ЛЕКЦИЯ 3
ТЕМА: Причины сокращения биоразнообразия
ПЛАН:
1. Темпы исчезновения видов
2. Причины вымирания видов
2.1. Разрушение мест обитания
2.2. Фрагментация мест обитания
2.3. Краевой эффект
2.4. Деградация и загрязнение мест обитания
2.5. Чрезмерная истощительная эксплуатация ресурсов
2.6. Инвазивные виды
2.7. Болезни
3. Подверженность к вымиранию
1. Темпы исчезновения видов
Самый существенный вопрос для биологии сохранения природы – это как долго сможет данный вид продержаться до полного исчезновения, вслед за крайним сокращением численности, деградацией или фрагментацией его местообитания? Когда численность популяции снижается до определенного критического уровня, вероятность его исчезновения становится очень высокой. В некоторых популяциях отдельные оставшиеся особи могут прожить годы или десятилетия и даже размножаться, но все равно их дальнейшая судьба – исчезновение, если только не будут приняты решительные меры по их сохранению. В частности, среди древесной растительности последние изолированные нерепродуктивные экземпляры вида могут просуществовать сотни лет. Такие виды называют потенциально исчезнувшими: даже если формально вид еще не вымер, но популяция более не способна размножаться, и будущее вида ограничено временем жизни оставшихся экземпляров. Чтобы успешно сохранять виды, ученым необходимо выявлять те виды человеческой деятельности, которые влияют на устойчивость популяций и приводят к вымиранию видов. Они также должны определить факторы, усиливающие подверженность популяций вымиранию.
Первое заметное влияние деятельности человека на темпы исчезновения проявилось на примере уничтожения крупных млекопитающих в Австралии, Северной и Южной Америке людьми, заселившими эти континенты тысячи лет назад. Вскоре после появления там человека от 74 до 86 % мегафауны – млекопитающих, весивших более 44 кг, – в этих областях исчезло. Это, возможно, было непосредственно связано с охотой и косвенно с выжиганием и расчисткой лесов, а также с распространением принесенных заболеваний. На всех континентах и многочисленных островах существуют разнообразные яркие свидетельства того, что изменение и разрушение мест обитания, производимые доисторическим человеком, совпадают с высокими темпами исчезновения видов.
В настоящее время лучше всего изучены темпы исчезновения птиц и млекопитающих, поскольку эти относительно крупные животные хорошо заметны. Темпы исчезновения остальных 99,9% существующих в мире видов остаются на сегодняшний день достаточно приблизительными. Но и масштабы исчезновения птиц и млекопитающих определены весьма неточно, поскольку некоторые считавшиеся исчезнувшими виды были вновь обнаружены, а другие, напротив, считавшиеся еще существующими, могут в действительности оказаться вымершими. По наиболее точной оценке имеющихся данных, с 1600 года исчезло около 85 видов млекопитающих и 113 видов птиц, что составляет 2,1% существовавших в этот период видов млекопитающих и 1,3% птиц. На первый взгляд эти цифры сами по себе не кажутся тревожными, но пугающей стала тенденция к возрастанию темпов исчезновения за последние 150 лет. За период с 1600 до 1700 темпы исчезновения птиц и млекопитающих составляли примерно один вид в десятилетие, а за период от 1850 года до 1950 года они возросли до одного вида в год. Такое увеличение темпов исчезновения видов говорит о серьезной угрозе, нависшей над биологическим разнообразием.
В то же время есть некоторые свидетельства того, что за последние десятилетия произошло снижение темпов исчезновения птиц и млекопитающих. Частично это можно отнести за счет предпринимаемых усилий по спасению видов от исчезновения, но в то же время здесь кроется и иллюзия, созданная благодаря принятой международными организациями процедуре, согласно которой вид считается вымершим только в том случае, если его не встречали более 50 лет или если специально организованные поиски не позволили обнаружить ни одного оставшегося экземпляра. Многие виды, формально еще не окончательно исчезнувшие, сильно подорваны деятельностью человека и сохранились только в очень малом числе. Эти виды могут считаться экологически исчезнувшими, поскольку они больше не играют роли в организации сообщества. Будущее многих таких видов сомнительно.
Около 11% оставшихся видов птиц в мире находится под угрозой вымирания; близкие показатели получены для млекопитающих и деревьев. Столь же велика опасность исчезновения для некоторых пресноводных рыб и моллюсков. В тяжелом положении находятся и виды растений. Особенно уязвимы голосемянные (хвойные, гинкго, саговники) и пальмы. Хотя вымирание является естественным процессом, более 99% случаев исчезновения современных видов можно отнести на счет деятельности человека.
2. Причины вымирания видов
Главные угрозы биологическому разнообразию, вытекающие из деятельности человека, заключаются в разрушении мест обитания, их фрагментации и деградации (включая загрязнение), в глобальном изменении климата, чрезмерной эксплуатации видов человеком, вторжении экзотических видов и увеличивающемся распространении болезней. Большинство видов стоит перед лицом, по крайней мере, двух или более из этих проблем, которые ускоряют их вымирание и препятствуют усилиям по их защите.
Все перечисленные семь угроз вызваны увеличивающимся использованием природных ресурсов при экспоненциально растущей численности людей. До последних нескольких сотен лет рост численности населения был относительно медленным, уровень рождаемости лишь слегка превышал уровень смертности. Самое большое разрушение биологических сообществ произошло за последние 150 лет, когда население Земли выросло от 1 млрд чел. в 1850 году до 2 млрд чел. в 1930, и на 12 октября 1998 года составило 6 млрд чел.
2.1. Разрушение мест обитания
Главная угроза биологическому разнообразию состоит в нарушении мест обитания, и поэтому для сохранения биологического разнообразия самое важное – это их защита. Потеря местообитаний сопряжена как с прямым их разрушением, так и с повреждениями в виде загрязнения и фрагментации. Для большинства стоящих на пороге вымирания растений и животных именно утрата местообитаний является первостепенной угрозой.
