Команда
Контакти
Про нас

    Головна сторінка


Історична екологія: між повсякденністю і вічністю, або пошук рішень на перехресті проблем





Скачати 43.41 Kb.
Дата конвертації21.07.2018
Розмір43.41 Kb.
Типстаття

Н. Г. Смирнов

В Уральському держуніверситеті, на кафедрі екології, читається спецкурс під назвою "Історична екологія". Його вивчення супроводжується циклом практичних занять, які ведуться на базі філій кафедр екології та зоології біологічного факультету в Інституті екології рослин і тварин УрВ РАН. Такого курсу немає в переліку предметів на жодному з біологічних факультетів нашої країни. Читання його саме тут зовсім не випадково. Автор даної статті організував і більше 15 років очолював в згаданому інституті лабораторію з такою ж назвою. Цей курс увібрав в себе значну частину світового досвіду робіт в області історичної екології та досвід провідних вітчизняних фахівців з різних регіонів. Безумовно, він несе на собі і відбиток тих особливостей, які виросли зі специфіки розвитку таких досліджень тут, на Уралі.

Предмет, про який піде мова в цій статті, мало знаком широкому науковому співтовариству, тому необхідно зробити екскурс в самі основи і джерела історичної екології. В останні десятиліття з'явилося так багато різних напрямків екології, що навіть фахівці в класичній екології не встигають стежити за бурхливим зростанням різних пагонів на дереві своєї науки. Багато спостерігають за цим процесом з роздратуванням і ревнощами. Екологічна мода і екологічні гроші породили безліч "дітей лейтенанта Шмідта" від екології. Такі "пасинки" і справді не мають відношення до області знання, яка, за визначенням, "... вивчає організацію та функціонування надорганізменних систем різних рівнів: популяцій, біоценозів (спільнот), біогеоценозів (екосистем) і біосфери". Наша гілочка не має нічого спільного ні з "екологією культури", ні з "екологією духу"; вона виросла на одному з цілком процвітаючих стовбурів під назвою "еволюційна екологія", там, де вона тісно сплітається з одним з інших здорових пагонів - "палеоекологія". Що ж являє собою те поле, на якому працюють фахівці в галузі історичної екології? По-перше, потрібно відразу обмовитися, що це поле ділиться на два відносно незалежних ділянки, за принципом відмінностей структурно-функціональних рівнів організації живих систем. У визначенні екології зазначено, що вона займається тільки надорганізменного рівнями. Це - загальне поле, але рівні популяції видові і багатовидові (екосистемні) вивчаються на різних ділянках. До їх відмінностей ми ще повернемося через їх важливості, оскільки динаміка систем, що відносяться до цих різних рівнів, визначається різними механізмами і забезпечується різними матеріальними носіями.

Не випадково в назві статті запропонована аналогія з перехрестям. Сучасна історична екологія не представляється струнким упорядкованим будівлею якоїсь окремої науки, з чіткою плануванням поверхів-проблем і залів, де знаходяться основні об'єкти. В такому фундаментальному будівлі було б легко знайти і весь інструмент, так як у будь-якої оформилася науки, крім проблем і об'єктів, є і свої специфічні методи досліджень.

Історична екологія - це скоріше напрямок досліджень, а не окрема наука. Саме тому і виникла аналогія з перехрестям. Повнота цієї аналогії посилиться, якщо уточнити, що цей напрям займається вивченням закономірностей просторово-часової динаміки надорганізменних систем в історичному масштабі часу, робиться це за допомогою комплексу ретроспективних методів дослідження. Можна уявити, що історичний еколог - це людина, яка стоїть на перехресті і відстежує напрямку і швидкості руху популяцій різних видів, а також спільнот рослин і тварин по дорозі історичних перетворень. Такі руху або перетікання з одних станів в інші бувають у багатьох біосферних утворень, навіть, здавалося б, у таких стабільних систем, як грунту. Мета ж цього спостерігача - зрозуміти правила такого "вуличного" руху і встановити, які зовнішні сили впливають на рух, а можливо, і прямо управляють їм.

Виникає питання: навіщо такі знання потрібні? Загальні сентенції типу "знання про минуле - ключ до розуміння сьогодення і майбутнього", як правило, не задовольняють. Що ж додають в уявлення про навколишній світ знання про закономірності динаміки природних систем? Однозначно на ці питання відповісти складно, але видається, що найголовніше їх значення полягає в тому, що завдяки результатам історичної екології стає все більш ясно, як потрібно ставитися до поняття нормального стану екосистем і популяцій в постійно мінливих умовах середовища, та ще й при антропогенних впливах. Норма багатьом видається чимось таким, що просто звичніше. Наприклад, всім добре відомо, що північний олень - це тварина, що живе в тундрі. Якби хто-небудь зустрів його в лісах під Єкатеринбургом чи Москвою, то, напевно, стали б писати про загадкове подію. Бути може, тут була тундра? Дані ж історичної екології кажуть, що ще зовсім недавно майже по всій лісовій зоні мешкали лісові північні олені, всього років 200 тому вони були в наших краях звичайними тваринами. Це приклад історичного зміни чисельності виду в одній з частин видового ареалу. Норма буває зафіксована не тільки на рівні психології сприйняття окремих людей або груп людей, а й юридично або навіть законодавчо. Людська психологія так влаштована, що за норму людина приймає те, що він бачив і пам'ятає протягом тимчасового відрізка, порівнянного з його життям. Червона Книга - документ, в якому фіксується статус виду. Вид може бути "рідкісним", "дуже рідкісним", "зникаючим" або "знаходяться на межі зникнення". Як розмежувати ці категорії, якщо не знати реальної динаміки ареалу та чисельності на тривалих відрізках часу? Без таких відомостей легко сплутати ті види, в природі яких закладено бути в будь-яких умовах нечисленними, і інші - види, які стали такими під впливом якихось зовнішніх чинників. Зрозуміло, стратегія і тактика їх охорони повинні бути різними.

