ЛЕКЦИЯ 2

ТЕМА: Современные представления о биологическом разнообразии

ПЛАН:

1. Понятие биоразнообразия.

2. Значение биоразнообразия.

2.1. Значение биоразнообразия для биосферы .

2.2. Значение биоразнообразия для человека.

2.2.1. Практическая ценность.

2.2.2. Эстетическая ценность биоразнообразия.

3. Биология сохранения живой природы.

4. Биоразнообразие – основа жизни на Земле.

5. Структура и уровни биоразнообразия.

5.1. Генетическое разнообразие.

5.2. Видовое разнообразие.

5.3. Разнообразие экосистем.

6. Количественные показатели биоразнообразия.

6.1. Учет биоразнообразия.

6.2. Биологическое разнообразие и «видовое богатство».

6.3. Измерение биологического разнообразия.

7. Природный ресурсный потенциал России.

1. Понятие биоразнообразия

Представление о биологическом разнообразии как уникальном свойстве живой природы и его роли в сохранении жизни на Земле стало неотъемлемой частью современных воззрений на взаимоотношения природы и общества. Впервые словосочетание «биологическое разнообразие» применил Г. Бэйтс (1892) в работе «Натуралист на Амазонке», который за время часовой экскурсии наблюдал около 700 видов бабочек.

Понятие “биоразнообразие” вошло в широкий научный обиход в 1972 году на Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде, где экологи сумели убедить политических лидеров стран мирового сообщества в том, что охрана живой природы должна стать приоритетной при осуществлении любой деятельности человека на Земле.

Через двадцать лет, в 1992, году в Рио-де-Жанейро во время Конференции ООН по окружающей среде и развитию была принята Конвенция о биологическом разнообразии, которую подписали более 180 стран, в том числе и Россия. Активная реализация Конвенции о биоразнообразии в России началась после ее ратификации Государственной Думой в 1995 году. На федеральном уровне был принят целый ряд природоохранительных законов, а в 1996 году Указом Президента РФ утверждена “Концепция перехода Российской Федерации к устойчивому развитию”, в которой в качестве одного из важнейших направлений развития России рассматривается сохранение биоразнообразия. Россия, как и другие страны, подписавшие и ратифицировавшие Конвенцию о биологическом разнообразии, действует не в одиночку. Проект Глобального экологического фонда (ГЭФ) по сохранению биоразнообразия России, финансируемый Международным банком реконструкции и развития, стартовал в декабре 1996 года. С тех пор разработана и в 2001 году принята Национальная стратегия сохранения биоразнообразия России, разрабатываются механизмы сохранения биоразнообразия, осуществляется поддержка национальных парков и заповедников, реализуются мероприятия по сохранению биоразнообразия и улучшению экологической обстановки в различных регионах. Проект ГЭФ и Национальная стратегия, наряду с другими проектами по сохранению биоразнообразия, в качестве приоритетных направлений предусматривают разработку и реализацию образовательных программ .

2. Значение биоразнообразия

2.1. Значение биоразнообразия для биосферы

Принцип взаимодействия человечества с биоразнообразием планеты можно проиллюстрировать с учетом масштаба влияния человека на природные системы и той роли, которое биоразнообразие играет в поддержании жизни на Земле. Основное условие поддержания жизни на Земле - способность биосферы создавать и поддерживать равновесие между входящими в ее состав экосистемами. Внутри биосферы должны быть территориально сбалансированы экосистемы более низкого ранга. Иными словами, на Земле должно быть необходимое количество тундр, лесов, пустынь и т. д. - как биомов, а внутри биома тундр должна сохраняться оптимальная тундровость, внутри биома хвойных лесов - оптимальная лесистость. И так до самых мелких экосистем вроде луга, леса, озера и т. д.

Функционирование планеты в целом и ее климатическое равновесие обусловлено взаимодействием круговоротов воды, углерода, азота , фосфора и других веществ, приводимых в движение энергией экосистем. Раститель­ный покров - важнейший фактор предупреждения эрозии, сохранения пахотного слоя земли, обеспечения инфильтрации и пополнения запасов грунтовых вод. Без достаточного уровня биоразнообразия болотных эко­систем невозможно предотвращение эвтрофикации водоемов , а высокий уровень видового разнообразия животных - залог устойчивости любой экосистемы и биосферы в целом.

Миллионы видов животных и растений поддерживают условия, необхо­димые для продолжения жизни на Земле. Возможно, эти условия могло бы обеспечить и меньшее число видов, но каково оно, это достаточное число видов? Этого никто не знает. Как не знает и той черты, за которой при сокра­щении биоразнообразия начнется необратимое разрушение экосистем и жизнь будет поставлена на грань существования. При разрушении биоразно­образия надежных способов компенсировать потери не существует.

2.2. Значение биоразнообразия для человека

2.2.1. Практическая ценность

Прагматический взгляд на биоразнообразие позволяет нам увидеть в нем неиссякаемый источник биологических ресурсов. Биологические ресурсы дают нам все виды продуктов: продукты питания, волокно для изготовления одежды, красители, синтетические вещества, лекарства и т. д. Они - основа большинства видов деятельности человека, от них в значительной мере зависит состояние мировой экономики. Микро­организмы, играющие жизненно важную роль во многих экосистемах, способствовали прогрессу в области производства продуктов питания.

Современная медицина проявляет живой интерес к биологическим ресурсам в надежде получить новые средства лечения болезней. Чем больше разнообразие живых существ, тем больше возможностей для открытия новых лекарств; и история медицины дает прекрасные примеры такой возможности. Потенциально любой вид может иметь коммерческую ценность или быть использованным в медицине. Около 40 % всех известных наркотиков, используемых в настоящее время в медицине, содержат вещества, обнаруженные в дикорастущих растениях.

В сельском хозяйстве генетическое разнообразие культурных растений имеет огромное значение для разработки методов борьбы с вредителями. Центры происхождения культурных растений - это места, в которых в свое время человек впервые ввел в культуру многие традиционные сегодня виды. На этих территориях четко прослеживается связь между сельско­хозяйственными растениями и их дикорастущими родственниками. Здесь произрастает множество диких предковых видов и разновидностей современных культурных растений. Фермеры проявляют все больший интерес к генетическому разнообразию сельскохозяйственных культур. Знание центров такого разнообразия позволяет разрабатывать методы увеличения продуктивности сельскохозяйственных культур и повышения их приспособляемости к изменяющимся условиям среды.

Биоразнообразие имеет большое значение также для организации отды­ха. Красивые ландшафты, богатые видами разнообразные экосистемы – важнейшее условие для развития туризма и отдыха. Быстрое расширение этого вида деятельности зачастую является основным источником дохода для местного населения. Часто объектом повышенного интереса становятся отдельные виды животных и растений.

2.2.2. Эстетическая ценность биоразнообразия

Для большинства людей слово «биоразнообразие» имеет позитивное звучание. При этом в воображении возникают картины дождевого тропического леса, кораллового рифа, покрытой разнотравьем поляны, где богатство видов животных и растений создает положительные эмоции. Часто даже отдельный фрагмент природы, как, например, винный бражник, ночью в полете питающийся нектаром цветущего кипрея, оставляет неизгладимое впечатление. Красота, присущая биоразнообразию, служит источником вдохновения. Подлинные произведения искусств редко обходятся без изображений животных и растений, будь то скарабеи и змеи на колье царицы Клеопатры или лев из цветных изразцовых плиток на «Священной дороге» в Вавилоне. Представления о рае, воплощенные на картине «Рай» Яном Брейгелем Старшим (), ассоциируются с богатым разнообразием различных видов животных и растений.

Без эстетического удовольствия потеряли бы смысл многие наши увлечения, будь то спортивное рыболовство, охота, пешеходные прогулки или наблюдение за птицами. У людей существует потребность в созерцании красивых пейзажей. И все же эстетическая ценность биоразнообразия - нечто большее, чем простое любование красивым пейзажем. Что было бы с человеком, его настроением, его мироощущением, если вместо красивого озера или участка соснового леса он видел бы вокруг себя только кучи мусора или исковерканный грубым вмешательством ландшафт? Зато с какой любовью описывают авторы удивительные картины природы днестровских плавней (цит. по материалам журнала Вести СОЭС, №2, 2001): «Устьевая область своеобразна и уникальна своими богатствами, своей особой красотой. Здесь, на Белом озере еще сохранились поля белых лилий, реликтового водяного ореха, огромные территории покрыты желтой кувшинкой. Сюда еще залетают священные ибисы Древнего Египта, слышен шум лебединых крыльев, цветет мята, леса полны знакомых и неожиданных ароматов, музыки птичьего пенья...» По-видимому, эстетическая сторона восприятия биоразнообразия - не просто наслаждение красотой отдельных пейзажей; это, скорее, органическая потребность, присущая каждому человеку, так как восприятие разнообразных форм жизни объективно улучшает качество жизни.

3. Биология сохранения живой природы

Биология сохранения живой природы – мультидисциплинарная наука, которая развилась в ответ на кризис, в котором сегодня оказалось биологическое разнообразие.

Биология сохранения живой природы – научная дисциплина, основанная на теории и практике сохранения видов, создания новых охраняемых территорий, защите существующих национальных парков. Ее деятельность будут определять, в каком виде сохранятся на планете для будущего виды и биологические сообщества.

Она объединяет людей и знания из различных областей и направлена на преодоление кризиса биоразнообразия.

Биология сохранения живой природы преследует три цели: во-первых, изучать и описывать разнообразие живой природы; во-вторых, выявить и оценить влияние деятельности человека на виды, сообщества и экосистемы; и в-третьих, разобрать практические междисциплинарные подходы к защите и восстановлению биологического разнообразия.

