Реферат Понятие биоразнообразия и его роль в живой природе. Реферат биоразнообразие

Реферат - Биологическое разнообразие - Разное

Подписанная в июне 1992 г. в Рио-де-Жанейро Международная конвенция о биологическом разнообразии может рассматриваться главным образом как выражение всеобщей озабоченности утратой того, что не может быть восстановлено — видов живых существ, каждый из которых занимает определенное место в структуре биосферы. Сможет ли объединенное человечество сохранить биологическое разнообразие? Это во многом зависит от внимания исторических процессов и ныне действующих факторов, под влиянием которых сложилось биологическое разнообразие, каким мы его знаем или, точнее сказать, знаем в небольшой степени.

Мы не знаем, сколько существует видов. Только в пологе тропического леса их может быть до 30 миллионов, хотя большинство исследователей принимает более консервативную цифру 5—6 миллионов. Сохранить их можно лишь одним способом—оберегая от сплошных рубок и загрязнений тропический лес как экосистему. Иначе говоря, для сохранения видового разнообразия необходимо в первую очередь позаботиться о разнообразии более высокого уровня—экосистем ном. На этом уровне тундры и полярные пустыни заслуживают не меньшего внимания, чем тропические леса, с которыми они сопоставимы по пространственным параметрам как структурные подразделения биосферы, хотя и гораздо беднее видами.

Биологическое разнообразие (БР)—это разнообразие форм и процессов в органическом мире, проявляющееся на молекулярно-генетическом, популяционном, таксономическом и ценотическом уровнях организации живого. Хотя уровни организации названы здесь в их традиционной последовательности снизу вверх (каждый последующий уровень включает предыдущие), такой порядок рассмотрения мало что дает для понимания природы БР. Если нас интересуют причины возникновения БР (по религиозным представлениям, БР возникло в результате творческого акта, логика которого тоже должна быть доступна разумному существу), то лучше продвигаться сверху вниз, начав с биосферы — земной оболочки, содержащей организмы и продукты их жизнедеятельности. Биосфера наложена на физические оболочки Земли — земную кору, гидросферу и атмосферу, состав которых в значительной мере определяется биогенным кругово­ротом веществ.

Каждая из этих оболочек в свою очередь неоднородна по физическим свойствам и химическому составу в направлении действия силы тяжести и ротационных сил, определяющих деление на тропосферу и стратосферу, океаны, окраинные моря и внутриконтинентальные водоемы, континенты с их геоморфологическими неоднородностями и т. д. Неоднородность условий создается также неравномерным распределением по земной поверхности приходящей солнечной энергии. Широтная климатическая зональность на континентах дополняется климатическими векторами, направленными от побережья вглубь суши. Закономерное изменение условий по высоте над уровнем моря и глубине создает вертикальную поясность, которая отчасти аналогична широтной зональности. Жизнь наложена на все эти неоднородности, образуя сплошную пленку, которая не прерывается даже в пустынях.

Непрерывный живой покров—это результат длительной эволюции. Жизнь возникла не менее 3,5 миллиардов лет назад, но примерно 6/7 этого времени суша оставалась практически безжизненной, как и океанские глубины. Экспансия жизни осуществлялась путем приспособления к разным условиям существования, дифференциации жизненных форм, каждая из которых в пределах своих местообитаний наиболее эффективна в использовании природных ресурсов (можно попытаться заместить все разнообразие одним видом, как это, в сущности, и делает современный человек, но эффективность использования ресурсов биосферы в результате резко снизится).

Условия изменялись не только в пространстве, но и во многом аналогично—во времени. Одни формы жизни оказывались более приспособленными к изменениям, чем другие. Жизнь прерывалась в отдельных зонах, но, по крайней мере в последние 600 млн. лет постоянно находились формы, способные пережить кризис и заполнить образовавшиеся бреши (остатки более древах организмов немногочисленны, и у нас нет уверенности в том, что в течение докембрийской истории жизнь не прерывалась). Таким образом, БР обеспечивает непрерывность жизни во времени.

По мере того как жизнь покрывала сплошной пленкой поверхность планеты, сами организмы все больше приобретали значение основного фактора формирования жизненного пространства, функциональной структуры биосферы, связанной с осуществляемой в ее пределах биогенной трансформацией вещества и энергии, эффективность которой обеспечивается распределением ролей между организмами, их функциональной специализацией. Каждая функциональная ячейка биосферы — экосистема— представляет собой локальную совокупность взаимодействующих в процессе биогенного круговорота организмов и компонентов их среды. Пространственным выражением экосистемы может быть ландшафт, его фация (в этом случае говорят о биогеоценозе, включающем, по В. Н. Сукачеву, геологический субстрат, почву, растительность, животное и микробное население), любой компонент ландшафта (водоем, почва, растительное сообщество) или отдельный организм с его наружными внутренними симбионтами.

Функциональное пространство экосистемы (многомерное, в отличие от физического) подразделено на экологические ниши, соответствующие распределению ролей между организмами. Каждой нише соответствует своя жизненная форма, своего рода амплуа, определяющее основные морфофизиологические признаки организмов и в порядке обратной связи зависящее от них. Формирование экологической ниши—обоюдный процесс, в котором сами организмы играют активную роль. В этом смысле ниши не существуют отдельно от жизненных форм. Тем не менее, предопределенность структуры экосистемы, связанная с ее функциональным назначением, позволяет распознать «пустые ниши», которые непременно должны быть заполнены, чтобы структура сохранилась.

Таким образом, биологическое разнообразие необходимо для сохранения функциональной структуры биосферы и составляющих ее экосистем.

Устойчивое сочетание функционально взаимосвязанных жизненных форм образует биотическое сообщество (биоценоз), состав которого тем разнообразнее, чем сложнее структура экосистемы, а это последнее зависит главным образом от устойчивости протекающих в экосистеме процессов. Так, в тропиках разнообразие выше, поскольку фотосинтез не прерывается в течение года.

С развитием и восстановлением сообщества связана еще одна важнейшая функция БР — репарационная. Виды выполняют различные роли в ходе автогенетической сукцессии—смены стадий развития от пионерной до климаксной. Пионерные виды нетребовательны в отношении качества и устойчивости среды и обладают высоким репродуктивным потенциалом. Стабилизируя среду, они постепенно уступают место более конкурентоспособным видам. Этот процесс идет к заключительной фазе (климаксу), способной длительное время удерживать территорию, пребывая в состоянии динамического равновесия. Поскольку разнообразные внешние воздействия постоянно нарушают сукцессию, моноклимакс чаще всего остается теоретической возможностью. Стадии развития не замещаются полностью, а сосуществуют в сложных сукцессионных системах, обеспечивая им возможность восстановления после разрушительных воздействий. Функцию восстановления обычно выполняют быстро размножающиеся пионерные виды.

Было бы преувеличением утверждать, что мы можем точно определить функциональное назначение каждого вида в любой из многочисленных экосистем. Изъятие вида тоже далеко не всегда приводит к их разрушению. Многое при этом зависит от сложности экосистемы (в арктических сообществах с относительно простой трофической структурой удельный вес каждого вида много выше, чем в тропиках), ее сукцессионной и эволюционной стадии развития, определяющей перекрытие (дублирование) экологических ниш и избыточность структурных элемен­тов. При этом дублирование и избыточность в теории систем рассматриваются как факторы устойчивости, т. е. имеют функциональный смысл.

Все вышеизложенное позволяет заключить, что случайный элемент в БР не играет существенной роли. БР функционально. Каждый его компонент формируется системой, в которую он входит, и в свою очередь, по принципу обратной связи, определяет особенности ее структуры.

В целом БР отражает пространственно-временную и функциональную структуру биосферы, обеспечивая: 1) непрерывность живого покрова планеты и развития жизни во времени, 2) эффективность биогенных процессов в экосистеме, 3) поддержание динамического равновесия и восстановление сообществ.

Этими назначениями определяется структура БР на всех иерархических уровнях его организации.

^ Структура биологического разнообразия

Генетический материал у большинства организмов содержится в огромных молекулах ДНК и РНК, нитчатых полинуклеотидов, умеющих вид кольцевой хромосомы или набора линейных хромосом, которые чрезвычайно разнообразны по общему содержанию ДНК, числу, форме, развитию различных видов гетерохроматина. а также по типам перестроек, в которых они участвуют. Все это создает разнообразие геномов как сложных систем, составляющих — у высших организмов — из десятков тысяч дискретах генетических элементов, или генов. Их дискретность носит структурный характер (например, уникальные или многократно повторяющиеся последовательности нуклеотидов) или выражена функционально, как у кодирующих белки, воспроизводимых как одно целое, совместно управляемых, участвующих в перекрестном обмене между парными хромосомами и, наконец, перемещающихся по геному элементов. Когда молекулярные механизмы не были изучены, представление о гене носило абстрактный характер и его наделяли всеми этими функциями, но сейчас известно, что их выполняют структурно различающиеся генетические частицы, которые составляют разнообразие типов генов. В результате изменений нуклеотидного состава, или мутаций, аналогичные участки парных хромосом имеют различное строение. Такие участки—хромосомные локусы, известные в нескольких состояниях, называют полиморфными. Генетический полиморфизм трансформируется в полиморфизм белков, который изучают молекулярно-генетическими методами, и, в конечном счете, в генетическое разнообразие организмов. На этих производных уровнях разнообразие генов предстает в опосредованном виде, так как признаки определяются генетической системой, а не от­дельными генами.

Н. И. Вавилов показал на обширном материале, что разнообразие наследственных признаков у близких видов повторяется с такой точностью, что можно предсказать существование еще не найденного в природе варианта. Таким образом, была вскрыта упорядоченность генетической изменчивости (вопреки представлениям о непредсказуемости мутаций), в которой проявляются свойства генома как системы. Это фундаментальное обобщение, сформулированное как закон гомологических рядов, лежит в основе исследования структуры БР.

Передача наследственной информации от одного поколения к другому осуществляется в процессе размножения организмов, которое может быть бесполым, половым, в виде чередования бесполых и половых поколений. На это разнообразие накладываются различия в механизмах определения пола, разделения полов и т. д. Достаточно вспомнить о видах рыб, состоящих из одних самок (размножение стимулируется самцами других видов) или способности самок превращаться в самцов, если таковых не хватает, чтобы представить себе разнообразие процессов воспроизводства у позвоночных, не говоря уже о таких организмах, как грибы, где оно во много раз выше.

Организмы, участвующие в размножении, составляют репродуктивные ресурсы вида, которые структурированы в соответствии с разнообразием репродуктивных процессов. В качестве единиц системы воспроизводства выступают демы— локальные группировки скрещивающихся особей и популяции— более крупные группировки в пределах ландшафта или экосистемы. Соответственно различают географические и ценотические популяции, хотя их границы могут совпадать.

В процессе размножения происходит рекомбинация генов, которые как бы принадлежат популяции в целом, составляя ее генофонд (о генофонде говорят также в более широком смысле как о совокупности генов фауны или флоры; отчасти это оправдано, так как возможен хотя бы эпизодический обмен генами при гибридизации или переносе генетического материала микроорганизмами). Единство популяции, однако, обеспечивается не только общим генофондом, но и вхождением в географические или биологические системы более высокого уровня.