Багато хто пам'ятає численні публікації, відносно недавно підбурювали велику тривогу навколо проблеми порятунку Каспійського моря. Його рівень протягом деякого часу падав так швидко, що якби швидкості цього процесу зберігалися ще протягом хоча б кількох десятиліть, то Каспій як цінний об'єкт господарювання людей був би втрачений. У тому, що відбувається шукали винних: гідробудівників, меліораторів, ще кого-небудь. Не минуло й 20 років, як природний процес коливань рівня Каспію змінив напрям, і тепер виникла зовсім інша загроза: підйом рівня води. Меліоратори і гідробудівники виявилися ні до чого. У цього процесу, як і у багатьох інших, - природні коріння, а самі такі процеси можна виявити тільки на тривалих часових відрізках. Де ж норма стояння рівня Каспію?

Історична екологія вчить, що норма для більшості об'єктів в біосфері - поняття динамічне, причому, динаміка ця має складну хронологічну організацію. У ній виділяються коливання дрібного, середнього і великого масштабів, спрямовані тренди різної протяжності, якісні скачки, що призводять до переродження одного об'єкта в інший. Розбиратися в цій заплутаній ієрархії процесів різної природи - справа захоплююча, але надскладне, так як біосферні системи високих рівнів організації відносяться до класу не просто складних або дуже складних, але їх необхідно відносити до класу надскладних систем. Бажаючі познайомитися з широким розмаїттям типів динаміки різних систем можуть зазирнути в "Атлас тимчасових варіацій природних і соціальних систем".

Крім цього загального світоглядного значення обговорювана тематика має і більш конкретне значення, і далеко не одне, а які з них важливі для різних галузей науки або господарського життя, сподіваюсь, читачеві стане ясно після прочитання всієї статті.

Де межі оброблюваного поля?

Процес дослідження в історичній екології, як і в багатьох інших науках, починається зі збору та упорядкування фактів, потім на основі їх аналізу формулюються деякі теоретичні узагальнення - гіпотези, а потім концепції і теорії. Відразу треба сказати, що велика частина проблем в історичній екології ще знаходиться на стадії накопичення і первинного узагальнення фактів, йде лише пошук шляхів вирішення деяких завдань, а в багатьох областях ще й самі завдання лише формулюються. Виправданням служить той факт, що працюємо ми в дуже молодий галузі досліджень.

Отже, основні зусилля історичної екології спрямовані на вивчення закономірностей динаміки біологічних систем і впливу на цю динаміку різних факторів. Їх можна грубо розділити на внутрішні і зовнішні, так ще не можна забувати, що головні ефекти в біологічних системах, як правило, виникають при взаємодії різних факторів. Внутрішні чинники динаміки, що об'єднуються під загальним таємничим і невизначеним терміном саморозвиток, ледь проступають з туманного клубка переплетень не оформили постановок задач. Це змушує нас залишити їх обговорення на кілька років. З факторів зовнішнього середовища провідними вважаються кліматичні, а також ті, що породжені людською діяльністю. Але ерудований читач відразу скаже, що цим давно займаються багато розділів біології (палеонтологія в першу чергу), та ще й ряд суміжних наук, таких, як геологія, археологія та історія. Вірно. Саме завдяки накопиченим там відомостями і виявився специфічний клас завдань історичної екології, які в якійсь мірі перекриваються і з палеонтологією, і з геологією, і з географією, і з історією, і з археологією. Ось вам ще одне джерело аналогії з перехрестям. Історична екологія - це ще й перехрестя завдань різних наук. Щоб чіткіше позначити, де проходить розділяє їх межа, пройдемося уздовж цієї межі, причому так, щоб заходити час від часу на прикордонні "землі".

Головне, що маркує область історичної екології - масштаб подій. Ми вже відзначили, що динаміка процесів в надорганізменних системах, що відбувається в історичному масштабі, - наша область. Цей історичний масштаб слід відрізняти від більш дрібного - актуального і більшого - еволюційного.

Як повсякденність відходить в історію, погода утворює клімат, хронографіческая коливання створюють історичний тренд, а внутрішньовидова мінливість - мікроеволюційні зрушення?

Всі ці питання можна перевести на більш високий рівень узагальнення, і на науковому мовою це буде звучати так: які закономірності лежать в основі відмінностей процесів динаміки систем в актуальному і вищому - історичному - масштабі?

Щоб краще уявити специфіку цього масштабу, скористаємося ще однією аналогією. Всім добре зрозуміло, що таке погода. На побутовому рівні трохи складніше сформулювати, що таке клімат, і ще складніше - що таке кліматична епоха. Однак кожному інтуїтивно ясно, що всі три поняття відрізняються протяжністю динаміки метеорологічних процесів. Протяжність процесів, характерний час і масштаб - різні поняття, але без кожного з них нам не розібратися в цій заплутаній справі.

Погода буде відповідати актуальною динаміці, клімат - історичної, а кліматична епоха - еволюційної. Існують характерні часи процесів в різних масштабах, але повної зв'язку протяжності процесу і масштабу немає.