4. Биоразнообразие – основа жизни на Земле

Сохранение биологического разнообразия центральная задача биологии сохранения живой природы. По определению, данному Всемирным фондом дикой природы (1989), биологическое разнообразие – это “все многообразие форм жизни на земле, миллионов видов растений, животных, микроорганизмов с их наборами генов и сложных экосистем, образующих живую природу”. Таким образом, биологическое разнообразие следует рассматривать на трех уровнях. Биологическое разнообразие на видовом уровне охватывает весь набор видов на Земле от бактерий и простейших до царства многоклеточных растений, животных и грибов. В более мелком масштабе биологическое разнообразие включает генетическое разнообразие видов, образованное как географически отдаленными популяциями, так и особями внутри одной и той же популяции. Биологическое разнообразие включает также разнообразие биологических сообществ, видов, экосистем, сформированных сообществами и взаимодействия между этими уровнями.

Для беспрерывного выживания видов и природных сообществ необходимы все уровни биологического разнообразия, все они важны и для человека. Разнообразие видов демонстрирует богатство эволюционных и экологических адаптаций видов к различным средам. Видовое разнообразие служит для человека источником разнообразных естественных ресурсов. Например, влажные тропические леса с их богатейшим набором видов производят замечательное разнообразие растительных и животных продуктов, которые могут использоваться в пищу, в строительстве и медицине. Генетическое разнообразие необходимо любому виду для сохранения репродуктивной жизнеспособности, устойчивости к заболеваниям, способности к адаптации в изменяющихся условиях. Генетическое разнообразие домашних животных и культивируемых растений особенно ценно для тех, кто работает над селекционными программами по поддержанию и улучшению современных сельскохозяйственных видов.

Разнообразие на уровне сообществ представляет собой коллективный отклик видов на различные условия окружающей среды. Биологические сообщества, характерные для пустынь, степей, лесов и затопляемых земель, поддерживают непрерывность нормального функционирования экосистемы, обеспечивая ее “обслуживание”, например, с помощью регулирования паводков, защиты от почвенной эрозии, фильтрации воздуха и воды.

5. Структура и уровни биоразнообразия

На каждом уровне биологического разнообразия – генетическом, видовом и разнообразии сообществ (экосистемном) специалисты изучают механизмы, которые изменяют или сохраняют разнообразие.

5.1. Генетическое разнообразие

Генетическое разнообразие представляет собой объем генетической информации, содержащийся в генах организмов, населяющих Землю.

Генетическое внутривидовое разнообразие часто обеспечивается репродуктивным поведением особей внутри популяции. Популяция – это группа особей одного вида, обменивающихся генетической информацией между собой и дающих плодовитое потомство. Вид может включать одну или более отдельных популяций. Популяция может состоять как из нескольких особей, так и из миллионов.

Особи внутри популяции обычно генетически отличаются друг от друга. Генетическое разнообразие связано с тем, что особи обладают незначительно отличающимися генами – участками хромосом, которые кодируют определенные белки. Варианты гена известны как его аллели. Различия возникают при мутациях – изменениях в ДНК, которая находится в хромосомах конкретной особи. Аллели гена могут по-разному влиять на развитие и физиологию особи. Селекционеры сортов растений и пород животных, отбирая определенные генные варианты, создают высокоурожайные, устойчивые к вредителям виды, например зерновых культур (пшеницы, кукурузы), домашнего скота и птицы.

Генетическое разнообразие в популяции определяется как числом генов с более чем одним аллелями (так называемых полиморфных генов), так и числом аллелей каждого полиморфного гена. Существование полиморфного гена приводит к появлению в популяции гетерозиготных особей, получающих от родителей различные аллели гена. Генетическая вариабельность позволяет видам адаптироваться к изменениям окружающей среды, например, повышению температуры или к вспышке нового заболевания. В целом установлено, что редкие виды имеют меньшее генетическое разнообразие, чем широко распространенные, и соответственно они более подвержены угрозе вымирания при изменении условий окружающей среды.

5.2. Видовое разнообразие

Видовое разнообразие включает весь набор видов, обитающих на Земле. Существует два основных определения понятия вида. Первое: вид представляет собой совокупность особей, которая по тем или иным морфологическим , физиологическим или биохимическим характеристикам отличается от других групп. Это морфологическое определение вида. Сейчас для различения видов, которые внешне практически идентичны (например, бактерии), все чаще используют различия в последовательности ДНК и другие молекулярные маркеры. Второе определение вида – это совокупность особей, между которыми происходит свободное скрещивание, но при этом отсутствует скрещивание с особями других групп (биологическое определение вида).

Морфологическое определение вида обычно используется в таксономии, то есть биологами-систематиками, которые специализируются на идентификации новых видов и классификации видов. Биологическое определение вида обычно применяется в эволюционной биологии , поскольку оно основано больше на измеряемых генетических взаимоотношениях, чем на каких-то субъективно выделяемых физических чертах. Однако на практике использовать биологическое определение вида довольно трудно, поскольку это требует знаний о способности особей скрещиваться между собой, а это, как правило, трудно доступная информация. В результате биологи-практики вынуждены были научиться различать биологические виды по их внешнему виду, иногда называя их “морфовидами” или другими подобными терминами до тех пор, пока систематики не присвоят им официальные латинские названия.

Невозможность четко отделить один вид от другого из-за сходства их характеристик или возникающая путаница в научных названиях часто снижают эффективность усилий по защите вида.

Трудно написать четкие, эффективные законы для защиты вида, если не совсем ясно, как его точно идентифицировать. Поэтому еще следует много трудиться, чтобы систематизировать и классифицировать все существующие в мире виды. Систематики описали только 10–30% видов в мире, и многие могут исчезнуть до того, как будут описаны. Для скорейшего решения этой проблемы необходимо подготовить много специалистов-систематиков, особенно для работы в изобилующих видами тропиках.

Трудности, связанные с описанием новых для науки видов, заставляют нас с осторожностью оценивать их общую численность. Число видов животных и растений, известных науке, возросло с 11 тыс. во времена К. Линнея до 2 млн в наши дни и продолжает расти. Постоянно ученые описывают и называют новые виды животных, растений и микроорганиз­мов. Точное число обитающих на нашей планете видов не может привести никто, но известно, что число видов животных значительно превосходит число видов растений, грибов и бактерий. Известно также, что среди животных по числу зарегистрированных видов лидируют насекомые. Их многообразие таково, что по числу видов они превосходят не только всех остальных животных, но также растения и микроорганизмы вместе взятые. В царстве растений пальму первенства уверенно держат покрытосемен­ные, или цветковые.

5.3. Разнообразие экосистем

Разнообразие экосистем касается различных сред обитания, биотических сообществ и экологических процессов в биосфере, а также огромного разнообразия сред обитания и процессов в рамках экосистемы.

Количественные показатели биоразнообразия в экосистемах сильно варьируют в зависимости от влияния различных факторов. Следует обратить внимание на то, что в биоценоз входят не только виды, постоянно обитающие в экосистеме, но и виды, проводящие в ней только часть своего жизненного цикла (например, личинки комаров, стрекоз).

Видовой состав и в целом разнообразие биоценоза может быть описано только в определенный момент времени, так как видовое богатство изменяется в результате процессов иммиграции и элиминации видов, непрерывно происходящих в биоценозе.

Временной фактор в той или иной мере учитывается в службах мониторинга окружающей среды. Так, в частности, программы гидробиологического мониторинга в России требуют обязательного проведения анализа в разные сезоны года и оценки состояния водных объектов на основе данных, полученных в весенний, летний и осенний периоды.

В каждый момент времени биоценоз имеет определенное видовое богатство.

Одной из составных частей природной среды является рельеф земной по­верхности, существующий в своей непрерывной изменчивости на границе трех природных оболочек, или сфер, нашей планеты - земной коры, или литосферы, атмосферы и гидросферы. Земная поверхность с ее рельефом - живописными или суровыми горами, обширными равнинами, по которым плавно извиваются реки, барханами и песчаными грядами пус­тынь, высокогорными ледниками - представляет собой арену жизни, одну из главнейших составляющих биосферы.

Чем разнообразнее условия окружающей среды в данном регионе, чем больше времени в распоряжении организмов для эволюционных преобразований, тем разнообразнее здесь их видовой состав. Рельеф и геологическое строение могут создать разнообразие условий в пределах областей с однородным климатом. В холмистой местности ее наклон и экспонированность определяют температуру и содержание влаги в почве. На крутых склонах почва хорошо дренируется, что нередко приводит к недостатку влаги для растений, хотя в близлежащих низинных местах почва насыщена влагой. В аридных областях, в поймах и по руслам рек часто можно видеть хорошо развитые лесные сообщества, резко контрастирующие с окружающей пустынной растительностью. На теплых и сухих склонах холма, обращенных на юг, растут иные древесные породы, нежели на холодных и влажных северных. Холмистый рельеф часто ассоциируется с красотой ландшафта, а это означает, что здесь соседствуют богатые и разнообразные сообщества. Живописный пейзаж всегда вызывает восхищение. В этом одна из причин того, почему горы или берега излюбленных водоемов служат местом массового паломничества любите­лей природы.

Всякий ландшафт на земном шаре претерпевает изменения под дей­ствием климатических условий. Огромно влияние на них растительного мира. Ландшафты во всем их разнообразии формировались на протяжении многих тысячелетий и в результате деятельности человека. Они непрерывно изменяются благодаря постоянным поискам эффективных форм земле­пользования и добычи полезных ископаемых . Человек строит города и прокладывает дороги. Таким образом, ландшафты состоят из ряда природных и культурных элементов. Они воплощают в себе коллективную память природы и тех, кто ее населяет, образуя сложный элемент окружающей среды.

6. Количественные показатели биоразнообразия

6.1. Учет биоразнообразия

Инвентаризация разнообразия на уровне экосистем часто выполняется с помощью аэро - или спутниковой фотосъемки. Это позволяет составить полную картину разнообразия экосистем и особенностей ландшафтов, а также сделать предварительные выводы о возможном видовом разнообра­зии. Для более точной оценки разнообразия на видовом уровне необходимо определение видового богатства , то есть учет всех видов, встречающихся на данной территории (число видов, для сравнения отнесенное к данной площади). Однако очевидно, что чем больше территория, тем большее число видов исследователю удастся зарегистрировать, поэтому при оценке видового богатства необходимо учитывать частоту встречаемости видов. Так, на площади в 4 м2 на тщательно ухоженном пастбище произрастает 35 видов сосудистых растений. Такое же количество видов можно найти на той же площади целинного участка, однако если сузить площадь поиска до 1 м2, то нам удастся зарегистрировать только 25 видов растений, так как многие виды встречаются здесь реже. На заброшенном пастбище многие сосудистые растения исчезают, поэтому уровень видового богатства здесь ниже, чем на участке целинного луга.

