Краткий причинно-следственный анализ и прогноз.
Причинно-следственная цепочка (коротко):
- Снижение численности хищников → ослабление контроля над травоядными (release)
- Увеличение численности травоядных → рост интенсивности выпаса/пожирания растительности
- Снижение биомассы растений, повреждение сеянцев и репродуктивных особей → ухудшение регенерации древесных и чувствительных видов
- Сдвиг видового состава растений в сторону непальatable/выносливых и/или инвазивных видов, уменьшение структурного разнообразия (молодые деревья, подлесок)
- Изменение грунтовых и гидрологических процессов (эрозия, снижение органического вещества, изменение круговорота нутриентов)
- Вторичные эффекты на птиц, насекомых, микробов и мелких хищников (включая «высвобождение» мезопредаторов) → дальнейшая редукция биоразнообразия.
Краткая динамическая модель (интуитивно):
- Стандартная модель хищник–жертва (Лотка–Вольтерра): $\frac{dH}{dt}=r_{H}H-aHP$, $\frac{dP}{dt}=baHP-m_{P}P$, где $H$ — травоядные, $P$ — хищники.
- При резком уменьшении $P$ рост $\frac{dH}{dt}$ положителен до тех пор, пока не начнут ограничивать ресурсы; при учёте насыщения растений можно писать: $\frac{dH}{dt}=r_{H}H\left(1-\frac{H}{K(V)}\right)-aHP$, где $K(V)$ — ёмкость среды, зависящая от растительности $V$.
- Уменьшение $P$ → временный рост $H$; последующий спад $H$ возможен через падение $K(V)$ (перегрузка кормовой базы) — возможны колебания или сдвиг в новое равновесие.
Вероятные долгосрочные сценарии (предсказания):
1. Сдвиг к новому устойчивому состоянию с повышенной плотностью травоядных и пониженной растительной биомассой:
- меньше древесной регенерации, старение древостоя, переход к кустарнику/травянисто-полынному сообществу;
- снижение общей видовой богатости и структурной разнородности.
2. Циклические колебания: после перегруза кормовой базы популяция травоядных может обвалиться (падение $K(V)$), затем восстановление растений и повторение циклов, особенно при неполном восстановлении хищников.
3. Альтернативное устойчивое состояние (фазовый сдвиг): если повреждение растительности превышает критический порог, система может перейти в новое состояние (низкая плотность деревьев, повышенная эрозия), из которого самопроизвольное восстановление затруднено.
4. Социально-экосистемные последствия: снижение углеродного накопления, ухудшение качества воды, рост инвазивных видов, повышение риска заболеваний у концентрированных травоядных популяций.
5. Мезопредаторный эффект: падение крупных хищников может привести к росту средних хищников, что усилит давление на птиц и мелких млекопитающих и вызовет дополнительные трофические изменения.
Ключевые индикаторы для мониторинга и прогноза:
- плотность травоядных $H$, темпы прироста;
- уровни повреждения растений (browse rate), рекрутмент деревьев;
- смена видового состава растительности;
- показатели почвы (С, эрозия), гидрология;
- численность и состав хищников и мезопредаторов.
Короткое заключение: при длительном снижении хищников ожидается трофическая каскада: краткосрочный всплеск травоядных → деградация растительности → снижение ёмкости среды → либо повторяющиеся колебания, либо переход в менее продуктивное, менее разнообразное сообщество, требующее активного вмешательства (восстановление хищников, контроль травоядных, восстановление растительности) для возврата к прежнему состоянию.