Познайомимося ближче з найбільш характерними процесами, що відбуваються в актуальному масштабі часу в системах для популяції видового рівня організації, в більш загальному контексті розгляду хронологічній структури еволюційного процесу. Під такою структурою розуміється підпорядкованість (ієрархія) динамічних процесів різного масштабу, кожен з яких утворює свій часовий ряд тієї чи іншої складності, кожен зі своїми характеристиками. У розчленування зовні єдиної тимчасової гармоніки коливань морфологічних параметрів на складові різного масштабу (і різної природи) полягає головна і найскладніша задача. Поняття масштабу вжито не як синонім часової тривалості процесу, і, тим більше, не тимчасового інтервалу, на якому велося вивчення. Далі буде показано, що відношення масштабу морфологічної динаміки і протяжності далеко не пропорційні. Тут мова йде про масштаби біологічної (в даному випадку морфологічної) динаміки в низці поколінь.

Вивчення хронологічній структури морфологічної динаміки в низці поколінь можна вести через дослідження таких параметрів, як швидкість, амплітуда, спрямованість, протяжність, циклічність і їх співвідношення.Поєднання досліджень хронологічної структури зі ступенем оборотності, передбачуваності та іншими характеристиками еволюційного процесу може дати багатий матеріал для пошуку нових закономірностей його протікання в межах кожного з масштабів.

Раніше нами було запропоновано використовувати три терміни для позначення різних масштабів морфологічної динаміки - актуальний, історичний і еволюційний [Смирнов, 1990]. Наявність цих трьох масштабів - гіпотеза, яку можна перевіряти, аналізуючи той чи інший матеріал. У плані конкретизації цієї гіпотези наведемо основні характеристики кожного з масштабів. У цих характеристиках поки багато спільних, можливо спекулятивних, положень, для перевірки і уточнення, а можливо, і заміни яких необхідне цілеспрямоване дослідження нових конкретних матеріалів.

Актуальний масштаб вбирає в себе всі процеси популяційної динаміки, які не змінюють середнього стану морфологічних параметрів популяції до такого ступеня, щоб такі відмінності стійко зберігалися. До цих процесів належать хронографіческая коливання: від генерації до генерації, від сезону до сезону і до якійсь мірі - від року до року. Для них характерні екстремально високі швидкості і амплітуди в поєднанні з невеликою протяжністю і частою зміною напрямків, а отже, - практично повна оборотність. Існування такого типу процесів не вимагає особливих доказів. З ними стикається кожен дослідник у своїй практиці, порівнюючи морфологічні характеристики можна побачити у природі живих популяцій у різний час. Ці процеси відбуваються постійно, вони "вкладені" в процеси більшого масштабу в якості осциляцій навколо якогось середнього популяційного стану. В особливих випадках (у вкрай консервативних форм) динаміка актуального масштабу може виключно довго - протягом багатьох сотень тисяч поколінь - чи не переростати в історичну або еволюційну.

Історичний масштаб динаміки різниться від актуального не тільки хронологічній протяжністю процесів (хоча процеси історичного масштабу легше виявляються на великих часових відрізках), скільки результатом. По відношенню до будь-якого морфологічному зрушення можна вирішити, чи зараховувати його до процесів історичного масштабу чи ні, тільки в тих випадках, коли є можливість перевірити, наскільки стійко він зберігається в ряду нащадків. В результаті динаміки історичного масштабу утворюється стійкий тренд зсуву морфологічних характеристик популяції. Такий тренд може мати мікротаксономіческій статус (зміна одного внутрішньовидової таксона іншим). Згідно градуалистической моделі, при тривалому розвитку подій історичний зрушення може перерости в подію еволюційного масштабу. В рамках моделі переривчастого рівноваги для історичних зрушень або зовсім не залишається місця, або невелике, але стійке відхилення в рамках стазиса можна віднести саме до процесу в історичному масштабі.

Еволюційний масштаб морфологічної динаміки вловлюється там, де на палеонтологічному матеріалі вдається простежити перехід одного виду в інший. Порівняння стану одних і тих же ознак у послідовно змінюють один одного видів може дати різні результати. Для одних ознак відмінностей може не виявитися зовсім, а для інших вони цілком можуть укластися в рамки історичного масштабу. Для таксономически важливих морфологічних характеристик відмінності можуть досягати максимально можливих значень. В рамках градуалистической моделі питання про відмінність між еволюційним і історичним масштабами динаміки вирішити принципово складніше, ніж в пунктуалістіческой. В рамках останньої при переході з одного рівноважного стану в інший повинні спостерігатися дуже високі швидкості зміни таксономически значущих ознак. Таким чином, в межах еволюційного масштабу слід очікувати дуже різні значення швидкостей для морфологічних змін, так як одні й ті ж морфологічні результати можуть бути досягнуті як за вельми короткий проміжок часу, так і накопичуючись поступово, але досить довго. Коротко викладена концепція хронологічній структури еволюційного процесу лежить в основі значної частини наших досліджень історико-екологічних процесів, що відбуваються на популяційно-видовому рівні організації біологічних систем.

В курсі лекцій приділяється велика увага характеристиці динаміки об'єктів, які відносять до екосистемному рівню організації біологічних систем. Ця частина екологічної науки розвивається дуже нерівномірно. Існує величезний пласт літератури про закономірності динаміки рослинних угруповань і особливо так званих сукцессіонних змінах і їх класифікаціях. У набагато меншому ступені опрацьовані питання про закономірності динаміки тваринної компоненти екосистем. Ще менше ясності в розвитку екосистем високого рівня - біогеоцензов і їх сукупностей. Цей розділ історичної екології знаходиться на такій стадії, коли ще не виділені навіть основні об'єкти, структурні одиниці екосистем високого рангу, які були б доступні для вивчення комплексу ретроспективних методів.