Популяции соседних ландшафтов или экосистем всегда демонстрируют определенные различия, хотя они могут быть настолько близки, что систематики считают их одним видом. В сущности, вид—это совокупность популяций ряда исторически взаимосвязанных ландшафтных и (или) ценотических комплексов. Целостность вида как системы обусловлена исторической общностью входящих в него популяций, потоком генов между ними, а также их адаптивным сходством в силу близких условий существования и ценотических функций. Последние факторы действенны и в отношении асексуальных организмов, определяя всеобщее значение вида как основной единицы биологическою разнообразия (нередко встречающееся гипертрофированное представление о половом переносе генов как наиболее существенном критерии биологического вида заставляет видеть в нем категорию, свойственную исключительно раздельнополым организмам, что противоречит таксономической практике).

Свойства вида определяются, как мы уже отмечали, той частью экологического пространства, которую он устойчиво занимает, т.е. экологической нишей. На ранних стадиях развития биологического сообщества наблюдается значительное перекрытие экологических ниш, но в сложившей ценотической системе виды, как правило, занимают достаточно обособленные ниши, вместе с тем возможен переход из одной ниши в другую в провесе роста (например, у прикрепленных форм с подвижными личинками), вхождение в различные сообщества в одних случаях в роли доминанта, в других — второстепенного вида. Среди специалистов существуют определенные разногласия в отношении природы биотических сообществ—то ли случайные собрания видов, нашедших для себя подходящие условия, то ли целостные системы, подобные организмам. Эти крайние точки зрения, скорее всего, отражают разнообразие сообществ, совершенно неравноценных по своим системным свойствам. Также и виды в разной степени чувствительны к своему ценотическому окружению, от независимых (условно, поскольку они принадлежат сообществам более высоких рангов) до «верных», по которым выделяют ассоциации, союзы и классы. Этот классификационный подход был разработан в Центральной Европе и сейчас находит широкое признание. Более грубая «физиономическая» классификация по доминирующим видам принята в северных странах, где относительно однородные лесные формации еще занимают огромные пространства. В пределах ландшафтно-климатических зон группы характерных формаций образуют биомы тундр, таежных лесов, степей и т. д.)—крупнейшие ландшафтно-ценотические подразделения биосферы.

^ Эволюция биологического разнообразия

БР развивается в процесс взаимодействия между биосферой и физическими оболочками Земли, на которые она наложена. Движение земной коры и климатические события вызывают адаптационные изменения макроструктуры биосферы. Например, ледниковый климат характеризуется более высоким разнообразием биомов, чем безледниковый. Не только полярные пустыни, но и влажные тропические леса обязаны своим существованием системе циркуляции атмосферы, которая формируется под воздействием полярных льдов (см. выше). Структура биомов, в свою Очередь, отражает контрастность рельефа и климата, разнообразие геологических субстратов и почв — гетерогенность среды в целом. Видовое разнообразие входящих в их состав сообществ зависит от дробности деления экологического пространства, а это последнее — от устойчивости условий. В целом число видов s==g – р • у, где а—разнообразие видов в сообществах, р—разнообразие сообществ и у—разнообразие биомов. Эти компоненты изменяются с определенной периодичностью, перестраивая всю систему БР. Например, в мезозое (безледниковый климат) разнообразие растений приблизительно соответствует современному в аналогичных формациях жестколистных кустарников и летнезеленых лесов, но общее число видов примерно вдвое меньше современного за счет низкого у разнообразия.

Генетическое разнообразие в свою очередь изменяется как функция адаптивной стратегии видов. Фундаментальное свойство популяции состоит в том, что теоретически при ее воспроизведении частоты генов и генотипов сохраняются из поколения в поколение (правило Харди—Вайнберга), изменяясь только под воздействием мутаций, дрейфа генов и естественного отбора. Возникающие в результате мутаций варианты структуры генетических локусов — аллели — зачастую не имеют адаптивного эффекта и составляют нейтральную часть полиморфизма, подверженную случайным изменениям — дрейфу генов, а не направленному отбору—отсюда модель «недарвиновской» эволюции.

Хотя эволюция популяционного разнообразия, всегда представляет собой суммарный результат дрейфа и отбора, их соотношение зависит от состояния экосистем. Если структура экосистемы нарушена, стабилизирующий отбор ослаблен, то эволюция приобретает некогерентный характер: генетическое разнообразие возрастает за счет мутагенеза и дрейфа без соответствующего роста видового разнообразия. Стабилизация экосистемы направляет стратегию популяций на более эффективное использование ресурсов. При этом более выпукло проявляющаяся неоднородность («грубозернистость») среды становится фактором отбора генотипов, наиболее приспособленных к «зерну» ландшафтно-ценотической мозаики. Вместе с тем нейтральный полиморфизм приобретает адаптивное значение, соотношение дрейфа и отбора изменяется в пользу последнего. Прогрессирующая дифференциация демов становится основой дробления видов. Устойчиво развиваясь в течение тысячелетий, эти процессы создают исключительно высокое видовое разнообразие.

Система, таким образом, направляет эволюцию входящих в нее организмов (отметим во избежание недоразумений, что не входящих в ценотические системы организмов не существует: даже так называемые ценофобные группы, нарушающие развитие сообщества, входят в системы более высокого ранга).

Сквозная эволюционная тенденция состоит в увеличения разнообразия, прерываемом резкими спадами в результат массовых вымираний видов (около половины в конце эры динозавров, 65 миллионов лет назад). Периодичность вымирании совпадает с активизацией геологических процессов (движении

земной коры, вулканизма) и климатическими перестройками, указывая на общую причину.

В прошлом Ж. Кювье объяснял подобные кризисы прямым уничтожением видов в результате морских трансгрессий и других катастроф. Ч. Дарвин и его последователи вообще не придавали кризисов, относя их за счет неполноты геологической Летописи. Сейчас кризисы ни у кого не вызывают сомнений; более того, мы переживаем один из них. Общее объяснение кризисов дает экосистемная теория эволюции (см. выше), согласно второй сокращение разнообразия происходит вследствие устойчивости среды, определяющей тенденцию к

упрощению структуры экосистем (часть видов оказывается излишней),

прерыванию сукцессий (виды заключительной—климаксной — стадии обречены на вымирание) и

увеличению минимальных размеров популяции (в устойчивой среде небольшое число особей обеспечивает воспроизведение, возможна «плотная паковка» видов, но в условиях кризиса малочисленная и неспособная к быстрому росту популяция может легко исчезнуть).

Эти закономерности действительны и для антропогенного кризиса наших дней.

^ Воздействие человека на биологическое разнообразие

Прямые предки человека появились около 4,4 млн. лет назад, в начале палеомагнитной эпохи Гилберта, отмеченной экспансией оледенения в Антарктике, аридизацией и распространением травянистой растительности в низких широтах. Место обитания, пограничные между тропическим лесом и саванной, относительно слабая специализация зубов, анатомия конечностей, приспособленных как к передвижению по открытой местности, так и к древесной акробатике, свидетельствуют о широкой экологической вше австралопитека африканского, древнейшего представителя этой группы. В дальнейшем эволюция входит в когерентную фазу, возрастает видовое разнообразие. Две линии адаптивной радиации—австралопитеки грациозные и массивные—развивались по пути пищевой специализации, в третьей—Homo labilis — на уровне 2,5 млн. лет появились признаки орудийной деятельности как предпосылка расширения пищевой ниши.

Последняя оказалась более перспективной в неустойчивых условиях ледникового периода, кризисным фазам которого соответствует широкое распространение полиморфных видов человека «прямоходящего» и позднее «разумного» с характерным для некогерентной эволюции несоответствием между высоким генетическим и низким видовым разнообразием. Каждая из них

затем входила в фазу подвидовой дифференциации. Около 30 тыс. лет назад специализированный неандертальский подвид «разумного» был вытеснен номинативным подвидом, дробление которого шло уже по линии культурной, а не биологической эволюции. Широкие приспособительные возможности обеспечили ему относительную независимость от локальных экосистем, перерастающую последнее время в ценофобию. Как мы уже отмечали, ценофобия возможна лишь до определенного уровня иерархии природных систем. Ценофобия в отношении биосферы в целом обрекает вид на самоуничтожение.

Человек оказывает воздействие на все факторы БР—пространственно-временную разнородность условий, структуру экосистем и их устойчивость. Нарушение климаксного сообщества в результате рубок или пожаров может дать некоторое увеличение видового разнообразия за счет пионерных и сукцессионных видов. Пространственная неоднородность в ряде случаев возрастает (например, происходит расчленение обширных лесных массивов, сопровождающееся некоторым ростом видового разнообразия). Чаще человек создает более однородные условия. Это выражается в выравнивании рельефа (на урбанизированных территориях), сведении лесов, распашке степей, осушении болот, интродукции заносных видов, вытесняющих местные и т. д.

Влияние человека на временные факторы выражается в многократном ускорении естественных процессов, таких как опустынивание или усыхание внутренних морей (например, Аральского, которое в прошлом неоднократно усыхало и без участия человека). Воздействие человека на глобальный климат дестабилизирует биосферные ритмы и создает общую предпосылку к упрощению структуры наземных и водных экосистем, а, следовательно, и к утрате БР.

За два последних десятилетия леса сократились почти на 200 млн. га, и в настоящее время ущерб составляет около 1% оставшейся площади в год. Эти потери распределены весьма неравномерно: наибольший ущерб нанесен тропическим лесам Центральной Америки, Мадагаскара, юго-восточной Азии, но и в умеренной зоне на грани исчезновения такие лесные формации, как редвуд в Северной Америке и Китае (метасеквойя), маньчжурские чернопихтарники в Приморье и др. В пределах степного биома практически почти не осталось ненарушенных местообитаний. В США утрачено более половины водно-болотных угодий, в Чаде, Камеруне, Нигерии, Индии, Бангладеш, Таиланде, Вьетнаме, на Новой Зеландии—более 80%.

Утрату видов в связи с нарушением местообитаний трудно оценить, так как методы учета видового разнообразия весьма несовершенны. Если принять для тропических лесов «умеренную» оценку разнообразия насекомых в 5 млн. видов и число видов пропорциональным корню четвертой степени площади, то потери в связи со сведением лесов составят 15000 в год. Действительные потери могут значительно отличаться от расчетных. Например, в Карибском регионе сохранилось не более 1% первичных лесов, но разнообразие местных видов птиц сократилось лишь на 11%, так как многие виды сохранились во вторичных лесах. Еще более проблематична оценка сокращения БР почвенной биоты, достигающей 1000 видов беспозвоночных на кв. м. Утрата почвенного покрова в результате эрозии суммарно оценивается в 6 млн. га в год — на этой площади может обитать около 6*107 видов.

Вероятно, наиболее значительные потери видового разнообразия связаны с хозяйственным освоением и загрязнением экосистем, отличающихся особенно высоким уровнем эндемизма. К ним относятся жестколистные формации Средиземноморья и Калекой провинции на юге Африки (6000 эндемичных видов), а также рифтовые озера (Байкал—около 1500 эндемиков, Малави — более 500).

