В его основе лежит видовое разнообразие. Оно включает миллионы видов животных, растений, микроорганизмов, живущих на нашей планете. Однако биоразнообразие охватывает и всю совокупность природных экосистем, которые слагаются этими видами. Таким образом, под биоразнообразием следует понимать разнообразие организмов и их природных сочетаний. На основе биоразнообразия создается структурная и функциональная организация биосферы и составляющих ее экосистем, которая определяет их стабильность и устойчивость к внешним воздействиям.
Существует три основных типа биоразнообразия :
- генетическое, отражающее внутривидовое разнообразие и обусловленное изменчивостью особей;
- видовое, отражающее разнообразие живых организмов (растений, животных, грибов и микроорганизмов);
- разнообразие экосистем, охватывающее различия между типами экосистем, средами обитания и экологическими процессами. Разнообразие экосистем отмечается не только по структурным и функциональным составляющим, но и по масштабу — от биоценоза до биосферы.
Все типы биологического разнообразия взаимосвязаны: генетическое разнообразие обеспечивает разнообразие видов; разнообразие экосистем и ландшафтов создает условия для образования новых видов; повышение видового разнообразия увеличивает общий генетический потенциал живых организмов биосферы. Каждый вид вносит свой вклад в разнообразие, и с этой точки зрения не существует бесполезных или вредных видов.
Конвенция биологического разнообразия
В соответствии с Конвенцией 1992 г. о биологическом разнообразии, участниками которой по состоянию на 14 августа 2001 г. являются 181 государство, их правительства обязались сохранять биологическое разнообразие, использовать его компоненты на устойчивой основе и равноправно делиться выгодами, вытекающими из использования генетических ресурсов. Несмотря на это, биологическое разнообразие планеты необратимо утрачивается со скоростью, вызывающей тревогу, в результате крупномасштабной деятельности по сведению и выжиганию лесов; хищнических масштабов заготовки растений; не избирательного применения пестицидов и других стойких ядохимикатов; осушения и засыпки болот; уничтожения коралловых рифов и мангровых зарослей; применения хищнических методов рыболовства; изменения климата; загрязнения воды; превращения нетронутых природных зон в сельскохозяйственные угодья и городские массивы.
В столице Малайзии — Куала-Лумпуре в феврале 2004 г. под эгидой ООН состоялась седьмая конференция участников Конвенции по биологическому разнообразию. В ней принимали участие более 2 тыс. представителей свыше 180 стран мира. На конференции обсуждались вопросы защиты окружающей среды и исчезающих видов, изучалась возможность создания специальной сети, которая помогла бы населению развивающихся стран защитить свое наследие.
Генеральный директор Программы ООН по окружающей среде К. Топфер заявил на форуме, что после 2000 г. на планете ежегодно исчезает около 60 тыс. биологических видов, и это число неуклонно растет.
Биоразнообразие характеризует процесс реальной эволюции, который идет на многих уровнях организации живого. По оценкам ученых, общее число видов живых существ составляет от 5 до 30 млн. Из них в настоящее время описано не более 2,0 млн. Таким образом, со времен Линнея, попытавшегося создать классификацию живых организмов, количество видов животных и растений, известных науке, возросло с 11 тыс. до 2 млн.
Животные — один из ведущих компонентов экологических систем Земли. В настоящее время науке известно (описано) немногим более 1 млн видов животных, что составляет приблизительно около половины всех существующих на планете. Основные группы организмов и их численность (количество видов, тыс.) представлены следующим образом:
Биологическое разнообразие видов максимально среди насекомых и высших растений. По оценкам специалистов, общее количество организмов всех жизненных форм колеблется между 10 и 100 млн. Эти миллионы видов животных и растений поддерживают условия, необходимые для продолжения жизни на Земле.
В 1982 г. американский исследователь Т. Эрвин опубликовал статью, вызвавшую бурную полемику. Он утверждал, что в тропических лесах может обитать более 30 млн видов членистоногих, преимущественно насекомых. Основанием для такого смелого вывода стала проведенная им оценка числа видов насекомых, специфически связанных только с одним видом деревьев из семейства бобовых (Luehea seemanni) в тропическом лесу Панамы. Использовав окуривание инсектицидом крон деревьев и собрав всех упавших членистоногих на растянутую внизу полиэтиленовую пленку, Эрвин подсчитал общее число видов жуков (он полагал, что многие из них неизвестны науке) и пришел к выводу, что дерево служит кормовым растением всего для 136 из них. Приняв ряд допущений, он рассчитал, что число видов всех членистоногих, связанных с одним видом деревьев (в том числе живущих на земле) достигает 600. Так как древесных видов в тропиках около 50 тыс., то нетрудно подсчитать, что их оказалось 30 млн. Таким образом, с уже известными науке видами (около 1 млн) это составляло 31 млн! Некоторые энтомологи отнеслись к расчетам Эрвина весьма скептически: приняв его логику, следовало ожидать, что большинство насекомых в тропиках должны относиться к новым видам, а на самом деле таковые встречаются не столь часто.
