Пищевые цепи представляют собой одну из основных форм взаимосвязи между различными организмами, каждый из которых пожирается другим видом — как правило, меньший более крупным. В более узком смысле о пищевой цепи говорят в том случае, когда «различные виды животных связаны друг с другом конкретными прямыми пищевыми связями» (Palissa, из частного письма). Тогда в биосфере «происходит непрерывный ряд превращений веществ» в последовательности звеньев жертва — хищник. Пример эпизитической водной пищевой цепи (протекающей в сторону увеличения размеров тела): растворенные вещества — фитопланктон — рачки — рыбы — хищные рыбы — теплокровные животные, питающиеся рыбой.
В случае потребления чужеродных веществ, если эти вещества не могут быть «переварены» или просто выведены из организма, начинается их накопление по ходу пищевой цепи. Это накопление происходит вследствие того, что в пищевой цепи организмы-потребители обладают меньшей биомассой, чем те, которые служат им пищей (хотя, конечно, размеры тела у потребителей больше, чем у их жертв). Именно таким образом происходит концентрирование пестицидов, при котором первичные звенья пищевой цепи получают лишь незначительные количества токсиканта, а конечные звенья уже отравляются.
Меньшая биомасса вида-потребителя обусловлена тем, что особи этого вида используют для построения своего тела только часть потребляемой пищи, тогда как остальное расходуется в энергетическом обмене. Однако неразлагающиеся ядовитые вещества не используются в энергетическом обмене и большей частью накапливаются в организме, особенно в том случае, если данное вещество имеет длительный период биологического полураспада. Коэффициент накопления неразлагающихся ядов, в особенности биоцидов, в большинстве случаев составляет около 10 на каждую ступень пищевой цепи (Nuorteva). Таким образом, рыбы могут содержать во много тысяч раз больше инсектицидов, чем окружающая их водная среда. К тому же накопление ядов в пищевых цепях нередко усиливается из-за меньшей быстроты реакции и ограниченной подвижности животных, несущих в себе яд, так как сильнее отравленные особи легче становятся добычей хищников, чем все остальные! Вследствие этого в пищевой цепи водоема наиболее высокое содержание ядовитых веществ отмечается у хищных рыб.
В дальнейшем ядовитые вещества могут от них переходить к птицам, питающимся рыбой (и к ластоногим, а также и к человеку).
Практическое значение пищевых цепей, передающих ДДТ, особенно четко выявляется в сравнительных исследованиях на двух сходных популяциях, например на двух колониях скоп в США (цит. по Eichler, 1969). Колония в штате Мэриленд сохраняла свою численность на протяжении многих лет, тогда как колония в штате Коннектикут ежегодно уменьшалась на 30%. Конечно, и мэрилендские скопы (Pandion haliaeetus) питались рыбой, содержащей ДДТ (а что им еще оставалось делать, когда сегодня во всем мире — даже в Антарктиде! — в рыбах находят следы ДДТ?). Однако при исследовании рыб, служивших пищей скопам (для этой цели рыбу специально извлекали из гнезд скоп), было обнаружено, что у коннектикутских рыб остаточные количества ДДТ в 5...10 раз больше, чем у рыб, взятых из гнезд мэрилендских скоп. После этого стало понятно, почему в Мэриленде в каждом гнезде скопы выводят втрое больше птенцов, чем в Коннектикуте! В Коннектикуте содержание ДДТ в яйцах скоп было так велико, что уже среди эмбрионов отмечался высокий процент гибели!
Во многих случаях мы знаем только то, что данный инсектицид токсичен, но не знаем истинного механизма его действия. У ДДТ довольно точно известен один эффект (помимо ряда других), так как его много раз выявляли в экспериментах: то, что у чаек и пеликанов скорлупа яиц становится очень тонкой и яйца впоследствии разбиваются. Когда я однажды сообщил об этом одному хирургу, тот сказал, что теперь ему понятно, почему в наше время у людей так часто случаются переломы костей (иногда даже при лежании в постели).
Другие эффекты ДДТ, затрагивающие размножение птиц, не так легко воспроизводятся в эксперименте, поэтому их удалось подробно исследовать лишь позднее; к ним относятся: уменьшение размеров кладки яиц, отказ от насиживания, повышение смертности зародышей и птенцов вследствие загрязнения ДДЭ[4] (продуктом обмена ДДТ).