По (McNeely, 1992) утраты видового разнообразия по группам с 1600 г. составляют:

исчезло под угрозой

Высшие растения 384 вида (0,15%) 18699 (7,4%)

рыбы 23 -»— (0,12%) 320 (1,6%)

Амфибии 2—»—(0,05%) 48(1,1%)

рептилии 21 —»— (0,33%) 1355 (21,5%)

Птицы 113—»— (1,23%) 924 (10,0%)

млекопитающие 83 —»— (1,99%) 414 (10,0%)

Нарушение структуры и функции экосистем связано с их использованием в качестве сырьевых, рекреационных и депозитных (для размещения отходов) ресурсов, причем сырьевое и депозитное использование могут давать прямо противоположные результаты. Так, перевыпас, изъятие пологообразующих деревьев или промысловых животных нарушают трофическую структуру и нередко возвращают экосистему на ранние стадии развития, задерживая сукцессию. В то же время поступление органических загрязнений в водоемы ускоряет сукцессию, про­ходя экосистему через эвтрофное состояние к гипертрофному.

Численность человеческой популяции мало зависит от численности истребляемого вида, поэтому обратная связь в системе «хищник—жертва» нарушается, и человек получает возможность полностью истребить тот или иной вид жертвы. Кроме того, в своей роли сверххищника человек истребляет не слабых и больных, а наоборот наиболее полноценных особей (это относится и к практике лесозаготовителей валить в первую очередь самые мощные деревья).

Однако наибольшее значение имеет косвенный ущерб от воздействий, нарушающих сбалансированные соотношения и процессы в экосистемах и тем самым изменяющих направленность эволюции видов. Эволюционные изменения происходят в результате мутагенеза, дрейфа генов и естественного отбора. Радиационные и химические загрязнения обладают мутагеннным действием. Изъятие биологических ресурсов — значительной части природных популяций—превращается в фактор дрейфа генов, форсируя естественные колебания численности, утрату генетического разнообразия и, давая преимущество генотипам с ускоренным половым созреванием и высоким репродуктивным потенциалом (в силу этого неизбирательное изъятие обычно ведет к ускорению полового созревания и измельчанию). Направленность естественного отбора может измениться под воздействием разнообразных—биологических, химических. физических (шумовых, электромагнитных и т.д.)—загрязнений. Биологическое загрязнение — целенаправленная или случайная интродукция чуждых видов и биотехнологических продуктов (включая лабораторные штаммы микроорганизмов, искусственные гибриды и трансгенные организмы)—обычный фактор утраты естественного БР. Наиболее известные примеры—вселение плацентарных в Австралию (фактически реинтродукция, так как они обитали на этом континенте много миллионов лет назад), элодеи в водоемы Евразии, гребневика в Азовское море, амфиподы Corophium cnrvispinHm в Рейн из Понто-Каспийского региона (с первого появления в 1987 г. численность этого вида возросла до 100 тыс. особей на 1 кв.м., конкурируя с местными видами зообентоса, которые служат пищей промысловым рыбам и водоплавающим птицам). Биологическому загрязнению, несомненно, способствует изменение местообитаний в результате физических и химических воздействий (повышение температуры и солености, эвтрофирование в случае вселения амфипод—термофильных фильтраторов),

В ряде случаев воздействие вызывает цепную реакцию с далеко идущими последствиями. Например, поступление в прибрежные воды эвтрофирующих веществ с континента и от мари-культуры вызывает цветение динофлаеллят, вторичное загрязнение токсичными веществами—гибель китообразных и увеличение растворимости карбонатов—гибель кораллов и других скелетных форм бентоса. Кислотообразующие загрязнения водоемов, помимо прямого воздействия на дыхание (осаждение алюминия на жабрах) и репродуктивную функцию рыб-амфибии, создает угрозу исчезновения многих видов водных позвоночных и околоводных птиц из-за сокращения биомассы личинок веснянок, поденок, хирономид.

Сокращение разнообразия птиц нередко связано со вспышками гнездового хищничества и паразитизма в нарушенных ландшафтах. Даже эпизодическое посещение человеком колоний морских птиц способствует разорению гнезд. В этом отно­шении особых мер предосторожности требуют научно-исследовательские работы. Даже у таких наименее пугливых птиц как, пингвины адели, сердцебиение учащается (показатель стресса) на 50% при приближении человека и на 250% при отлове и взвешивании. После вертолетных облетов отмечается множество брошенных гнезд. Беспокойство может быть существенным фактором сокращения численности пингвинов (наряду с добычей криля). Недавно было показано, что остававшееся долгое время загадочным выбрасывание на берег и гибель китов — следствие морских маневров с участием подводных лодок.

Те же факторы изменяют соотношение генотипов в популяциях животных и растений, давая преимущество более устойчивым к различным видам стресса.

Загрязнение также становится мощным фактором естественного отбора. Классический пример—увеличение частоты меланистической формы бабочек Biston betularia в промышленных районах, которое пытались объяснить тем, что на покрытых сажей стволах они менее заметны для птиц, чем светлые формы. Это уже давно ставшее хрестоматийным объяснение кажется наивным, поскольку в условиях загрязнения меланистические формы оказываются более устойчивыми у многих видов, включая домашних кошек и людей. Этот пример предостерегает от упрощенных представлений о воздействии человека на БР.

^ Сохранение биологического разнообразия

В древности, как мы уже отмечали, тотемизм и выросшие из него религиозные представления способствовали сохранению отдельных видов и их местообитаний. Сохранением таких реликтов, как гинкго мы обязаны главным образом религиозным ритуалам восточных народов. В Северной Америке европейские Колонисты перенимали у местных племен их нормативное отношение к природе, тогда как в европейских феодальных странах природа сохранялась, главным образом, в качестве королевских охотничьих угодий и парков, которыми аристократия ограждала себя от слишком тесных контактов с простонародьем.

В ранних демократиях моральные и эстетические мотивы были вытеснены экономическими, нередко вступавшими в конфликт с сохранением БР. Особенно уродливые формы утилитарное отношение к природе приобрело в тоталитарных странах. П. А. Мантейфель, выражая официальную установку, писал в 1934 г.: «Эти группировки (животных) сложились без влияния (воли) человека и не отвечают в большинстве тому экономическому эффекту, который мог бы получиться при рациональном изменении зоологических границ и сообществ, а поэтому мы выдвигаем вопрос о реконструкции фауны, где, в частности, искусственное переселение животных должно занять видное место».

Тем не менее, новая аристократия—партийное руководство и близкие к нему лица — тоже нуждалась в охраняемых охот­ничьих угодьях, получивших название охотничье-заповедных.

В 60-х годах заповедники подверглись двукратному сокращению в связи с экстенсивным развитием экономики. К тому же отведение огромных площадей под монокультуру крайне неблагоприятно сказалось на состоянии БР. В начале 80-х для выполнения «продовольственной программы» распахивали обочины дорог, межи и неудоби, лишая дикие виды последних убежищ в освоенных районах.

К сожалению, эти тенденции получили дальнейшее развитие в период перестройки в связи с передачей бросовых земель фермерам и развитием частного предпринимательства в условиях законодательного хаоса. Самозахват земли под огороды, сведение лесов в зеленых поясах вокруг городов, нелегальная добыча редких видов и свободная распродажа биологических ресурсов стали обычной практикой. Заповедники никогда не пользовались большой популярностью на местах и с ослаблением контроля подвергаются все большему давлению со стороны хозяйственных структур и браконьеров. Развитие международного туризма наносит ущерб территориям, которые ранее охранялись как режимные. К ним относятся военные полигоны и приграничные земли (в Германии полоса отчуждения 600х5 км за годы противостояния превратилась в своего рода заповедник, который теперь вытаптывают толпы туристов).

В то же время есть основание надеяться на улучшение ситуации (и, в частности, превращение бывших режимных территорий в заповедники) благодаря всеобщему признанию приоритетности сохранения БР. Ближайшая задача заключается в разработке и укреплении национальных программ. Отметим некоторые возникающие в этой связи принципиальные моменты. Инвентаризация и охрана биологического разнообразия. Выявление видовой структуры во многих случаях необходимо для организации охраны. Например, новозеландская гаттерия (туатара), единственный представитель древнейшей группы клювоголовых рептилий, охраняется с 1895 г., но лишь недавно выяснилось, что существует два вида гаттерии с подвидами, причем один из видов, S- guntheri и подвид другого, S.punctata reischeki оказались на грани вымирания, а десять из сорока популяций уже исчезли; перед традиционной систематикой в области сохранения БР еще непочатый край работы.

Вместе с тем довольно часто высказываемая мысль о том, что для сохранения необходимо прежде всего инвентаризировать все таксономическое разнообразие, носит несколько демагогический оттенок. Не может быть и речи о том, чтобы описать все многомиллионное разнообразие видов в обозримом будущем. Виды исчезают, так и не удостоившись внимания систематика. Более реалистический подход заключается в разработке достаточно детализированной синтаксономической классификации сообществ и организации охраны ин-ситу на этой основе. Охрана системы высшего уровня в известной мере обеспечивает сохранение ее компонентов, часть из которых мы не знаем или знаем в самых общих чертах (но, по крайней мере, не исключаем возможности узнать в будущем). В следующих разделах мы рассмотрим некоторые принципы организации охраны на синтаксономической основе, позволяющие охватить все или большую часть таксономического разнообразия.

Сочетание прав человека с правами животных. Признание прав животных не означает отказа от их использования. В конце концов, людей тоже используют на ле­гальных основаниях. Нельзя не признать справедливым, что человек имеет больше прав, чем животное, подобно тому, как у взрослого их больше, чем у ребенка. Однако, не впадая в экологический терроризм, носящий большей частью провокационный характер, следует все же признать, что разумное использование не имеет ничего общего с убийством ради удовольствия или по прихоти, а также с жестоким экспериментированием, которое к тому же большей частью бессмысленно, по

www.ronl.ru

Реферат - Сохранение биоразнообразия и биологической продуктивности биосферы

Содержание

Введение. 2

1. Обзор проблемы контроля и сохранения биологического разнообразия биосферы. 3

2. Отрицательное влияние человека на биосферу. 18

3. Экономическая оценка вклада природных экосистем в глобальную биосферную устойчивость. 24

Заключение. 28

Литература. 29

Введение

Биологическое разнообразие – совокупность всех биологических видов и биотических сообществ, сформированных и формирующихся в разных средах обитания (наземных, почвенных, морских, пресноводных). Это – основа поддержания жизнеобеспечивающих функций биосферы и существования человека. Национальные и глобальные проблемы сохранения биоразнообразия не могут быть реализованы без фундаментальных исследований в этой области. Россия с ее обширной территорией, на которой сохраняется основное разнообразие экосистем и видового разнообразия Северной Евразии, нуждается в развитии специальных исследований, направленных на инвентаризацию, оценку состояния биоразнообразия, развитие системы его мониторинга, а также на разработку принципов и методов сохранения природных биосистем.