Недавно эту гипотезу проверил чешский ученый В. Новотный (Институт энтомологии Чешской академии наук) совместно с коллегами из США, Панамы, Швеции и Чехии.
Обследуя в течение нескольких лет участок низменного тропического дождевого леса в Новой Гвинее, ученые собирали насекомых с листьев 51 вида растений, в том числе с 13 видов рода Ficus и четырех — рода Psychotria. Всего было собрано более 50 тыс. насекомых, относящихся к 935 видам, среди которых преобладали жуки, гусеницы бабочек (чешуекрылых) и прямокрылые. Кроме того, исследователи выращивали гусениц на разных растениях, стараясь довести их до куколки.
Анализ этого обширного материала показал, что в расчете на один кормовой вид приходится 7,9 вида жуков, 13,3 — бабочек и 2,9 — прямокрылых. Таким образом, представление о чрезвычайной распространенности в тропиках стенофагии оказывается не более чем мифом. Новотный и его коллеги рассчитали также, сколько видов насекомых может быть связано с кормовыми растениями на уровне родов, а затем вычислили и общее число видов членистоногих: их оказалось около 4,9 млн, а не 31 млн, как предполагал Эрвин.
Значение сохранения биологического разнообразия
Биологическое разнообразие является главным источником удовлетворения многих и служит основой его приспособления к изменяющимся условиям окружающей среды. Практическая ценность биоразнообразия заключается в том, что это по сути неиссякаемый источник биологических ресурсов. Это прежде всего продукты питания, лекарства, источники сырья для одежды, производства строительных материалов и т.д. Биоразнообразие имеет огромное значение для организации отдыха человека.
О полезных свойствах большинства организмов мы знаем очень немного. В активе человечества, например, всего около 150 видов культурных растений, которые находят широкое применение, а из 265 тыс. видов всех растительных организмов только 5 тыс. когда-либо возделывались человеком. В еще меньшей степени учитывается разнообразие микроорганизмов и грибов.
В настоящее время насчитывается около 65 тыс. видов грибов. А сколько из них человек использует?
Естественная растительность является основной базой для получения лекарственных препаратов, с помощью которых человечество избавилось от многих болезней. Так, например, если бы в сельве на восточных склонах Анд не обнаружили хинное дерево (Chinchona), дающее хинин, жители тропиков, субтропиков и немало обитателей умеренных зон были бы обречены на страдания от малярии. Появление синтетических аналогов этого лекарства стало возможным только благодаря детальному изучению оригинала. Мексиканский ямс, принадлежащий к роду Dioscorea, является источником диосгенина, который используется при производстве кортизона и гидрокортизона.
Стараясь изменить природные условия, человек вступил в конфликт с силами естественной саморегуляции. Одним из результатов такого конфликта стало снижение биологического разнообразия природных экосистем. В настоящее время число видов на Земле стремительно уменьшается. Ежедневно исчезает до 10 видов животных и еженедельно — 1 вид растений. Гибель одного вида растений ведет к уничтожению примерно 30 видов мелких животных (прежде всего насекомых и круглых червей — нематод), связанных с ним в процессе питания. В ближайшие 20-30 лет человечество может потерять около 1 млн видов. Это будет серьезным ударом по целостности и стабильности нашего природного окружения.
Сокращение биоразнообразия занимает особое место среди основных экологических проблем современности. Происходит массовое уничтожение природных экосистем и исчезновение многих видов живых организмов. Природные экосистемы полностью изменены или уничтожены на пятой части суши. С 1600 г. зарегистрировано исчезновение 484 видов животных и 654 видов растений.
Виды распределены по поверхности планеты неравномерно. Разнообразие видов в естественных средах обитания максимально в тропической зоне и уменьшается с увеличением широты. Самые богатые по видовому разнообразию экосистемы — дождевые тропические леса, которые занимают около 7 % поверхности планеты и содержат более 90 % всех видов. Коралловые рифы и средиземноморские экосистемы также отличаются видовым разнообразием.
Биоразнообразие обеспечивает генетическими ресурсами сельское хозяйство, составляет биологическую базу для всемирной продовольственной безопасности и является необходимым условием существования человечества. Ряд дикорастущих растений, родственных сельскохозяйственным культурам, имеет очень большое значение для экономики на национальном и глобальном уровнях. Например, эфиопские сорта калифорнийского ячменя обеспечивают защиту от болезнетворных вирусов, в денежном выражении составляющую 160 млн дол. США в год. Генетическая устойчивость к заболеваниям, достигаемая с помощью диких сортов пшеницы, в Турции оценивается в 50 млн дол.