Попытки описать структуру сложного природного сообщества одним-единственным показателем, таким как видовое богатство, несостоятельны из-за потери при этом ценной информации о редкости одних видов и обычности других. Индекс (показатель) видового разнообразия учитывает как общее число видов в сообществе, так и соотношение обилия разных видов. Его рассчитывают, определяя для каждого вида долю его особей в общей численности особей сообщества.

Измерить разнообразие на генетическом уровне сложнее. Для этой цели традиционно используют внешние наследственные признаки видов. На основании этих признаков внутри вида выделяют дискретные группировки особей. Такого рода индивидуальная изменчивость носит название полиморфизма. Например, на надкрыльях божьих коровок имеются пигментные узоры, характерные для каждой особи. Этот вид распространен широко, он встречается в Сибири, Китае, на Корейском полуострове, в Японии. В Западной и Центральной Сибири преобладают черные особи, а далее на восток популяция становится более полиморфной, в ней все чаще встречаются желтые с черными пятнами жуки.

6.2. Биологическое разнообразие и «видовое богатство»

Любая стратегия сохранения биологического разнообразия требует четкого понимания того, сколько всего существует видов и как эти виды распределены. На сегодня описано 1,5 млн. видов. По меньшей мере, вдвое большее число видов остается неописанным, главным образом это насекомые и другие тропические членистоногие. Наши знания о количестве видов не точны, поскольку многие не броские животные еще не попали в поле зрения систематиков. Например, трудны для изучения мелкие пауки, нематоды, почвенные грибы и насекомые, живущие в кронах деревьев тропического леса.

Эти малоизученные группы могут насчитывать сотни и тысячи, даже миллионы видов. Бактерии тоже изучены очень слабо. Из-за сложностей в их выращивании и идентификации, микробиологи научились определять только около 4000 видов бактерий. Однако проводимые в Норвегии исследования по анализу ДНК бактерий показывают, что в одном грамме почвы возможно присутствие более чем 4000 видов бактерий, и примерно столько же можно их обнаружить в морских донных отложениях. Такое высокое разнообразие, даже в малых пробах, подразумевает существование тысяч или даже миллионов неописанных еще видов бактерий. Современные исследования пытаются определить, каково соотношение числа широко распространенных видов бактерий по сравнению с региональными или узколокальными видами.

Отсутствие полных коллекций не позволяет надежно судить о количестве видов, обитающих в морских средах. Морская среда стала своеобразной границей наших знаний о биологическом разнообразии. Так, абсолютно новая группа животных, Loricifera, впервые была описана в 1983 году в образцах, добытых на больших глубинах. Другая новая группа мелких созданий, Cycliophora, обнаруженная в ротовой области норвежского омара, была впервые описана в 1995 году. В 1999 году у побережья Намибии была обнаружена самая большая в мире бактерия размером с глаз плодовой мушки. Несомненно, еще много не описанных морских видов ждут своего часа.

До сих пор наряду с отдельными видами обнаруживаются и совершенно новые биологические сообщества, особенно в крайне отдаленных или труднодоступных для человека местах. Специальные методы изучения позволили выявить такие необычные сообщества, прежде всего в глубоководных морях и в пологе леса:

Разнообразные сообщества животных, в первую очередь насекомых, приспособленных для жизни в кронах тропических деревьев; они практически не имеют никакой связи с землей. Чтобы проникнуть в полог леса, в последние годы ученые устанавливают в лесах смотровые вышки и протягивают в кронах подвесные тропинки.

На дне глубоководных морей, которые остаются до сих пор малоизученными из-за технических трудностей в транспортировке оборудования и людей в условиях высокого давления воды, существуют уникальные сообщества бактерий и животных, сформировавшиеся около глубоководных геотермальных источников. Ранее неизвестные активные бактерии обнаружены даже в пятисотметровой толще морских отложений, где они несомненно играют важную химическую и энергетическую роль в этой сложной экосистеме.

Благодаря современным буровым проектам под поверхностью Земли, вплоть до глубины до 2,8 км, были найдены различные сообщества бактерий, с плотностью до 100 млн бактерий на г породы. Химическая активность этих сообществ активно изучается в связи с поиском новых соединений, которые потенциально могли бы быть использованы для разрушения токсичных веществ, а также для ответа на вопрос о возможности существования жизни на других планетах.

Видовое «богатство» различных климатогеографических зон сильно отличается.

Наиболее богаты видами тропические влажные леса, коралловые рифы, обширные тропические озера и глубоководные моря. Велико биологическое разнообразие и в сухих тропических областях с их листопадными лесами, кустарниковыми бушами, саваннами, прериями и пустынями. В умеренных широтах высокими показателями выделяются покрытые кустарником территории со средиземноморским типом климата. Они есть в Южной Африке, на юге Калифорнии и на юго-западе Австралии. Влажные тропические леса в первую очередь характеризуются исключительным разнообразием насекомых. На коралловых рифах и в глубоководных морях разнообразие обусловлено гораздо более широким набором систематических групп. Разнообразие в морях связано с их огромным возрастом, гигантскими площадями и стабильностью этой среды, а также со своеобразием типов донных отложений. Замечательное разнообразие рыб в крупных тропических озерах и появление на островах уникальных видов обусловлено эволюционной радиацией в изолированных продуктивных местообитаниях.

Коралловые рифы – это тоже замечательное место концентрации видов. Колонии крошечных животных – полипов – строят большие коралловые экосистемы, по своей сложности и биологическому разнообразию сопоставимые с влажными тропическими лесами. Самый крупный в мире коралловый риф – Большой Барьерный риф – у восточного побережья Австралии занимает площадь около 349 тыс. км2. На Большом Барьерном рифе обнаружены около 300 видов кораллов, 1500 видов рыб, 4000 видов моллюсков и 5 видов черепах, и он предоставляет места для гнездования 252 видов птиц. На Большом Барьерном рифе обитает около 8% всех видов рыб мировой фауны, хотя на него приходится только 0,1% общей площади поверхности океана.

Состояние видового богатства зависит и от локальных особенностей топографии, климата, среды и геологического возраста местности. В наземных сообществах видовое богатство обычно увеличивается с понижением высотности, увеличением солнечной радиации и увеличением количества осадков. Видовое богатство обычно выше в областях со сложным рельефом, который может обеспечивать генетическую изоляцию и, соответственно, местную адаптацию и специализацию. Например, оседлый вид, обитающий на изолированных горных пиках, может со временем эволюционировать в несколько различных видов, каждый из которых адаптирован к определенным условиям горной местности. В областях, которые отличаются высокой геологической сложностью, создаются разнообразные четко ограниченные почвенные условия, соответственно складываются разнообразные сообщества, адаптированные к тому или иному типу почвы. В умеренном поясе большое флористическое богатство характерно для юго-западной части Австралии, Южной Африки и других областей со средиземноморским типом климата с его мягкой, влажной зимой и жарким сухим летом. Видовое богатство сообществ кустарников и трав обусловлено здесь сочетанием значительного геологического возраста и сложным рельефом местности. В открытом океане наибольшее видовое богатство формируется там, где встречаются различные течения, но границы этих областей, как правило, нестабильны во времени.

Видовое разнообразие почти всех групп организмов увеличивается по направлению к тропикам. Например, в Таиланде обитает 251 вид млекопитающих, а во Франции – только 93, несмотря на то, что площади обеих стран примерно одинаковы.

Число пресноводных насекомых в тропических лесах в 3-6 раз больше, чем в умеренных. На единицу площади в тропических лесах приходится наибольшее на Земле количество видов млекопитающих. Во влажных тропических лесах Латинской Америки на одном гектаре встречается 40-100 видов деревьев, тогда как на востоке Северной Америки 10-30 видов.

В морской среде наблюдается такая же закономерность распределения, как и на суше. Так, число видов асцидий в Арктике едва превышает 100, а в тропиках оно больше 600.

6.3. Измерение биологического разнообразия

Помимо наиболее близкого для большинства биологов определения биологического разнообразия, как количества видов, обитающих на определенной территории, существует немало других определений, связанных с разнообразием биологических сообществ на разных иерархических уровнях их организации и в разных географических масштабах. Эти определения используют для проверки теории о том, что увеличение разнообразия на разных уровнях приводит к увеличению стабильности, продуктивности и устойчивости сообществ к инвазии чужеродных видов. Число видов в отдельном сообществе обычно описывается как богатство видов или альфа-разнообразие и используется для сравнения биоразнообразия в различных географических регионах или биологических сообществах.

При оценке альфа-разнообразия учитываются два фактора: видовое богатство и выравненность обилий видов (равномерность распределения видов по их обилию в сообществе).

Бета-разнообразие характеризует степень различий или сходства местообитаний либо выборок с точки зрения их видового состава, иногда и обилия видов. Этот термин был введен Уиттекером в 1960 г. Один из общих подходов к устанолвлению бета-разнообразия – оценка изменений видового разнообразия вдоль средового градиента. Другой путь его определения – сравнение видового состава различных сообществ. Чем меньше общих видов в сообществах или в разных точках градиента, тем выше бета-разнообразие. Этот путь испрользуется в любых исследованиях, рассматривающих степень различий видового состава выборок, местообитаний или сообществ. Вместе с мерами оценки внутреннего разнообразия местообитаний бета-разнообразие можно использовать, чтобы получить представление об общем разнообразиии условий данной территории. Бета-разнообразие высоко, если, например, видовой состав сообществ мхов существенно отличается на альпийских лугах смежных пиков, но бета-разнообразие низко, если большинство тех же видов занимает весь пояс альпийских лугов.