1. Обзор проблемы контроля и сохранения биологического разнообразия биосферы

К первым документам, поставившим на научную основу проблему БР, относится Всемирная Стратегия Охраны Природы (1980-1991) (1991), сформулировавшей стратегические цели и задачи сохранения БР и генресурсов. После первой по значимости цели – сохранения жизнеобеспечивающих систем (воздуха, вод, лесов и почв) было поставлено сохранение БР и генресурсов планеты. Разумеется, в ней указаны и леса мира, включая и их БР. В документе дана классификация степеней очередности (9) спасения угрожаемых видов (3 по 3 сочетаний: вид-род-семейство х редкий-уязвимый-угрожаемый). В ней же дан трехуровневый «айсберг» управления генресурсами мира: 1) его вершина – защита вне среды — ex situ, 2) защита в резерватах — in situ (больше первой), 3) защита повсеместно (огромная подводная часть). В ней же даны и типы концентрации генресурсов, особо выделяя исключительно высокое БР горных экосистем.

«Обзор МАБ 9» представляет краткое содержание ключевых проблем по выявлению БР и его функциональному значению, внося вклад в планирование программ по исследованию функции БР в экосистемах международным Союзом Биологических Наук, Научным Комитетом по Проблемам Окружающей среды и ЮНЕСКО. Его корни лежат в симпозиуме по функциям БР экосистем, созванного с первыми двумя организациями (Вашингтон, 1989), на котором предложены направления: 1) роль биотического и ландшафтного разнообразия в функциональных свойствах и их ответе за изменения; 2) глобальная сравнительная биогеография; 3) контроль БР как индикатора изменений; 4) ускоренные программы по сохранению генетических ресурсов диких видов.

Сообщение Вашингтонской рабочей группы обосновало неофициальное соглашение среди трех организаций по совместной разработке экосистемных функций БР. В июне 1990 г. в университете штата Мэриленд, были представлены планы 4-му Международному конгрессу систематики и эволюционной биологии. В том же году, в ноябре, они были исследованы и международным Советом по координации в МАВ, приветствовавшей предложение программы IUBS/SСОРЕ/UNESСО, концентрирующейся на глобальной сравнительной биогеографии, исследовании и долгосрочном контроле БР как индикаторе глобального изменения. Эти планы должны быть развиты в течение 1991 г., в рабочем комитете в «Гарвардском лесу» в июне, на симпозиуме, намеченном в Бейруте в октябре, и на конференции по контролю биоразнообразия в бывшем СССР в октябре. Среди целей этого ряда встреч — детальная экспертиза гипотез, отраженных в существующем обзоре и оценке путей и средств, которыми они могли бы быть проверены.

Обзор предназначен для во влеченных в другие международные инициативы по БР, включая работу по программам 1991-93 гг. IUCN, UNEP — процесс по разработке международного Соглашения по биологическому разнообразию и обсуждению его в процессе подготовки к Конференции ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992). В Рио была принята Конвенция о биологическом разнообразии, ратифицированная многими странами (включая Россию), что послужило толчком для выработки национальных программ по защите БР и устойчивому экономическому развитию (включая и РФ). На фоне огромного научно-информационного потока в мировом сообществе отсутствие достижений другой его составляющей западного сообщества, например, монографии М. Розенцвейга (1995-2002), представляется досадным недоразумением, тем более, что ее первые издания уже тогда носили характер фундаментального обзора. Важнейшие результаты его следующие за меру измерения БР принимается — Шеннон-Виннеровский индекс, анализируется связь разнообразия со сложностью экосистем, их стабильностью, продуктивностью.

Рассматривается гипотеза Гайя (Gaia) об отношении разнообразия к характеристикам физической среды: к атмосфере и почве (о связях их параметров со свойствами выветривающейся литосферы, климатом и биотой: почва как продукт деятельности биоты). С проблемой отбора связана дилемма: если отбирается генное соответствие среде, тогда взаимодействия с вышележащими иерархическими уровнями системы — вторичны.

Сторонники ее считают, что полная биота ведет себя как гигантская система с жесткой обратной связью относительно среды. Поэтому они признают ее роль в определении состава атмосферы, свойств поверхностных слоев литосферы, полагая, что ее действия будут вести к торможению любого внешнего возмущения и — что сложность создает гомеостаз на более низких уровнях организации и совсем не обязательно — на высоких.

Относительно затрагивания биотой параметров атмосферы, сильные выводы сделаны по окаменелостям, наблюдениям атмосферы других планет и матмоделям. Ожидаемое кибернетическое поведение биосферы менее ясно. Не полностью ясно, как биоразнообразие затрагивает отношения биота — атмосфера, биота — литосфера. Виды затрагивают атмосферу и биосферу как индивиды, или они отвечают целостно как системы? Ответ на него центральный для биоразнообразия. На основе синтеза известных концепций эволюции структур БР предложена серия аксиом и гипотез по трем уровням БР: молекулярно-клеточному, организменно- популяционному и экосистемному.

Остановимся на гипотезах 2-го и 3-го блоков, а из первого, приведем лишь одну, на наш взгляд, тривиальную (гипотезу — 1-1): Разнообразие — фундаментальная особенность жизни, и без нее эволюционные изменения невозможны.

Аксиома 2.1: Люди — основной источник возмущения. Аксиома не бесспорна, человек может сохранять и обогащать БР. Доказательства: Дарвин (1959) и вся культурная и одомашненная флора и фауна, в последнее время и восстановление редких видов.

Гипотеза 2.1: Надвидовая изменчивость — исключительно результат действия естественного отбора и изоляции на основе генетической и клеточной изменчивости. В этой гипотезе не учитываются достижения в области исследования макроэволюции (эволюции надвидовых таксонов) и биологии развития, которыми доказана несводимость закономерностей микроэволюции к таковым макроэволюции.

Гипотеза 2.2: Разнообразие видов увеличивается нелинейно с повышением качества и количества ресурсов в окружающей среде. БР увеличивается в связи с разнообразием среды обитания и количеством ресурсов.

Гипотеза 2.3: Пространственно-временная разнородность увеличивает биоразнообразие. Двумя этими гипотезами авторы пытаются разграничить повышение биоразнообразия ресурсными и средовыми факторами, однако на этих примерах (2.2 — свет, вода и питательные вещества) и (2.3 — температура, субстрат) видно, что разграничить ресурсы и факторы среды (вода, субстрат — почва) практически невозможно, поэтому эти гипотезы трудно понимаются, как, впрочем, и последующие. Трактовка их неоднозначна и некорректна из-за нечетких определений. Поскольку, гипотеза 2.3 дублирует выводы более солидно аргументированной монографии М.Л. Розенцвейга — целесообразно акцентировать внимания на результатах этого последнего исследования.

Гипотеза 2.4: Так как возмущения на ресурсные уровни и средовую разнородность не линейны, низкие уровни возмущения увеличивают разнообразие видов, но по достижению некоторой величины, рост возмущения уменьшает БР. По-видимому, есть порог воздействия, выше которого изменения в развитии системы, катастрофичны.

Гипотеза 2.5: Повышенная возмущенность благоприятствует видам с короткими жизненными циклами. После катастроф свободные экотопы захватывают виды r-стратеги.

Гипотеза 2.6: Виды с долгими поколениями и/или большими территориями имеют больший риск вымереть, и наоборот. Древесные виды и долгоживущие позвоночные животные наиболее уязвимы (деревья тропических лесов, панды, носороги и киты), а также лишайники, которые являются лучшими индикаторами лесов с длинной историей в тропиках и в умеренной зоне: Гипотеза Гайя, предсказывает такой результат, рассматривая его как регулирующий ответ биосферы.

Гипотеза 2.9: Существует минимальный размер жизнеспособной популяция, поддерживающий ее геномное разнообразие. Он специфичен из-за особенностей видов.

Минимальный размер определен системой скрещивания, продолжительностью жизни и толерантностью к аутбридингу. Облигатные аутбредные виды несут больше летальных генов при гомозиготности больше минимального уровня, в отличие от обычных панмиктических или апомиктических видов растений.

Аналогичны гипотезы экосистемного уровня.

Гипотеза 3.1: Разнообразие на экосистемном уровне – следствие иерархии в биоте.

Гипотеза 3.2: Уровень разнообразия экосистемы — результант многих факторов, включая историю, климат, почвы.

Гипотеза 3.6: Разнообразие ландшафтных единиц, т.е. типов сукцессии и категорий растительности, необходимо для эффективного функционирования экосистемы.

Гипотеза 3.7: Чем выше разнообразие экосистемы, тем более зависимы виды от него самого, т. к. в этом случае более узка экологическая ниша отдельных видов.

Это говорит о том, что чем более разнообразна система, тем больше потеря разнообразия будет ее затрагивать. Например, экосистемы умеренной зоны со средним разнообразием, могут противостоять потере даже важных видов как американский каштан в восточном лиственном лесу США, без ухудшения их функции, в то время как суперразнообразные тропические системы этого не могут. Гипотеза не вполне согласуется с гипотезой 2.6. Трудно согласиться, что смена доминирования каштана зубчатого на другие виды, не изменила функций экосистемы, хотя бы потому, что нет в этой зоне равного ему по продуктивности вида, на котором обитает более тысячи разнообразных консументов и ими формируется адекватное число консорций, не говоря уж о человеке, спасающегоcя благдаря ему в голодные годы. Примеров долгоживущих видов много, а каштан зубчатый развивался в сообществах с высоким уровнем видового разнообразия в Северной Америке, как и каштан посевной на Кавказе, тис ягодный в Европе и на других континентах, как и виды самшита. Для обеих Америк, Азии, Африки и Австралии насчитываются сотни долгожителей — древесных видов.

Гипотеза 3.8: Богатство видов любой области — результат баланса притока (иммиграцией и местным видообразованиием) и оттока видов (эмиграцией и вымиранием).

Это подразумевает, что нет никаких теоретических верхних пределов числу видов в экосистеме. Поступление и исчезновение видов нелинейны во времени.

Для понимания видового богатства на любом участке, должны быть поняты процессы иммиграции, видообразования, эмиграции и вымирания, приток и отток видов, причем они имеет не обязательно независимые функции. Наблюдения явно показывают, что различные экосистемы обладают различными уровнями богатства видов. Не ясно, вытекают ли эти различия из-за некоторого характерного несходства в емкости экосистем, или они являются следствием вариаций в скоростях поступления и исчезновения.

Гипотеза 3.9: Экосистемы проявляют уровень БР на несколько порядков величины выше, чем это требуемо для эффективной трофической функции. Эта гипотеза является критической для объективной оценки экологической роли БР. Если есть большая функциональная избыточность из-за длинной истории естественного возмущения и ландшафтной фрагментации, то нет никакой непосредственной опасности для целостности экосистемы от антропогенной деятельности, снижающей БР до определенного уровня, если опасность не затрагивает доминантов-эдификаторов. Но если каждый вид уникален и выполняет исключительную функцию, не разделенную другими, то человек вызывает нарушение, могущее иметь бедственные последствия.

Справедливость этой гипотезы подвергнута сомнению. Полный критический обзор этого тезиса необходим. Он должен иметь высокий приоритет в любой программе по БР.

