплитуду. Прерывание циклической динамики или нарушение ее регулярности можно рассматривать как пример нестационарной динамики. Мониторинг за популяциями грызунов позволили выявить массовую ацикличность популяционных процессов грызунов [9].

Одним из предполагаемых причин дестабилизации циклических процессов является ухудшение кормовой базы и изменение климатических условий. Также установлено, что выявленные временные ряды обилия сданных охотниками шкур лис отражают динамику их основного кормового ресурса – грызунов [9].

На рис.1 показана многолетняя динамика численности популяций грызунов и хищников с учетом взаимодействия межвидовых параметров. При выбранных значениях показателей популяция хищника демонстрирует устойчивый тренд развития в случае, когда кормовой базы более достаточно, а численность популяции жертв (грызунов) варьируется почти двадцатилетним периодом. Отметим, что зависимость популяции хищников от численности жертв приводит к тому, что динамика хищника подстраивается под динамику жертвы [5].

Рисунок 1. Временная зависимость численности популяций жертвы и хищника

Взаимоотношения, которые возникают между растениями и травоядными животными, также можно рассматривать как отношения хищника и жертвы [5]. 

Рассмотрим взаимоотношение «растения и грызуны», при значений параметров            и начальным условием  которое взято из оценки параметров натурных исследований системы «растения-грызуны» [5].

Проведенный корреляционный анализ показал, что взаимосвязь численности растений и грызунов по годам характеризуется очень высокой положительной корреляцией ( ). Из рис.2 видно, что при выбранных значениях показателей количество видов растений снизилось и соответственно сократилась численность популяции грызунов при условии, когда имеется большое обилие и многообразие видов растений, а также высокая стабильность численности грызунов. Здесь также видно, что динамика численности грызунов подстраивается под динамику численности растений [5].

Рисунок 2. Временная зависимость численности популяций растения и грызунов

Далее нами проведено численное исследование предложенной модели системы «хищник-жертва». Показано, что в системе могут возникать периодические и квазипериодические колебания, а также повторяемость режима динамики в результате изменений текущей численности одного из сообществ [5]. Также проанализированы сценарии перехода от стационарной динамики к колебаниям численности хищника и жертвы при различных значениях внутрипопуляционных параметров, определяющих характер динамики каждого из составляющих сообщество видов и их взаимодействия между собой [8]. Установлено, что наряду с устойчивым существованием и развитием сообществ жертв и хищников, возможны многочисленные комплексные вариации этих взаимодействующих видов. С другой стороны, и хищник может менять динамику жертвы, но лишь в случае очень «умеренного» аппетита, что с биологической точки зрения возможно лишь при наличии у хищника альтернативного вида пищи [5]. А также показано, что зависимость популяции хищника от численности жертвы приводит к тому, что динамика хищника подстраивается под динамику жертвы. В свою очередь влияние хищника вызывает сокращение амплитуды вариации численности жертвы.

Список литературы:

1. Аденбаев Е., Темирбеков Р.О., Исраилова И.О. – Морфология и биология аральской шиповки Cobitis Aurata Aralensis канала Ташсака бассейна реки Амударьи // Вестник ККО АН РУз. -2019.- №2.- с. 15-18
2. Бекмуратова Д.М. Современное состояние вопроса влияния антропогенного воздействия на динамику численности млекопитающих Приаралья// "Мировая наука" No 6 (15). -2018. - science-j.com
3. Жданова О.Л., Неверова Г.П., Фрисман Е.Я. Моделирование динамики сообщества хищник – жертва с учетом возрастной структуры взаимодействующих видов // Доклады Международной конференции “Математическая биология и биоинформатика, Том 7 Пущино: ИМПБ РАН, 2018. Статья No 86
4. Магомедов М. Ш. Особенности стациального распределения мышевидных грызунов в предгорной зоне Республики Дагестан // Экология, 2019, № 5, стр. 392-400
5. Неверова Г.П., Жданова О.Л., Фрисман Е.Я Моделирование динамики сообщества «хищник – жертва» при наличии возрастных структур // Математическая биология и биоинформатика 2019. Т. 14. № 1. С. 77–93. doi: 10.17537/2019.14.77 с. 77-93
6. Сальников, Алексей Львович Почвенно-растительный покров дельты Волги: продуктивность, динамика, кризисные процессы// автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Астрахань – 2009.- 47с.
7. Славинский Д.А. Закономерности кризисных этапов развития экосистем на примере динамики структурно-функциональных изменений/ автореферат диссертации кандидата биологических наук. - Москва - 2006.- 15с.
8. Сорокина Н. В. Антропогенные изменения северо – таежных экосистем западной сибири (на примере Надымского района)// автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
9. Суркова Е.Н. Нестационарная динамика сообщества грызунов на фоне антропогенной трансформации ландшафта пастбищных экосистем // Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. - Москва – 2020
10. Тлегенов М.Т., Бекмуратов Б.М. экологические особенности популяции Meriones tamariscinus в Низовьях Амударьи // Universum: химия и биология: электрон. научн. журн. 2022. 3(93). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/1
11. Утемуратова Г.Н. Жанубий оролбуйи шароитида сичконсимон кемирувчиларнинг экологик-популяцион тахлили: биология фанлари буйича фалсафа доктори диссертацияси автореферати: 03.00.10/ Коракалпок тиббий фанлар илмий-тадкикот институти/ Г. Н. Утемуратова. — Т, 2018. — 45 б (на рус. и англ. яз