Для бета-разнообразия, характерными являются показатели сходства, основанные на мерах разнообразия (мера Уиттекера, мера, Коуди и т. д.), показатели соответствия, индексы общности.

Гамма-разнообразие применимо в больших географических масштабах; оно учитывает число видов на большой территории или континенте.

Важной мерой оценки альфа-разнообразия является индекс видового богатства (индекс видового богатства Маргалефа, индекс видового богатства Менхиника и т. д.).

Главные потенциальные области применения индексов разнообразия - охрана природы и мониторинг. В основе использования оценок разнообразия в этих областях лежат два положения: 1) богатые видами сообщества устойчивее бедных видами; 2) уровень загрязнения связан со снижением разнообразия и изменением характера видовых обилий. При этом в охране природы обычно используются показатели видового богатства, а в экологическом мониторинге - индексы и модели видовых обилий.

В экологических исследованиях показатели разнообразия применяются в самых различных целях. Они с успехом были использованы в работах Мак-Артура и его последователей при изучении конкуренции у птиц, насыщенности и степени перекрывания их экологических ниш. Была выяснена зависимость разнообразия птиц от разнообразия некоторых элементов местообитания и других экологических факторов.

Джейкобе в 1975 г. обобщил результаты многих исследований влияния экологических факторов на разнообразие сообществ и установил следующее.

1. Пространственная гетерогенность увеличивает разнообразие.

2. Температурная гетерогенность может уменьшать и увеличивать разнообразие в зависимости от суровости климата и других факторов.

3. Стрессовые условия среды обычно отрицательно связаны с разнообразием.

4. При повышении конкуренции в относительно небольшой период времени разнообразие может уменьшаться, но при ее наличии в течение периода, достаточного для протекания эволюционных преобразований (видообразование), разнообразие может увеличиваться.

5. Враги действуют как конкуренция, их эффект на разнообразие зависит от интенсивности их воздействия, длительности и от влияния врагов на конкуренцию среди жертв.

6. Влияние интенсивности потока энергии через сообщество и объем ресурсов питания могут быть очень важными, но степень и направление их влияния на разнообразие зависят от многих других факторов.

В период сукцессии могут протекать процессы разной направленности при изменении разнообразия.

Показатели разнообразия применяются при сравнении населения разных стаций, сезонной динамики сообществ, для экологической оценки различных видов, характера их распределения по разным местообитаниям, измерения степени пищевой специализации видов и разнокачественности пищевого рациона вида. Показатели разнообразия также успешно применяются при оценке загрязнения водоемов и территорий, в частности, при сравнении участков в градиенте загрязнения наземных экосистем.

7. Природный ресурсный потенциал России.

Россия обладает уникальным рекреационным потенциалом . В стране создана разветвленная система особо охраняемых природных территорий как национального, так и мирового значения, включающая заповедники, национальные и природные парки, заказники, памятники природы и др. Общая площадь всех видов особо охраняемых природных территорий в России на начало 2005 г. составила 230 млн га, или 13% территории страны.

Наиболее традиционной формой территориальной охраны природы, имеющей приоритетное значениедля сохранениябиологического разнообразия, являются государственные природные заповедники. Системагосударственных заповедников, как эталонов ненарушенных природных территорий, является предметом заслуженной гордости отечественной науки иприродоохранного движения. Сеть заповедников создавалась на протяжениидевятидесятилетий:первый заповедник - “Баргузинский” -был создан в 1916 году, сто первый -“Кологривский лес” - в 2006 году. Общая площадь заповедников составляет 1,6% территории страны.

Государственная система национальных парков Российской Федерации начала формироваться относительно недавно: первый национальныйпарк - Сочинский - образован в 1983 году. На 1 января 2005 г. в стране насчитывалось 35 национальных парков, занимающих 0,41% площади страны.

В последние десятилетия число и общая площадь заповедников и национальных парков ощутимо увеличились. Из 101 заповедника страны 27 имеют международный статус биосферных резерватов, 11 - находятся под юрисдикцией Конвенции об охране культурного и природного наследия. Статус биосферных резерватов ЮНЕСКО имеют также три национальных парка.

Самостоятельную категорию охраняемых территорий представляют ботанические сады и дендрологические парки. В настоящее время Совет ботанических садов России объединяет свыше 100 ботанических садов и дендрологических парков различной ведомственной принадлежности. Общая их площадь составляет около 8 тыс. га, а число посетителей превышает 1 млн человек в год.

Природные ресурсы России (земельные, водные, минеральные, лесные, биологические, а также рекреационные и климатические) вносят существенный вклад в сохранение стратегической безопасности страны, позволяют обеспечить потребности экономики, в том числе поддерживать высокий уровень экспорта сырьевой продукции.

На долю отраслей и видов деятельности, непосредственно связанных с природно-ресурсным комплексом, - электроэнергетики , топливной, горнодобывающей, лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности , черной и цветной металлургии , производства стройматериалов, сельского и водного хозяйства, рыболовства, лесного хозяйства , геологоразведки, геодезии, гидрометеорологии - по экспертным оценкам, ныне приходится свыше 30% ВВП страны. В том числе по невозобновимым природным ресурсам (добыче полезных ископаемых и их переработке) объем ВВП составляет около 20%. С учетом межотраслевых связей, то есть основных потребляющих и обеспечивающих отраслей, а также сферы посреднических услуг, эти оценки следует увеличить.

Использование, восстановление и охрана естественных богатств продолжают служить источником существования для значительной части населения страны, как непосредственно работающих, так и членов их семей. Например, только в отраслях, прямым образом связанных с природно-ресурсным комплексом, занят примерно каждый пятый человек из экономически активного населения страны. С учетом смежных отраслей и видов деятельности, а также членов семей, эта цифра возрастает в несколько раз.

В абсолютном выражении общая величина природных богатств колеблется, по данным различных организаций и экспертных оценок, в зависимости от использованных принципов и методик расчетов, от нескольких сотен триллионов до нескольких квадриллионов рублей в действующих ценах.

В 1999–2002 гг. в рамках Госкомстата России с привлечением работников других ведомств и научных подразделений анализировались имеющиеся оценки разных слагаемых национального богатства страны. Были изучены конкретные статистические данные, подготовленные специалистами различных ведомств (организаций) и опубликованные в отечественных изданиях. В составе природно-ресурсной компоненты большая (абсолютная) часть стоимостной величины приходится на запасы полезных ископаемых.

Приведенные оценки отражают результаты одного из этапов долгосрочной и сложной в теоретическом и практическом плане работы по комплексной оценке национального богатства России и роли в нем естественных (материальных непроизведенных) активов. Результаты расчетов имеют далеко неоднозначный характер и во многом связаны с отсутствием приемлемой унифицированной методологии оценки природно-ресурсной компоненты в составе национального богатства России.

Обобщающие ориентировочные данные, полученные Институтом экономики РАН по методологии специалистов Всемирного банка, дают возможность оценить российские природные ресурсы в сравнении с другими странами (из-за сложности экономической оценки не учтены водные, рекреационные и большая часть биологических ресурсов). Эти данные также показывают, что если в природном капитале большинства стран доминируют земля и леса, а минеральные ресурсы составляют пятую-шестую часть, то в России вклад полезных ископаемых - примерно две трети.

Материалы настоящего раздела свидетельствуют об уникальности природы и ресурсной обеспеченности России. Однако в большой степени именно этим объясняется низкая эффективность использования природных ресурсов и экономики в целом, традиционно ориентированной на неограниченность национальной ресурсной базы. Удельные затраты природных ресурсов и производимые загрязнения в расчете на единицу конечной продукции в России по сравнению с экономически развитыми странами крайне велики. Например, энергоемкость единиц конечной продукции в России больше в 2–3 раза, затраты лесных ресурсов на производство 1 т бумаги - в 4–6 раз. Кроме того, за последние 10 лет из-за снижения технологической дисциплины наблюдается значительный рост энерго - и ресурсоемкости выпускаемой продукции (на 20–60%). Потребление энергии на единицу ВВП возросло на 25%, водоемкость - на 20%. Удельные выбросы окислов серы, приводящих к кислотным дождям и к деградации экосистем, в России в 20 раз выше, чем в Японии и Норвегии, и примерно в 6–7 раз выше, чем в Германии и Франции. Выбросы парниковых газов превышают аналогичные показатели развитых стран в 3–4 раза.

Эффективное использование природно-ресурсного потенциала должно служить основой неуклонного преобразования экономики нашей страны в национальных интересах, смещения экономической базы от природоэксплуатирующих производств в направлении глубокой переработки сырья и материалов, высокотехнологичных производств, сферу услуг и т. п.

Центральным фактором в развитии государства на ближайшую перспективу остается природно-ресурсный блок.

Для достижения целей устойчивого природопользования необходимо:

– осуществить экономическую, и прежде всего кадастровую, оценку всей совокупности природных ресурсов на территории страны;

– определить права и правила использования природных объектов;

– творчески использовать зарубежный опыт законодательного, экономического и экологического аспектов использования природного потенциала;

– разработать системы современных экономических и правовых механизмов природопользования.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Кто и когда впервые применил словосочетание «биологическое разнообразие»?

2. Когда и где понятие “биоразнообразие” вошло в широкий научный обиход?

3. Что представляет собой Конвенция о биологическом разнообразии?

4. Значение биоразнообразия для биосферы и человека.

5. Какая специальная наука занимается изучением биологического разнообразия?

6. Дайте определение понятию «биологическое разнообразие».

7. Какие уровни биологического разнообразия вам известны?

8. Какими методами проводится учет биоразнообразия?

9. От чего зависит состояние «видового богатства»?

10. Каким образом оценивается биологическое разнообразие?

11. Охарактеризуйте альфа - , бета - и гамма-разнообразие.

12. Какое прикладное значение имеет оценка биологического разнообразия?

Биологическое разнообразие

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.