На серию методологических гипотез исторически параллельно формируется другое направление методологических решений (ответов), не адекватных первой, а скорее, глубже раскрывающих суть проблем, так как выражают результаты более широких и глубоких выводов. Наиболее полно оно выражено в фундаментальной сводке – квинтэссенции массива эмпирических обобщений: от данных полевой и экспериментальной экологии до палеонтологических выводов по широкому спектру таксонов, практически по всем материкам и океанам. В рамках статьи приведем лишь верхушку айсберга как призмы фундаментальных закономерностей, сквозь которую необходимо рассмотреть и специфику биоразнообразия горных лесных экосистем.

Прежде всего, в работе вскрывается «ошеломляющее видовое разнообразие в истребляемых человеком тропических лесах мира», обреченное на гибель, так и не будучи выявленных консументов (подавляющее число — членистоногие — 40-100 млн. видов). По сути, в сводке реализованы цели глобальной стратегии охраны природных уникумов на основе выявления концентрации таксономического и экосистемного разнообразия, возникшего на основе ландшафтно-географического многообразия. Выдвинута задача определения первостепенных целей спасения биоразнообразия, к которым по праву относятся очаги наиболее богатых формами жизни и наиболее древних его рефугиумов.

Как наиболее населенные, они становятся самыми горячими точками гибели биоты и разрушения ландшафта. Особенно четко это просматривается на карте состояния БР экосистем Средиземноморского побережья.

Наиболее известный образец формализации БР — кривая: виды-площадь (прямая в «1оg-1оg пространстве») на самом деле состоит из 4-х образцов разного масштаба пространства и времени: 1) урочище, 2) экосистема (биогеоценоз), 3) континент (острова, флоры географических стран) и 4) зональные биомы. Наборы островов при объединении дают более крутые кривые площадь-виды, чем сухопутные объединяемые образцы той же биогеографической провинции.

Параметр с (наклон прямой в билогарифмических координатах) из уравнения S=сА z в биоме субтропиков имеет наибольшее значение, а в высокогорном биоме пуна (Анды) — наименьшее. (где S-число видов на участке, A-площадь участка, c-const). Неизменно межархипелаговое z превышает материковое. Параметр z не зависит от используемых единиц и значения логарифмического основания, а параметр с зависит.

Другой известный образец изменения БР — широтный, очень древний, формировался десятки-сотни милл. лет. Его примеры-образцы прослежены и в окаменелостях, благодаря умению геологов оценивать широту местности по направлению их остаточной намагниченности. Чем ближе к экватору архипелаг, тем больше z его островов.

Установлено, что лес неотропиков в 5 раз богаче африканского. Приблизительно 35000 видов цветковых обитают в тропической Азии и Океании, что соответствует «с» — значению в два раза большему, чем в южной Африке (Капское царство). Разнообразие птиц в тропическом лесу Америки в 4-5 раз превышает таковое в умеренном.

Разнообразие местообитания прямо определяет разнообразие его населения. Для птиц и других позвоночных, такая зависимость — не абсолютна. Возмущения также определяет уровень БР. Чем чаще в одном месте возмущения, тем меньше в нем будет видов. Это подтверждается наблюдениями и экспериментами на коралловых рифах и островках. Так разнообразие моллюсков на валунах максимально на промежуточном уровне мало-масштабного возмущения.

Связь объема БР с продуктивностью также не однозначна. В маломасштабных экспериментах (на участках от 1 м 2 до 1 га) внесение удобрений приводит к снижению БР. То же, отмечено при загрязнении и в водных экосистемах. В более крупных, относительно не нарушенных регионах большее разнообразие сопровождалось более высокой продуктивностью. Затем по ряду групп млекопитающих (грызуны, плотоядные, австралийские тропические виды, у растений на двух континентах, средиземноморские растения) кривая имеет пик разнообразия при промежуточной продуктивности (унимодальная форма). Однако для растений эта модель остается проблематичной, а у древесных США разнообразие не теряется при более высокой продуктивности.

Главные унимодальные образцы изменения БР исходят из горных тропиков. (Так у мхов и папоротников максимум БР на средних высотах). Тропический средневысотный «пик» отмечен и для ряда таксонов животных. Такая же зависимость установлена у многих морских организмов (десятиногих, кумовых раков, гастропод, рыб, иглокожих, полихет, протобранхий). Однако, как и в широтном образце, имеются исключения.

Установленный Н.Н. Воронцовым и Ляпуновой феномен интенсивного видообразования у млекопитающих (роды Elliobus, Mus) в сейсмически активных зонах стимулирует дальнейший интерес к работе с биотой в таких местообитаниях, в которых, как правило, и повышена концентрация этносов. С аналогичным явлением ассоциируются Курская магнитная и одноименная ботаническая аномалии. Повышенное разнообразие насекомых отмечено в зонах интрогрессивной гибридизации деревьев. Гибриды поддерживают в 2 раза большее насекомых и патогенных грибов.

Образцы разнообразия во времени укладываются на оси временной шкалы, простирающейся от одного года до сотен миллионов лет. Изучение растительных окаменелостей, останков морских беспозвоночных указывает на рост БР в ходе эволюции.

При этом в течении каждого миллиона лет заменяется приблизительно 20-25% всех видов. Но у некоторых таксонов в стабильной (морской) среде на протяжении 1 млн. лет разнообразие может и не меняться вообще. Для паразитических консорций важен эволюционный возраст хозяина.

Малочисленность паразитов у древесных видов в Великобритании свидетельствует о недавнем появлении деревьев на острове после отступления последнего ледника. В целом образец «возраст хозяина» работает только в относительно короткие периоды в довольно неестественных обстоятельствах. Когда же колонисты-хозяева набирают всю гамму паразитов этот образец исчезает.

В ходе восстановительных сукцессии БР растет. Зарастания заброшенных участков в Пъедмонте (США) за 200 лет показало рост БР в первые 100 лет и, затем, его выравнивание. Зарастание вырубок сопровождается заселением их травами, что увеличивает БР, которые позже замещаются кустарниками и деревьями, что уменьшает БР.

Отловы бабочек в стационарные световые ловушки в Канаде (в течении 22 лет) и в Англии показывают, что кривые «время-виды» существуют, но возможно они не имеют тех же самых значений коэффициента как и кривые «площадь-виды».

В холодном климате сезонное варьирование БР определено спячкой беспозвоночных и холоднокровных позвоночных, перелетами птиц и даже насекомых. В тропических и субтропических горах сезонные перемещения проявляются в виде вертикальных миграций. Субтропические регионы часто обмениваются видами летом и зимой.

Помимо пространства и времени на БР влияют и другие, так называемые, второстепенные параметры: 1) размер тела (в пределах таксона больше видов промежуточного размера), 2) специфика трофических сетей и цепей.

Неразмерные образцы БР не прямо связаны с местом и временем, а зависят от трофического уровня. Чем он выше, тем меньше видов его используют. Из проанализированных 92 сетей только 3 (все морские) имели шесть уровней. Среди наземных сетей в этом плане выделяются с участием галлообразователей. Из четырех таких сетевых сообществ, два имело 6 уровней, одно — 7 и одно — 8. Виды высшего уровня в таких сетях получают корм от многих более низких.

Соотношение видов в комплексах хищник-жертва, в сетях насекомых, кажутся постоянными, несмотря на изменяющееся разнообразие. Анализ соотношений «типов» хищников линейно соответствует числу «типов» жертв (это правило Кохена, где тип – не вид, он может быть стадией жизненного цикла этого вида или собранием видов со сходной морфологией и тактикой избегания).

Имеются три основных формы видообразования: 1) географическое, 2) полиплоидизация и 3) конкурентное. В основе географического (аллопатрического) — лежит образование барьеров. Скорость его формирования зависит от: 1) географических обстоятельств и 2) размера ареалов видов. Географические обстоятельства – наличие географических преград. Классические примеры Гавайи и о. Байкал.

Чем больше ареал, тем выше вероятность его расчленения. Барьеры бывают двух видов: «ножи» и «рвы». Вероятность расчленения ареала зависит от формы ареала, формы и длины барьера. Ареал промежуточного размера, по результатам моделирования, наиболее вероятно может быть разделен, потому что итоговая вероятность вытекает из умножения вероятностей, из которых одна — увеличивается с 0, другая — падает до 0. На скорость дивергенции видов, помимо размера популяции (мелкие более консервативные), обратное влияние оказывает время генераций. Короче поколения — выше разнообразие. Конкурентное видообразование, по-видимому, наиболее распространенное. Различные способы видообразования дают и различные предсказания. Знание, какие способы производят больше видов, поможет объяснять образцы видимого разнообразия. Их быстродействие принципиально различно. Самая быстрая полиплоидизация. Она не требует изоляции. Конкурентное видообразование занимает 10- 100 поколений. Географическое — требует тысяч и сотен тысяч лет. Без наличия плохо используемых местообитаний, естественный отбор не может расширить различие у видов.

Ни полиплоидия, ни географическое видообразование не имеют скоростей, которые бы зависели от неиспользованных возможностей. Поскольку конкурентное видообразование подпитывается экологической возможностью оно должно утихнуть по мере накопления видов в сообществе. Ни полиплоидизация, ни географическое видообразование не зависят от числа наличных видов, а вот при конкурентном «цеха закрываются» с падением спроса на «изделие». Большинство видообразований, по мнению М. Розенцвейга, является аллопатрическими. Разнообразие выше там, где высока вероятность изоляции. Никакой другой способ, кроме географического видообразования, не объясняет, высокую заселенность гор эндемиками. Полиплоидизация — главная сила при видообразовании растений, особенно вне тропиков. Наименьшая доля полиплоидов у растений исходит из Кот-Ивуара, наибольшая из арктической флоры. При чем, чем выше широта или высота над уровнем моря, тем выше доля видов образованных полиплоидией. В эту схему вписывается и в целом флора Кавказа (расположенная на пол-пути к полюсу от экватора) имеющая 50% полиплоидов, что типично и для низменности на этой широте.

Основные причины вымирания на рассматриваемой площади: 1) несчастные случаи, 2) взаимодействие популяций (конкуренция). Вероятность вымирания вида определяется соотношением размеров: текущая/минимально жизнеспособная популяции.

Размеры географических ареалов и обилия видов положительно скоррелированы. На островах присутствуют две группы видов: редкие и обычные. Этот же образец находят и палеонтологи у ископаемых морских беспозвоночных. Ими установлено, что широко распространенные виды имеют более низкие скорости вымирания. Т.е., чем шире распространен вид, тем с меньшей вероятностью он вымрет на острове. Исследование выживаемости муравьев на о. Барро (Панама) после катастрофической засухи показало, что обилие и обширность распространения снижали вероятность местного вымирания.