Чим менше опрацьована проблема, тим її важче викласти коротко і ясно, і тому в короткій статті не будемо навіть намагатися це робити; залишається лише коротко позначити спільні та відмінні моменти, характерні для динаміки популяції видових систем і многовидових екологічних систем в позначених масштабах.

В актуальному масштабі динаміка популяції видових систем має помітно менші характерні часи, ніж у многовидових систем. Різняться і швидкості перетворень, а ось циклічність зміни характеристик часто збігається, так як вона задається загальними, які не належать до тих і іншим об'єктам факторами.

Стійкість фундаментальних властивостей системи - загальний критерій межі історичного та еволюційного масштабів для популяції видових і многовидових екосистем. Поки основні властивості зберігаються - це ще історичний масштаб, а якщо немає - еволюційний. Всі відмінності є наслідком того, що ступінь цілісності екосистем істотно нижче, ніж для популяції видових, а в межах свого рівня організації вона зменшується в міру зростання положення системи в ієрархії.

Як все починалося на Уралі і куди просувається?

Історична екологія на Уралі почала інтенсивно розвиватися з середини 70-х років минулого (ХХ) століття, коли в Інституті екології рослин і тварин УрВ РАН виникла група історичної екології. З'явилася вона в складі лабораторії екологічних основ мінливості організмів, якої в ті роки керував академік РАН В. Н. Большаков. Він підтримав групу молодих зоологів, які взялися за вирішення майже не пошкоджене проблеми - реконструкції історії сучасних екосистем Уралу. До цього часу про історію розвитку природи на Уралі було відомо багато, але це багато стосувалося, головним чином, віддалених геологічних епох. Було вже добре відомо, коли і де на місці Уральських гір були моря і навіть якась температура води була в цих морях. Відомо, коли і як мільйони років тому виникли Уральські гори. Це були відомості з геології і палеогеографії палеозою і мезозою. Про безпосередній передісторії сучасної природи, яка розгорталася протягом останніх десятків або декількох сотень тисяч років, було відомо зовсім небагато. Велика частина таких відомостей черпалася із загальних уявлень, отриманих на інших територіях, головним чином, в Європі або європейській частині СРСР. Ці відомості стосувалися таких загальних характеристик кліматичної обстановки, як чергування холодних (льодовикових) і теплих (межледникових) епох, а також загальний характер флори і фауни. Великий внесок у розуміння історії сучасної рослинності на Уралі вніс праця академіка П. Л. Горчаковского "Основні проблеми історичної фітогеографії Уралу" [1969]. Ця чудова книга була написана на основі талановитого аналізу відомостей про поширення реліктових елементів у сучасній флорі, але час утворення цих реліктів потребувало Палеоботанічні обгрунтуванні, а воно в ті роки було ще відносно слабким. Були деякі рідкісні дані про знахідки кісток мамонтів, шерстистих носорогів і інших тварин льодовикових епох, але вони не мали суворої прив'язки до хронологічної шкалою, яка можлива тільки на основі абсолютних методів датування, зокрема радіовуглецевого методу.

Реально такі роботи стали можливі після того, як на кафедрі зоології УрГУ з'явилася випускниця аспірантури Зоологічного інституту АН СРСР, учениця патріарха всіх сучасних палеозоологів-теріологів Росії і колишніх республік СРСР Ігоря Михайловича Громова, тоді молодий кандидат наук Ганна Георгіївна Малєєва. Вона навчила зоології багато десятків студентів і багатьом прищепила інтерес до палеозоології, в тому числі і всім тим, хто розвиває цей напрямок зараз. Серед її студентів минулих років є доктори і кандидати наук, а багато методичні підходи, запропоновані А. Г. Малєєва, лягли в основу сучасних уявлень історичної екології.

Отже, з учнів А. Г. Малєєва і В. Н. Большакова сформувався колектив спочатку групи, а потім лабораторії історичної екології. При перших же самостійних кроків нам стало ясно, що розгортати широкі роботи з добування масових матеріалів про попередніх етапах розвитку екосистем Уралу без забезпечення надійної хронологічній основи не мало особливого сенсу. Таку основу міг створити тільки радіовуглецевий метод. У ті роки в країні не було ринку комерційних датувань, а про контакти із зарубіжними лабораторіями, живучи в закритому для іноземців Свердловську, ми і не мріяли. Було вирішено спиратися на власні сили. Жили в такій обстановці, що будь-які завдання здавалися по плечу. Створити власну лабораторію для визначення абсолютного віку органічних зразків за змістом радіовуглецю - завдання зовсім не просте, це ми розуміли, але за певних умов і вона виявилося здійсненним. За пару років було закуплено або виготовлено на замовлення унікальне обладнання, і установка почала давати перші датування. У цій складній справі, як у багатьох інших, ми рівнялися на досвід близького за тематикою і науковим прагненням колективу групи під керівництвом доктора біологічних наук Л. Г. Дінесмана, яка працювала в Москві, в Інституті еволюційної морфології і екології тварин ім. А. Н. Северцова АН СРСР. Ця група виникла і розвивалася під безпосереднім впливом "батька" вітчизняної биогеоценологии академіка В. Н. Сукачова. Вона успішно працює і в наші дні, але з тих пір відбулося багато змін. Ні не тільки АН СРСР, а й інститут в Москві змінив назву, а похилий вік змусив залишити керівництво науковими колективами багатьох з наших вчителів. Зносилася, постаріла морально і фізично і померла наша радиоуглеродная установка. Зате відкрився широкий шлях до міжнародного співробітництва. Хто знає, що краще - отримувати датування на своєму "саморобному" обладнанні в уральському виконанні або мати можливості замовляти датування в провідних лабораторіях світу?

