Закон «джунглей» - Шон Кэрролл

Чистые озера, спокойные, полные света,

Чистый город, укутанный в белые одежды —

Каким видением они предстают!

Весь этот пейзаж, словно плывущий куда-то,

Напоминает страну облаков или грез,

Купающуюся в золотом воздухе!

Кроме того, я не знал, что смотрю на одно из наиболее изученных озер в мире. На этом озере и в этом университете зародилась американская лимнология (наука об озерах). Первые исследования в этой области начались еще в 1875 г., когда университету было всего 25 лет, и в нем обучалось 500 студентов (а не 43 000, как сейчас). Восхищаясь спокойными голубыми водами и прелестными берегами Мендоты, я также не подозревал, что это озеро в беде: как и озеро Эри, близ которого расположен мой родной город Толидо, Мендота страдает от ежегодного цветения воды, популяции рыбы в нем сокращаются.

Я действительно очень мало знал в тот день – не знал и того, что Мэдисон станет моим домом на ближайшие 28 лет. Не знал, что в том самом году на озере Мендота начнется крупнейший в истории экологический эксперимент – попытка применить некоторые законы джунглей и исправить связанные с ними «расстройства».

Манипулирование каскадами

Одна из первых истин, которые я узнал о висконсинцах, живших со мной бок о бок, заключалась в следующем. Висконсинцы питают особую любовь к футбольному клубу «Грин-Бэй Пэкерз» («Грин-Бейские упаковщики») и к рыбе. Каждый год в водах штата добывается почти 90 млн штук рыбы, тогда как все население штата составляет менее 6 млн человек. Многие суровые местные ребята так увлекаются рыбалкой, что могут выбираться на озерный лед и в лютые зимние морозы. Там многие из них устанавливают импровизированные палатки, пробуривают в толстом льду лунку и удят любимую рыбу: судака, щуку и более мелкую – синежаберного солнечника, краппи и желтого окуня.

Но в начале 1980-х популяция судака в озере Мендота снизилась настолько, что наловить этой рыбы нельзя было ни в один сезон. Более того, летом озеро цвело, берега были облеплены водорослями, вода была гнилой и душной. Рыбаки и обыватели в один голос призывали власти штата что-нибудь предпринять.

Департамент природных ресурсов штата Висконсин (DNR) пробовал разные способы, которые позволили бы улучшить качество воды и увеличить популяции рыбы. Местные власти в приозерных районах спонсировали программы по выводу фосфора (подпитывавшего водоросли) из сельхозоборота, власти пытались чистить озеро от водорослей механическими средствами. Департамент поддерживал местные рыбацкие клубы, в которых занимались выращиванием судака и высадкой его в водоемы. Но Мендота – большое озеро, и то количество рыб, которых можно было вырастить в клубах, казалось каплей в море. Таких работ по зарыблению было недостаточно для создания самоподдерживающихся популяций. Джеймс Эддис, директор ихтиологического отдела DNR, прочитал одну научную статью, которая подсказала ему смелую идею.

Некоторые ученые уже проводили новаторские эксперименты в трех небольших озерах в северо-восточной части штата, близ границы Висконсина и Мичигана. Исследованиями руководили Стивен Карпентер из Университета Нотр-Дам и Джеймс Китчелл из Висконсинского университета. Карпентер и Китчелл одними из первых поддержали идею трофических каскадов и предположили, что «плодовитость» озер зависит от каскадов, включающих до четырех трофических уровней. В эти каскады входили (сверху вниз): хищники, (например, окунь, щука и лосось), питавшиеся более мелкой рыбой; мелкая планктоноядная рыба; растительноядный планктон и, наконец, донный фитопланктон, например водоросли.

Чтобы проверить свою гипотезу, они стали работать на трех озерах, которые назывались Питер, Пол и Тьюсди, площадью от 0,8 до 2 гектаров. Пищевые цепи этих озер были хорошо изучены. В озерах Питер и Пол большеротый окунь (хищник 1) питался более мелкими гольянами (хищник 2), которые, в свою очередь, кормились мелкими рачками (зоопланктоном). Наконец, эти рачки ели водоросли (фитопланктон). Интересно, что в близлежащем озере Тьюсди сложилась совсем иная ситуация: там не было окуня, зато было очень много гольяна. Зоопланктона тоже было мало, и пышно росли водоросли.

Исходя из этих наблюдений, ученые предположили, что если запустить в озеро Тьюсди окуня, то нижние уровни каскада в нем изменятся и станут такими, как в озерах Питер и Пол. Таким образом, численность популяций в каскаде диаметрально поменяется. Для проверки своей гипотезы им пришлось пересадить немало рыбы – почти 400 окуней из озера Питер. Поймать окуня непросто, а четыреста окуней – тем более, поэтому они выгоняли рыбу на поверхность электрошоком, а затем подхватывали ее. Им удалось извлечь из озера Питер около 90 % взрослых окуней и пересадить их в озеро Тьюсди, а 90 % популяции гольяна из озера Тьюсди (примерно 45 000 рыб) они пересадили в озеро Питер. Озеро Пол оставили без изменений для контроля погоды и иных факторов.