«Всеюдность» вида отражает широкую толерантность его к условиям, что и влияет на его выживаемость. Распространенная причина вымирания — утрата видовой ниши при кардинальном изменения среды. До человека никакие формы жизни не уничтожали ниши. Случаев, когда хищничество явилось причиной вымирания, немало; но при более внимательном рассмотрении оно оказалось определено исчезновением самой ниши, а хищничество — лишь усугубляющее обстоятельством. Это же объясняет и вымирание мамонта, тесно связанного со степной тундрой, исчезнувшей с коренным изменением климата севера Евразии. Но когда на острова прибывают новые поселенцы и они оказываются эффективными хищниками, то это может вести к вымиранию их жертв. При этом хищники могут в 2 раза снижать разнообразие своих жертв на островах. Скорости исчезновения в расчете на вид у млекопитающих на морских островах и в альпийской зоне увеличиваются с ростом разнообразия, но в первом случае быстрее.

Палеоботанические данные показывают, что скорость исчезновения видов составляла 10-30%, а у моллюсков 13% за 1 млн. лет, т.е. скорости вымирания растений и животных сопоставимы. За 4-5 млн. лет (с 9 до 5,4 млн. лет назад) Северная Америка потеряла 62 рода крупных млекопитающих: за три волны смен климата.

2. Отрицательное влияние человека на биосферу

Хозяйственная деятельность человека — мощный фактор в биосфере. С появлением первого современного человека (около 40—30 тыс. лет назад) в эволюции биосферы стал действовать новый фактор — антропогенный (от греч. antropos — человек). Получая из биосферы все жизненные ресурсы (воду, воздух, пищу, энергию, строительные материалы и т.п.), человек возвращает в биосферу бытовые и промышленные отходы. В результате интенсивной хозяйственной деятельности человека в последние десятилетия наблюдается изменение облика Земли, происходит истощение природных ресурсов, вымирание многих видов живых организмов, загрязнение среды ядохимикатами и радионуклидами, промышленными и бытовыми отходами, разрушение естественных экосистем (лесов, лугов, болот, озер, степей). К началу 21 в. загрязнение окружающей среды приобрело глобальный характер и поставило человечество на грань экологической катастрофы.

Вредные вещества попадают в воздух, почву и водоемы и, передаваясь по цепям питания, в итоге накапливаются в тканях растений и животных, а через них — в организме человека, часто вызывая при этом различные заболевания. Кроме того, многие из них являются мутагенами.

Выделяют химическое, физическое и биологическое загрязнение (рис. 8.1), каждое из которых вносит свой вклад в общее ухудшение экологической ситуации на нашей планете.

Химическое загрязнение среды. Подсчитано, что в начале 80-х гг. 20 в. в результате хозяйственной деятельности человека в биосферу поступило более 200 млн т углекислого и около 146 млн т сернистого газа, 53 млн т оксидов азота и другие химические соединения. Побочными продуктами деятельности промышленных предприятий явились также 33 млрд м 3 неочищенных сточных вод и 250 млн т пыли. Нетрудно догадаться, что к началу 21 в. количество аэрозолей (взвешенных в воздухе частиц) и вредных газообразных соединений (оксидов серы, углерода, азота, соединений фтора хлора и др.) в биосфере значительно возросло. Это очень опасно, поскольку, по оценке Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), из более 500 тыс. практически используемых человеком химических соединений (всего известно более 6 млн соединений) около 40 тыс. обладают вредными для человека свойствами, а 12 тыс. являются токсичными.

Особую тревогу вызывает загрязнение атмосферы сернистым газом, который образуется в ходе переработки сернистых соединений. При взаимодействии сернистого газа с кислородом воздуха и атмосферной влагой образуется SO 3, а затем H 2 SO 4 :

2 SO 2 + О 2 -> 2 SO 3, SO 3 + Н 2 О -» H 2SO 4.

В результате дождь и снег оказываются подкисленными (величина рН ниже 5,6). Кислотные осадки приводят к гибели лесов, превращению озер, рек и прудов в безжизненные водоемы, что влечет за собой уничтожение сообществ растений и животных. Кроме того, они усугубляют тяжесть течения заболеваний дыхательных путей животных и человека.

Попадание в верхние слои атмосферы оксидов азота и фреонов, широко применяемых в качестве аэрозольных распылителей и хладоагентов в холодильных установках, приводит к ослаблению озонового слоя, который не пропускает к поверхности Земли ультрафиолетовое излучение, губительное для всех живых организмов. В последние годы возникла необходимость принятия мер по защите озонового слоя, поскольку над Антарктидой в 1980 г. возникла «озоновая дыра». Подобные «озоновые дыры» в последние годы образуются над Сибирью, Западной и Центральной Европой, т.е. над теми территориями, где сосредоточены предприятия, производящие озоноразрушающие вещества. С целью предотвращения возникновения «озоновых дыр» в 1987 г. в г. Монреале (Канада) подписано Международное соглашение о резком снижении производства фреонов.

Выбросы в естественные водоемы нефти и нефтепродуктов могут резко замедлить обмен газами между атмосферой и гидросферой и привести к гибели обитателей морей и океанов.

Негативные последствия влечет и научно необоснованное применение для подкормки культурных растений больших доз минеральных и органических удобрений, в частности нитратов. Интенсивное поступление нитратов в растения приводит к тому, что они не полностью включаются в обменные процессы и накапливаются в листьях, стеблях и корнях. Для самих растений избыток нитратов особой опасности не представляет, но при попадании в организм теплокровных животных с пищей они превращаются в более токсичные соединения. Накопления последних в организме человека вызывают тяжелые нарушения обмена веществ, аллергию, нервные расстройства, а некоторые из них способны вызывать злокачественные новообразования.

Радиоактивное загрязнение среды. Аварии на атомных станциях и безответственное отношение к отходам атомной энергетики приводят к повышенной радиоактивности воздуха, воды и почвы. Радиоактивные изотопы передаются по цепям питания и тем самым включаются в биологический круговорот веществ. Они накапливаются в почве, в тканях растений, животных и человека, вызывая увеличение количества онкологических заболеваний и мутаций. По данным Научного комитета ООН по воздействию атомной радиации, самыми распространенными заболеваниями человека в результате облучения являются рак молочной и щитовидной желез, легких, поражение семенников.

В 1994 г, на съезде педиатров Беларуси было констатировано, что после Чернобыльской катастрофы (по сравнению с 1985 г.) в нашей стране возросло количество заболеваний пищеварительной, моче-выделительной и эндокринной систем, на 25% сократилась рождаемость. Заболеваемость раком щитовидной железы у детей увеличилась с 0,42 на 100 000 человек в 1986 г. до 2,4/2 в 1992 г., а в Гомельской области — с 0,25 до 12.

Биологическое загрязнение сре ды. Под биологическим загрязнением понимают привнесение в экосистемы в результате хозяйственной деятельности человека нехарактерных для них видов живых организмов (растений, животных, вирусов, бактерий и др.), ухудшающих условия существования биоценозов или негативно влияющих на здоровье человека.

Основными источниками биологического загрязнения являются сточные воды практически всех видов промышленного производства, сельского хозяйства, коммунального хозяйства городов и поселков, бытовые и промышленные свалки, кладбища и др. Из этих источников разнообразные органические соединения и патогенные микроорганизмы попадают в почву и подземные воды.

Особую опасность представляет биологическое загрязнение возбудителями инфекционных и паразитарных болезней, таких как чума, оспа, холера, дизентерия, клещевой энцефалит, СПИД и др., уничтожение которых представляет значительные трудности.

В последние годы возникла новая экологическая опасность — потенциальная возможность попадания из лабораторий или заводов в окружающую природную среду микроорганизмов и биологически активных веществ, оказывающих негативное воздействие на живые организмы и их сообщества, здоровье человека и его генофонд, что связано с бурным развитием биотехнологии и генной инженерии.

Цепные экологические реакции. Любое сильное воздействие человека на экосистемы биосферы вызывает цепь экологических последствий. Одну из форм такого воздействия можно рассмотреть на примере рубки леса.

Выборочные и санитарные рубки, регулирующие состав и качество леса и необходимые для удаления поврежденных и больных деревьев, обычно не оказывают заметного влияния на видовой состав и стабильность биоценозов. Другое дбяо — сплошная вырубка древостоя, проводимая человеком для освобождения земли под пашни, дороги, промышленные предприятия, города и т.д. Уничтожение лесов, как правило, ведет к понижению уровня грунтовых вод и, как следствие, к обмелению рек, засухам, иссыханию почвы. Если при наличии лесной подстилки (старых опавших листьев, веток и т.п.) дождевые и талые воды постепенно впитываются почвой, то при ее отсутствии вода беспрепятственно стекает по склонам и смывает верхний плодородный слой почвы. Особенно это заметно при ливневых дождях, когда мощные ручьи настолько сильно размывают почву, что на поверхности земли появляются борозды, овраги, ложбины, долины. При этом снесенная почва вместе с водой поступает в реки, а затем в моря и океаны. В конечном итоге это приводит к тому, что после снеготаяния основная масса воды поступает не в почву, а сбрасывается в море. В результате уменьшаются запасы пресной воды, мелеют реки, ужесточаются засухи и, как следствие, снижаются урожаи сельскохозяйственных культур.

Кроме того, после рубки леса тенелюбивые растения нижних ярусов оказываются в условиях открытого местообитания, где испытывают неблагоприятное воздействие прямого света. Это ведет к угнетению и даже исчезновению некоторых видов (например, кислицы обыкновенной, майника двулистного и др.). На месте вырубок поселяются светолюбивые растения.

Меняется в новых условиях и животный мир: виды, трофически или топически связанные с древостоем, исчезают или мигрируют в другие экосистемы.

В результате интенсивной хозяйственной деятельности человека происходит истощение природных ресурсов, вымирание многих видов живых организмов, загрязнение среды ядохимикатами, радионуклидами, промышленными и бытовыми отходами, разрушение естественных экосистем (лесов, болот, озер, степей). Вредные вещества, передаваясь по цепям питания, накапливаются в тканях растений и животных, а через них — в организме человека, часто вызывая при этом различные заболевания (чуму, оспу, холеру, дизентерию и др.)- Кроме того, любое сильное воздействие человека на экосистемы биосферы вызывает цепь разнообразных экологических последствий.

3. Экономическая оценка вклада природных экосистем в глобальную биосферную устойчивость

В 21 век международное сообщество вошло со всем грузом экологических проблем 20 века. Эти проблемы тем более сложны, поскольку их надо решать одновременно со сглаживанием неравенства экономического развития стран и их экономической интеграцией. В мире растет стремление направить развитие на эффективное совмещение производства экономического продукта и поддержание глобальной биосферной стабильности. Международное сотрудничество развитых и развивающихся стран должно осуществляться при справедливом разделении выгод от использования природных ресурсов и ответственности за негативные экологические процессы. Средством оптимизации такого сотрудничества может стать выработка финансовых механизмов взаиморасчета стран за пользование глобальными «экосистемными услугами».

На сегодняшний день созданы и с разной степенью эффективности действуют глобальные финансовые механизмы, осуществляемые наднациональными органами, средства которых формировались за счет взносов многих стран. Во-первых, это механизмы Глобального Экологического Фонда (ГЭФ). Во-вторых, финансовые средства, направляемые в соответствии с «Монреальским протоколом» Венской конвенции на борьбу с бедностью. В-третьих, группа механизмов Конвенции по изменению климата и Киотского протокола (механизмы «чистого развития», «совместного исполнения»).В-четвертых, экспериментальный «карбоновый фонд» Всемирного банка. Деньги этого фонда инвестируются в конкретные проекты — природоохранные и энергосберегающие. И, наконец, в-пятых, – механизмы так называемых «долгов за природу».