Причин необходимости сохранения биоразнообразия много: потребность в биологических ресурсах для удовлетворения нужд человечества (пища, материалы, лекарства и др.), этический и эстетический аспекты и т.д. Однако главная причина состоит в том, что биоразнообразие играет ведущую роль в обеспечении устойчивости экосистем и биосферы в целом (поглощение загрязнений, стабилизация климата, обеспечение пригодных для жизни условий). Биоразнообразие выполняет регулирующую функцию в осуществлении всех биогеохимических, климатических и других процессов на Земле. Каждый вид, каким бы незначительным он ни казался, вносит определенный вклад в обеспечение устойчивости не только своей локальной экосистемы, но и биосферы в целом.
По мере усиления антропогенного воздействия на природу, приводящего к обеднению биологического разнообразия, изучение организации конкретных сообществ и экосистем, а также анализ изменения их разнообразия становится насущной необходимостью. В 1992 г. в Рио-де-Жанейро (Бразилия) состоялась конференция ООН по окружающей среде и развитию. На ней представителями большинства государств земного шара была подписана Конвенция о биологическом разнообразии.
В Конвенции под «биологическим разнообразием» понимается вариабельность живых организмов из всех источников, в том числе наземные, морские и иные водные экосистемы и экологические комплексы, частью которых они являются; это понятие включает разнообразие в рамках вида, между видами и разнообразие экосистем.
Цель Конвенции о биологическом разнообразии была сформулирована следующим образом: «сохранение биологического разнообразия, устойчивое использование его компонентов и справедливое распределение доходов от использования генетических ресурсов».
В дополнение к Конвенции была принята Программа действий в XXI в. В ней рекомендовано направлять деятельность человечества в первую очередь на выявление состояния биоразнообразия и потенциальных угроз ему в каждой из стран, признающих ценности, провозглашенные на данной конференции.
Сегодня очевидно, что сохранение разнообразия живых организмов и биологических систем на Земле — необходимое условие выживания человека и устойчивого развития цивилизации.
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
Биоразнообразие - сокращенное от "биологическое разнообразие" - означает разнообразие живых организмов во всех его проявлениях: от генов до биосферы. Вопросам изучения, использования и сохранения биоразнообразия стало уделяться большое внимание после подписания многими государствами Конвенции о биологическом разнообразии (Конференция ООН по окружающей среде и развитию, Рио-де Жанейро, 1992).
Существует три основных типа биоразнообразия :
- генетическое разнообразие , отражающее внутривидовое разнообразие и обусловленное изменчивостью особей;
- видовое разнообразие , отражающее разнообразие живых организмов (растений, животных, грибов и микроорганизмов). В настоящее время описано около 1,7 млн. видов, хотя их общее число, по некоторым оценкам, составляет до 50 млн.;
- разнообразие экосистем охватывает различия между типами экосистем, разнообразием сред обитания и экологических процессов. Отмечают разнообразие экосистем не только по структурным и функциональным составляющим, но и по масштабу - от микробиогеоценоза до биосферы;
Все типы биологического разнообразия взаимосвязаны между собой : генетическое разнообразие обеспечивает разнообразие видов. Разнообразие экосистем и ландшафтов создает условия для образования новых видов. Повышение видового разнообразия увеличивает общий генетический потенциал живых организмов Биосферы. Каждый вид вносит свой вклад в разнообразие - с этой точки зрения не существует бесполезных и вредных видов.
Распределение видов по поверхности планеты неравномерно. Разнообразие видов в естественных средах обитания максимально в тропической зоне и уменьшается с увеличением широты. Самые богатые видовым разнообразием экосистемы - дождевые тропические леса, которые занимают около 7 % поверхности планеты и содержат более чем 90 % всех видов.
В геологической истории Земли в биосфере постоянно происходило возникновение и исчезновение видов - все виды имеют конечное время существования. Вымирание компенсировалось появлением новых видов, и в результате, общее число видов в биосфере возрастало. Вымирание видов - естественный процесс эволюции, который происходит без вмешательства человека.
В настоящее время под воздействием антропогенных факторов происходит сокращение биологического разнообразия за счет элиминации (вымирания, уничтожения) видов. В последнее столетие под влиянием человеческой деятельности скорость вымирания видов во много раз превысила естественную (по некоторым оценкам в 40000 раз). Происходит необратимое и некомпенсированное разрушение уникального генофонда планеты.
