Экологические и этнографические исследования озера Дальнего

Меншуткин, наверно, и сам не помнит, сколько раз за полтора десятка лет работы над дальнеозерской моделью он ее переделывал. А вот процесс рождения того варианта, в котором учтена генетическая изменчивость нерки, памятен ему в подробностях.

Все последние годы камчатские ихтиологи с тревогой наблюдали не только падение численности стад нерки, но и качественное изменение их состава. Измельчала дальневосточная красная, и словно бы сама себе укоротила срок жизни. Раньше в стаде преобладали крупные рыбы, по три, три с половиной килограмма весом. Они нагуливали этот вес за два, три, а то и четыре года, проведенных в море. А теперь на нерест возвращаются рыбы, весящие не больше килограмма, пробывшие в море только один год. Конечно, для промысла такие экземпляры представляются явно неполноценными. Американцы, которым тоже хорошо знакомо это явление, называют их "джеки", на Камчатке их зовут "каюрки". Они и раньше были в стаде, только доля их не была столь значительна. Внешне все это выглядит так, словно бы красная, подхлестывая свой жизненный цикл, искусственно убыстряя его, пытается ускорить восполнение убыли в стаде, происшедшее в результате промысла.

Квота и ячея... Наибольшее допустимое количество выловленных рыб - квота - и разрешенный наименьший размер ячеи в сетях, определяющий, какая рыба сможет проскочить преграду, а какая попадается, - вот были самые горячие темы, обсуждавшиеся в советско-японской комиссии. Пытаясь сохранить все стада красной, не дать выловить стаю, охваченную неводом, подчистую, ихтиологи бились за увеличение размера ячеи. И вот это-то окошко и стало мощным фактором отбора. Ежегодно, выбирая из стада самую крупную рыбу, - а это были как раз те экземпляры, которые дольше всего прожили в море, - сети оставляли на продление рода только таких рыб, которые могли проскочить ячею. В конечном итоге на нерестилище приходило все меньше и меньше крупных рыб: те из них, что были еще малы и благополучно миновали сети в первый год своей морской жизни, почти наверняка попадались на втором или третьем году. А ведь рост сам по себе, и сроки ската из озера, и время пребывания в море - все это признаки наследственные, передающиеся из поколения в поколение. Поэтому с каждым годом в очередном стаде молоди оказывалось все меньше особей, из которых могли бы получиться крупные экземпляры.

В эти же годы быстро стала расти и доля карликов - тех рыбок, которые проводят всю свою жизнь в пресной воде, не уходя в море. Они вырастают размером с окунька - граммов на триста-четыреста - и благополучно нерестуют вместе с рыбами, возвратившимися из моря. Впрочем, пока что такой путь "выбирали" в основном самцы. Самка-карлик - это большая редкость, ибо для того, чтобы набрать энергию, требуемую для нереста, ей необходимо нагуляться в море. И все же ученых не оставляют опасения: а не попытается ли красная сохранить себя как вид, превратившись в стадо карликов? Природа однажды, где-то около тысячи лет назад, уже проделала на Камчатке такой уникальный опыт. Землетрясение перегородило огромной скалой речку, соединявшую с морем Кроноцкое озеро, что рядом с Кроноцким вулканом. Рыба, которая в то время была в море, наверное, погибла - шестнадцатиметровый уступ она, естественно, преодолеть не смогла. А вот та, что оставалась в озере, выжила, превратившись в пресноводную. Эта маленькая рыбка - самая настоящая красная, она полностью сохранилась как вид, ее можно даже скрещивать с обычной красной…

Вырастет ли из икринки карлик или подросшая рыбка уйдет в море, какого она может достичь роста и сколько прожить на свете - все это признаки наследственные и предопределены генетически. А генетикой дальневосточных лососей начали заниматься совсем недавно, в начале семидесятых годов, и опять-таки все на том же озере Дальнем. Первые исследования на биохимическом уровне здесь проводил известный ленинградский ученый Сергей Валентинович Кирпичников, под его руководством еще в студенческие годы начал заниматься генетикой нерки Евгений Васильевич Черненко. Преодолев длинный ряд ведомственных препон - многочисленные научные учреждения никак не могли определить, какому из них надлежит заниматься этим вопросом, - Евгений Васильевич стал в конце концов сотрудником ТИНРО и одно время, после смерти Е.М. Крохина, возглавлял лабораторию на Дальнем озере.