Созданные международным сообществом методы и механизмы, к сожалению, пока что неадекватно учитывают реальный вклад естественных экосистем разных стран в поддержание условий, пригодных для жизни человека и ведения эффективного хозяйства. Сохранение природных экосистем, наиболее полно выполняющих биосферные функции – главная задача международных финансовых механизмов в данной области. Участие в этом процессе всех стран, которые независимо от границ и политического режима пользуются устойчивостью биосферы и, соответственно, потребляют глобальные «экосистемные услуги», требует оказания международной политической, экономической, финансовой, научной и технологической поддержки «экологического донорства», как на национальной территории, так и за её границами. Нужны коллективные действия, в основу которых должна быть положена объективная оценка вклада стран в стабилизацию биосферных процессов и система справедливой компенсации за охрану дикой природы и ограничение экономического развития на крупных территориях, занятых естественными экосистемами.

Сокращение площади природных экосистем, их фрагментация, разбалансировка видовой структуры биоразнообразия (исчезновение аборигенных и появление чужеродных видов), разрушение традиционного природопользования коренных народов, деградация земель и опустынивание, химическое загрязнение и иные опасные процессы снижают саморегулирующие возможности биосферы. При высокой частоте аномальных явлений биота планеты может перейти в иное состояние, за чем последует крах всей сложившейся экономической системы Мира. Объем затрат на искусственное удержание неустойчивой биосферы в пригодном для человечества состоянии не поддается прогнозированию. Последнее десятилетие показало, что прежние международные инициативы и разработанные в их рамках механизмы недостаточно эффективны.

Ответом на «глобальный экологический вызов» может стать создание системы финансового взаимодействия государств, которая будет прямо способствовать росту выгод от предотвращения разрушения природных экосистем или их восстановления. Высокие доходы производств, основанных на концентрации населения, интенсивном использовании аграрной и технической инфраструктуры и связанной с этим индустриализацией среды, должны компенсировать экономические потери населения тех регионов и стран, сдерживание экстенсивного развития которых обеспечивает сохранение или даже увеличение площади не освоенных человеком естественных экосистем. Такой может быть цель предлагаемой инициативы.

При достижении подобного соглашения станет возможной рыночная оптимизация всей природоохранной деятельности. Средства будут вкладываться в те проекты восстановления живой природы, которые с меньшими затратами достигают равноценного приращения площади, биомассы, продуктивности и биоразнообразия природных экосистем. Соответственно каждая страна сможет предложить на международные аукционы не только посадки лесов, как это допускается соглашением о депонировании парниковых газов, но и любые проекты восстановления природных экосистем. Может быть развязан сложнейший узел проблем поиска источника компенсации местному населению при создании на их землях охраняемых природных территорий или даже отказе от использования малопродуктивных земель, например в сухих степях. Подобный механизм может оказать существенное влияние на решение проблем развития засушливых регионов (Сахель, Средняя Азия) в рамках международной Конвенции по борьбе с опустыниванием. Суммы подобных контрактов дадут в объективную рыночную цену услуг по поддержанию глобальной устойчивости на территории любой страны, биома или типа экосистем.

Дальнейшее развитие событий может зависеть от характера договоренностей, которые могут быть достигнуты на разных стадиях переговоров стран – членов «Клуба экологических доноров» и стран получателей экосистемных выгод. Сценарии развития инициатив формируются не столько на основе вариантов предлагаемой доли компенсационных платежей — 0,5% 0,7% 1,0%, сколько в зависимости от числа стран, входящих в соглашение, и доли «дополнительного финансирования» (софинансирования со стороны страны-получателя «экологических денег»), а также механизмов их эффективного использования.

При наличии единого механизма реализация требований многих международных конвенций, направленных на сохранение природы Земли (Конвенция о биологическом разнообразии, Конвенция по изменению климата, Рамсарская конвенция, Конвенция ЮНЕСКО о Всемирном культурном и природном наследии, Бонская конвенция, Бернской конвенция и др.), может быть облегчена.

Заключение

Вполне объяснимо внимание мирового сообщества к выявлению закономерностей формирования биоразнообразия, выработке стратегии его сохранения и допустимых пределов трансформации при условии поддержания экосистемами их жизнеобеспечивающих функций для человечества, доминантных (системообразующих) и сопутствующих видов.

Согласование методик расчета вклада каждой страны в глобальную устойчивость биосферы, исходя из масштабов оказываемых ее природой «экосистемных услуг», требует коллективной верификации национальной и международной статистической информации по состоянию природных экосистем и их функциям. С учетом этой информации надо оптимизировать оценки «Доклада о мировом развитии» Всемирного Банка, других общемировых обзоров и рейтингов государств.

Литература

1. Общая биология: Учебное пособие для 11-го класса 11-летней общеобразовательной школы, для базового и повышенного уровней. Н.Д. Лисов, Л.В. Камлюк, Н.А. Лемеза и др. Под ред. Н.Д. Лисова.- Мн.: Беларусь, 2002.- 279 с

2. Статья: Выявление биоразнообразия горных лесов: проблемы сохранения и управления — Шеедер Т.Х., Ромашин А.В., Придня М.В.

3. Вернадский В.И. Биосфера. M.: «Мысль», 1967. 376 с.

4. Stern K., Rohe L. Genetics of Forest Ecosystems. Springer-Verlag, N.-Y., Heidelbrg, Berlin, 1974, 279 p.

5. Solbrig O.T. Biodiversity. Scientific Issues and Collaborative Research Proposals.UNESCO, 1991, 77 p.

6. Шварц С.С. Эволюция биосферы и экологическое прогнозирование. Докл. На Юбилейной сессии АН СССР, посвященной 250- летию АН СССР.М., 1975, 23 с.

7. Caring for the Earth. A Strategy for Sustainable Living. Gland, Switzerland, 1991. 228 p.

8. Rosenzweig M. L.Species Diversity in space and time.Cambridge University Press.2002, 436

9. Назаров В.Н.Учение о макроэволюции. На путях к новому синтезу.М: Наука,1991,287c

10. Вольф Э.К.Спасение редких биологических видов//Мир на ладони,1991, т.4, №2,12-20

11. Grabherr G. Biodiversity in Mountain Forests//IUFRO research Series, Forest in Sustainable Mountain Development. CABI Publishing, N.-Y., 2000, 28-38 p.

12. Stebbins G.L.Variation and Evolution in Plants.N.-Y.,Culumbia University Press,1950,643 p.

13. Bolgiano Сh. Living in Appalachian Forest. True Tales of Sustainable Forestry. Stackpole Books. Mechnicsburg, PA, 2002, 200 p.

www.ronl.ru

Реферат Биологическое разнообразие

Реферат на тему:

План:

Введение
• 1 Жизненная важность биоразнообразия
• 2 Признаки биоразнообразия
• 3 Некоторые меры разнообразия
  • 3.1 Индекс Симпсона.
  • 3.2 Индекс разнообразия Маргалефа
  • 3.3 Индекс Шеннона
  • 3.4 Индекс выровненности Пиелу
  • 3.5 Индекс доминирования Бергера-Паркера
• 4 Причины сокращения
• 5 Принципы охраны
• 6 Задачи в сфере охраны биоразнообразия
• 7 Год биологического разнообразия
ПримечанияИсточники
• 11 Библиография

Введение

Биоразнообра́зие (биологи́ческое разнообра́зие) — разнообразие жизни во всех её проявлениях. В более узком смысле, под биоразнообразием понимают разнообразие на трёх уровнях организации: генетическое разнообразие (разнообразие генов и их вариантов — аллелей), разнообразие видов в экосистемах и, наконец, разнообразие самих экосистем. А. В. Марковым и А. В. Коротаевым была показана применимость гиперболических моделей положительной обратной связи для математического описания макродинамики биологического разнообразия [1][2].

Коралловые рифы — пример горячей точки биоразнообразия (англ.)русск. (англ. Biodiversity hotspot)

Биологическое разнообразие — вариабельность живых организмов из всех источников, включая, среди прочего, наземные, морские и иные водные экосистемы и экологические комплексы, частью которых они являются; это понятие включает в себя разнообразие в рамках вида, между видами и разнообразие экосистем.

Определение Конвенции о биологическом разнообразии[3]

1. Жизненная важность биоразнообразия

Величина биоразнообразия как внутри вида, так и в рамках всей биосферы признана в биологии одним из главных показателей жизнеспособности (живучести) вида и экосистемы в целом и получила название «Принцип биологического разнообразия». Действительно, при большом однообразии характеристик особей внутри одного вида (от человека до растений и микробов) любое существенное изменение внешних условий (погода, эпидемия, изменение кормов и пр.) более критично скажется на выживаемости вида, чем в случае, когда последний имеет большую степень биологического разнообразия. То же (на другом уровне) относится и к богатству (биоразнообразию) видов в биосфере в целом.

История человечества накопила уже целый ряд примеров отрицательных последствий попыток слишком грубого и упрощённого «назначения» каких-то биологических видов, семейств и даже экосистем однозначно положительными, или однозначно отрицательными. Осушение болот приводило не только к уменьшению малярийных комаров, но и к более бурным весенним паводкам при иссушении близлежащих полей летом, отстрел волков («обидчиков» мирных пушистых оленей) на замкнутом плато — к неумеренному росту численности этих оленей, почти полному истреблению ими кормов и последующему повальному падежу.

2. Признаки биоразнообразия

Биологическое разнообразие видов характеризуется двумя признаками — видовым богатством и выровненностью. Видовое богатство отражает число видов, встречающихся в пределах экосистемы, в то время как выровненность характеризует равномерность распределения численности животных[4]. Выделение этих составляющих связано с тем, что за редким исключением в экосистемах среди организмов, принадлежащих к одному трофическому уровню, экологической или таксономической группе, большая часть биомассы достигается за счёт вклада очень немногих видов. Биоразнообразие — ключевое понятие в природоохранном дискурсе.

Каким-то объективным способом определить необходимость сохранения и поддержания биоразнообразия довольно трудно, поскольку это зависит от точки зрения того, кто оценивает эту необходимость. Тем не менее, существует три главные причины сохранять биоразнообразие:

С точки зрения потребителя элементы биоразнообразия являются природными кладовыми, которые уже сегодня представляют зримую пользу для человека или могут оказаться полезными в будущем. Биоразнообразие как таковое приносит как хозяйственную, так и научную пользу (например, в поисках новых лекарственных препаратов или способов лечения). Выбор в пользу сохранения биоразнообразия — это этический выбор. Человечество в целом — это часть экологической системы планеты, и потому оно должно бережно относиться к биосфере (в сущности мы все зависим от её благополучия). Значимость биоразнообразия можно также характеризовать в эстетическом, сущностном и этическом плане. Природа прославляется и воспевается художниками, поэтами и музыкантами всего мира; для человека природа является вечной и непреходящей ценностью.