Во многих частях мира, особенно на островах и в областях с высокой плотностью населения, большинство первичных местообитаний уже разрушено. В странах Старого Света, таких как Кения, Мадагаскар, Индия, Филиппины и Таиланд, более 50% ключевых для биологического разнообразия лесных местообитаний разрушено. Немного лучше положение в Демократической Республике Конго (бывший Заир) и Зимбабве; в этих богатых в биологическом отношении странах пока сохранилось более половины местообитаний диких видов. Многие очень ценные дикие виды потеряли большую часть своего первичного ареала, и лишь немногие из оставшихся мест обитания находятся под охраной. Например, орангутан (Pongo pygmaeus ), крупная обезьяна, обитающая на Суматре и Борнео, лишился 63% своих мест обитания, а под защитой находится только 2% его исходного ареала.
Бедственное положение влажных тропических лесов, наверно, самый широко известный случай разрушения местообитаний, но и другие местообитания тоже находятся в смертельной опасности.
Сокращение биоразнообразия обычно начинается с разрушения естественного местообитания видов. Развитие новых технологий и разрушение окружающей среды в результате деятельности человека идет со скоростью, значительно превышающей способности видов приспособиться к новым условиям. Исключение составляют немногие виды животных и растений, которые мы называем сорными и с которыми не желаем делить будущее планеты. Вероятно, такие насекомые и сорняки обладают диапазоном наследственной изменчивости, позволяющим адаптироваться к быстрым изменениям среды, наступающим в результате ее нарушения, но большинство более крупных растений и животных к этому неспособны.
Вмешательство человека часто приводит к снижению разнообразия природных условий. Например, уничтожая различные виды древесных пород в смешанных лесах с целью создания предпочтительных условий для произрастания сосны, используемой в целлюлозной промышленности , человек неизбежно уменьшает число экологических ниш. В результате в образовавшихся чистых сосновых лесах видовое разнообразие животных и растений существенно уменьшается по сравнению с исходным сообществом смешанного леса.
Разрушение естественного местообитания часто начинается с его фрагментации на отдельные изолированные участки. Весной петухи глухаря собираются на ток. Площадь участка леса, необходимого для тока, должна быть не менее 5-8 гектаров. Сокращение участков леса, пригодных для токования, неизбежно приводит к падению численности этого вида.
2.2. Фрагментация мест обитания
Фрагментация мест обитания – это процесс, при котором сплошная площадь местообитания одновременно сокращается и распадается на два или более фрагмента. Разрушение местообитания может не затронуть лишь локальные территории. Эти фрагменты часто отделены один от другого измененными или деградированными формами ландшафта.
Фрагменты отличаются от исходного сплошного местообитания тем, что: 1) фрагменты имеют относительно большую протяженность пограничных зон , смежных с человеческой деятельностью и 2) центр каждого фрагмента расположен близко от края. Для примера рассмотрим заповедник квадратной формы с длиной каждой стороны в 1000 м (1 км), окруженный используемыми человеком землями, например фермами. Общая площадь такого заповедника составляет 1 км2 (100 га), а его периметр – 4000 м, и точка в центре заповедника находится в 500 м от ближайшей точки периметра. Если домашние кошки в поисках пищи заходят вглубь леса на 100 метров от границы заповедника и мешают лесным птицам выводить птенцов, то только 64 га заповедника остаются пригодными для спокойного размножения птиц. Непригодная для размножения периферийная полоса занимает 36 га.
Теперь представим заповедник, поделенный на четыре равные части автодорогой с севера на юг шириной 10 м и железной дорогой с востока на запад тоже шириной 10 м. Отчужденная площадь в целом составляет в заповеднике 2 га (2х1000х10 м). Поскольку только 2% площади заповедника отчуждено автомобильной и железной дорогами, правительственные чиновники утверждают, что их влияние на заповедник пренебрежимо мало. Но заповедник теперь поделен на 4 фрагмента, каждый площадью 495 х 495 м, и расстояние от центра фрагмента до ближайшей точки периметра сократилось до 240 м, то есть более чем вдвое. Поскольку кошки могут теперь кормиться в лесу, заходя в него как с периметра, так и с дорог, у птиц для спокойного выведения потомства остаются только внутренние участки каждого из четырех фрагментов. В отдельном квадрате этот участок составляет 8,7 га, а всего в заповеднике они занимают 34,8 га. Даже если автодорога и железная дорога отняли только 2% территории заповедника, они вполовину сократили пригодные для птиц места обитания.
Фрагментация мест обитания угрожает существованию видов и более сложным образом. Прежде всего, фрагментация ограничивает возможности видов к расселению. Многие виды птиц, млекопитающих и насекомых, обитающие в глубине леса, не могут пересечь даже узкие полосы открытого пространства из-за опасности попасться хищнику. В результате некоторые виды после исчезновения популяции во фрагменте не имеют возможности заселить его вновь. Более того, если из-за фрагментации исчезают животные, ответственные за распространение мясистых и липких плодов, то страдают и соответствующие виды растений. В конечном итоге изолированные фрагменты местообитаний не заселяются многими исходно характерными для них видами. А поскольку внутри отдельных фрагментов происходит естественное исчезновение видов из-за закономерных сукцессионных и популяционных процессов, а новые виды из-за барьеров не могут пополнить их убыль, следовательно, во фрагменте происходит постепенное видовое обеднение.
Второй опасный аспект фрагментации местообитания заключается в том, что сокращается арена поиска корма для многих типичных животных. Многим видам животных, представленных отдельными особями или социальными группами, которые кормятся широко рассеянными или сезонно доступными кормами и пользуются сезонно распределенными источниками воды, необходима свобода передвижения по обширному пространству. Спасительный ресурс может использоваться только несколько недель в году или даже раз в несколько лет, но при фрагментации местообитания, изолированные виды лишены возможности мигрировать внутри своего естественного ареала в поисках этого редкого, но порой столь важного ресурса. Например, изгороди могут воспрепятствовать естественной миграции крупных травоядных животных, таких как гну или бизоны , заставляя их пастись на одном месте, что, в конце концов, приводит животных к голодной смерти и к деградации местообитания.
Фрагментация мест обитания, кроме того, может ускорять исчезновение популяций, поскольку в результате широко распространенная популяция распадается на две или более изолированных субпопуляций. Эти маленькие популяции попадают под действие характерных для них процессов инбридинга и дрейфа генов. Если на большой площади местообитания может нормально жить одна целостная большая популяция, то часто ни один из ее фрагментов не может поддерживать субпопуляцию достаточно крупную для длительного устойчивого существования.