У ястреба-перепелятника (Accipiter nisus) уменьшение толщины скорлупы в среднем на 12,5% коррелировало с загрязнением ДДЭ; кроме того, была резко повышена доля яиц с отмершими эмбрионами. Из 59 ястребиных яиц, найденных в брошенных кладках и помещенных в инкубатор, по меньшей мере 64% содержали отмерших зародышей. При изучении яиц, большей частью взятых из гнезд, где выводки полностью погибли, четко выделялась корреляция между токсической нагрузкой ДДЭ и гибелью эмбрионов. Такие ястребиные яйца содержали в среднем 65,5 мг/кг ДДЭ (в пересчете на сухой вес). В Средней Европе из всех видов хищных птиц именно ястреб-перепелятник находится под наибольшей угрозой из-за загрязнения среды пестицидами.
Одни и те же дозы ДДЭ действуют на разные виды по-разному. Например, у ястреба-перепелятника уже при нагрузке ДДЭ, равной 3 мг/кг (в пересчете на сухой вес), толщина скорлупы яиц уменьшается, тогда как у пустельги 7 мг/кг еще не вызывают никакого утончения скорлупы. Содержание ДДЭ было наиболее высоким в яйцах скоп, болотных луней, соколов-сапсанов и ястребов-перепелятников, а наименьшим — у куликов-сорок, полярных крачек и серебристых чаек.
В Англии сокращение численности соколов-сапсанов (Hierofalco peregrinus), несомненно, обусловлено воздействием ДДТ (правда, определенную роль при этом, может быть, играют также полихлорированные дифенилы и дилдрин). Когда было запрещено применять ДДТ (и дилдрин), в некоторых районах популяция соколов-сапсанов вскоре вновь увеличилась.
Мур (Moore) подчеркивает, что ни в одном из случаев, где, судя по косвенным данным, падение численности какого-либо вида птиц объясняется воздействием инсектицидов, неопровержимых доказательств этому нет; но если бы мы захотели дожидаться таких доказательств, то тем временем все эти виды уже давно бы вымерли.
Падение численности хищных птиц часто объясняют только тем, что их тревожат во время насиживания — например, даже просто гуляющие люди. Но не следует ли к тому же предположить, что хищные птицы, отягощенные инсектицидами, становятся в период насиживания более чувствительными и потому им гораздо труднее переносить «беспокойство на гнезде»? Ведь ДДТ обладает нейротоксичностью, он раздражает нервную систему; поэтому организм, подвергающийся воздействию ДДТ, должен острее реагировать на факторы окружающей среды, чем нормальный организм.
Один из наиболее очевидных примеров простой пищевой цепи, в которой циркулирует ДДТ, — это случай с перелетными дроздами, описанный Рэчел Карсон (Carson). Гриб Ceratocystis ulmi вызывает опустошительную болезнь вязов — так называемую голландскую болезнь. Ее передает вязовый заболонник (Scolytes multistriatus), с которым борются, обрабатывая ДДТ отдельные деревья или целые парковые насаждения. Остатки осевшего на деревьях ДДТ попадают затем с дождевой водой, а осенью и вместе с опадающими листьями в почву или в листовую подстилку. Там ДДТ поглощают дождевые черви, поедающие остатки листьев, и он откладывается и даже концентрируется в их телах. Если теперь перелетные дрозды (Turdus migratorius) будут поедать преимущественно дождевых червей, то они будут хронически отравляться ДДТ. Правда, непосредственно погибает только часть дроздов, но зато у всех у них по меньшей мере нарушается способность к размножению. Они становятся стерильными или откладывают бесплодные яйца; либо умирают их птенцы, особенно в тех случаях, когда и их кормят дождевыми червями, содержащими ДДТ. Именно поэтому «побочным результатом» борьбы с голландской болезнью вязов, проводившейся с помощью ДДТ, явилось почти полное исчезновение перелетных дроздов на значительных территориях США.
4
1,1-дихлор-2,2-бис(n-хлорфенил)-этилен. — Прим. перев.