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

биоразнообразие экосистема экологический мониторинг

Биологическое разнообразие - главное условие устойчивости всей жизни на Земле. Биоразнообразие создает взаимодополняемость и взаимозаменяемость видов в биоценозах, обеспечивает регуляцию численности, самовосстановительные способности сообществ и экосистем. За счет этого разнообразия жизнь не прерывается уже несколько миллиардов лет. В сложные периоды геологической истории многие виды вымирали, разнообразие понижалось, но экосистемы материков и океанов выдерживали эти катастрофы. Главные функции биоценоза в экосистеме - создание органического вещества, его разрушения и регуляция численности видов - обеспечиваются множеством видов, как бы страхующих деятельность друг друга (рисунок 1).

Рисунок 1. Река Будюмкан на юго-востоке Читинской области

На этом фото мы видим множество видов растений, совместно произрастающих на лугу в пойме р. Будюмкан на юго-востоке Читинской области. Зачем природе потребовалось столько видов на одном лугу?

Русский геоботаник Л.Г. Раменский в 1910 г. сформулировал принцип экологической индивидуальности видов - принцип, который является ключом к пониманию роли биоразнообразия в биосфере. Мы видим, что в каждой экосистеме одновременно совместно обитает много видов, но вот какой в этом экологический смысл, задумываемся редко. Экологическая индивидуальность видов растений, сообитающих в одном растительном сообществе в одной экосистеме, позволяет сообществу быстро перестраиваться при изменении внешних условий.

Например, в засушливое лето в данной экосистеме главную роль в обеспечении биологического круговорота играют особи вида А, которые более приспособлены к жизни при дефиците влаги. Во влажный год особи вида А оказываются не в оптимуме и не могут обеспечить биологический круговорот в изменившихся условиях. В этот год главную роль в обеспечении биологического круговорота в данной экосистеме начинают играть особи вида Б. Третий год оказался более прохладным, в этих условиях ни вид А, ни вид Б не могут обеспечить полное использование экологического потенциала данной экосистемы. Но экосистема быстро перестраивается, так как в ней имеются особи вида В, которые не нуждаются в теплой погоде и хорошо фотосинтезируют при пониженной температуре.

Каждый вид живых организмов может существовать в некотором диапазоне значений внешних факторов. За пределами этих значений особи вида погибают. На схеме (рисунок 2) мы видим пределы выносливости (пределы толерантности) вида по одному из факторов. В этих пределах имеется зона оптимума, наиболее благоприятная для вида, и две зоны угнетения. Правило Л.Г. Раменского об экологической индивидуальности видов утверждает, что пределы выносливости и зоны оптимумов у разных видов, обитающих совместно, не совпадают.

Рисунок 2. Пределы выносливости (пределы толерантности) вида по одному из факторов

Если мы посмотрим, как обстоят дела в реальных экосистемах Приморского края, то увидим, что в хвойно-широколиственном лесу, например, на участке в 100 кв. метров произрастают особи 5-6 видов деревьев, 5-7 видов кустарников, 2-3 видов лиан, 20-30 видов травянистых растений, 10-12 видов мхов и 15-20 видов лишайников. Все эти виды экологически индивидуальны, и в разные сезоны года, в разные по погодным условиям годы фотосинтетическая активность их сильно изменяется. Эти виды как бы дополняют друг друга, делая сообщество растений в целом экологически более оптимальным.

По числу видов сходной жизненной формы, обладающих сходными требованиями к внешней среде, сообитающих в одной локальной экосистеме, можно судить о том, насколько стабильны условия в этой экосистеме. В стабильных условиях таких видов, как правило, будет меньше, чем в условиях не стабильных. Если погодные условия в течение ряда лет не изменяются, то надобность в большом количестве видов отпадает. В этом случае сохраняется вид, который в этих стабильных условиях самый оптимальный из всех возможных видов данной флоры. Все остальные постепенно элиминируют, не выдержав с ним конкуренции.

В природе мы находим массу факторов или механизмов, обеспечивающих и поддерживающих высокое видовое разнообразие локальных экосистем. В первую очередь, к таким факторам следует отнести избыточное размножение и перепроизводство семян и плодов. В природе семян и плодов производится в сотни и тысячи раз больше, чем это необходимо, чтобы восполнить естественную убыль в связи с преждевременной гибелью и умиранием от старости.

Благодаря приспособлениям к распространению плодов и семян на большие расстояния, зачатки новых растений попадают не только на те участки, которые благоприятны для их произрастания сейчас, но и на такие, условия которых неблагоприятны для роста и развития особей данных видов. Тем не менее, эти семена здесь прорастают, какое-то время существуют в угнетенном состоянии и гибнут. Так происходит до тех пор, пока экологические условия стабильны. Но если условия изменяются, то прежде обреченные на гибель проростки несвойственных этой экосистеме видов начинают здесь расти и развиваться, проходя полный цикл своего индивидуального развития. Экологи говорят, что в биосфере существует мощное давление разнообразия жизни на все локальные экосистемы.

Общий генофонд растительного покрова ландшафтного района - его флора - локальными экосистемами этого района используется наиболее полно именно благодаря давлению биоразнообразия. При этом локальные экосистемы в видовом отношении становятся более богатыми. При их формировании и перестройках экологический подбор подходящих компонентов осуществляется из большего количества претендентов, диазачатки которых попали в данное местообитание. Таким образом, вероятность формирования экологически оптимального растительного сообщества увеличивается.

Таким образом, фактором устойчивости локальной экосистемы является не только разнообразие видов, обитающих в этой локальной экосистеме, но и разнообразие видов в соседних экосистемах, из которых возможен занос диазачатков (семян и спор). Сказанное относится не только к растениям, ведущим прикрепленный образ жизни, но еще в большей степени к животным, могущим перемещаться из одной локальной экосистемы в другую. Многие особи животных, не принадлежа конкретно ни к одной из локальных экосистем (биогеоценозов), тем не менее играют важную экологическую роль и участвуют в обеспечении биологического круговорота сразу в нескольких экосистемах. Мало того, они могут в одной локальной экосистеме отчуждать биомассу, а в другой выбрасывать экскременты, стимулируя рост и развитие растений в этой второй локальной экосистеме. Порой такой перенос вещества и энергии из одних экосистем в другие может быть чрезвычайно мощным. Этот поток связывает между собой совершенно разные экосистемы.

К факторам, обеспечивающим высокое биоразнообразие экосистем, относятся процессы миграции видов с соседних территорий из других ландшафтных районов и других природных зон, а также процессы автохтонного видообразования на месте, которые непрерывно происходят в природе, то убыстряясь в эпохи биосферных перестроек, то замедляясь в эпохи стабилизации климата. Процессы видообразвания протекают очень медленно. Так, например, для разделения родительского вида на два дочерних, при наличии между двумя популяциями барьера, не позволяющего особям этих двух популяций скрещиваться друг с другом, природе требуется как минимум 500 тыс. лет, а чаще порядка 1 миллиона лет. Отдельные виды в биосфере могут сохраняться 10 и более миллионов лет, практически не изменяясь за это время.

Животный мир является неотъемлемым элементом окружающей природной среды и биологического разнообразия Земли, возобновляющимся природным ресурсом, важным регулирующим и стабилизирующим компонентом биосферы. Главнейшая экологическая функция животных -- участие в биотическом круговороте веществ и энергии. Устойчивость экосистемы обеспечивается в первую очередь животными, как наиболее мобильным элементом.

Так, например, проходные рыбы, накапливая свою биомассу в море, идут на нерест в верховья рек и ручьев, где после нереста гибнут и становятся пищей для большого числа видов животных (медведи, волки, многие виды куньих, многие виды птиц, не говоря о полчищах беспозвоночных). Эти животные кормятся рыбой и выбрасывают свои экскременты в наземных экосистемах. Таким образом, вещество из моря мигрирует на сушу вглубь материка и здесь ассимилируется растениями и включается в новые цепи биологического круговорота.

Прекратите заходы в реки Дальнего Востока на нерест лососевых рыб, и через 5-10 лет можно увидеть, как сильно изменится численность большинства видов животных. Изменится численность видов животных, и, как следствие, начнутся перестройки в растительном покрове. Снижение численности хищных видов животных приведет к увеличению поголовья травоядных животных. Быстро подорвав свою кормовую базу, травоядные животные начнут гибнуть, среди них распространятся эпизоотии. Сократится численность растительноядных животных, и будет некому распространять семена одних видов и поедать биомассу других видов растений. Одним словом, при прекращении захода в реки красной рыбы на Дальнем Востоке начнется серия перестроек во всех звеньях экологических систем, удаленных от моря на сотни и даже тысячи километров.

Известный эколог Б.Коммонер о необходимости тщательного изучения экосистем, о последствиях скоропалительных действий человека пусть и в благонамеренных целях говорил так: все связано со всем; природа знает лучше.

Для людей важно сохранять то, что существует в экосистемах, что прошло проверку временем. Важно понять, что именно исторически, эволюционно сложившееся биоразнообразие обеспечивает сохранность и длительную функциональность экосистемы.

Пути сохранения биоразнообразия разные:

• а) стабилизация генофонда с помощью восстановления исчезающих видов в искусственных ситуациях в природе;
• б) консервация генетического материала;
• в) нормирование хозяйственного использования и торговые соглашения (конвенция о торговле редкими видами, СиТЕС)
• г) охрана биотопов, как часть ландшафтного планирования;
• д) соглашение о мигрирующих видах, в частности Боннская конвенция.

Сохранение существующих видов - это сохранение устойчивости экосистемы. Опасность исчезновения грозит более 600 видам птиц и около 120 видам млекопитающих. И здесь на первый план вступает экологическая грамотность, экологическая ответственность, экологическое воспитание, экологическая культура всех и каждого.

Биологическое разнообразие (биоразнообразие) — это понятие, обозначающие все многообразие жизни на Земле и все существующие природные системы. Биоразнообразие признано как одна из основ жизни человека. Роль биоразнообразия огромна — от стабилизации климата земли и восстановления плодородия почв до обеспечения человека продуктами и услугами, что позволяет нам поддерживать благосостояние общества, да и, собственно, позволяет существовать жизни на Земле.