2.3. Краевой эффект
Как показано выше, фрагментация мест обитания сильно увеличивает долю пограничных местообитаний по отношению к внутренним. Эти пограничные, “опушечные” микросреды отличаются от внутренней лесной части фрагментов. Краевые местообитания характеризуются большими колебаниями уровней освещенности, температуры, влажности и скорости ветра.
Эти краевые эффекты распространяются в глубь леса до 250 м. Поскольку некоторые виды животных и растений очень узко приспособлены к определенным уровням температуры, влажности и освещенности, они не выдерживают возникшие перемены и исчезают в лесных фрагментах. Теневыносливые виды диких цветковых растений в лесах умеренного климата, позднесукцессионные виды деревьев тропического леса и такие чувствительные к уровню влажности животные, как амфибии, могут очень быстро исчезать из-за фрагментации местообитания, что в конечном итоге приводит к сдвигам в видовом составе сообщества.
Из-за фрагментации леса увеличивается продуваемость ветром, понижается влажность и повышается температура и, как следствие, увеличивается опасность пожаров. Пожары могут перекидываться на лесные фрагменты мест обитания с окрестных сельскохозяйственных угодий, где, например, пускают палы при сборе сахарного тростника, или при подсечно-огневом земледелии.
На Борнео и в Бразильской Амазонии миллионы гектаров влажных тропических лесов сгорели во время необычно сухого периода в 1997 и 1998 годах. К этой экологической катастрофе привела комбинация факторов, обусловленных фрагментацией лесов в результате сельскохозяйственной деятельности и мозаичного расселения и связанного с этим рассеянного скопления мусора и, соответственно, вспышек локальных пожаров.
Фрагментация мест обитания делает, кроме всего прочего, неизбежным контакт диких животных и растений с домашними. В результате болезни домашних животных быстро распространяются среди диких видов, лишенных соответствующего иммунитета. Следует иметь в виду, что такой контакт обеспечивает и передачу заболеваний от диких видов растений и животных к домашним, и даже к человеку.
2.4. Деградация и загрязнение мест обитания
Загрязнение окружающей среды является наиболее универсальной и жесткой 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.
2.5. Чрезмерная истощительная эксплуатация ресурсов
Для того чтобы выжить, человек всегда занимался охотой, сбором плодов, использовал природные ресурсы. До тех пор, пока численность населения была невелика и его технологии примитивны, человек мог устойчиво использовать его окружающую среду, охотиться и собирать урожай, не доводя нужные виды до исчезновения. Однако по мере увеличения народонаселения нагрузка на окружающую среду усилилась. Методы выращивания урожая стали несравненно более масштабными и эффективными, и привели к почти полному вытеснению крупных млекопитающих из многих биологических сообществ, в результате появились странно “пустые” местообитания. В тропических лесах и саваннах охотничьи ружья вытеснили луки, дротики и стрелы. Во всех океанах мира для ловли рыбы используются мощные рыболовные моторные суда и рыбоперерабатывающие “плавбазы”. Люди, занимающиеся мелким рыболовецким бизнесом, оснащают свои лодки и каноэ навесными моторами, что позволяет им собирать улов быстрее и с большей территории, чем это было возможно раньше. Даже в доиндустриальном обществе чрезмерная эксплуатация ресурсов приводила к снижению численности и вымиранию местных видов. Например, церемониальные плащи Гавайских королей делали из перьев одного из видов цветочниц (Drepanis sp.) . Для одного плаща требовались перья 70 тыс. птиц этого ныне вымершего вида. Хищные виды могут сокращать численность, если их основная добыча перепромышляется человеком. Подсчитано, что в США именно чрезмерная эксплуатация ставит под угрозу существование примерно четверти исчезающих видов позвоночных, и из них около половины млекопитающие.
В традиционных обществах часто вводятся ограничения на чрезмерную эксплуатацию природных ресурсов: строго контролируются права на использование сельскохозяйственных земель; запрещена охота на определенных территориях; существуют запреты на уничтожение самок, молодняка и животных с низкой численностью; не разрешается сбор плодов в определенные сезоны года и время суток или запрещаются варварские методы сбора. Эти виды ограничений позволяют традиционным обществам использовать природные ресурсы на долговременной устойчивой основе, как, например, при введении жестких ограничений на лов рыбы, разработанных и предложенных рыбному хозяйству многих промышленно развитых стран.
Однако во многих частях мира ресурсы сегодня эксплуатируются с максимальной интенсивностью. Если существует спрос на какой-то продукт, местное население находит способы найти и продать его. Вне зависимости от того, являются ли люди бедными и голодными или богатыми и жадными, они используют любые доступные методы, чтобы добыть этот продукт. Иногда в традиционных обществах принимаются решения о продаже прав собственности на ресурс, например на лес или рудник, чтобы использовать полученные деньги для покупки желаемых или необходимых товаров. В сельских областях традиционные методы контроля за потреблением природных продуктов бывают ослаблены, а во многих областях с существенной миграцией населения или там, где происходят гражданские беспорядки и войны, таких мер контроля вообще не существует. В странах, вовлеченных в гражданские войны и внутренние конфликты, например в Сомали, в бывшей Югославии, Демократической Республике Конго и в Руанде, население получило огнестрельное оружие, а система распределения продовольствия была разрушена. В таких ситуациях природные ресурсы используются всяким, кто этого пожелает. На местном или региональном уровне, в развивающихся странах охотники проникают на только что обжитые территории, в национальные парки, и другие места, куда проходят дороги, и добывают здесь любое крупное животное, чтобы продать так называемое “дикое мясо”. Это приводит к образованию “лесных пустошей” – земель с почти неповрежденными растительными сообществами, но без характерных сообществ животных. Ради удовлетворения легальных и нелегальных запросов уничтожаются целые биологические сообщества. Коллекционеры вылавливают огромное количество бабочек и других насекомых, изымают из природы орхидеи, кактусы и другие растения, морских моллюсков ради раковин и тропических рыб для аквариумистов.
