Хищные млекопитающие в экосистемах Арктики (популяционно-экологические аспекты) (27.09.2010)

Автор: Овсяников Никита Гордеевич

ОВСЯНИКОВ НИКИТА ГОРДЕЕВИЧ

ХИЩНЫЕ МЛЕКОПИТАЮЩИЕ В ЭКОСИСТЕМАХ АРКТИКИ (популяционно-экологические и поведенческие аспекты)

03.00.04 – зоология

03.02.08 - экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

доктора биологических наук

Петрозаводск – 2010

Работа выполнена в Государственном природном заповеднике

«Остров Врангеля»

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Данилов Петр Иванович

доктор биологических наук, профессор

Туманов Игорь Леонидович

доктор биологических наук, профессор

Пажетнов Валентин Сергеевич

Ведущая организация Московский государственный университет

им. М.В.Ломоносова, Биологический факультет

Защита диссертации состоится 22 декабря 2010 г. в 14-00 на заседании

Диссертационного Совета Д 212.190.01 при Петрозаводском государственном университете по адресу: 185910 Петрозаводск, проспект Ленина, 33.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петрозаводского государственного университета.

Автореферат разослан ____ ноября 2010 года.

Ученый секретарь

Диссертационного Совета,

кандидат биологических наук И.М.Дзюбук

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы.

В животном мире хищничество является одной из фундаментальных жизненных стратегий и активным фактором естественного отбора, как для видов-жертв, так и для самого хищника (Одум, 1975). Хищнический образ жизни у высших позвоночных априори предполагает активный способ жизнеобеспечения, влиятельную биоценотическую роль, прямое интенсивное воздействие на других членов сообщества, высокий уровень экологических и социальных рисков. Изучение поведенческих и популяционно-экологических аспектов хищничества имеет ключевое значение для решения многих вопросов современной теоретической и прикладной биологии. В области теоретической биологии оно дает материал для разработки проблем теории эволюции (хищничество как фактор отбора), популяционной экологии (хищничество как фактор воздействия на структуру и динамику популяций жертв), этологии и поведенческой экологии (механизмы коммуникации, регуляции отношений в социуме, хищничество как фактор эволюции социальности, поведенческие аспекты кормовой специализации хищников и др.); для разработки моделей функционирования сообществ и экосистем (хищничество, как фактор организации сообществ и связей в экосистемах). В прикладной биологии изучение хищничества на конкретных видах необходимо для понимания факторов и механизмов пространственно-демографической динамики популяций, и функциональных связей в сообществах и экосистемах. Эти знания необходимы для разработки и применения мер сохранения животных, управления популяциями, восстановления подорванных популяций.

Выбор модельных видов для изучения поведенческих и популяционных аспектов стратегии хищничества определяется тем, насколько их биологические качества репрезентативны для ответов на поставленные вопросы, а также - удобством (доступностью) для изучения. Исходя из этого, основными модельными объектами нашего исследования были выбраны песец (Alopex lagopus) и белый медведь (Ursus maritimus). Несмотря на значительное количество работ, посвященых разным аспектам экологии и поведения этих видов (Дубровский, 1937, 1939; Чиркова, 1967; Latour, 1980; Tannerfeldt, 1997; Audet et al., 2002; Carbin & Paquet, 2002; Amstrup et al., 2000; Amstrup, 2003; Stirling, 2009 и др.), до сих пор не было ни одного исследования, в котором поведение и популяционная экология хищных млекопитающих Арктики сравнивались бы на основе долгосрочного комплексного изучения их внутрипопуляционных процессов в природе.

Первая часть работы посвящена комплексному изучению поведения и популяционной экологии песца - среднего млекопитающего хищника, доминирующего в арктических тундровых экосистемах. Во второй части, с использованием той же методологии, проведено изучение белого медведя - крупного млекопитающего хищника, доминирующего в арктических морских ледовых и береговых экосистемах. Дополнительно были проведены специальные наблюдения за социальными процессами в стае волков (Canis lupus) в большом вольере. Эти наблюдения, наряду с данными по социо-экологии волка из научной литературы, использованы для сравнения особенностей социального поведения двух облигатно арктических наземных хищников и крупного хищника-генералиста, который освоил все северное полушарие, в том числе арктические экосистемы (Mech, 1970; Peterson, 1978; Бибиков ред., 1985; Mech & Boitani eds., 2003). Три сравниваемых хищных зверя имеют разную эволюционную историю, степень экологической и поведенческой специализации, популяционную организацию, тип динамики численности и репродуктивную стратегию. При этом все три вида представлены в Арктике циркумполярно и успешно освоили среду обитания с наиболее экстремальными для жизни природными условиями. Эти виды составляют ряд, на котором в сопоставлении можно проследить связь биологических характеристик и механизмов внутрипопуляционных процессов со спецификой образа жизни. Изучение каждого из них актуально по ряду причин: 1 - как важнейших компонентов арктических экосистем, меняющихся под действием глобальных изменений климата; 2- как модельных видов для решения обозначенных выше фундаментальных вопросов; 3 - в прикладном аспекте, как объектов, нуждающихся в особых мерах охраны или управления популяциями (Бибиков, ред., 1985; Amstrup, 2003; Mech & Boitani eds., 2003; Durner et al., 2009; Овсяников, 1993, Menyushina & Ovsyanikov, 2009 и др.). Отдельной актуальной задачей была разработка адекватной объекту методологии долговременного эколого-популяционного исследования хищников в природных арктических экосистемах, что сегодня особенно востребовано в связи с необходимостью выяснения реакции арктических экосистем и их ключевых компонентов на глобальные изменения климата и организации их долговременного циркумполярного мониторинга.