Когда в озере Тьюсди появились окуни и уменьшилось количество гольяна, вскоре проявились и спрогнозированные эффекты. Оставшиеся гольяны практически исчезли, так как на них охотились интродуцированные окуни, и общая масса зоопланктона увеличилась на 70 %. В свою очередь, популяция водорослей уменьшилась примерно на 70 %. Подсадка окуня и удаление гольяна перевернули каскад в озере Тьюсди (рис. 9.2).

Когда Эддис узнал об этих результатах, ему показалось, что подобные биоманипуляции можно было бы применить и в озере Мендота, чтобы увеличить в нем популяцию хищных рыб, уменьшить количество водорослей и сделать воду чище. Эддис позвонил Китчеллу и обсудил возможность поставить в озере Мендота точно такой же эксперимент, который Китчелл с Карпентером уже проводили севернее. Китчелл был обеими руками за. «Давайте!» – сказал он.

Но озеро Мендота было в 2000 раз больше озера Питер и гораздо глубже, тут требовалось хорошо поработать над логистикой. Кроме того, озеро располагалось всего в нескольких кварталах от муниципалитета густонаселенного города; требовалось учитывать политические моменты. Разумеется, не последним был и денежный вопрос.

Мальки, молодь и рыбаки

Как минимум у Эддиса имелись нужные деньги. Незадолго до того Конгресс принял поправку к Закону о восстановлении аквакультуры для спортивного рыболовства, согласно которой создавался новый фонд для поддержки водных ресурсов (Aquatic Resources Trust Fund). Поддержка спортивных рыболовных программ, подпитываемая налогами от продажи лодок, лодочного горючего и рыболовных снастей, утроилась: от 38 млн долл. в 1985 г. до 122 млн долл. в 1986 г. Согласно новому закону Висконсину предстояло ежегодно получать на несколько миллионов долларов больше. Поскольку основная проблема с озером Мендота заключалась в истощении запасов хищной (спортивной) рыбы, в частности судака и щуки, можно было выбить финансирование на восстановление популяций этой рыбы в озере.

Рис. 9.2

Манипуляция трофическими каскадами в озерах штата Висконсин. После посадки окуня в озеро Тьюсди (справа) в нем образовался примерно такой каскад, как в озерах Питер и Пол (слева), в результате чего сократилась популяция гольянов, увеличилось количество растительноядного планктона и уменьшилось количество водорослей

Иллюстрация Лиэнн Олдз

Но дело было непростым. Вопрос о том, кто будет распоряжаться рыбой штата, был отчасти политическим. Судак – культовая добыча для рыбаков, Китчелл знал, что на нее просто молятся по той простой причине, что судак очень вкусный. Северные озера штата привлекали много туристов, там требовалось регулярно проводить зарыбление. DNR удавалось выращивать всего 3,6 млн судаков, этого не хватало даже для удовлетворения уже имевшегося в штате спроса. Чтобы нормировать рыбу, DNR ограничивал подсадку судака в любое озеро 100 000 особей молоди, а такое количество молоди не оказало бы существенного влияния на популяцию судака в Мендоте. Китчелл и Эддис подсчитали, что в Мендоту нужно несколько лет подсаживать примерно четверть всей судачьей молоди, выращиваемой в штате. Договориться об этом с рыбопромышленниками штата было сложно.

Проект был сопряжен и с другими «политическими» рисками. Чтобы поставить эксперимент в большом озере, расположенном в урбанизированной местности (озером пользовались десятки тысяч человек), требовалась серьезная публичная дискуссия. А поскольку эксперимент предполагалось ставить в столице штата, использующей муниципальные средства на сумму 1,2 млн долл., проект явно потребовалось бы тщательно проверить. Эксперимент мог провалиться и тем самым подтвердить существующее у некоторых мнение, что вся затея – просто разбазаривание денег, хуже того, разбазаривание рыбы.

Существовал и некоторый научный скептицизм, так как на тот момент концепция трофических каскадов еще не пользовалась широким признанием. Десятилетиями господствовала точка зрения, что регуляция экосистем происходит снизу вверх и зависит от питательных веществ. Причем Мендота, в отличие от небольших северных озер, с которыми экспериментировали Карпентер и Китчелл, была так называемым эвтрофным озером: туда поступала извне масса питательных веществ, содержавшихся в сельскохозяйственных и коммунальных стоках. Эти вещества стимулировали рост микроорганизмов. Некоторые сомневались, позволят ли манипуляции со звеньями пищевой цепи выше микробного уровня «пересилить» этот приток. Кроме того, было неизвестно, сколько рыбы нужно подсадить, чтобы популяции в озере могли самоподдерживаться на нужном уровне, и каков этот уровень. Вдобавок ученые могли только догадываться, как скажется увеличение популяции судака или щуки на других видах рыб, обитающих в озере.