Во многих случаях механизм чрезмерной эксплуатации печально известен. Выявляется ресурс, определяется для него рынок сбыта, а затем местное население мобилизуется для его добычи и продажи. Ресурс потребляется настолько широко, что становится редким или даже исчезает, а рынок выводит на его место другой вид, ресурс или открывает новый регион для эксплуатации. По такой схеме осуществляется промышленный лов рыбы, когда до истощения последовательно вырабатывается один вид за другим. Часто аналогичным образом поступают лесозаготовители , постепенно последовательными циклами вырубая все менее и менее ценные деревья до тех пор, пока в лесу не останутся лишь единичные товарные деревья. Охотники тоже постепенно продвигаются все дальше от своих деревень и от лагерей лесорубов в поисках животных и их отлова для себя или на продажу.
Для многих эксплуатируемых видов единственная надежда получить шанс на восстановление численности появляется лишь тогда, когда они становятся настолько редкими, что больше не представляют собой коммерческой ценности. К сожалению, численность популяций многих видов, таких как носороги или некоторые дикие кошки, уже настолько сильно сокращена, что эти животные вряд ли смогут восстановиться. В некоторых случаях их редкость может даже увеличить спрос. По мере того как носороги становятся все более редкими, возрастает цена на их рог, делая его более ценным товаром на черном рынке. В сельских областях развивающихся стран отчаявшиеся люди, чтобы накормить семью, активно разыскивают последние оставшиеся редкие растения или животных, чтобы, добыв их, продать и купить пищу для своей семьи. В таких ситуациях одна из приоритетных задач биологии сохранения – найти способы защиты и поддержки оставшихся представителей этих видов.
2.6. Инвазивные виды
Географические ареалы многих видов ограничены главным образом природными и климатическими барьерами. Млекопитающие Северной Америки не способны пересечь Тихий океан и достичь Гавайев, рыбы Карибского моря не могут пересечь Центральную Америку и достигнуть Тихого океана, а пресноводные рыбы из одного африканского озера никак не могут пересечь сушу и попасть в другие соседние изолированные озера. Океаны, пустыни, горы, реки – все они ограничивают передвижение видов. Благодаря географической изоляции пути эволюции животных в каждой части света проходили по-своему. Интродуцировав в эти фаунистические и флористические комплексы чуждые виды, человек нарушил естественный ход событий. В доиндустриальные эпохи человек, осваивая новые территории, приносил сюда с собой культурные растения и домашних животных. Европейские моряки, чтобы обеспечить себя пищей на обратном пути, оставляли на необитаемых островах коз и свиней. В современную эпоху, намеренно или случайно, огромное множество видов интродуцировано в те области, где их никогда не было. Интродукция многих видов была обусловлена следующими факторами.
· Европейская колонизация. Прибывая на новые места поселений в Новой Зеландии, Австралии, южной Африке, и желая сделать окрестности более привычными для взгляда и обеспечить себя традиционными развлечениями (в частности, охотой), европейцы завезли туда сотни европейских видов птиц и млекопитающих.
· Садоводство и сельское хозяйство . Большое число видов декоративных растений, сельскохозяйственных культур и пастбищных трав интродуцируется и выращивается в новых областях. Многие из этих видов “вырвались на свободу” и обосновались в местных сообществах.
Подавляющее большинство экзотических видов, то есть видов, оказавшихся из-за деятельности человека вне своего естественного ареала, не приживается на новых местах, поскольку новая окружающая среда не соответствует их потребностям. Однако определенный процент видов очень даже хорошо осваивается в новых “домах” и становятся инвазивными видами, то есть такими, которые увеличиваются в численности за счет исходных видов. Путем конкуренции за лимитирующий ресурс такие экзотические виды могут вытеснить аборигенные виды. Интродуцированные животные могут истреблять последних вплоть до их исчезновения, или могут так изменить местообитания, что они становятся непригодными для исходных видов. В США инвазивные экзотические виды представляют собой угрозу для 49% исчезающих видов, причем особенно они опасны для птиц и растений.
Инвазивные виды проявили свое влияние во многих областях земного шара. В США сейчас обитает более чем 70 видов экзотических рыб, 80 видов экзотических моллюсков, 200 видов экзотических видов растений и 2000 экзотических насекомых.
На многих затопляемых землях Северной Америки абсолютно доминируют экзотические многолетники: в болотах востока Северной Америки доминирует дербенник иволистный (Lythrum salicaria ) из Европы, а жимолость японская (Lonicera japonica ) образует плотные заросли на низинных землях юго-востока США. Намеренно интродуцированные насекомые, например европейские медоносные пчёлы (Apis mellifera ) и шмели (Bombus spp .), и случайно занесенные муравьи Рихтера (Solenopsis saevissima richteri ) и африканские медоносные пчелы (A. mellifera adansonii или A. mellifera scutella ) создали огромные популяции. Эти инвазивные виды могут оказывать разрушительное влияние на местную фауну насекомых, приводя к сокращению численности многих видов на этой территории. В некоторых областях юга США из-за инвазии экзотических муравьев Рихтера разнообразие видов насекомых сократилось на 40%.
Особенно сильно влияние инвазивных видов может проявиться в озерах, реках и целых морских экосистемах. Пресноводные сообщества похожи на острова в океане в том смысле, что они являются изолированными местообитаниями, которые окружены обширными, непригодными для заселения пространствами. Поэтому они особенно уязвимы к внедрению экзотических видов. В водоемы ради коммерческого или спортивного рыболовства часто интродуцируют не присущие им виды. В морские и эстуарные системы и во внутренние моря уже внедрено более 120 видов рыб; и хотя частично эти интродукции осуществлялись намеренно для улучшения рыбного хозяйства, большая их часть явилась непредусмотренным результатом строительства каналов и переноса балластных вод кораблями. Часто экзотические виды крупнее и агрессивнее, чем представители естественной рыбной фауны, и в результате конкуренции и прямого хищничества они могут постепенно довести местные виды рыб до исчезновения.