За минулі роки багато що змінилося, і ці зміни можна оцінювати з різних позицій, але ніяка робота не залишається марною. Дуже важливо, що на самому початку шляху був пройдений етап саморобних приладів, багатьох методичних пошуків в експедиціях, в тому числі щодо ефективних способів отримання масового фактичного матеріалу. Все це задало на старті високу планку методичного рівня робіт, налаштувало на глибоке вивчення предмета зсередини, знання проблем і тонкощів в справі отримання не тільки радіовуглецевих датувань, розвинуло смак до впровадження в практику історико-екологічних робіт різних досягнень з суміжних областей природних наук.

Можна було б багато чого згадати з етапу первинного накопичення масового матеріалу з його романтичними принадами, захоплюючими експедиціями, пошуками, знахідками ...

Чого вартий, наприклад, шестирічний цикл робіт по розкопках на Південному Уралі в зв'язку з дослідженнями відкладень Ігнатіевская печери з її знаменитими малюнками і культурними шарами епохи палеоліту! В результаті видані кілька великих узагальнень, монографічні збірники та статті, як разом з колегами-археологами, так і самостійно.

Піонерські роботи на Півночі Західного Сибіру і Ямалі багатьом дали відчути себе першопрохідцями, особливо після того, як там були знайдені і вивчені перші місцезнаходження викопних решток гризунів, жуків і насіння рослин з плейстоценових відкладень, - всупереч домовленостям колег про безперспективність таких пошуків.

Великий людський і професійний досвід отримали всі учасники кількох міжнародних проектів, які вів і продовжує вести наш колектив. Особливо це важливо для студентів, які в експедиціях працюють разом з однолітками з інших країн. Роботи з міжнародних і міждисциплінарним проектам не тільки допомагають обзавестися сучасної дослідницької технікою і відкривають короткий шлях до публікацій в престижних міжнародних виданнях. Ці контакти дозволяють вести узагальнення не тільки на регіональному рівні, а й на рівні великих частин світу і континентів.

Підсумок багаторічних робіт - багато сотень досліджених місцезнаходжень залишків рослин і тварин, що дали громаду фактів для узагальнень. Ці узагальнення опубліковані в багатьох сотнях статей і десятках книг на різних мовах. Вони доповідалися на конференціях, нарадах, конгресах в багатьох містах нашого великого вітчизни, в США - в Вашингтоні, Спрінгфілді, Чикаго і якомусь маленькому університетському містечку в середніх штатах (назва не пам'ятаю), куди їздив визнаний лідер уральської археозоологіі П. А. Косинцев. Великий любитель наукового туризму А. Бородін побував з доповіддю навіть у Акапулько, пропагував свої досягнення на півдні Африканського континенту і в наукових центрах Європи. Колеги з усього світу в Берліні та Римі могли обговорювати досягнення А. Воробйова і І. Головачова - недавніх студентів. Останнього для спільної роботи восени чекають в Амстердамі.

Не менш важливо, що сформувався цілий клан уральських фахівців в галузі історичної екології. Ця команда включає фахівців різних напрямків, які можуть, застосувавши арсенали своїх методів, реконструювати багато характеристик минулих екосистем. Таку команду знавців, які вміють за фрагментами залишків визначати дрібних і великих звірів, птахів, риб, жуків, а по насінню, пилку і спор - рослини, які жили тисячі років тому, зібрати дуже важко. Ще важче організувати їх в працюючий колектив. Допомагає те, що всі вони випускники біофаку УрГУ і продовжують відчувати цей зв'язок. Всі вони пройшли шлях від студентів, вперше поїхали на розкопки за романтикою, деякі, витримавши випробування рутинної повсякденної роботи, дізналися радість перших відкриттів і виросли до зрілих дослідників. Найзатятіші і сміливі вкусили принади проникнення в суть наукових проблем вже на перших молодіжних конференціях. Всі вони працюють з нинішніми студентами, і це основний привід не втрачати оптимізму у важкі моменти.

Як ведуться історико-екологічні роботи

Закінчена історико-екологічне дослідження складається з ряду етапів, але як мінімум їх повинно бути три. На першому етапі з'ясовується, що являє собою досліджуваний об'єкт, коли він існував і яке його місце в ряду інших? На другому етапі ведеться реконструкція типу динаміки досліджуваної системи, зі спробами оцінити різні параметри цієї динаміки. Етап третій (якщо до нього доросло дослідження) - побудова або перевірка існуючих теоретичних конструкцій (гіпотез, концепцій, теорій).