Элиминация видов в результате деятельности человека может происходить по двум направлениям - прямое истребление (охота, промысел) и косвенное (разрушение среды обитания, нарушение трофических взаимодействий). Чрезмерный промысел - наиболее очевидная прямая причина прямого сокращения численности видов, однако он гораздо менее влияет на вымирание, чем косвенные причины изменения среды обитания (например, вследствие химического загрязнения реки или вырубки леса).
Разнообразие биотического покрова, или биоразнообразие , - это один из факторов оптимального функционирования экосистем и биосферы в целом. Биоразнообразие обеспечивает устойчивость экосистем к внешним стрессовым воздействиям и поддерживает в них подвижное равновесие. Живое от неживого в первую очередь отличается на несколько порядков большим разнообразием и способностью не только сохранять это разнообразие, но и существенно увеличивать его по мере эволюции. Вообще эволюцию жизни на Земле можно рассматривать как процесс структурирования биосферы, процесс увеличиения разнообразия живых организмов, форм и уровней их организации, процесс возникновения механизмов, обеспечивающих устойчивость живых систем и экосистем в постоянно изменяющихся условиях нашей планеты. Именно способность экосистем поддерживать равновесие, используя для этого наследственную информацию живых организмов, и делает биосферу в целом и локальные экосистемы вещественно-энергетическими системами в полном смысле.
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? Об этом и идет речь в данной лекции.
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 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.
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 онтогенетического (индивидуального) развития. Экологи говорят, что в природе 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.
Разнообразие видов и разнообразие жизненных форм или экобиоморф - это далеко не одно и то же. Продемонстрирую это на таком примере. На лугу видов, родов и семейств растений может обитать в 2-3 раза больше, чем в темнохвойном лесу. Однако в пересчете на экобиоморфы и синузии окажется, что биоразнообразие темнохвойного леса как экосистемы значительно выше, чем биоразнообразие луга как экосистемы. На лугу мы имеем 2-3 класса экобиоморф, а в темнохвойном лесу 8-10 классов. На лугу видов много, но все они относятся либо к классу экобиоморф многолетние мезофитные летнезеленые травы, либо к классу однолетние травы, либо к классу зеленые мхи. В лесу же разными классами экобиоморф являются: темнохвойные деревья, листопадные деревья, листопадные кустарники, листопадные кустарнички, многолетние мезофитные летнезеленые травы, зеленые мхи, эпигейные лишайники, эпифитные лишайники.
Биоразнообразие организмов в биосфере не исчерпывается разнообразием таксонов и разнообразием экобиоморф живых организмов. Например, мы можем попасть в район, который целиком занят одной локальной элементарной экосистемой - верховым болотом, или сырым ольховым лесом в устье большой реки. В другом районе на такой же по площади территории мы встретим не менее 10-15 типов локальных элементарных экосистем. Экосистемы хвойно-широколиственного леса на дне долин рек закономерно сменяются здесь экосистемами кедрово-дубовых разнотарвно-кустарниковых лесов на южных пологих склонах гор, лиственично-дубовых разнотравных лесов на северных пологих склонах гор, елово-пихтовых лесов в верхней части северных крутых склонов гор и экосистемами остепненных лугов и куртинной растительности на крутых южных склонах гор. Нетрудно понять, что такое внутриландшафтное разнообразие экосистем определяется не только разнообразием слагающих их видов и экобиоморф, но и разнообразием экологического фона ландшафта , связанного в первую очередь с разнообразием форм рельефа, разнообразием почв и подстилающих их горных пород.
Процессы вымирания видов в биосфере компенсируются процессами видообразования. Если баланс этих двух процессов нарушится в пользу вымирания, то Землю, скорее всего, ждет судьба Венеры – то есть атмосфера из углекислого газа и паров воды, температура на поверхности порядка +200 градусов по Цельсию, испарившиеся океаны и моря. Жизнь на белковой основе в таких условиях, разумеется, просто невозможна. Став мощной геологической силой, человечество обязано взять на себя ответственность не только за будущее своих детей и внуков, но и за будущее всей биосферы. А это будущее во многом будет зависеть от того, насколько процесс вымирания видов в биосфере Земли отстает от процесса образования новых видов.
Для учета видов, находящихся на грани вымирания, во многих странах создаются Красные Книги - списки редких и исчезающих видов живых организмов. Для сохранения и поддержания биологического разнообразия создаются особо охраняемые природные территории - ООПТ (заповедники, национальные парки и др.), генетические банки данных. Сохранение отдельного вида возможно лишь при условии охраны его среды обитания со всем комплексом входящих в нее видов, климатических, геофизических и других условий. Особую роль играет при этом сохранение средообразующих видов (видов-эдификаторов), которые формируют внутреннюю среду экосистемы. Создание ООПТ направлено на охрану не только отдельных видов, но и целых комплексов и ландшафтов.