Агрессивная водная экзотическая фауна, наряду с рыбами, включает растения и беспозвоночных. В Северной Америке одной их наиболее тревожных инвазий было появление в Великих Озерах в 1988 году речной дрейссены (Dreissena polymorpha ). Это маленькое полосатое животное из Каспийского моря было несомненно занесено из Европы танкерами. За два года в некоторых частях озера Эри численность дрейссены достигла 700 тыс. особей на 1 м2, что вытеснило местные виды моллюсков. По мере своего продвижения к югу, этот экзотический вид наносит огромный экономический ущерб рыбному хозяйству, плотинам, электростанциям и судам, опустошает водные сообщества.
2.7. Болезни
Во-вторых, подверженность организма к заболеванию может быть косвенным результатом разрушения местообитания. Когда из-за разрушения места обитания популяция хозяина скапливается на небольшой площади, это часто приводит к ухудшению качества среды и уменьшению количества корма, что приводит к неполноценному питанию, ослаблению животных и, соответственно, к их большей подверженности инфекциям. Перенаселенность может приводить к социальным стрессам внутри популяции, что тоже понижает устойчивость животных к заболеваниям. Загрязнение повышает восприимчивость организма к патогенным инфекциям, особенно в водных средах.
В-третьих, на многих охраняемых территориях, в зоопарках, национальных парках и в новых сельскохозяйственных областях дикие животные входят в контакт с новыми видами, в том числе с человеком и домашними животными, с которыми в природе они сталкиваются редко или вообще никогда и, соответственно, обмениваются с ними возбудителями.
Некоторые опасные инфекционные заболевания, такие как вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) и вирус Эбола, вероятно, распространились из популяций диких животных к домашним и человеку. Будучи однажды инфицированными экзотическими заболеваниями, животные не могут быть возвращены из неволи в дикую природу без угрозы заразить всю дикую популяцию. Помимо этого, виды, устойчивые к какому-то заболеванию, могут стать хранителями этого возбудителя, который впоследствии может поразить популяции менее устойчивых видов. Например, при совместном содержании в зоопарках совершенно здоровые африканские слоны могут передавать смертельно опасный для них вирус герпеса родственным им азиатским слонам. В начале 90-х годов в Национальном Парке Серенгети в Танзании около 25% львов погибло от собачьей чумки, очевидно заразившись в результате контакта с одной или более из 30 тыс. домашних собак, живущих около парка. Болезни могут поражать и более обычные виды: североамериканский каштан (Castanea dentata ), очень широко распространенный на всей западной части США, в этом регионе был фактически уничтожен грибами-актиномицетами, попавшими сюда с китайским каштаном, завезенным в Нью-Йорк. Сейчас интроду-цированные грибы губят кизил флоридский (Cornus florida ) на большей части его естественного ареала.
3. Подверженность к вымиранию
Когда окружающая среда нарушается в результате деятельности человека, размер популяций многих видов сокращается, а некоторые виды вовсе вымирают. Экологи заметили, что не все виды имеют одинаковую вероятность вымирания; определенные категории видов особенно ему подвержены и нуждаются в тщательной охране и контроле.
· Виды с узкими ареалами. Некоторые виды встречаются только в одном или нескольких местах географически ограниченных областях, и если весь ареал подвергается человеческой деятельности, эти виды могут исчезнуть. Многочисленными примерами тому являются вымершие виды птиц, обитавших на океанических островах. Исчезли также и многие виды рыб, обитавших в единственном озере или в бассейне одной реки.
· Виды, образованные одной или несколькими популяциями. Любая популяция видов может стать локально исчезнувшей в результате землетрясений, пожаров, вспышек заболеваний и человеческой деятельности. Поэтому виды со многими популяциями менее подвержены глобальному вымиранию, чем виды, которые представлены только одной или несколькими популяциями.
· Виды с небольшим размером популяции, или “парадигма малой популяции” . У малых популяций больше вероятность исчезнуть, чем у больших, по причине их большей подверженности демографическим и природным изменениям и потере генетического разнообразия. Виды, для которых характерны небольшие размеры популяций, например крупные хищники и крайне специализированные виды вымрут с большей вероятностью, чем те виды, для которых характерны большие популяции.
· Виды, у которых размер популяций постепенно уменьшается, так называемая “парадигма уменьшения популяции". В нормальных случаях популяции обладают тенденцией к самовосстановлению, поэтому популяция, демонстрируя устойчивые признаки уменьшения, вероятнее всего, исчезнет, если причина сокращения не будет выявлена и устранена.
· Виды с низкой плотностью популяций. Виды с общей низкой плотностью популяций в случае, если целостность их ареала была нарушена деятельностью человека, в каждом фрагменте будут представлены низкой численностью. Размер популяции внутри каждого фрагмента может оказаться слишком маленьким для того, чтобы вид мог уцелеть. Он начинает исчезать в пределах всего своего ареала.
· Виды, которым необходимы большие ареалы. Виды, у которых отдельные особи или социальные группы добывают корм на больших территориях, склонны к вымиранию, если часть их ареала разрушена или фрагментирована человеческой деятельностью.
· Виды крупных размеров . По сравнению с мелкими животными, животные крупного размера обычно имеют более обширные индивидуальные территории. Им нужно больше корма, они чаще становятся предметом охоты человека. Крупных хищников часто истребляют, потому что они конкурируют с человеком за дичь, иногда нападают на домашних животных и людей, к тому же они являются объектом спортивной охоты. В каждой гильдии видов самые крупные виды – самые крупные хищники, самый крупный лемур, самый большой кит – более всего подвержены вымиранию.
· Виды, неспособные к расселению . При естественном ходе природных процессов изменения окружающей среды вынуждают виды или поведенческие, или физиологически адаптироваться к новым условиям. Виды, неспособные адаптироваться к изменяющейся среде, должны или мигрировать в более подходящие местообитания, или оказываются перед угрозой вымирания. Быстрые темпы вызванных человеком изменений часто опережают адаптацию, оставляя миграцию как единственную альтернативу. Виды, неспособные пересечь дороги, поля и другие нарушенные человеком места обитания, обречены на вымирание, поскольку их “родные” места обитания преобразованы в результате загрязнения, инвазии новых видов или из-за глобального изменения климата. Низкая способность к расселению объясняет, почему среди водных беспозвоночных Северной Америки исчезло или находится под угрозой вымирания 68% видов моллюсков, в отличие от видов стрекоз, которые могут откладывать яйца, перелетая с одного водоема на другой, поэтому для них этот показатель составляет 20%.