Етап перший - реконструкція окремих станів досліджуваних систем. В курсі лекцій цього розділу приділяється багато уваги. Потрібно, щоб студенти ясно представляли всю різноманітність джерел історико-екологічної інформації та специфіку роботи з кожним з них. Коло таких джерел дуже широкий - це і археологічні пам'ятники, і зоогенние скупчення кісток тварин в печерах, і прошарки зі скупченням органічних залишків в алювіальних відкладеннях, де можна знайти і раковини молюсків, і хітин жуків, і залишки насіння рослин; маса багатих знахідок чекає дослідника в донних відкладеннях озер. Класичним об'єктом палеоботанічних реконструкцій для голоцену служать відкладення торфу. Вміла робота з древніми текстами рукописних і друкованих книг, різного роду документами (від податкових книг до священних текстів) теж може принести грамотному досліднику багаті відомості про стан екосистем минулого. Навіть старі фотографії та малюнки іноді служать відправним документом, наприклад, для реконструкції динаміки таких важливих характеристик живої природи, як зміна положення верхньої межі лісу в горах, крайових утворень льодовиків. Зараз навіть космічні знімки, зроблені в різні десятиліття, можна віднести до арсеналу історичної екології, так як вони дають можливість ретроспективного погляду на безліч характеристик живого покриву нашої планети.

Коли дослідник знаходить місцезнаходження з залишками стародавнього життя, наприклад, печеру, в пухких відкладеннях якої накопичилися кістки тварин, з яких можна витягти пилок або макроскопічні залишки рослин, починається польовий етап дослідження. Розкопки ведуть приблизно так само, як це роблять археологи, розкопуючи стародавні поселення або могильники. Головне на цьому етапі - зафіксувати всі деталі для виділення і характеристики окремих верств і прошарків, щоб в подробицях розібратися, які з них накопичилися раніше, а які пізніше і які чинники зумовили їх утворення. Процес розкопок за своєю природою двоїстий: це одночасно і дослідження об'єкта, і його руйнування. Так що якщо в ході розкопок щось не зафіксовано, то воно буде втрачено назавжди. Тут багато тонкощів і професійних хитрощів, якими в курсі лекцій і на практичних заняттях професіонали діляться зі студентами.

Отриманий в ході розкопок матеріал повинен перетворитися в наукову колекцію. Для цього залишки визначають за належністю до частин скелета або органів і, як можна точніше, - по таксономической приналежності. Підсумок цього етапу - складання списків таксонів із зазначенням достатку кожного з видів для кожної з неподільною далі порцій матеріалу, що відображають певний етап накопичення залишків колишнього життя. Це дуже трудомістка справа. Адже чим більш тонкі просторово-часові відмінності належить оцінити, тим більше матеріалів повинна містити кожна вибірка. Іноді доводиться йти на величезні трудовитрати, але зате з'являється тверда впевненість, що в списках опинилися навіть самі рідкісні види, які мешкали на досліджуваній території в досліджуваному відрізку часу, а частки залишків видів отримують усталені оцінки. Наприклад, для кожного з 11 позднеледніковое горизонтів печери Расік було вилучено та визначено від 1,5 до 9 тис. Тільки корінних зубів гризунів.

Для того, щоб різнобічно інтерпретувати отримані матеріали, потрібно розібратися в великому комплексі питань. Тут можна їх тільки позначити. Коли і за який час накопичувався кожен шар? Чи були перерви в освіті шарів і, якщо так, то які? Якою мірою в зборах йде осреднение річних флуктуацій складу і структури спільнот? З якою території відбувалося накопичення залишків в даному місці? Який механізм цього накопичення і які фактори вибірковості такого накопичення? І так далі ... Відповіді на ці питання повинні дати в руки дослідника матеріали, необхідні для запуску процедури реконструкції окремих елементів минулих локальних екосистем.

В процесі збору матеріалу постійно переконуєшся в тій простій істині, що "немає в світі досконалості", так як в одному місці (розрізі) неможливо знайти весь необхідний комплекс матеріалів для повноцінних реконструкцій. Доводиться винаходити способи з'єднання розрізнених матеріалів. Нами використовуються поняття локальної, регіональної та зональної фауни і флори для реконструкції локальних, регіональних і зональних типів екосистем. В основі методології таких реконструкцій лежить поєднання принципів актуалізму і історизму, примирює які принцип розвитку. Для древніх екосистем, для яких існують прямі аналоги серед сучасних, в процедурі реконструкції немає принципових складнощів, скоріше, це справа техніки і завзятості. Коли ж доводиться мати справу з часом, хоча і не настільки віддаленими від сучасності, але відносяться до іншої кліматичної епохи, то виникають складності принципові. Близько 10 тис. Років тому пройшов кліматичний кордон, розділив сучасний (післяльодовиковий) період і останню льодовикову епоху. По той бік цієї межі тривалий час не існувало знайомих нам зональних екосистем: тундри, лісів, степів. А що ж було? Зараз вже відносно непогано відомо, які тварини і рослини де жили. Коротко розберемо таке співтовариство на прикладі екосистем Середнього Уралу в так звану епоху пізнього Валдая (20 -14 тис. Років тому). Знаковим видом тварин цієї епохи був мамонт. Всі інші тварини утворюють кілька груп. Це, наприклад, великі травоїдні, які вимерли одночасно з мамонтом (шерстистий носоріг, первісний бізон, гігантський олень, уральська кінь), і великі, теж вимерлі до теперішнього часу хижаки і падальщики (печерний лев, печерна гієна, печерний ведмідь). Однак там же мешкали і види, які живуть на Землі в наші дні, хоча і не на цій території, зараз зайнята лісовою зоною. Йдеться про антилопі-сайзі, ховрахи, бабаків і тушканчиків зі степова форель і пищухами, які зараз живуть в степах і пустелях. Але тут же жили і предки сучасних тундрових лемінгів, вівцебиків і північних оленів. Під стать такому всесвітньому змішання тварин була і рослинність. Ці спільноти називають і трактують їх природу по-різному. У вітчизняній літературі найпоширеніше їх назва - тундро-степові, змішані, в американській - безаналогових, або дисгармонійні спільноти. Різні тут не тільки назви, а й концепції, на яких засновані трактування самого феномена. На Уралі розвивається своєрідна концепція, заснована на уявленні про особливе, але зональному типі природи в льодовикові епохи зі своєрідним розподілом тепла і вологи за минулими сезонами, при значній ролі відсутнього зараз фактора покривних льодовиків на Європейській рівнині. Ми називаємо її концепцією гіперборейной зони. Суть її зводиться до визнання якісного своєрідності складу і структури екосистем, які неможливо звести до гібриду між сучасними степами і тундрами [Смирнов, 2001]. Її розробка нерозривно пов'язана з впровадженням найсучасніших методів досліджень. Один із прикладів. З появою нових варіантів радіовуглецевого методу (акселераторной мас-спектрометрії - AMS) з'явилася можливість абсолютних датувань, що дають помилку всього в кілька десятків років при віці зразка близько 15 тис. Років. Особливо важливо, що такі датування можна отримувати, використовуючи зовсім мала кількість вихідного матеріалу. Нам вдалося взяти участь в колективному проекті з американськими колегами - палеонтологами і фахівцями ведучого ядерного центру США (Ліверморської лабораторії), в результаті якого вперше був однозначно вирішено один з найважливіших аспектів проблеми природи "змішаних" фаун. Із застосуванням AMS-технології були продатувати поодинокі щелепи різних видів дрібних гризунів, сучасні нащадки одних з яких живуть в степах, а - інші в тундрі. Вік залишків збігся настільки, що відпали будь-які сумніви в тому, що звірята, яким належали ці щелепи, жили на одній території одночасно. В результаті було відкинуто припущення про те, що одночасне проживання на одній території кардинально різних в екологічному відношенні тварин - лише ілюзія, що виникає в результаті дуже швидкої зміни природних умов від тундрових до степових.