Заповедники служат также для оценки и мониторинга состояния биоразнообразия. Единой системы мониторинга состояния биоразнообразия на сегодняшний день в России не существует. Наиболее полный и постоянный контроль за изменением компонентов биоразнообразия осуществляется в заповедниках. Ежегодно заповедники готовят отчеты о состоянии экосистем ("Летописи природы") - сводки данных о состоянии заповедных территорий, охраняемых популяций растений и животных. Некоторые заповедники ведут "Летописи природы" более 50 лет, которые включают в себя непрерывные ряды данных по численности животных, биологическому разнообразию, динамике экосистем, а также приводятся данные по климатическим наблюдениям.
Часть заповедников России (18) входит в состав международной сети биосферных заповедников, специально созданных для мониторинга состояния биоразнообразия, климатических, биогеохимических и других процессов в масштабах Биосферы.
Причин необходимости сохранения биоразнообразия много: потребность в биологических ресурсах для удовлетворения нужд человечества (пища, материалы, лекарства и др.), этический и эстетический аспекты (жизнь самоценна) и т.д. Однако главная причина сохранения биоразнообразия состоит в том, что оно выполняет ведущую роль в обеспечении устойчивости экосистем и Биосферы в целом (поглощение загрязнений, стабилизация климата, обеспечение пригодных для жизни условий). Биоразнообразие выполняет регулирующую функцию в осуществлении всех биогеохимических, климатических и других процессов на Земле. Каждый вид, каким бы незначительным он не казался, вносит свой вклад в обеспечение устойчивости не только “родной” локальной экосистемы, но и Биосферы в целом.
ЭКОЛОГИЯ ПОЧВ
ЛЕКЦИЯ № 8,9,10
ТЕМА:
Экологические функции почв. Биохимическое преобразование верхних слоев литосферы. Трансформация поверхностных вод в грунтовые и участие в формировании речного стока. Регулирование газового режима атмосферы . Экологическая функция почв. Участие почв в формировании геохимического потока элементов.
Почвенный покров образует одну из геофизических оболочек Земли – педосферу. Основные геосферные функции почвы как природного тела обусловлены положением почвы на стыке живой и неживой природы. И главная из них – обеспечение жизни на Земле. Именно в почве укореняются наземные растения, в ней обитают мелкие животные, огромная масса микроорганизмов. В результате почвообразования именно в почве концентрируются жизненно необходимые организмам вода и элементы минерального питания в доступных для них формах химических соединений. Таким образом, почва – условие существования жизни, но одновременно почва – следствие жизни на Земле.
Глобальные функции почв в биосфере базируются на следующих основополагающих ее качествах. Во-первых, почва служит средой обитания и физической опорой для огромного числа организмов; во-вторых, почва является необходимым, незаменимым звеном и регулятором биогеохимических циклов, практически круговороты всех биогенов осуществляются через почву.
Что такое биологическое разнообразие?
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.
Здоровая окружающая среда составляет огромную экономическую, эстетическую и этическую ценность. Поддержание здоровья окружающей среды означает сохранение в хорошем состоянии всех ее составляющих: экосистем, сообществ, видов и генетического разнообразия. Первоначальные небольшие нарушения в каждом из этих компонентов могут в конечном итоге привести к его полному разрушению. При этом сообщества деградируют и сокращаются пространственно, теряют свое значение в экосистеме и в конечном итоге окончательно разрушаются. Но пока все исходные для сообщества виды сохраняются, оно еще может восстановиться. При уменьшении численности вида сокращается внутривидовая изменчивость, что может повлечь за собой такие генетические сдвиги, от которых вид уже не сможет оправиться. Потенциально после своевременных успешных спасательных мероприятий вид может восстановить свою генетическую изменчивость путем мутаций, естественного отбора и рекомбинаций. Но у вымирающего вида уникальность содержащейся в его ДНК генетической информации и комбинаций признаков, которыми он обладает, утрачиваются навсегда. Если вид вымер, то его популяции уже не восстановимы; сообщества, в которые они входили, безвозвратно обеднены и потенциальная ценность вида для человека окончательно утрачена.
Несмотря на то, что местообитание не подверглось явному разрушению или фрагментации населяющие его сообщества могут быть глубоко затронуты деятельностью человека. Внешние факторы, которые не изменяют доминирующую растительную структуру сообщества, могут тем не менее привести к нарушениям в биологических сообществах и в конечном итоге к исчезновению видов, хотя эти нарушения заметны не сразу. Например, в лиственных лесах умеренного пояса деградация местообитаний может быть вызвана частыми неконтролируемыми низинными пожарами; эти пожары не обязательно губят зрелые деревья, но постепенно обедняют богатые сообщества лесных травянистых растений и насекомых лесной подстилки. Незаметно для общественности, рыболовные суда ежегодно тралами бороздят около 15 млн км2 океанского дна, то есть разрушают площадь в 150 раз большую, чем площадь вырубаемых за тот же период лесов. Тралы с рыболовных судов повреждают такие нежные создания, как анемоны и губки, и сокращают видовое разнообразие, биомассу и изменяют структуру сообществ.