Разнообразие живых организмов вокруг нас очень значительно, а уровень знаний о нем все еще не велик. Сегодня науке известно (описано и получили научные названия) около 1,75 миллиона видов, однако по оценкам на нашей планете может существовать не менее 14 миллионов видов.

Россия обладает существенным биоразнообразием, при этом уникальной чертой нашей страны остается наличие крупных малоосвоенных природных территорий, где большая часть экологических процессов сохраняет свой природный характер. Россия владеет 25% всех девственных лесов планеты. В России насчитывается 11500 видов дикорастущих растений, 320 видов млекопитающих, 732 вида птиц, 269 вида пресноводных рыб, а беспозвоночных около 130 000 видов. Много эндемиков, видов живущих только на территории нашей страны. Наши леса составляют 22% всех лесов мира.

Именно теме «Роль разнообразия в живой природе» и посвящен данный реферат

1.

Любому из нас очевидно, что все мы разные и что мир вокруг нас разнообразен. Однако, не каждому придет в голову задаться с виду простым вопросом – а почему это так? Зачем нам нужно разнообразие и какую роль оно играет в повседневной жизни?

А если всерьез задуматься, то получается, что:

Разнообразие — это прогресс , развитие, эволюция. Что-то новое можно получить только из разного – атомов, мыслей, идей, культур, генотипов, технологий. Если вокруг все одинаково, то откуда взяться новому? Представьте себе, что наша Вселенная состоит только из одинаковых атомов (например водорода) — разве мы с вами при этом могли появиться на свет?

Разнообразие – это устойчивость . Именно взаимные и согласованные действия разных по функциям составляющих дают всякой сложной системе возможность сопротивляться внешним воздействиям. Система из одинаковых элементов подобна гальке на пляже – она устойчива лишь до следующей набежавшей волны.

Разнообразие — это жизнь . И живем мы чредою поколений исключительно в силу того, что генотипы у нас всех разные. Вовсе не случайно испокон веков все религии мира накладывали строжайшее табу на браки с близкими родственниками. Этим сохранялось генетическое разнообразие популяции, без которого прямой путь к вырождению и исчезновению с лица земли.

Если теперь представить себе, что в мире исчезло разнообразие, то вместе с ним мы потеряем:

А) способность к развитию;

Б) устойчивость;

в) собственно жизнь.

Жутковатая картина, не правда ли?

То есть, задавшись с виду наивным вопросом, мы приходим к неожиданному для многих выводу: разнообразие – определяющий фактор существования всего живого на нашей планете .

Человечество, возомнившее себя «царями природы», легко, не задумываясь, стираем с лица земли «неугодные» нам виды. Уничтожаем целые виды растений и животных – полностью, безвозвратно, навсегда. Уничтожаем естественное разнообразие и при этом вкладываем огромные суммы в клонирование – искусственное создание одинаковых особей… И это называем биотехнологией, наукой будущего, с которой связываем все надежды на дальнейшее существование. Каковы перспективы подобного существования ясно из предыдущего абзаца – не поленитесь, перечитайте еще раз…

В свое время мы на себе ощутили и «единственно верное учение», и «общество всеобщего равенства», и ценой миллионов жизней походили «в едином строю»… В социально-экономической сфере жизнь научила нас ценить разнообразие, но нужно ли пройти через еще более тяжкие испытания, чтобы научиться ценить разнообразие биологическое?

По определению, данному Всемирным фондом дикой природы (1989), биологическое разнообразие – это «все многообразие форм жизни на земле, миллионов видов растений, животных, микроорганизмов с их наборами генов и сложных экосистем, образующих живую природу». Таким образом, биологическое разнообразие следует рассматривать на трех уровнях. Биологическое разнообразие на видовом уровне охватывает весь набор видов на Земле от бактерий и простейших до царства многоклеточных растений, животных и грибов. В более мелком масштабе биологическое разнообразие включает генетическое разнообразие видов, образованное как географически отдаленными популяциями, так и особями внутри одной и той же популяции. Биологическое разнообразие включает также разнообразие биологических сообществ, видов, экосистем, сформированных сообществами и взаимодействия между этими уровнями Для беспрерывного выживания видов и природных сообществ необходимы все уровни биологического разнообразия, все они важны и для человека. Разнообразие видов демонстрирует богатство эволюционных и экологических адаптаций видов к различным средам. Видовое разнообразие служит для человека источником разнообразных естественных ресурсов. Например, влажные тропические леса с их богатейшим набором видов производят замечательное разнообразие растительных и животных продуктов, которые могут использоваться в пищу, в строительстве и медицине. Генетическое разнообразие необходимо любому виду для сохранения репродуктивной жизнеспособности, устойчивости к заболеваниям, способности к адаптации в изменяющихся условиях. Генетическое разнообразие домашних животных и культивируемых растений особенно ценно для тех, кто работает над селекционными программами по поддержанию и улучшению современных сельскохозяйственных видов.

Разнообразие на уровне сообществ представляет собой коллективный отклик видов на различные условия окружающей среды. Биологические сообщества, характерные для пустынь, степей, лесов и затопляемых земель, поддерживают непрерывность нормального функционирования экосистемы, обеспечивая ее «обслуживание», например, с помощью регулирования паводков, защиты от почвенной эрозии, фильтрации воздуха и воды.

Видовое разнообразие

На каждом уровне биологического разнообразия – видовом, генетическом и разнообразии сообществ специалисты изучают механизмы, которые изменяют или сохраняют разнообразие. Видовое разнообразие включает весь набор видов, обитающих на Земле. Существует два основных определения понятия вида. Первое: вид представляет собой совокупность особей, которая по тем или иным морфологическим, физиологическим или биохимическим характеристикам отличается от других групп. Это морфологическое определение вида. Сейчас для различения видов, которые внешне практически идентичны (например, бактерии), все чаще используют различия в последовательности ДНК и другие молекулярные маркеры. Второе определение вида – это совокупность особей, между которыми происходит свободное скрещивание, но при этом отсутствует скрещивание с особями других групп (биологическое определение вида).

Невозможность четко отделить один вид от другого из-за сходства их характеристик или возникающая путаница в научных названиях часто снижают эффективность усилий по защите вида.

Сейчас биологами описаны только 10–30% видов в мире, и многие могут исчезнуть до того, как будут описаны.

Любая стратегия сохранения биологического разнообразия требует чекого понимания того, сколько всего существует видов и как эти виды распределены. На сегодня описано 1,5 млн видов. По меньшей мере вдвое большее число видов остается неописанным, главным образом это насекомые и другие тропические членистоногие.

Наши знания о количестве видов не точны, поскольку многие не броские животные еще не попали в поле зрения систематиков. Например, трудны для изучения мелкие пауки, нематоды, почвенные грибы и насекомые, живущие в кронах деревьев тропического леса встречаются различные течения, но границы этих областей, как правило, нестабильны во времени.

Эти малоизученные группы могут насчитывать сотни и тысячи, даже миллионы видов. Бактерии тоже изучены очень слабо. Из-за сложностей в их выращивании и идентификации, микробиологи научились определять только около 4000 видов бактерий. Однако проводимые в Норвегии исследования по анализу ДНК бактерий показывают, что в одном грамме почвы возможно присутствие более чем 4000 видов бактерий, и примерно столько же можно их обнаружить в морских донных отложениях. Такое высокое разнообразие, даже в малых пробах, подразумевает существование тысяч или даже миллионов неописанных еще видов бактерий. Современные исследования пытаются определить, каково соотношение числа широко распространенных видов бактерий по сравнению с региональными или узколокальными видами.

Генетическое разнообразие

Генетическое внутривидовое разнообразие часто обеспечивается репродуктивным поведением особей внутри популяции. Популяция – это группа особей одного вида, обменивающихся генетической информацией между собой и дающих плодовитое потомство. Вид может включать одну или более отдельных популяций. Популяция может состоять как из нескольких особей, так и из миллионов.

Особи внутри популяции обычно генетически отличаются друг от друга. Генетическое разнообразие связано с тем, что особи обладают незначительно отличающимися генами – участками хромосом, которые кодируют определенные белки. Варианты гена известны как его аллели. Различия возникают при мутациях – изменениях в ДНК, которая находится в хромосомах конкретной особи. Аллели гена могут по-разному влиять на развитие и физиологию особи. Селекционеры сортов растений и пород животных, отбирая определенные генные варианты, создают высокоурожайные, устойчивые к вредителям виды, например зерновых культур (пшеницы, кукурузы), домашнего скота и птицы.

Разнообразие сообществ и экосистем

Биологическое сообщество определяется как совокупность особей различных видов, обитающих на определенной территории и взаимодействующих между собой. Примеры сообществ – хвойные леса, высокотравные прерии, влажные тропические леса, коралловые рифы, пустыни. Биологическое сообщество в совокупности со средой своего обитания называется экосистемой. В наземных экосистемах вода испаряется биологическими объектами с поверхности Земли и с водных поверхностей, чтобы снова пролиться в виде дождя или снега и пополнить наземные и водные среды. Фотосинтезирующие организмы поглощают энергию света, которая используется растениями для их роста. Эта энергия поглощается поедающими фотосинтезирующие организмы животными или высвобождается в виде тепла как в процессе жизнедеятельности организмов, так и после их отмирания и разложения.

Физические свойства окружающей среды, особенно годовой режим температур и осадков, влияют на структуру и характеристики биологического сообщества и определяют становление либо леса, либо луга, либо пустыни или болота. Биологическое сообщество, в свою очередь, также может изменять физические характеристики среды. В наземных экосистемах, например, скорость ветра, влажность, температура и почвенные характеристики могут быть обусловлены влиянием обитающих там растений и животных. В водных экосистемах такие физические характеристики, как турбулентность и прозрачность воды, ее химические характеристики и глубина определяют качественный и количественный состав водных сообществ; а такие сообщества, как коралловые рифы, сами в значительной степени влияют на физические свойства окружающей среды. Внутри биологического сообщества каждый вид использует уникальный набор ресурсов, который составляет его нишу. Любой компонент ниши может стать лимитирующим фактором, когда он ограничивает размер популяции. Например, популяции видов летучих мышей с узко- специализированными требованиями к условиям среды, формирующие колонии только в известковых пещерах, могут быть ограничены числом пещер с подходящими условиями.