· Сезонные мигранты . Сезонно мигрирующие виды связаны с двумя или более отдаленными друг от друга местообитаниями. Если одно из местообитаний нарушено, виды не могут существовать. Выживание и размножение миллиардов певчих птиц 120 видов, каждый год мигрирующих между Канадой и Южной Америкой, зависит от наличия подходящих местообитаний на обеих территориях. Дороги, изгороди или дамбы создают барьеры между необходимыми местообитаниями, которые некоторым видам нужны для прохождения всего жизненного цикла. Например, лососям плотины мешают продвигаться вверх по рекам для нереста.
· Виды с низким генетическим разнообразием . Внутрипопуляционное генетическое разнообразие иногда позволяет видам успешно адаптироваться в изменяющейся среде. При появлении новой болезни, нового хищника или других изменений, виды с низким генетическим разнообразием могут исчезнуть с большей вероятностью.
· Виды с узкоспециальными требованиями к экологической нише. Некоторые виды приспособлены лишь к необычным типам редких, рассеянных местообитаний, например известковым выходам или пещерам. Если местообитание нарушено человеком, такой вид вряд ли сможет уцелеть. Виды с узкоспециализированными требованиями к пище тоже подвержены особому риску. Яркий тому пример – виды клещей, которые кормятся только на перьях определенного вида птицы. Если вид птицы исчезает, соответственно исчезает и вид перьевого клеща.
· Виды, обитающие в стабильных средах. Многие виды адаптированы к средам, параметры которых меняются очень слабо. Например, живущие под пологом первичного дождевого тропического леса. Часто такие виды медленно растут, малорепродуктивны, дают потомство лишь несколько раз в жизни. Когда дождевые леса вырубаются, выжигаются или еще как-то изменяются человеком, многие живущие здесь виды оказываются неспособными выжить при возникающих изменениях микроклимата (увеличение освещенности, уменьшение влажности, колебания температур) и при появлении конкуренции с раннесукцессионными и инвазивными видами.
· Виды, образующие постоянные или временные агрегации. Очень подвержены местному вымиранию виды, которые образуют скопления в определенных местах. Например, летучие мыши по ночам кормятся на большой территории, но день обычно проводят в определенной пещере. Охотники, пришедшие днем в эту пещеру, могут собрать всю популяцию до последней особи. Стада бизонов, стаи странствующих голубей и косяки рыб – это агрегации, которые активно использовались человеком, вплоть до полного истощения вида или даже вымирания, как это случилось со странствующим голубем. Некоторые виды социальных животных не могут существовать, когда численность их популяции снижается ниже определенного уровня, поскольку они больше не могут добывать корм, спариваться и защищаться.
· Виды, на которые охотится или собирает человек. Предпосылкой к вымиранию видов всегда была их утилитарность. Чрезмерная эксплуатация может быстро сократить размер популяции видов, представляющих экономическую ценность для человека. Если охота или сбор не регулируются законодательно, или местными традициями, виды могут исчезнуть.
Эти характеристики подверженных вымиранию видов не независимы, а группируются в более крупные категории. Например, виды крупных животных склонны к образованию популяций с низкой плотностью и большими ареалами – все это особенности подверженных вымиранию видов. Выявление таких характеристик помогает биологам заранее принимать меры для сохранения видов, особенно нуждающихся в защите и управлении.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Что вам известно о темпах исчезновения видов и как эта проблема связана с понятием биологического разнообразия?
2. Каковы темпы исчезновения видов на современном этапе?
3. Перечислите наиболее существенные причины сокращения биоразнообразия вызванные деятельностью человека.
4. Чем обусловлена разрушение и фрагментация мест обитая живых организмов? Каковы последствия этих явлений?
5. Что такое «краевой эффект»?
6. Каковы причины деградации условий жизни растений и животных?
7. Что является основными источниками загрязнения мест обитания?
8. К чему приводит чрезмерная эксплуатация ресурсов растительного и животного мира? Приведите примеры.
9. Дайте определение понятиям «инвазивные виды», «интродукция».
10. Перечислите факторы лежащие в основе интродукции видов.
11. На какие три основных принципа эпидемиологии необходимо опираться при разведении видов в неволе и управлении редкими видами.
12. С чем связана неодинаковая вероятность вымирания видов?
Экологи бьют тревогу по поводу катастрофического сокращения биоразнообразия на нашей планете, связанного с деятельностью современного человека, который в большинстве своём, проживая в городе, практически не сталкивается с природой, не имеет представления о её разнообразии и может видеть только по телевизору. Это создаёт у него чувство непричастности биоразнообразия к повседневной жизни, но это не так.
Что такое биоразнообразие?
Под термином биоразнообразие учёными принято понимать разнообразие жизни на Земле - растений, животных, насекомых, грибов, бактерий и экосистем, которые они образуют. В этом понятии также существует взаимосвязь, которая присутствует между ними. Биоразнообразие может протекать:
- на уровне генов, обуславливает изменчивость особей определённого вида;
- на уровне вида, отражает разнообразие видов (растения, животные, грибы, микроорганизмы);
- разнообразия сюда входят различия между ними и различные экологические процессы).
Следует учитывать, что все приведённые типы разнообразия находятся во взаимосвязи. Множество экосистем и различных ландшафтов создают условия для появления новых видов, генное разнообразие даёт возможность изменения внутри одного вида. Сокращение биоразнообразия говорит об определённых нарушениях этих процессов.
В настоящее время экологи бьют тревогу в связи с тем, что человеком нарушаются условия обитания, экологические процессы, человек создаёт новые виды растений, животных на генном уровне. Как это отразится на дальнейшей жизни на Земле, неизвестно. Ведь в природе всё взаимосвязано. Об этом говорит так называемый «эффект бабочки». О нём поведал миру писатель фантаст Рей Брэдбери в своём рассказе «И грянул гром» ещё в середине прошлого века.