Загрязнение окружающей среды является наиболее универсальной и коварной формой ее разрушения. Чаще всего его вызывают пестициды, удобрения и химикаты, промышленные и городские сточные воды, газовые выбросы заводов и автомобилей, и отложения, намытые с возвышенностей. Визуально эти типы загрязнения часто бывают не очень заметны, хотя они и происходят вокруг нас каждый день почти в любой части света. Глобальное влияние загрязнения на качество вод, качество воздуха и даже климат на планете находится в центре внимания не только из-за угрозы биологическому разнообразию, но и из-за влияния на здоровье человека. Хотя иногда загрязнение окружающей среды является очень заметным и пугающим, например в случае с массовыми разливами нефти и 500 пожарами на нефтяных скважинах, имевшими место в ходе войны в Персидском заливе, но наиболее угрожающими являются скрытые формы загрязнения, главным образом потому, что их действие проявляется не сразу.
Комплексный подход к защите биологического разнообразия и улучшения жизни человечества, осуществляемый через систему строгих правил, поощрений и штрафов, а также мониторинга окружающей среды, должен изменить фундаментальные ценности нашего материального общества. Этика окружающей среды, новое энергично развиваемое направление в философии, отражает этическую ценность природы мира . Если наше общество будет опираться на принципы этики окружающей среды, то сохранение природной среды и поддержание биологического разнообразия станет фундаментальным и приоритетным направлением. Естественным
последствием станет: снижение потребления ресурсов, расширение охраняемых территорий и усилия по ограничению роста населения земного шара. Тысячи лет многие традиционные культуры успешно сожительствуют друг с другом благодаря
социальной этике, которая поддерживает личную ответственность и эффективное рациональное использование ресурсов, – и это может стать приоритетом для современных.
Можно выдвинуть несколько аргументов этического плана в защиту сохранения всех видов, независимо от их экономической ценности. Последующие рассуждения важны для биологии сохранения, поскольку они представляют логические доводы в защиту редких видов и видов, не имеющих очевидной экономической ценности.
Каждый вид имеет право на существование . Все виды представляют уникальное биологическое решение проблемы выживания. На этом основании существование каждого вида должно быть гарантировано, независимо от распространения данного вида и его ценности для человечества. Это не зависит от численности вида, от его географического распространения, древний это или недавно появившийся вид, экономически значим он или нет. Все виды являются частью бытия и поэтому имеют столько же прав на жизнь, сколько и человек. Каждый вид ценен сам по себе, независимо от потребности человека. Кроме того, что люди не имеют права уничтожать виды, они еще должны и нести ответственность за принятие мер по предотвращению вымирания вида в результате человеческой деятельности. Этот аргумент предвосхищает то, что человек поднимется над ограниченной антропоцентрической перспективой, станет частью жизни и отождествится с большим жизненным сообществом, в котором мы будем уважать все виды и их право на существование.
Как можно давать право на существование и законодательно защищать виды, лишенные человеческого сознания и понятия морали, права и долга? Далее, как могут виды не животного происхождения, такие как мхи или грибы, иметь права, когда у них нет даже нервной системы, чтобы соответствующим образом воспринимать окружающую среду? Многие защитники этики окружающей среды полагают, что виды имеют право на жизнь потому, что они производят потомство и непрерывно адаптируются к изменяющемуся окружению. Преждевременное вымирание видов в результате человеческой деятельности разрушает этот естественный процесс и может рассматриваться как “сверхубийство” , поскольку оно убивает не только отдельных представителей, но и будущие поколения видов, ограничивая процесс эволюции и видообразования.
Все виды взаимозависимы . Виды как части естественных сообществ взаимодействуют сложным образом. Потеря одного вида может иметь далеко идущие последствия для других видов сообщества. В результате могут вымереть другие виды, и все сообщество дестабилизируется в результате вымирания групп видов. Гипотеза Геи заключается в том, что по мере того, как мы все больше узнаем о глобальных процессах, нам все больше открывается, что многие химические и физические параметры атмосферы, климата и океана связаны с биологическими процессами на базе саморегулирования . Если дело обстоит именно так, то наши инстинкты самосохранения должны толкать нас на сохранение биоразнообразия. Когда мир вокруг нас процветает, то и мы процветаем. Мы обязаны сохранять систему в целом, поскольку она выживает только как целое. Люди как рачительные хозяева ответственны за Землю. Многие последователи религиозных воззрений считают уничтожение видов недопустимым, поскольку все они – творения Бога. Если Бог создал мир, то и созданные Богом виды имеют ценность. В соответствии с традициями иудаизма, христианства и ислама человеческая ответственность за охрану видов животных и растений является как бы статьей договора с Богом. Индуизм и буддизм также строго требуют сохранения жизни в окружающей природе.
