Науково-розважальний журнал «Батрахоспермум» у своєму вересневому номері розповідає про видатного еколога Роберта Пейна, який разом зі своїми вчителями та учнями розробив найважливіші екологічні концепції XX століття, що використовуються сьогодні вченими в усьому світі, а нещодавно представив і нову концепцію, актуальну вже для екології століття XXI-го. Фрагментами нового номера журнал поділився з N + 1.
У травні 1963 року 30-річний Роберт Пейн, новоспечений асистент-професор зоології у Вашингтонському університеті в Сіетлі (США), прогулювався зі студентами по тихоокеанському узбережжю півострова Олімпік на північному заході штату Вашингтон, як раптом побачив місце, яке дуже довго шукав. Це була не потривожена людською присутністю бухта Мака на території резервації індіанців маку, тут з води виступали скельні оголення, і серед них цвіло життя. У водоймах приливної зони тулилися зелені актинії, пурпурові морські їжаки, червоні морські зірки, а також губки, молюски-блюдечки і рожеві водорості. Відлив оголяв ватаги усоногих ракоподібних - дрібних морських шлунок і великих морських уточок, килими з чорних мідій і дуже великі помаранчеві і фіолетові морські зірки. Ось тут можна було провести дослідження.
У червні він приїхав сюди знову, цього разу з брухтом-гвоздодером. Дочекавшись відливу, він став відковирювати ломом величезних зірок, прикладаючи всі зусилля, на які було здатне його двометрове тіло, після чого жбурляв їх якомога далі у воду бухти. Так почався один з найважливіших експериментів в історії екології.
Це був час революцій - сексуальних, психоделічних, наукових. Одні щосили практикували «секс, наркотики, рок-н-рол», зачитувалися бітниками і зловживали ЛСД, інші корпелі в лабораторіях над іншою кислотою, ДНК, намагаючись осягнути складні молекулярні таємниці життя. У той же час інші біологи стали ставити прості і на перший погляд наївні питання: "Чому світ зелений? Чому тварини не з'їдають? Що станеться, коли прибрати з пляжу морських зірок? " Відповіді на ці запитання привели вчених до розуміння того, що існують певні екологічні закони і вони в не меншій мірі, ніж закони генетичні, чиє відкриття змінило медицину, можуть вплинути на наш майбутній добробут і на долю наших сусідів по планеті...
... вся екологія до 60-х років була наукою суто описовою, що залишало простір для безлічі альтернативних суджень і гіпотез. Пейн розумів: щоб осягнути закони регуляції популяцій, потрібно втрутитися в природу і зламати їй шаблон. Знайти місце, де можна було б прибрати хижаків з харчового ланцюжка, і подивитися, що станеться. «Пні і подивися» (kick it and see) - так цей підхід пізніше назвуть екологи. Роберт Пейн не штовхав морських зірок, не хвилюйтеся, він їх тільки жбурляв - в ім'я науки.
Раз на місяць взимку і двічі на місяць навесні, влітку і восени вчений повертався в бухту і займався метанням зірок. На 8-метровій ділянці прибережної скелі він позбавлявся від усіх зірок, сусідній служив як контроль. На обох Пейн підраховував чисельність і щільність популяцій 15 видів тварин, спостерігав за тим, хто кого їсть. Як з "ясувалося, найчисленнішою їжею морських зірок були морські жолуді, проте найважливішим джерелом калорій були молюски - мідії та хітони.
Вже у вересні, через три місяці з початку експерименту, стали помітні зміни в приливному співтоваристві: морські жолуді зайняли до 80 відсотків простору. Проте вже до червня 1964-го, на річницю, їх витіснили швидкозростаючі морські уточки та мідії. Крім того, значно скоротилася чисельність чотирьох видів водоростей, а два види морських блюдечок і два види хітонів і зовсім зникли. Актинії і губки теж порідшали, хоча вони і не пов'язані з їхнім харчовим ланцюжком. Зате популяція хижого равлика зросла в 10-20 разів. Разом з відходом хижих морських зірок біорізноманіття знизилося з 15 до 8 видів.
Результат цього простого експерименту дивовижний: хижак, як виявилося, впливає не тільки на свою безпосередню їжу, а й на тварин і рослин, яких у їжу не вживає. Пейн ще п'ять років викидав зірок з берега - за цей час мідії зайняли майже всю доступну територію, витіснивши всіх інших. Схоже, що роль хижих зірок у приливній екосистемі зводилася до того, щоб тримати в узді мідій - чемпіонів бухти за віджаттям простору для життя.
Пізніше індіанці дозволили вченому повторити експеримент на розташованому неподалік безлюдному острові Татуш - там мідії також пустилися у вольницю за відсутності хижої зірки. На пляжі поблизу Окленда в Новій Зеландії еколог досліджував ще одну приливну спільноту, де хижала дородна морська зірка: там мідії витіснили всіх вже через 15 місяців. Всі ці результати служили потужним аргументом на користь гіпотези Хейрстона, Слободкіна і Сміта про роль хижаків у регуляції популяцій.
Для приливних зон штату Вашингтон і Нової Зеландії морські зірки і є, або видами. Концепція і термін були вперше представлені Пейном у статті 1969 року в журналі. Як замковий камінь у вершині склепіння необхідний для стабільності всієї арки, так і ключовий вид на вершині харчової піраміди важливий для стабільності і різноманітності екосистеми. Більшість з видів слабо пов'язані один з одним, їх зникнення може пройти непоміченим, але вилучення деяких видів-примадонн з сильними зв'язками може призвести до перетворення екосистеми в щось інше і невпізнання.