Цели работы: путем сравнения поведения и популяционной экологии песца, белого медведя и волка определить общие и видоспецифические механизмы внутрипопуляционных процессов у хищников в экстремальных средовых условиях Арктики, выявить ключевые факторы, которые определяют специфику жизненной стратегии каждого из этих видов и степень их уязвимости к глобальным изменениям климата.

Для достижения этих целей были поставлены следующие задачи.

1. Разработать методологию долговременного поведенческого исследования внутрипопуляционной организации хищных млекопитающих как многоуровневой, иерархически организованной системы. Адаптировать эту методологию к условиям Арктики и работе с хищниками разных видов – песцом и белым медведем.

2. Провести комплексное долговременное изучение внутрипопуляционных процессов в островной популяции песца на острове Врангеля, с дополнительными наблюдениями в других районах ареала. В том числе, изучить поведение, социальную организацию, значение и характер использования экологических ресурсов.

3. Провести изучение поведенческой экологии белого медведя в природе по той же методологии и в тех же местообитаниях, что песца.

4. Сравнить особенности кормодобывания выбранных модельных видов хищников: разнообразие способов их охотничьего поведения и роль разных кормовых объектов в разных экологических ситуациях.

5. Проанализировать в сравнительном аспекте механизмы регуляции социальных отношений, популяционную организацию и жизненные стратегии модельных видов арктических хищных млекопитающих.

6. Оценить какие факторы являются критическими для жизненного успеха особей у сравниваемых видов, их реакции на изменения среды обитания в Арктике и основные угрозы существованию при глобальных изменениях климата на планете.

Научная новизна работы.

Разработана методология, основанная на «биографическом подходе» к изучению внутрипопуляционных процессов у высших позвоночных, которая адаптирована к исследованиям в условиях Арктики и работе с крупным хищником - белым медведем. На основе этой методологии впервые проведено сравнительное комплексное долговременное изучение поведения и внутрипопуляционной организации арктических хищных млекопитающих - песца и белого медведя, которые являются ключевыми компонентами тундровых и морских ледовых экосистем, соответственно. Разработана модель социально-демографической динамики репродуктивных поселений песца, определена роль социально-поведенческих и средовых (корм, убежища) факторов их динамики и преемственности. Детально описаны поведенческие механизмы внутрипопуляционных социально-демографических процессов у песца и белого медведя, их социальная организация и средства коммуникации. На примере социального поведения песца сформулирована концепция «морфологических образов поведения», описывающая связь между внутренней и внешней составляющими коммуникационного процесса у млекопитающих. На основании анализа поведения хищника в сложных и нестандартных ситуациях показана ведущая роль рассудочной оценки в регулировании социальных отношений. Предложена модель коммуникации, предусматривающая рассудочный механизм активного управления взаимодействием его участниками. Сформулирована концепция «психологического комфорта», как движущей силы поведения. Впервые подробно описано социальное поведение белых медведей в разных ситуациях и формы социальных объединений особей в их популяциях. Показана высокая социальность белого медведя. На основании ситуационного анализа социальных взаимодействий у исследованных хищников показано, что формальные критерии социальности, основанные на размере элементарных групп в популяции, не отражают реальной потребности в социальных связях и взаимной ориентации особей. Предложены новые критерии социальности у млекопитающих, которые имеют универсальное значение для понимания природы био-социальности. На основании сравнения социальных процессов у модельных видов установлена общность мотивационной основы социальности при разных формах социальной организации. Сформулировано определение социальности у млекопитающих, которое учитывает ее мотивационно-психологическую составляющую.


загрузка...