Люди несут ответственность перед будущими поколениями. Со строго этической точки зрения, если мы истощаем природные ресурсы Земли и становимся причиной вымирания видов, то будущие поколения людей должны будут за это заплатить ценой более низкого уровня и качества жизни. Поэтому современное человечество должно пользоваться природными ресурсами в режиме сохранения, не допуская уничтожения видов и сообществ. Мы можем представить себе, что одалживаем Землю у будущих поколений, и когда они получат ее от нас назад, то они должны обнаружить ее в хорошем состоянии.
Соотношение интересов человека и биологического разнообразия. Иногда считают, что забота об охране природы освобождает от необходимости заботы о человеческой жизни, но это не так. Понимание сложности человеческой культуры и естественного мира заставляет человека уважать и защищать всю жизнь в ее многочисленных формах. Также правда и то, что люди, вероятно, лучше смогут защищать биологическое разнообразие, когда они будут обладать полными политическими правами, надежными средствами к существованию и знаниями о проблемах окружающей среды. Борьба за социальный и политический прогресс бедного и бесправного народа сравнима по усилиям с защитой окружающей среды. На протяжении длительного времени становления человека он шел по естественному пути “выявления всех форм жизни” и “уяснения ценности этих форм” . В этом видится расширение круга моральных обязательств отдельного человека:
распространение его личной ответственности на родственников, на свою социальную группу, на все человечество, животных, все виды, экосистемы и в конечном итоге на всю Землю.
Природа имеет свою духовную и эстетическую ценность, превосходящую ее экономическую ценность. На протяжении всей истории отмечалось, что религиозные мыслители, поэты, писатели, художники и музыканты черпали вдохновение в природе. Для многих людей важным источником вдохновения являлось любование первозданной дикой природой. Простое чтение о видах или наблюдения в музеях, садах, зоопарках, фильмы о природе – всего этого не достаточно. Почти каждый получает эстетическое наслаждение от дикой природы и ландшафтов. От активного общения с природой получают удовольствие миллионы людей. Потеря биоразнообразия уменьшает такое наслаждение. Например, если в следующие несколько десятилетий вымрут многие киты, дикие цветы и бабочки, то будущие поколения художников и детей навсегда лишатся чарующих живых картин.
Биологическое разнообразие необходимо для определения происхождения жизни. В мировой науке существует три главных тайны: как произошла жизнь, откуда произошло все разнообразие жизни на Земле и как эволюционирует человечество. Тысячи биологов работают над решением этих проблем и вряд ли подошли ближе к их пониманию. Например, недавно систематики с использованием молекулярных методик обнаружили, что куст с острова Новая Каледония в Тихом океане представляет единственный уцелевший вид из древнего рода цветковых растений. Однако когда такие виды исчезают, теряются важные ключи к решению главных загадок, и тайна становится все более не разрешимой. Если исчезнут ближайшие родственники человека – шимпанзе, бабуины, гориллы и орангутанги – мы потеряем важные ключи к пониманию эволюции человека.
Т.д. Все это доказывает, что философию отличает разнообразие подходов к своему собственному... методы познания (физические, химические, биологические и т.д.), хотя она, в большинстве... и рассмотрение вопроса о том, что такое сама философия, изучение ее истории...
Биологическое разнообразие человеческих рас
Реферат >> СоциологияОдин подле другого. Таким образом, разнообразие человечества – итог длительной... крупные подразделения. Таким образом, можно видеть, что создание расовой классификации... нация Заключение Существующее биологическое разнообразие человечества может быть описано...
Что такое философия (3)
Реферат >> ФилософияБытия. За видимым бесконечным разнообразием тел и явлений природы греческие... : 1. Что я могу знать? 2. Что я должен знать? 3. На что я смею надеяться? 4. Что такое человек? ... выявить общие моменты и законы биологического , психического, духовно-исторического и...
Меры по сохранению биоразнообразия
Реферат >> ЭкологияПо сохранению биоразнообразия" План 1. Что такое биологическое разнообразие ? 2. Конвенция о биологическом разнообразии 3. Угрозы биоразнообразию 4. ... биоразнообразия 1. Что такое биологическое разнообразие ? Биоразнообразие - это разнообразие жизни во всех...