Невозможность жизни без биоразнообразия
Самое ценное и важное, что существует на земле - это биологическое разнообразие. Знаем ли мы об этом или нет, но вся наша жизнь зависит от богатства земли именно биологического, так как животные и растительность дают нам её. Благодаря растениям, мы получаем достаточное количество кислорода, а материалы на их основе дают нам не только еду, но и древесину, бумагу, ткани.
В наш техногенный век необходимо огромное количество энергии, получаемой путём сжигания топлива, которое вырабатывается из нефти, образованной в результате разложения останков множества организмов, растений. Жизнь человека без биологического разнообразия невозможна.
Приходя в магазин, мы покупаем еду, упакованную в пакеты, мало думая о том, откуда она берётся. Жизнь большинства населения проходит в искусственной среде, которую составляют асфальт, бетон, металл и искусственные материалы, но это не говорит о том, что последствия сокращения биоразнообразия обойдут человечество стороной.
Жизнь на Земле и её многообразие
История планеты Земля говорит о том, что в различные времена её населяло множество живых организмов, большинство которых в результате эволюции, вымирали и уступали место новым видам. Этому способствовали условия и причины, но даже в периоды природного застоя не происходило сокращения биоразнообразия, многообразие увеличивалось.
Природа устроена таким образом, что всё в ней находится во взаимодействии. Ни один вид живых организмов не может жить и развиваться в закрытой среде. Это показали многочисленные опыты по созданию изолированных биосистем, потерпевших полнейший крах.
Современными учёными описаны и изучены 1,4 миллиона видов живых организмов, но по расчётам на Земле существует от 5 до 30 миллионов видов, которые живут, развиваются в зависимости от условий. Это происходит естественным образом. Живые организмы заселили всю планету. Они живут в воде, воздухе, на земле. Их можно встретить в пустыне и на Северном и Южном поясах. Природа обеспечивает всем необходимым, чтобы продолжить жизнь на Земле.
С помощью живых организмов проходит азотный и углеродный круговорот, который, в свою очередь, поддерживает возобновление и переработку природных ресурсов. Благоприятная для жизни среда, которую создаёт атмосфера Земли, также регулируется живыми организмами.
Что способствует сокращению биоразнообразия?
В первую очередь сокращение лесных массивов. Как говорилось выше, растения играют в жизни планеты очень важную роль. Тайгу и джунгли называют лёгкими планеты, благодаря им она получает достаточное количество кислорода. Кроме того, больше половины видов живых организмов существует именно в джунглях, занимающих всего лишь 6% земной поверхности. Их называют генетическим фондом, накопленным за 100 миллионов лет эволюции на Земле. Его потеря будет невосполнимой и может привести планету к полной экологической катастрофе.
Причины сокращения биоразнообразия - это деятельность человека, преобразующего планету с целью удовлетворения своих, не всегда обоснованно увеличенных, потребностей. Бесконтрольная вырубка тайги и джунглей приводит к исчезновению многих видов жизни, даже неизученных и не описанных человеком, к нарушению экосистем и водного баланса.
Этому способствуют вырубки и выжигание лесов, заготовка различного вида растений и рыболовства, проводящихся в хищнических размерах, применение пестицидов, осушение болот, гибель коралловых рифов и вырубка мангровых зарослей, увеличение числа сельскохозяйственных угодий и площади населённых пунктов.
Понятно, что развитие технологий, технический прогресс не остановить. Но необходимо предпринять меры по решению экологических проблем сокращения биоразнообразия.
Международная Конвенция по биологическому разнообразию
С этой целью была принята «Конвенция по биологическому разнообразию», которую подписала 181 страна, чьи правительства приняли на себя обязательства по сохранению его в своих странах, обязались действовать совместно с другими государствами и делиться выгодами по использованию генетических ресурсов.
Но это не предотвратило сокращение биоразнообразия на планете. Экологическая обстановка на Земле становится как никогда угрожающей. Но существует надежда, что здравый смысл, который Бог даровал человеку, возобладает.
Эволюция - двигатель жизни
Двигателем жизни вперёд является эволюция, в результате которой одни виды вымирают и появляются новые. Все современные живые существа пришли на смену вымершим, причём, как подсчитали учёные, из всего разнообразия видов, существовавших на Земле, сегодняшнее их число составляет только 1% от их общего количества.
Вымирание видов - это естественный момент эволюции, но современные темпы сокращения биоразнообразия на планете принимают угрожающие размеры, происходит нарушение естественной саморегуляции и это стало одной из важнейших экологических проблем человечества.
Роль вида в биосфере
Познания человечества о роли, которую играют представители того или иного вида в биосфере, ничтожно малы. Но учёным доподлинно известно, что каждый вид имеет в природе определённое значение. Исчезновение одного вида и невозможность заменить его новым может повлечь за собой цепную реакцию, которая приведёт к вымиранию человека.
Необходимые действия
Первым делом человечество должно попытаться сохранить тропические леса. Тем самым оставив возможность сохранить некоторые виды живых существ и растений от вымирания. Сохранение джунглей приведёт к стабилизации климата.
Джунгли - прямой источник богатейшего генетического материала, сокровищница разнообразных видов живых существ. Кроме того, это источник растений, на основе которых человек создаёт уникальные лекарства. Увлажняя атмосферу, тропические леса предотвращают глобальное изменение климата.
БИОЛОГИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ (биоразнообразие), понятие, вошедшее в широкое употребление в 1980-х годах в сферах фундаментальной и прикладной биологии, эксплуатации биологических ресурсов, политики в связи с усилением природоохранного движения, осознанием уникальности каждого биологического вида и необходимости сохранения всего многообразия жизни для устойчивого развития биосферы и человеческого общества. Это нашло отражение в международной Конвенции по биологическому разнообразию, принятой в Рио-де-Жанейро в 1992 году (Россией подписана в 1995 году). В научной литературе понятие «биологическое разнообразие» используется в широком смысле для обозначения богатства жизни в целом и её составных частей или как совокупность параметров флор, фаун и сообществ (число видов и набор приспособительных типов, индексы, отражающие соотношение видов по численности особей, - выравненность, доминирование и так далее). Формы биологического разнообразия можно выделить на всех уровнях организации жизни. Говорят о разнообразии видовом, таксономическом, генотипическом, популяционном, биоценотическом, флористическом, фаунистическом и др. На каждом уровне существуют свои системы, категории и методы оценки разнообразия. К началу 21 века биологи насчитывали до 2 миллионов видов всех групп организмов: многоклеточные животные — примерно 1,4 миллиона видов (в том числе насекомые - около 1 миллиона), высшие растения - 290 тысяч видов (в том числе покрытосеменные - 255 тысяч), грибы - 120 тысяч видов, водоросли — 40 тысяч, протесты - 40 тысяч, лишайники - 20 тысяч, бактерии - 5 тысяч видов. Некоторые авторы с учётом предполагаемого количества ещё не описанных видов оценивают богатство современного органического мира гораздо большим числом видов - вплоть до 15 миллионов. В экологии при анализе структуры и динамики сообществ широко используется система биологического разнообразия американского эколога Р. Уиттекера. Из предложенных им категорий биологического разнообразия наиболее употребимы альфа-разнообразие (видовая структура конкретного сообщества), бета-разнообразие (изменения в ряду сообществ, например в зависимости от температурных условий) и гамма-разнообразие (структура биоты в масштабе всего ландшафта). Интенсивно развивается синтаксономия - классификация растительного сообщества на основе их видового разнообразия.
Биологическое разнообразие — главный итог и в то же время фактор эволюционного процесса. Появление новых видов и жизненных форм усложняет среду обитания и обусловливает прогрессивное развитие организмов. Наиболее сложные, эволюционно продвинутые формы возникают и процветают в условиях экваториального и тропического поясов, где отмечается максимум видового богатства. И сама жизнь могла развиться как планетарное явление на основе разделения функций в первичных экосистемах, т. е. при определённом уровне разнообразия организмов. Круговорот веществ в биосфере может осуществляться только при достаточном биологическом разнообразии, на котором базируются механизмы устойчивости и регуляции динамики экологических систем. Такие важнейшие особенности их структуры, как взаимозаменяемость, экологической викариат, множественное обеспечение функций, возможны лишь при значительном видовом и адаптивном (приспособительные формы) разнообразии.
Уровень биологического разнообразия на Земле в первую очередь определяется количеством тепла. От экватора к полюсам все показатели биологического разнообразия резко снижаются. Так, на долю флоры и фауны экваториального и тропического поясов приходится не менее 85% общего видового богатства органического мира; виды, обитающие в умеренных поясах, составляют примерно 15%, а в Арктике - лишь около 1%. В условиях умеренного пояса, в котором расположена большая часть России, самый высокий уровень биологического разнообразия в его южной полосе. Например, число видов птиц от лесостепи и широколиственных лесов до тундры уменьшается в 3 раза, цветковых растений - в 5 раз. В соответствии со сменой природных поясов и зон закономерно меняется структура всего биологического разнообразия. На фоне общего снижения видового богатства органического мира к полюсам отдельные группы сохраняют достаточно высокий его уровень и их удельный вес в фауне и флоре, а также биоценотическая роль повышаются. Чем суровее условия обитания, тем выше доля в биоте относительно примитивных групп организмов. Например, разнообразие цветковых растений, составляющих основу флоры Земли, с продвижением в высокие широты снижается гораздо резче, чем мохообразных, которые в тундре не уступают им по видовому богатству, а в полярных пустынях в два раза превосходят. В условиях крайнего климатического пессимума, например в антарктических оазисах, обитают в основном прокариоты и единичные виды лишайников, мхов, водорослей, микроскопических животных.
Усиление специфичности среды, экстремальность (очень высокая или низкая температура, сильная засолённость, высокое давление, присутствие токсичных соединений, повышенная кислотность и так далее) снижают параметры биологического разнообразия, в частности видовое разнообразие сообществ. Но при этом отдельные виды или группы организмов, устойчивые к данному фактору (например, некоторые цианобактерии в сильно загрязнённых водоёмах), могут размножаться в чрезвычайно больших количествах. В экологии сформулирован так называемый основной биоценотический закон или правило Тинемана: биотопы с условиями, резко отличными от оптимальных, населены меньшим количеством видов, которые, однако, представлены большим количеством особей. Иными словами, обеднение видового состава компенсируется повышением плотности популяций отдельных видов.
Среди направлений изучения биологического разнообразия, прежде всего, выделяют инвентаризацию видового состава, базирующуюся на систематике. С последней связаны флористика и фаунистика, ареалогия, фито- и зоогеография. Чрезвычайно важно знание факторов и понимание механизмов эволюции биологического разнообразия, генетических основ разнообразия организмов и популяций, экологической и эволюционной роли полиморфизма, закономерностей адаптивной радиации и процессов разграничения экологических ниш в экосистемах. Изучение биологического разнообразия в этих аспектах смыкается с важнейшими направлениями современной теоретической и прикладной биологии. Особая роль отводится номенклатуре, типологии и инвентаризации сообществ, растительности и животного населения, созданию баз данных по различным компонентам экологических систем, что необходимо для оценки состояния всего живого покрова Земли и биосферы, для решения конкретных задач охраны окружающей среды, заповедного дела, использования биоресурсов, многих насущных вопросов сохранения биологического разнообразия на региональном, государственном и глобальном уровнях.
Лит.: Чернов Ю.И. Биологическое разнообразие: сущность и проблемы // Успехи современной биологии. 1991. Т. 111. Вып. 4; Алимов А. Ф. и др. Проблемы исследования разнообразия животного мира России // Журнал общей биологии. 1996. Т. 57. № 2; Groombridge В., Jenkins М.D. Global biodiversity. Camb., 2000; Алексеев А. С., Дмитриев В.Ю., Пономаренко А. Г. Эволюция таксономического разнообразия. М., 2001.
Биоразнообразие или биологическое разнообразие - это термин, который описывает разнообразие живых организмов на Земле и степень изменения жизни. Биологическое разнообразие включает в себя микроорганизмы, растения, животных и , такие как коралловые рифы, и т.д. Биоразнообразие - это все, от возвышающихся деревьев до крошечных одноклеточных водорослей, которых невозможно увидеть без микроскопа.
Оно также относится к количеству или обилию различных видов, живущих в определенном регионе. Биологическое разнообразие представляет собой богатство доступных для нас . