Одними из самых устойчивых сооружений в истории являются акведуки, построенные древними римлянами для доставки воды из гор в густонаселенные районы. Многие из них все еще работают сегодня, более чем через 2000 лет после того, как они начали свою службу. Что делает акведуки такими прочными, так это каскад арок, поддерживающих конструкцию.
Если вы осмотрите одну из этих арок, то увидите, что она состоит из набора кирпичей, которые инженеры называют вуссуарами, поддерживаемых в центре замковым камнем. Замковый камень придает арке прочность и устойчивость. Когда он на месте, арка может стоять бесконечно долго. Удалите его, и вся конструкция рухнет.
В 1969 году зоолог по имени Роберт Т. Пейн понял, что определенные виды в экосистемах функционируют точно так же, как замковый камень в римской арке, и ввел для их описания термин «краеугольный камень». Такой вид играет важную роль в структуре, функционировании или продуктивности экосистемы и, как и его коллега-мост, не дает экосистеме развалиться.
Ключевые виды заслужили свое признание не из-за изобилия, а из-за влияния. Они могут быть плотоядными или травоядными, растительными или животными, морскими или наземными. Они могут возвышаться над вами, как слон, или умещаться на ладони, как морская звезда.
На самом деле именно особый вид морской звезды привел Пейна к разработке концепции краеугольного камня. Морской звездой был Pisaster ochraceus, обитающий в скалистых литоральных сообществах на западе Северной Америки и питающийся мидиями. Когда Пейн удалил Писастра из одного района залива Муккау в Вашингтоне, он заметил резкое сокращение видового разнообразия. Популяция мидий, конечно же, резко возросла, но численность других видов резко сократилась.
Из 15 видов, учтенных в начале эксперимента, в конце осталось только восемь. В контрольной зоне, из которой Писастер не был удален, Пейн не наблюдал никаких изменений в видовом разнообразии. Пейн охарактеризовал Pisaster как ключевой вид.
Вскоре экологи и биологи-природоохранники по всему миру начали охоту за другими. Как и Пейн, они использовали эксперименты по удалению - изъятие одного вида, запись происходящих изменений и возвращение организмов в их среду обитания по завершении экспериментов по удалению - чтобы найти их. В течение следующих трех десятилетий список ключевых видов расширился и теперь включает в себя самые разные организмы, в том числе морских выдр, ос-паразитов, слонов и тигровых акул, а также летучих мышей и птиц, помогающих опылению.
Птица додо тоже попала в кадр?
Была ли птица Додо краеугольным камнем?
Помимо экспериментов по удалению, которые мы описали ранее, естественные условия приводят к тому, что виды-краеугольные камни находятся на грани исчезновения в некоторых частях мира. Это привело к значительным изменениям в других взаимосвязанных группах населения.
Калан - прекрасный тому пример. Как основной хищник в северной части Тихого океана, выдры питаются морскими ежами, которые, в свою очередь, питаются водорослями. Когда морские выдры процветают в их ареале, леса водорослей остаются густыми и здоровыми. Но за последние 30 лет косатки начали включать выдр в свой рацион, поскольку их обычная добыча сократилась. Это привело к резкому сокращению популяции каланов и быстрому увеличению популяции морских ежей. В этих районах водоросли практически не встречаются.
В худшем случае, если морская выдра вымрет, другие виды обязательно последуют за ней, и экосистема изменится навсегда.
Еще один случай вымирания ключевого вида мог произойти на острове Маврикий в Индийском океане. Этим видом был додо, крупная нелетающая птица, которая процветала до тех пор, пока голландские исследователи не открыли остров в конце 1590-х годов. Затем популяция дронтов начала резко сокращаться, поскольку поселенцы вырубали леса и завозили крыс и свиней, которые совершали набеги на птичьи гнезда в поисках яиц. Менее чем через 100 лет додо исчез, оставив томиться в книгах по истории как тупое животное, не способное адаптироваться.
Тем не менее, экологи на протяжении десятилетий выдвигали гипотезу о том, что дронт мог быть ключевым видом и что у него был так называемый облигатный мутуализм с другим вымирающим организмом - деревом, известным как тамбалакоке. Последний тамбалакок пророс незадолго до 1700 года, что позволяет предположить, что гибель дерева каким-то образом связана с вымиранием додо. Гипотеза предполагает, что дронт съел плод тамбалакока и посредством пищеварительных процессов активировал семена. В отсутствие дронтов, способных выполнять эту важную функцию, популяция деревьев тамбалакоке сократилась до нескольких деревьев.
Многие ученые, однако, оспаривают связь между тамбалакоками и дронтами, но даже если вымирание птиц не связано с вымиранием деревьев, эта гипотеза подчеркивает важный момент биологии сохранения: связи между организмами не всегда очевидны и что исчезновение даже одного вида может иметь далеко идущие последствия. По этим причинам экологи продолжают сосредотачиваться на ключевых видах как на способе сохранения структуры и функций широкого спектра мест обитания.