Тільки з використанням масових радіовуглецевих датувань вирішується на сучасному рівні і проблема часу вимирання окремих видів. Не так давно вважалося, що в середніх широтах мамонти разом з багатьма іншими тваринами, на зразок печерних ведмедів, шерстистих носорогів і вівцебиків, вимерли близько 10 тис. Років тому. Однак недавно російські дослідники встановили, що цей процес був сильно розтягнутий у часі, причому відбувався далеко не одночасно на різних територіях. Найбільш вражаючий феномен пов'язаний саме з мамонтами. З'ясувалося, що зовсім недавно, всього близько 4 тис. Років тому, коли в Стародавньому Єгипті на папірусі грамотні люди вже виводили перші записи, на острові Врангеля все ще бродили стада мамонтів. Якщо подивитися на проблему вимирання на рубежі льодовикової і післяльодовикової епох в більш загальному вигляді, то її можна сформулювати як проблему типології реакцій живих систем на дуже різкий кліматичний стрибок на межі плейстоцену і голоцену. У ній є дуже істотна частина, "підвідомча" історичної екології, цілий букет складних питань, який заслуговує докладного розгляду в окремій статті.

Етап другий - опис різних параметрів динаміки систем.На цьому етапі увага зосереджена на описі таких параметрів динаміки популяцій і екосистем, як протяжність, напрямок, швидкість, средовая або внутрішня обумовленість змін. Почнемо з середовищної обумовленості. Всіх хвилює проблема глобального потепління клімату. Екології належить той її аспект, який стосується не власне реконструкції або передбачення цих змін (це доля кліматології), а реакції екосистем і видів на це саме потепління. За останні 15-20 тис. Років, т. Е. На пам'яті людини сучасного виду, чого тільки з кліматом не відбувалося! Сучасне потепління - зовсім незначний епізод в ряду минулих катаклізмів. Природа поставила величезну кількість експериментів в цьому руслі. З цих експериментів одні види вийшли, сильно розширивши ареали, інші їх скоротили, треті зовсім зникли з лиця Землі. Реакції таких складних утворень, як природні екосистеми, ще більш неоднозначні. Було б наївним самообманом сказати, що сучасна наука могла б правильно передбачити підсумок кожного з таких експериментів. В даний час немає єдиного погляду навіть на типологію реакцій видів на кліматичні зрушення історичного масштабу. Одні дослідники вважають, що такі реакції суто індивідуальні для кожного виду рослин і тварин, інші говорять про групових реакціях. Наш досвід вивчення цієї проблеми підказує, що ситуація сильно залежить від конкретної обстановки. На сучасному етапі більш продуктивно вивчення окремих параметрів динаміки.

Протягом останніх трьох років нами виконувався проект, підтриманий РФФД і спеціально присвячений дослідженню одного з таких параметрів - швидкості перетворень екосистем і окремих видів. Найбільшу увагу було приділено швидкостям морфологічної еволюції в популяціях тварин. В основі інтриги перебував загадковий феномен залежності швидкості еволюційних змін від довжини тимчасового відрізка, на якому цю швидкість оцінювали.

Нерівномірність швидкостей є одним з основних атрибутів органічної еволюції, і пошук закономірностей в їх розподілі - одна з найцікавіших областей дослідження, яка давно привертає увагу біологів.