Состав сообществ во многом определяется конкуренцией и хищниками. Хищники зачастую значительно сокращают численность видов – своих жертв – и могут даже вытеснить некоторые из них из привычных мест обитания. Когда хищников истребляют, численность популяции их жертв может возрасти до критического уровня или даже перейти его. Тогда после исчерпания лимитирующего ресурса может начаться разрушение популяции.

Структура сообщества определяется также симбиотическими (в широком смысле этого слова) взаимоотношениями (в том числе мутуалистическими), при которых виды находятся во взаимовыгодных отношениях. Мутуалистические виды достигают большей плотности при совместном существовании. Обычные примеры такого мутуализма – растения с мясистыми плодами и питающиеся этими плодами птицы, которые разносят их семена; грибы и водоросли, которые вместе образуют лишайники; растения, которые дают кров муравьям, снабжающим их элементами питания; коралловые полипы и живущие в них водоросли.

Наиболее богаты видами тропические влажные леса, коралловые рифы, обширные тропические озера и глубоководные моря. Велико биологическое разнообразие и в сухих тропических областях с их листопадными лесами, кустарниковыми бушами, саваннами, прериями и пустынями. В умеренных широтах высокими показателями выделяются покрытые кустарником территории со средиземноморским типом климата. Они есть в Южной Африке, на юге Калифорнии и на юго-западе Австралии. Влажные тропические леса в первую очередь характеризуются исключительным разнообразием насекомых. На коралловых рифах и в глубоководных морях разнообразие обусловлено гораздо более широким набором систематических групп. Разнообразие в морях связано с их огромным возрастом, гигантскими площадями и стабильностью этой среды, а также со своеобразием типов донных отложений. Замечательное разнообразие рыб в крупных тропических озерах и появление на островах уникальных видов обусловлено эволюционной радиацией в изолированных продуктивных местообитаниях.

Видовое разнообразие почти всех групп организмов увеличивается по направлению к тропикам. Например, в Таиланде обитает 251 вид млекопитающих, а во Франции – только 93, несмотря на то, что площади обеих стран примерно одинаковы.

2. МНОГООБРАЗИЕ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ – ОСНОВА ОРГАНИЗАЦИИ И УСТОЙЧИВОСТИ БИОСФЕРЫ

Биосфера — сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планет Можно сказать, что биосфера – это область активной жизни, охватывающей нижнюю часть атмосферы, верхнюю часть литосферы и гидросферу.

Огромное видовое разнообразие. живых организмов обеспечивает постоянный режим биотического круговорота. Каждый из организмов вступает в специфические взаимоотношения со средой и играет свою роль в трансформации энергии. Это сформировало определенные природные комплексы, имеющие свою специфику в зависимости от условий среды в той или иной части биосферы. Живые организмы населяют биосферу и входят в тот или иной биоценоз - пространственно ограниченные части биосферы - не в любом сочетании, а образуют определенные сообщества из видов, приспособленных к совместному обитанию. Такие сообщества называются биоценозами.

Особой сложностью отличаются отношения между хищником и жертвой. С одной стороны, хищники, уничтожая домашних животных, подлежат истреблению. С другой - хищники необходимы для поддержания экологического равновесия («Волки - санитары леса»).

Важное экологическое правило состоит в том, что чем разнороднее и сложнее биоценозы, тем выше устойчивость, способность противостоять различным внешним воздействиям. Биоценозы отличаются большой самостоятельностью. Одни из них сохраняются в течение длительного времени, другие закономерно изменяются. Озера превращаются в болота - идет образование торфа, а в итоге на месте озера вырастает лес.

Процесс закономерного изменения биоценоза называется сукцессией. Сукцессия - это последовательная смена одних сообществ организмов (биоценозов) другими на определенном участке среды. При естественном течении сукцессия заканчивается формированием устойчивой стадии сообщества. В ходе сукцессии увеличивается разнообразие входящих в состав биоценоза видов организмов, вследствие чего повышается его устойчивость.

Повышение видового разнообразия обусловлено тем, что каждый новый компонент биоценоза открывает новые возможности для вселения. Например, появление деревьев позволяет проникнуть в экосистему видам, живущим в подсистеме: на коре, под корой, строящим гнезда на ветвях, в дуплах.

В ходе естественного отбора в составе биоценоза неизбежно сохраняются лишь те виды организмов, которые могут наиболее успешно размножаться именно в данном сообществе. Формирование биоценозов имеет существенную сторону: «соревнование за место под солнцем» между различными биоценозами. В этом «соревновании» сохраняются лишь те биоценозы, которые характеризуются наиболее полным разделением труда между своими членами, а следовательно, более богатыми внутренними биотическими связями.

Так как каждый биоценоз включает в себя все основные экологические группы организмов, он по своим возможностям приравнивается биосфере. Биотический круговорот в пределах биоценоза - своеобразная уменьшенная модель биотического круговорота Земли.

Таким образом:

1. Устойчивость биосферы в целом, ее способность эволюционировать определяется тем, что она представляет собой систему относительно независимых биоценозов. Взаимосвязь между ними ограничивается связями посредством неживых компонентов биосферы: газов, атмосферы, минеральных солей, воды и т.д.

2. Биосфера представляет собой иерархически построенное единство, включающее следующие уровни жизни: особь, популяция, биоценоз, биогеоценоз. Каждый из этих уровней обладает относительной независимостью, и только это обеспечивает возможность эволюции всей большой макросистемы.

3. Многообразие форм жизни, относительная устойчивость биосферы как среды обитания и жизни отдельных видов создают предпосылки для морфологического процесса, важным элементом которого является совершенствование реакций поведения, связанных с прогрессивным развитием нервной системы. Сохранились лишь те виды организмов, которые в ходе борьбы за существование стали оставлять потомство, несмотря на внутренние перестройки биосферы и изменчивость космических и геологических факторов.

3. ПРОБЛЕМА СОХРАНЕНИЯ РАЗНООБРАЗИЯ В ПРИРОДЕ КАК ФАКТОР ВЫЖИВАНИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА

На рубеже третьего тысячелетия мы с горечью констатируем, что в результате антропогенного пресса, особенно в последние десятилетия, резко уменьшается число видов растений и животных, истощается их генофонд, сокращаются площади наиболее продуктивных экосистем, ухудшается здоровье среды. Постоянное расширение списков редких и исчезающих видов биоты в новых изданиях Красных книг тому прямое свидетельство. По некоторым прогнозам ведущих орнитологов, к концу XXI века на нашей -планете исчезнет каждый восьмой вид птиц.

Осознание необходимости сохранения всех видов из царств грибов, растений и животных, как основы существования и благополучия самого человечества, послужило решающим стимулом для разработки и реализации ряда крупных международных и национальных программ, а также принятия основополагающих межгосударственных соглашений в области охраны и мониторинга окружающей среды, растительного и животного мира. После подписания и последующей ратификации более 170 государствами Международной конвенции по биоразнообразию (1992 г., Рио-де-Жанейро) вопросам изучения, сохранения и устойчивого использования биологических ресурсов стало уделяться гораздо больше внимания во всех странах мира. В соответствии с основными требованиями Конвенции по биологическому разнообразию, которую Россия ратифицировала в 1995 г., необходимо было обеспечить «научное сопровождение» принятия решений в области охраны живой природы in-situ и ex-situ. Все, что связано с инвентаризацией, оценкой состояния, сохранением, восстановлением и рациональным использованием объектов растительного и животного мира, требует четкого научного обоснования. Для огромной территории России с ее ландшафтным разнообразием, многонациональным населением, различными традициями в использовании природных ресурсов, необходимо значительно более активное развитие фундаментальных исследований, без которых в принципе невозможно осуществить инвентаризацию и разработку скоординированной стратегии охраны всех категорий биоразнообразия, на всех его иерархических уровнях.

Проблема сохранения биоразнообразия является сегодня одной из центральных проблем экологии, поскольку сама жизнь на Земле возмещена только при достаточном разнообразии эволюционного материала. Именно благодаря биологическому разнообразию создается структурная и функциональная организация экологических систем, обеспечивающая их стабильность во времени и устойчивость к изменениям внешней среды. По образному определению чл.-корр. РАН А.Ф. Алимова: «Вся совокупность биологических наук изучает четыре главнейших феномена: жизнь, организм, биосферу и биоразнообразие. Первые три образуют ряд от жизни (в основании) до биосферы (наверху), четвертый проникает в первые три: без разнообразия органических молекул нет жизни, без морфологического и функционального разнообразия клеток, тканей, органов, а у одноклеточных - органелл, - нет организма, без разнообразия организмов не может быть экосистем и биосферы». В связи с этим весьма логичным представляется изучение биоразнообразия не только на видовом уровне, но на уровне популяций, сообществ и экосистем. По мере усиления антропогенного воздействия на природу, приводящего в конечном итоге к обеднению биологического разнообразия, изучение организации конкретных сообществ и экоистем, а также анализ изменения их биоразнообразия становится действительно важным. Одной из наиболее важных причин деградации биоразнообразия является недооценка его реальной экономической ценности. Любые предлагаемые варианты сохранения биоразнообразия постоянно проигрывают соревнование с лесным и сельским хозяйством, добывающей промышленностью, так как выгоды от этих секторов экономики зримы и ощутимы, они имеют цену. К сожалению, ни централизованно планируемая экономика, ни современная рыночная экономика не могли и не могут корректно определить истинную ценность природы. В то же время группой экспертов под руководством Роберта Констаца (Мэрилендский университет) было выделено 17 категорий функций и услуг природы, среди которых были регулирование климата, газового состава атмосферы, водных ресурсов, образование почвы, переработка отходов, генетические ресурсы и др. Расчеты этих ученых дали суммарную оценку этих функций природы в среднем в 35 трлн. долларов, что вдвое превышает созданный человечеством ВНП (18 трлн. долларов в год). Этому направлению исследований по определению ценности биоразнообразия мы до сих пор не уделяем должного внимания, что и не позволяет нам создать надежный экономический механизм защиты окружающей среды в республике.