3. Некоторые меры разнообразия

Численность лесных птиц на участке берёзового сосняка в период гнездования (пар/га). Зяблик является доминирующим видом.

При оценке разнообразия видов используется понятие значимости вида. Под значимостью понимается оценка его места в экосистеме — биомасса, численность.

3.1. Индекс Симпсона.

Придаёт большое значение обычным видам[6].

3.2. Индекс разнообразия Маргалефа

3.3. Индекс Шеннона

Индекс Шеннона был разработан в рамках теории информации и подходит для расчёта разнообразия любых объектов. Особенностью индекса является то, что он придаёт большее значение редким видам, чем другие индексы[6]. К примеру для орнитофауны сосново-берёзовых лесов южной тайги Урала значение индекса Шеннона составляет от 2,6 до 3[7]. Рассчитывается по формуле:

3.4. Индекс выровненности Пиелу

Рассчитывается на основе индекса Шеннона. В приведённой ниже формуле H' — индекс Шеннона, S — число видов.

3.5. Индекс доминирования Бергера-Паркера

Рассчитывается по формуле

4. Причины сокращения

Исчезновение биологических видов является нормальным процессом развития жизни на Земле. В процессе эволюции неоднократно происходило массовое вымирание видов. Примером может служить пермское вымирание, приведшее к исчезновению всех трилобитов.

Начиная с XVII века, основным фактором стала хозяйственная деятельность человека. В общем плане причинами снижения разнообразия служат растущее потребление ресурсов, пренебрежительное отношение к видам и экосистемам, недостаточно продуманная государственная политика в области эксплуатации природных ресурсов, непонимание значимости биологического разнообразия и рост численности населения Земли[прим. 1].

Причинами исчезновения отдельных видов обычно являются нарушение местообитания и чрезмерная добыча. В связи с разрушением экосистем уже погибли многие десятки видов. Только около обитателей тропических лесов исчезло порядка 100 видов. От чрезмерной добычи страдают промысловые животные животные, особенно те, которые высоко ценятся на международном рынке. Под угрозой находятся редкие виды обладающие коллекционной ценностью.

К числу других причин относятся: влияние со стороны интродуцированных видов, ухудшение кормовой базы, целенаправленное уничтожение с целью защиты сельского хозяйства и промысловых объектов. Считается, что 12 видов живых существ были уничтожены случайно.

5. Принципы охраны

1. Когда учёт долговременных хозяйственных интересов затруднён или попросту невозможен, следует применять этический принцип: "Все живые существа в своём роде неповторимы и чем-то важны для биосферы в целом и человечества, как его частицы".
2. Работа по сохранению биоразнообразия в рамках всего человечества не может быть ограничена охраной лишь нескольких особо богатых видами экосистем (таких, например, как тропические леса или коралловые рифы).
3. В фокусе этой деятельности должны быть не только охраняемые природные территории (например, заповедники, местообитания тех или иных редких видов и др.), но и местности, где люди живут и работают.
4. В качестве первоочередных направлений указанной деятельности целесообразно принятие разумных мер по сохранению и обоснованному учёту биологического разнообразия внутри самого человечества, как биологического вида, и отдельных населяющих его народов. Уравнительные, "среднестатистические" подходы к человеку (когда есть возможность и общественная обоснованность учёта биоразнообразия отдельного человека) приводят к огромному и неоправданному хозяйственныму, моральному и экологическому ущербу[9]. Больные, бедные и малограмотные (вследствие подобных подходов) граждане просто не имеют сил и воодушевления задумываться о долговременных экологических последствиях.
5. Увеличение финансирования деятельности по сохранению биоразнообразия само по себе не замедлит темпов исчезновения видов, биотопов и ландшафтов. Необходима особая политика государств и целая совокупность преобразований (в законодательстве, структуре природоохранной деятельности и т. д.), которые создадут условия, при которых увеличение расходов на сохранение биоразнообразия действительно будет успешным (на заданном временном периоде).
6. Сохранение биоразнообразия — это сохранение природных даров, которые важны как на местном уровне, так и с точки зрения страны и всего человечества. Однако хозяйственная выгодность сохранения биоразнообразия заметно проявляется лишь при учёте его долговременных последствий и на уровне большой страны, материка, всего земного шара и интересов их населения за длительный период, поэтому для предотвращения ущерба биоразнообразию из сиюминутных и узкокорыстных побуждений необходимо применение соответствующих как ограничительных (для нарушителей), так и поддерживающих (для сознательных) законодательных, хозяйственных и просветительских мер. Иначе говоря, грамотные, своевременные и уместные усилия по сохранению биоразнообразия должны быть выгодны в моральном и материальном отношении и на всех уровнях общества (от отдельного человека, учреждения до министерства и страны в целом), а иные усилия - менее или вовсе не выгодны.
7. Сохранение биоразнообразия в будущем может быть устойчивым только в том случае, если осведомлённость и ответственность общества (на всех его уровнях), убеждённость в необходимости действий в этом направлении будут постоянно возрастать.
8. Очень важно, чтобы политики и чиновники имели как необходимые сведения, на основе которой они могли бы делать обоснованный выбор и предпринимать соответствующие действия, так и законодательную ответственность за непринятие (или несвоевременное принятие) соответствующих решений (и, конечно, премии, награды и иное общественное признание - за своевременные и грамотные решения).
9. Усиление подотчётности политиков, министерств и ведомств перед обществом в их деятельности (в т.ч. по вопросам сохранения биоразнообразия) тесно связано с расширением в т.ч. законодательных возможностей ответственного и грамотного участия и осведомлённости общественности, добровольческих обществ в решении соответствующих вопросов. И то и другое — важнейшие условия, при которых возможна успешная деятельность по сохранению биоразнообразия.
10. Расходы, которые необходимы для сохранения биоразнообразия, доходы и прибыль, которые даёт или даст в будущем эта деятельность, целесообразно более справедливо распределять между разными странами и между людьми внутри отдельных стран. Этот принцип подразумевает как высокий уровень международного сотрудничества, в пределе - братства и взаимопомощи, так и основательную и выверенную законодательную и научную поддержку (в т.ч. матем. моделирование последствий принимаемых решений) для предотвращения как отказов в помощи и поддержки на всех уровнях и по всем вопросам, где это действительно заслуженно и необходимо, так и иждивенчества и иных возможных злоупотреблений в иных случаях.
11. Приоритеты в области сохранения биоразнообразия различаются на разных уровнях. Местные предпочтения могут не совпадать с общенародными или общечеловеческими, однако учёт и насколько возможно правильная настройка местных интересов на сохранение биоразнообразия здесь и сейчас важна и существенна, поскольку любые ограничительно-запретительные меры, если они существенно противоречат местным хозяйственным интересам и обычаям населения, будут так или иначе обходиться и нарушаться.
12. Как часть ещё более масштабной деятельности по достижению устойчивого развития человечества сохранение биоразнообразия требует основополагающего изменения в подходах, составе и в практике развития хозяйственной деятельности во всём мире.
13. Культурное разнообразие тесно связано с разнообразием природным. Представления человечества о разнообразии природы, его значении и использовании основываются на культурном разнообразии народов и наоборот, действия по сохранению биологического разнообразия часто усиливают культурную интеграцию и повышают её значимость.

6. Задачи в сфере охраны биоразнообразия

1. Экономическая — включение биоразнообразия в макроэкономические показатели страны; потенциальные экономические доходы от биоразнообразия, в их числе: прямые (медицина, сырьё и материалы для селекции и фармации и т. д.), и косвенные (экотуризм), а также издержки — восстановление разрушенного биоразнообразия.
2. Управленческая — создание сотрудничества путём вовлечения в совместную деятельность государственных и коммерческих учреждений, армии и флота, негосударственных объединений, местного населения и всей общественности.
3. Юридическая — включение определений и понятий, связанных с биоразнообразием, во все соответствующие законодательные нормы, создание правовой поддержки сохранения биоразнообразия.
4. Научная — формализация процедур принятия решений, поиск индикаторов биоразнообразия, составление кадастров биоразнообразия, организация мониторинга.
5. Эколого-просветительская — экологическое образование населения, пропаганды охраны биоразнообразия, как важнейшей составляющей части Биосферы.

7. Год биологического разнообразия

20 декабря 2006 года Генеральная Ассамблея своей резолюцией 61/203 провозгласила 2010 год Международным годом биоразнообразия.

19 декабря 2008 года Ассамблея призвала все государства-члены выполнить их обязательства по значительному снижению к 2010 году темпов утраты биоразнообразия, уделяя надлежащее внимание данной проблеме в их соответствующих стратегиях и программах (резолюция 63/219). Ассамблея предложила всем государствам-членам создать для проведения Международного года биоразнообразия национальные комитеты, включающие представителей коренных народов и местных общин, и предложила всем международным организациям также отметить это событие.

В поддержку Международного года биоразнообразия Ассамблея проведёт в 2010 году во время своей шестьдесят пятой сессии однодневное совещание высокого уровня с участием глав государств, правительств и делегаций.

Примечания

1. Из закона константности биосферы следует, что рост биомассы одного вида влечёт за собой сокращение биомассы других видов.

Источники

1. А. В. Марков, А. В. Коротаев, Динамика разнообразия фанерозойских морских животных соответствует модели гиперболического роста // Журнал Общей Биологии. 2007. № 1. С. 1-12. - macroevolution.narod.ru/markov_korotayev.htm
2. А. А. Тишков, Теория и практика сохранения биоразнообразия (к методологии охраны живой природы в России) - www.biodat.ru/doc/lib/tishkov2.htm
3. Конвенция о биологическом разнообразии - www.un.org/russian/documen/convents/biodiv.htm (рус.).
4. Ю. Одум Экология / под ред. академика В.Е. Соколова. — перев. с англ. к.б.н Б.Я. Виленкина. — Москва: Мир, 1986. — Т. 2. — С. 126. — 376 с.
5. Исходные данные взяты из публикации В.Д. Захаров Видовое разнообразие населения птиц национального парка "Таганай" - elibrary.ru/item.asp?id=9129172 (рус.) // Известия Челябинского научного центра УрО РАН. — 2005. — В. 1. — С. 111-114.
6. ↑ 12Ю. Одум Экология / под ред. академика В.Е. Соколова. — перев. с англ. к.б.н Б.Я. Виленкина. — Москва: Мир, 1986. — Т. 2. — С. 133-134. — 376 с.
7. Захаров В.Д. Анализ видового разнообразия птиц Ильменского заповедника - elibrary.ru/item.asp?id=11160511 (рус.) // Вестник Оренбургского государственного университета. — Оренбургский государственный университет, 2008. — В. 6. — С. 50-54.
8. В.В. Залепухин Теоретические аспекты биоразнообразия: Учебное пособие - window.edu.ru/window_catalog/pdf2txt?p_id=8688&p_page=17. — Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2003. — С. 169. — 192 с. — ISBN 5-85534-815-6
9. проф., д.п.н. Кумарин В.В.(1928-2002) Педагогика стандартности или почему детям плохо в школе. М., 1996 г. - jorigami.narod.ru/PP_corner/Classics/Kumarin/KUMARIN.htm

Категории: Экология.

Варианты формулировки целей