Ряд міркувань змусив зосередитися на динаміці одних і тих же ознак в ряду предків і нащадків. Для вивчення цих процесів на часових відрізках, тривалість яких перевищує значення, доступні експериментальному вивченню, найчастіше залучається палеонтологічний матеріал. Приклади такого роду послужили одним з найважливіших підстав висунення теорії переривчастого рівноваги (пунктуалізм). Вона була запропонована в якості альтернативної по відношенню до теорії градуалистической еволюції, що має на увазі поступові перетворення з відносно рівномірними швидкостями на різних часових відрізках. На перших етапах її висунення дискутувалося питання про те, яка з моделей - переривчастого рівноваги або градуалізм - правильніше описує еволюційний процес. Далі така постановка питання була замінена іншою: яка з моделей частіше відповідає процесам, які відбуваються в різних групах живого?

Один із феноменів, давно виявлених, але до сих пір інтригуючих багатьох дослідників, полягає в тому, що темпи морфологічних перетворень пов'язані з інтервалом часу, на якому їх оцінювали. Цей зв'язок зазвичай буває зворотної, тобто на малих часових відрізках відзначаються більш високі швидкості, ніж на великих. У загальному вигляді пояснення цього феномена приходить до кожного, хто спробує в ньому розібратися. Не викликає особливих сумнівів, що при оцінці еволюційних змін на великому часовому відрізку відсутність інформації про динаміку досліджуваних показників всередині цього відрізка, найімовірніше, призведе до осреднении швидкостей різноспрямованих процесів (в тому числі і швидких), в той час як на малих часових відрізках більш ймовірно вловити короткочасні флуктуації, розрахунок швидкостей яких за тією ж методикою, що і для швидкостей еволюції, дає дуже великі величини. Інтерес до зазначеного феномену не згасає через величезні і ще не вичерпаних можливостей його аналізу.

Серед інших робіт в цій галузі нами був детально проаналізований приклад надвисоких швидкостей морфологічних перетворень зубної системи у одного з видів гризунів - копитного лемінга. На ньому було показано, що значна частина розгляду феномена неоднорідності темпів переходить в площину пояснення того, чому саме на коротких відрізках спостерігається дуже велика неоднорідність швидкостей. Першими і, на наш погляд, головними є причини методичного плану. При не дуже суворому відборі матеріалу для аналізу значна частина великих морфологічних відмінностей має географічну природу, а не тимчасову. Роботи такого плану повинні спиратися на популяционную ідеологію і використовувати специфічні методи дослідження динамічних процесів в популяціях з урахуванням певного масштабу. Це означає, що при пошуках історичних трендів осреднение чисельних характеристик по вибірках з популяції можна проводити тільки з урахуванням як просторової, так і тимчасової неоднорідності, що виникає за рахунок процесів актуального масштабу. При використанні методики парних порівнянь (а не аналізу часових рядів, який значно більше відповідав би природі досліджуваного процесу) можуть спостерігатися дуже помітні і статистично значущі морфологічні відмінності між порівнюваними парами вибірок, які, проте, часто не утворюють стійкого тренда і тому повинні бути віднесені або до категорії хронографіческая флуктуацій актуального масштабу, або до просто випадковим; і ті, і інші непридатні для розрахунку швидкостей спрямованого еволюційного процесу.

Головне - неможливість використання моделі аналізу, виробленої для процесів в еволюційному масштабі, до процесів в масштабі історичному. Для внутрішньовидових історичних перетворень необхідно виробити своєрідну процедуру оцінки швидкостей перетворень. Вона повинна враховувати, що такі процеси йдуть не по моно- чи поліфілетічеського принципом, як еволюція вищих таксонів, а відповідно до сітчастої моделлю взаємодіючих популяцій. На цьому шляху бачаться перспективи важливих відкриттів.

Етап третій - побудова теоретичних конструкцій. Моделі, концепції, теорії, закони - словом, конструкції, без яких неможливо побудувати теоретичну частину будь-якої науки, в нашій галузі поки тільки народжуються. Допомагає, знову ж таки, позиція "на перехресті". Здається, що успіх чекає на шляху використання аналітичного апарату з інших близьких наук. Надихаючий приклад дає, наприклад, робота С. П. Капіци з співавторами "Синергетика і прогнози майбутнього" [2001]. Сучасну проблематику історичної екології істотно стимулюють не тільки сюжети з давньої давнини природи і суспільства, скільки гострі дискусії з проблем, що хвилюють суспільство зараз. Просто фахівці, які добре знають це минуле, бачать сучасність крізь досвід багатьох подій, в яких повсякденність породжувала історію, а та в свою чергу йшла у вічність. Це стосується не тільки людської історії та історії природних систем, а й їх нерозривному зв'язку. Пошук загальних закономірностей в динаміці актуальною, історичної та еволюційної на всіх поверхах організації живого і розумного - це гідна перспективна завдання для декількох майбутніх поколінь.

Список літератури

1 Біологічний енциклопедичний словник. М., 1986.

2 Горчаковскій П. Л. Основні проблеми історичної фітогеографії Уралу. Свердловськ, 1969. (Тр. Ін-ту екології рослин і тварин УФАН СРСР; Вип. 66).

3 Капіца С. П., Курдюмов С. П., Малинецкий Г. Г. Синергетика і прогнози майбутнього. М., 2001..

4 Смирнов Н. Г. Зональний розподіл ссавців в пізньому Валдай на Уралі // Мамонт і його оточення: 200 років вивчення. М., 2001..

5 Смирнов Н. Г., Большаков В. Н. та ін. Історична екологія тварин гір Південного Уралу. Свердловськ, 1990..


  • Як ведуться історико-екологічні роботи
  • Список літератури