Эти исследования и были положены Меншуткиным в основание новой модели. Использование генетической информации потребовало на этот раз не просто расширения, но коренной переделки модели. Прежняя модель рассматривала рыб в каждой возрастной группе всех вместе, так сказать, скопом, приписывая им усредненные, единые для всей группы характеристики: средний вес, среднюю плодовитость, среднюю прожорливость, средние затраты на обмен. Но генетическая информация по своей природе индивидуальна, это свойство одной, единственной на свете особи, именно потому ни одно живое существо в точности не повторяет другое (и рыбы в этом смысле ничуть не менее индивидуальны, чем люди). Каждое имеет какие-то, пусть небольшие, отличия, каждое "несет свой генотип". В этом принципиальном своеобразии особи и есть, собственно говоря, сущность генетики, в отличиях каждого и общности всех разрешающей вечное противоречие между устойчивостью и изменчивостью. Пользоваться генетической информацией, а потом переходить в модели к средним характеристикам - это попытка совместить несовместимое. Весь интерес генетического подхода при этом пропадает…

Для того чтобы оперировать индивидуальными характеристиками, Меншуткин воспользовался другим мощным математическим инструментом - методом Монте-Карло, с помощью которого можно "разыгрывать" отдельные события, имеющие случайный характер. Этот метод, названный по имени игорного дома со знаменитой "рулеткой", - как самого выразительного символа случайных событий, - широко используется ныне при решении различных задач науки и практики, от расчета ядерных реакций до моделирования деятельности промышленных предприятий.

Переход авторов модели в стан "монтекарлистов", как зовут математики на своем жаргоне специалистов по применению этого метода, позволил им для каждой рыбы "разыгрывать" ее индивидуальную судьбу. Конечно, на такие расчеты стало уходить гораздо больше машинного времени, но, как правильно заметил когда-то Меншуткин, возможности машин растут быстрее, чем сложность задач, предлагаемых для них ихтиологами. Нынешние ЭВМ уже не чета тем, на которых отрабатывали первую камчатскую модель Меншуткин и Карпов, и скорость счета у них колоссальная.

"Отбор с помощью ячеи", отраженный в новой модели, активно влиял на состав стада через механизм наследственности. Конечно же, новая структура дала результаты, в целом схожие с прежними. Но если в старой модели получалось, что после снятия промысла стадо восстановится лет через двадцать и в нем снова будет крупная рыба, то с учетом генетических факторов для восстановления качественного состава стада потребовалось уже сто лет. Запоминание происходящих ныне изменений в аппарате наследования признаков приводит к затягиванию возвратного движения стада к исходному состоянию.

И этот процесс, так доказательно воспроизведенный моделью, характерен не только для красной - о том же говорят наблюдения над стадами чавычи, кеты, кижуча. Нечто похожее происходит и с воблой в Каспийском море, и, возможно, с байкальским омулем. Омуль, который, вообще говоря, живет долго - лет двадцать - и за это время нерестует несколько раз, под влиянием промысла совершенно переменился и стал по своему жизненному циклу похож на красную, для которой природой предусмотрена, по меткому выражению одного из соратников Меншуткина, "гибель от любви". Теперешний омуль тоже живет только три-четыре года, и нерестует лишь однажды, а рост и вес набирает намного медленнее, чем раньше. Специалисты единодушны сейчас в том, что делать модели, рассматривающие только изменение численности стада, без учета генетики, и на их основании пытаться эксплуатировать рыбные популяции - дело безнадежное.