В настоящее время под биоразнообразием понимают все виды растений, животных, микроорганизмов, а также экосистемы и экологические процессы, частью которых они являются.
Количественные оценки биоразнообразия основаны на использовании различных показателей: от простого числа видов в сообществе до расчетов различных зависимостей и индексов на основе математико-статистических подходов. При этом обязательно учитывается временной фактор, поскольку биоразнообразие может быть оценено только в определенный момент времени. Большую популярность получили показатели разнообразия, которые отражают не только общее число видов, но и особенности состава биоценозов.
Выделяют три уровня биоразнообразия: генетический, видовой и экосистемный. Генетическое разнообразие представляет собой весь объем генетической информации, содержащийся в генах организмов, населяющих Землю. Видовое разнообразие - это разнообразие видов живых организмов, обитающих на Земле. Разнообразие экосистем касается различных сред обитания, биотических сообществ и экологических процессов в биосфере, а также огромного разнообразия сред обитания и процессов в рамках экосистемы.
Индикатором биоразнообразия на глобальном уровне считают соотношение площадей территорий природных комплексов, в различной степени подверженных антропогенному воздействию и охраняемых государством.
Биоразнообразие является основой жизни на Земле, одним из важнейших жизненных ресурсов, его считают главным фактором, определяющим устойчивость биогеохимических циклов вещества и энергии в биосфере. Причинно-следственные отношения между многими видами играют большую роль в круговороте вещества и потоках энергии в компонентах экосистем, которые непосредственно связаны с человеком. Так, например, животные - фильтраторы и детритофаги, не используемые человеком в пищу, вносят существенный вклад в круговорот биогенных элементов (в частности, фосфора). Таким образом, даже виды организмов, которые не входят в пищевую цепь человека, могут быть ему полезными, хотя и приносят пользу косвенным путем.
Многие виды сыграли главную роль в становлении климата на Земле и продолжают быть мощным стабилизирующим фактором в отношении климата.
Эволюционные процессы, происходившие в различные геологические периоды, привели к существенным изменениям видового состава обитателей Земли. Около 65 млн. лет назад в конце мелового периода исчезло много видов, особенно птиц и млекопитающих, полностью вымерли динозавры. Позже биологические ресурсы утрачивались быстрее, причем, в отличие от великого вымирания мелового периода, вызванного скорее всего природными явлениями, утрата видов сейчас происходит вследствие деятельности человека. По мнению экспертов, в ближайшие 20 ч 30 лет под серьезной угрозой исчезновения будет находиться примерна 25% всех видов Земли.
Опасность, грозящая биоразнообразию, постоянно нарастает. Согласно прогнозам, в период между 1990 и 2020 годом могут исчезнуть от 5 до 15% видов. Наиболее важные причины утраты видов:
Утрата среды обитания, фрагментация и модификация;
Чрезмерная эксплуатация ресурсов:
Загрязнение окружающей среды;
Вытеснение естественных видов интродуцированными экзотическими видами.
Утрата видового разнообразия как жизненного ресурса может привести к серьезным глобальным последствиям, так как угрожает благополучию человека и даже самому его существованию на Земле. Устойчивость экосистем может быть нарушена при уменьшении биоразнообразия; виды, которые в данный момент не являются доминирующими, могут стать доминантами при изменении условий среды. Пока нельзя предсказать, как отразится на функционировании экосистемы потеря биоразнообразия, но специалисты предполагают, что вряд ли такие потери будут благоприятными.
Принимаются активные меры, направленные на сохранение биоразнообразия. Конвенция по биоразнообразию принята в 1992 году на КОСР-2. Россия ратифицировала Конвенцию в 1995 году; принят ряд законов, связанных с сохранением биоразнообразия. Россия является участником конвенции СИТЕС (1976 год) как правопреемница СССР.
Разрабатываются следующие меры по сохранению биоразнообразия и его устойчивому использованию:
1) защита особой среды обитания - создание национальных парков, биосферных заповедников и других охранных зон;
2) защита отдельных видов или групп организмов от чрезмерной эксплуатации;
3) сохранение видов в виде генофонда в ботанических садах или банках;
4) снижение уровня загрязнений окружающей среды.
Реализация намеченных мер осуществляется путем разработки международных и национальных программ, направленных на осуществлена этих мер (например, программа DIVERS1TAS). Разработана Панъевропейская Стратегия по биологическому и ландшафтному разнообразию (1995 год). Создается информационная база данных BioNET (в Великобритании), где сосредотачиваются данные обо всех известных на Земле видах растений и животных; создан первый в мире банк данных о животных и растениях, находящихся под угрозой вымирания (в Германии).
Загрузка...