Среди приоритетных направлений научных исследований на ближайшие десятилетия для целей сохранения биоразнообразия на европейском Северо-Востоке России следует выделить:

— унификация существующих и разработка новых методов оценки и инвентаризации всех компонентов биоразнообразия;

— создание компьютерных баз данных по биоразнообразию в разрезе отдельных таксонов, типов экосистем, форм использования компонентов биоразнообразия, включая базы данных по редким видам растений и животных;

— развитие и внедрение новейших методов таксономии в систематику и диагностику растений, животных, грибов и микроорганизмов;

— продолжение инвентаризации биоты региона и особенно на особо охраняемых природных территориях;

— подготовка и издание новых региональных флористических и фаунистических сводок, атласов, каталогов, определителей, монографий по отдельным таксонам микроорганизмов, грибов, низших и высших растений, позвоночных и беспозвоночных животных;

— разработка методологических основ экономической оценки биоразнообразия;

— разработка научных основ и технологий по восстановлению биологического разнообразия в антропогенно нарушенных наземных, водных и почвенных экосистемах; — подготовка региональной программы сохранения биоразнообразия с учетом специфики разнообразных условий нашей страны.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Человечество признало огромное значение биологического разнообразия и его компонентов, приняв 5 июня 1992 г. Конвенцию о биологическом разнообразии. Она стала одной из самых массовых международных конвенций, ее членами сегодня являются 187 стран. Россия является участницей Конвенции с 1995 г. С принятием этой Конвенции впервые был принят глобальный подход к сохранению и устойчивому использованию всего богатства живых организмов на Земле. Конвенция признает необходимость использования многоотраслевого комплексного подхода для устойчивого использования и сохранения биоразнообразия, особой роли международного обмена информацией и технологиями в данной сфере, и значения справедливого и равного распределения выгод, полученных от использования биологических ресурсов. Именно эти три компонента — устойчивое использование биоразнообразия, сохранение биоразнообразия, справедливое распределение выгод от использования генетических ресурсов — составляют «три кита» Конвенции.

Введение

Разнообразие жизни издавна было предметом изучения. Первые системы живой природы, известные, например, из трудов Аристотеля (384-322 гг. до н.э.), уже относятся к анализу этого явления. Научная и методическая база для описания биоразнообразия была создана К. Линеем к его «Системе природы». И в дальнейшем шло накопления знаний.

А в последнее десятилетие термин «биоразнообразие» стал необычайно популярным. С момента подписания в 1992 году многими государствами Конвенции о биологическом разнообразиии это слово постоянно звучит в постановлениях правительств, документах государственных и общественных организаций, в средствах массовой информации. Научные исследования доказали, что необходимым условием нормального функционирования экосистем и биосферы в целом является достаточный уровень природного разнообразия на нашей планете. В настоящее время биологическое разнообразие рассматривается как основной параметр, характеризующий состояние надорганизменных систем. В ряде стран именно характеристика биологического разнообразия выступает в качестве основы экологической политики государства, стремящегося сохранить свои биологические ресурсы, чтобы обеспечить устойчивое экономическое развитие.

О сохранении биоразнообразия говорят на глобальном, национальном, региональном уровнях. Вместе с тем значение этого слова не всеми понимается правильно. Почему биоразнообразию уделяется такое внимание, какую роль оно играет в жизни людей и планеты, как оно изменяется, что ему угрожает и что необходимо делать для его сохранения - ответам на эти вопросы посвящена моя работа.

Целью работы явилось изучение методов и оценок биоразнообразия

В ходе работы были поставлены следующие задачи:

1) рассмотреть понятие «биоразнообразие»;

2) выявить особенности биоразнообразия;

3) изучить методы и оценки биоразнообразия.

Объектом исследования явилось биологическое разнообразие как разнообразие природных экосистем на земном шаре.

Предметом изучения стало современное состояние биологического разнообразия.

биологический экологический политика

Биологическое разнообразие

Понятие биоразнообразия

Словосочетание «биологическое разнообразие», как отмечают Н.В. Лебедева и Д.А. Криволуцкий, впервые применил Г. Бейтс в 1892 г. в известной работе «Натуралист на Амазонке», когда описал свои впечатления о встрече с семьюстами видами бабочек в течение часовой экскурсии. В широкий научный обиход термин «биоразнообразие» вошел в 1972 г. после Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде, когда экологи сумели убедить политических лидеров стран мирового сообщества в том, что охрана живой природы - это приоритетная задача для любой страны.

Биологическое разнообразие - совокупность всех биологических видов и биотических сообществ, сформированных и формирующихся в разных средах обитания (наземных, почвенных, морских, пресноводных). Это - основа поддержания жизнеобес?ечивающих 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 с?ециальных исследований, направленных на инвентаризацию, оценку состояния биоразнообразия, развитие системы его мониторинга, а также на разработку принципов и методов сохранения природных биосистем.

По определению, данному Всемирным фондом дикой природы биоразнообразие - это «все многообразие форм жизни на земле, миллионов видов растений, животных, микроорганизмов с их наборами генов и сложных экосистем, образующих живую природу». При таком широком понимании биоразнообразие целесообразно структурировать его в соответствии с уровнями организации живой материи: популяция, вид, сообщество (совокупность организмов одной таксономической группы в однородных условиях), биоценоз (совокупность сообществ; биоценоз и условия среды - это экосистема), территориальные единицы более крупного ранга - ландшафт, регион, биосфера.

Биологическое разнообразие биосферы включает разнообразие всех видов живых существ, населяющих биосферу, разнообразие генов, образующих генофонд любой популяции каждого вида, а также разнообразие экосистем биосферы в различных природных зонах. Удивительное разнообразие жизни на Земле -- это не просто результат приспособления каждого вида к конкретным условиям среды, но и важнейший механизм обеспечения устойчивости биосферы. Лишь немногие виды в экосистеме имеют значительную численность, большую биомассу и продуктивность. Такие виды называют доминирующими. Редкие или малочисленные виды имеют низкие показатели численности и биомассы. Как правило, виды-доминанты ответственны за основной поток энергии и являются главными средообразователями сильно влияющими на условия жизни других видов. Малочисленные виды составляют как бы резерв и при изменении различных внешних условий они могут попасть в состав доминирующих видов или занять их место. Редкие виды в основном и создают видовое разнообразие. При характеристике разнообразия учитывают такие показатели, как видовое богатство и выравненность распределения особей. Видовое богатство выражается отношением общего количества видов к общему количеству особей или к единице площади. Например, в двух сообществах при равных условиях обитает 100 особей. Но в первом эти 100 особей распределяются между десятью видами, а во втором -- между тремя видами. В приведенном примере первое сообщество имеет более богатое видовое разнообразие, чем второе. Предположим, что и в первом и во втором сообществе имеется 100 особей и 10 видов. Но в первом сообществе особи между видами распределяются по 10 в каждом, а во втором -- один вид имеет 82 особи, а остальные по 2. Как и в первом примере, первое сообщество будет иметь большую выравненность распределения особей, чем второе.

Общее число ныне известных видов составляет около 2,5 млн., причем, почти 1,5 млн. из них - насекомые, еще 300 тысяч - цветковые растения. Всех других животных примерно столько же, сколько цветковых растений. Водорослей известно немногим более 30 тысяч, грибов - около 70 тысяч, бактерий - менее 6 тысяч, вирусов - около тысячи. Млекопитающих - не более 4 тысяч, рыб - 40 тысяч, птиц - 8400, амфибий - 4000, рептилий - 8000, моллюсков - 130000, простейших - 36000, различных червей - 35000 видов.

Около 80% биоразнообразия составляют виды суши (наземно-воздушной и почвенной сред жизни) и лишь 20% - виды водной среды жизни, что вполне понятно: разнообразие условий среды в водоемах ниже, чем на суше. 74% биологического разнообразия связано с тропическим поясом. 24% - с умеренными широтами и лишь 2% - с полярными районами.

Поскольку тропические леса катастрофически быстро исчезают под натиском плантаций гевеи, бананов и других высокорентабельных тропических культур, а также как источники ценной древесины, большая часть биологического разнообразия этих экосистем может погибнуть, так и не получив научных названий. Это удручающая перспектива, и пока усилия мирового сообщества экологов не дали сколько-нибудь ощутимого результата по сохранению тропических лесов. Отсутствие полных коллекций не позволяет также надежно судить о количестве видов, обитающих в морских средах, которые стали «...своеобразной границей наших знаний о биологическом разнообразии». В последние годы именно в морских средах обнаруживаются абсолютно новые группы животных.

На сегодняшний день биоразнообразие планеты выявлено далеко не полностью. По прогнозам, общее число видов организмов, живущих на Земле, составляет не менее 5 млн. (а по некоторым прогнозам - 15, 30 и даже 150 млн.). Наименее изученными являются следующие систематические группы: вирусы, бактерии, нематоды, ракообразные, одноклеточные, водоросли. Недостаточно изучены также моллюски, грибы, паукообразные и насекомые. Хорошо изучены только сосудистые растения, млекопитающие, птицы, рыбы, рептилии, земноводные.

Микробиологи научились определять менее 4000 видов бактерий, однако исследования по анализу ДНК бактерий, выполненные в Норвегии, показали, что в 1 г почвы обитает более чем 4000 видов бактерии. Такое же высокое разнообразие бактерий прогнозируется в пробах морских донных отложений. Число видов бактерий, которые не описаны, исчисляется миллионами.

Число видов живых организмов, обитающих в морских средах, выявлено далеко не полностью. «Морская среда стала своеобразной границей наших знаний о биологическом разнообразии». Постоянно выявляются новые группы морских животных высокого таксономического ранга. Сообщества неизвестных науке организмов в последние годы были выявлены в пологе тропических лесов (насекомые), в геотермальных оазисах морских глубин (бактерии и животные), в земных глубинах (бактерии на глубине около 3 км).

Число описанных видов обозначено закрашенными частями столбиков.