В последние годы появилось еще одно, и довольно неожиданное, подтверждение важности изучения популяционной генетики. Нынешний директор ТИНРО Станислав Максимович Коновалов, который начинал когда-то как паразитолог, а недавно защитил докторскую диссертацию по генетической систематике, изучая нерку, обнаружил, что на разных нерестилищах она заражена разными паразитами. Паразиты эти, живущие в желудке рыб, передаются только через промежуточного хозяина - медведя, например, который съел рыбу, рачка, которым нерка полакомилась, - а рыба от рыбы ими заразиться не может. Вглядываясь пристальнее в рыб, "помеченных" разными паразитами, Коновалов неожиданно увидел, что у них чуть-чуть разнится чешуя, да и вообще - рыбы с разных нерестилищ образуют как бы отдельные небольшие популяции. Тогда ученый решил проверить, а перемешиваются ли эти популяции при нересте? Оказалось, - нет, рыба знает свое нерестилище с точностью до мельчайшего ориентира, который не обнаружишь и на крупномасштабной топографической карте, - до кривого дерева на берегу, до заброшенной избушки лесника. Коновалов ставил специальный эксперимент: брал рыб с одного нерестилища и отвозил их на лодке на другое. И все рыбы возвращались обратно. Перемешивание с чужаками не превышало двух-трех "браков" на сотню. Захваченный этим неожиданным открытием, Коновалов стал осваивать генетику и показал, что рыбы с разных нерестилищ несколько отличаются генетически, а генетически единые рыбы образуют некое сообщество, нерестующее совместно. Казалось бы, все это имеет чисто академический интерес: ну, не все ли равно для промысловиков, как живет рыба и каковы ее мелкие генетические различия? Оказалось, что для правильного ведения рыбного хозяйства это чрезвычайно важно. Ведь как, например, ведут лов американцы? Они пропускают на нерест столько рыб, сколько определили для продолжения рода ихтиологи, а остальных вылавливают. Похоже действуют и наши промысловики, только они сначала выполняют план, а остаток пропускают. Но ведь при этом какие-то поселения рыбы выбиваются полностью, а какие-то остаются нетронутыми. Потом, когда на свет появится молодь, где-то ей не будет хватать пищи, а где-то корм пропадет без пользы. Да и само распределение по нерестилищам, их равномерная "загрузка" особенно важны для красной, у которой икра зимует. За места, где есть выходы грунтовых вод, богатых кислородом, идет в полном смысле слова драка. Самка закапывает икру, самец сторожит ее, пока жив. Но вот приходят другие рыбы, выбрасывают икру, заложенную раньше, и укрывают свою - и так до трех раз. А в это время где-то пустуют нерестилища, обитатели которых остались в сетях прибрежных рыбозаводов. Со всей свойственной ему энергией Коновалов сражается сейчас за то, чтобы все группы рыб облавливались равномерно. Конечно, это труднее, зато биологически полностью оправданно…

Промышленные эксперименты.

... Ну, а чем же собираются ученые помочь нерке, терпящей бедствие? Не пригодится ли и здесь традиционное решение - рыбоводные заводы? Ведь в рыбном хозяйстве известны случаи, когда ценные промысловые виды рыб сохраняются лишь благодаря тому, что их разводит человек. Только стараниями армянских ихтиологов держится еще знаменитая севанская форель гегаркуни. Нереститься она может только на мелкой воде, в ключах, а уровень Севана сейчас опустился на полтора десятка метров, мелководья исчезли, и с ними погибли нерестилища. Вот и пришлось армянским ихтиологам перевести форель на режим искусственного нереста, тем более что у него по сравнению с естественным есть немаловажное достоинство - лучшее выживание икры. Когда, например, красная даже в самых благоприятных естественных условиях закапывает свою икру, не меньше трех четвертей ее погибает. А на рыбоводном заводе, пусть самом примитивном, из каждых десяти икринок появляются на свет девять мальков. Жаль, но надежды, связанные с открытием такого завода на Камчатке, на Азабачьем озере, не оправдались: всю молодь, выпущенную с завода в озеро, пожирали хищники. Чуть дольше просуществовал завод на Курильском озере - мальков отсюда возили на Кольский полуостров, где пытались акклиматизировать горбушу. Опыт этот тоже не совсем удался: рожденная "в банке" рыба, возвращаясь на нерест, металась по всей Атлантике, так и не отыскав обратную дорогу на Мурман. Зато в Шотландии и даже в Восточной Канаде, на острове Ньюфаундленд, ихтиологи удивлялись новой породе рыб, внезапно объявившейся в реках.

Удачнее оказались эксперименты с подкормкой нерестовых озер фосфором, особенно в Америке. Резкое снижение содержания фосфора в воде, на которое еще в шестидесятых годах обратил внимание Евгений Михайлович Крохин, объяснив его уменьшением численности стад, возвращающихся на нерест, а отсюда - соответствующим снижением общей массы снулой рыбы, важного источника фосфора, навело ученых на мысль - удобрять озера так же, как удобряют поля. Так восстанавливается естественный баланс фосфорного обмена, нарушенный человеком, изъявшим из природного круговорота вместе с выловленной рыбой часть фосфора. Выпавшее звено в замкнутой цепи естественных связей заменяется искусственным. Удобрения, спущенные в озеро, позволили американцам убедиться: улучшился рост так называемой первичной продукции - одноклеточных водорослей, и сразу же расплодились планктоновые рачки, этот основной корм промысловых рыб.

Так промышленные эксперименты доказали правильность идей Евгения Михайловича, к которым он пришел, размышляя о Дальнем озере и его модели.

§7. Лаборатория в живой природе