Что касается отдельных групп организмов, то их разнообразие в тропиках объяснить довольно легко. Например, поскольку в тропических лесах много разнообразных видов деревьев, то среди них всегда можно встретить плодовые. Поэтому неудивительно, что в тех же лесах наблюдается большое разнообразие птиц, питающихся фруктами, таких, как попугаи. Вне тропиков они бы вымерли или им пришлось бы мигрировать зимой.

Несмотря на то, что данный феномен изучается на протяжении десятилетий, до сих пор ученые не очень хорошо представляют себе процессы, лежащие в основе одного из самых распространенных биологических явлений на Земле.

См. также статьи «Биологическое разнообразие», «Зависимость количества видов от размера территории», «Макроэкология».

Пожалуй, любой человек, не обладающий специальными знаниями в ботанике, может дать приблизительное описание большинства мировых биомов: в тропических дождевых лесах много деревьев; в степях и саваннах мало или нет деревьев, но много травы; в пустынях вообще мало растительности. Следует также отметить поразительное сходство биомов, располагающихся на разных материках.

Причина такого сходства «жизненных форм» растений в определенных биомах является следствием сходства климатических параметров внутри этих биомов. В ответ на действие доминирующих климатических факторов разные растения выработали похожие стратегии.

Датский ботаник Кристен Раункиер разработал стройную и простую систему классификации жизненных форм растений на основе того, как они защищают свои почки (части растений, из которых появляются новые побеги) в течение неблагоприятного времени года.

Он выделил пять основных жизненных форм растений, которые в различных сочетаниях образуют флору каждого биома.

Во влажных тропических лесах самыми распространенными жизненными формами являются деревья. В таких идеальных для роста условиях свет становится важным фактором, поэтому растения тянутся вверх. Почкам не нужна защита от стихий, и потому они открыты. В местах с холодным или сухим климатом почки деревьев защищены чешуйками.

В высоких широтах, где часто бывает очень холодно (например, в тундре), почки многих растений находятся рядом с землей, где теплее (но не под землей, так как зимой почва промерзает). Большой слой снега, покрывающий почки, служит дополнительным средством защиты от сильного мороза.

В регионах с умеренным климатом многие растения, погибая, падают на землю, где их почки защищает слой опавших листьев и почвы.

В пустынях и других засушливых регионах много однолетних растений, которые пережидают засуху в виде «спящих» семян, пока не пойдут дожди. Другая жизненная форма, характерная для этих биомов, — растения, которые пережидают засуху в виде подземных клубней.

См. также статью «Биомы».

Один из экологических принципов гласит, что чем больше территория, тем больше видов растений и животных на ней обитает. На самом же деле если составить график зависимости количества видов от площади, то получится, что скорость, с которой появляются новые виды, уменьшается при увеличении площади предсказуемым образом. Грубо говоря, если разрушить 90 % площади, то исчезнет всего половина видов. Было высказано предположение, что один большой заповедник поддержит больше видов, чем несколько маленьких, равных по площади большому.

Зависимость количества видов от размера территории кажется очевидной, но почему на большей площади появляется больше видов? Было выдвинуто три известных объяснения.

Первое предположение: островная биогеографическая теория (см. соответствующую статью) утверждает, что скорость вымирания будет ниже на более крупных островах, поскольку они могут поддерживать популяции большего размера, а большие популяции вымирают не так скоро. На больших островах обитает больше видов растений и животных, чем на маленьких.

Второе предположение состоит в том, что более крупные территории имеют больше разнообразных местообитаний, отсюда и больше видов. Это звучит правдоподобно, но что имеется в виду под разнообразием местообитаний и как оценить их количество и значимость с экологической точки зрения?

Третье предположение заключается в том, что данная зависимость представляет собой статистическое явление. При увеличении исследуемой территории в поле зрения попадут все распространенные на ней виды; если же увеличивать ее и дальше, то количество новых видов будет уменьшаться, а в поле зрения будут попадать все более редкие виды.

Какая из этих теорий лучшая? Были получены факты, подтверждающие все три гипотезы, и в самом деле, они не обязательно исключают друг друга; в разном пространственном масштабе и в разных сообществах могут действовать различные механизмы.

См. также статьи «Макроэкология», «Островная биогеографическая теория».

Невозможно понять экологию современности без знания экологии прошлого. Историческая экология — это «история растительности и ландшафтов» (Рэкхэм, 1998). За тысячи лет человек изменил многие среды обитания; в настоящее время многие ландшафты имеют искусственное или полуестественное происхождение. Различие между естественными и полуестественными ландшафтами становится все более неопределенным.

К примеру, пожары, происшедшие по вине коренных жителей, оказали огромное воздействие на ландшафты, будь то австралийский буш [3]или шотландские болота. Освоение людьми северных лесов совпало с вымиранием крупных млекопитающих, таких, как саблезубые тигры, гигантские бобры и мамонты, хотя в какой степени в вымирании были повинны охотящиеся на них люди и в какой — изменение климата, остается (и, по-видимому, останется) неясным. Американские индейцы выжигали леса, очищая от них огромные пространства. Когда до Америки добрались европейцы, им казалось, что они засталипервозданную природу, но они ошибались. Временная шкала в исторической экологии разнится от десятилетий до тысячелетий. В Северном полушарии начальной точкой экологических изменений, приведших к современному состоянию, считается окончание последнего ледникового периода.

Для того чтобы узнать о сообществах прошлого, исторические экологи применяют различные методы. Например, пыльца, оказавшаяся на дне болот или в торфяниках, может многое рассказать о том, как менялась растительность данной местности. Годовые кольца деревьев могут поведать нам о том, в какие годы погода была благоприятной для роста, а когда случались пожары. Ученые также используют карты, документы и аэрофотоснимки.

Об исторической перспективе, хотя она часто и игнорируется, не следует забывать при восстановлении или сохранении мест обитания. Она показывает, что не существует строго определенного экологического состояния и единой временной точки, которую можно взять за основу при планировании восстановления или сохранения эко систем.

См. также статьи «Восстановительная экология», «Контроль над местообитаниями», «Масштаб в экологии», «Местообитания: их воссоздание».

В одном из самых известных экологических экспериментов биолог Роберт Пейн удалил всех представителей вида морской звезды пизастер (Pisaster) с одного из участков каменистого морского берега и наблюдал, какой эффект произведет это на сообщество. Результаты оказались такими, какие и следовало ожидать: при отсутствии морских звезд количество других видов сократилось почти наполовину. Это произошло вследствие чересчур бурного размножения мидий, которые активно включились в борьбу за незанятое пространство и вытеснили другие виды.

Эти морские звезды-хищники контролировали численность мидий и удерживали ее на приемлемом уровне, препятствуя им занять все доступные для обитания места. Очевидно, что морские звезды играли ключевую роль в поддержании биологического разнообразия. Отсюда и термин — «ключевой вид».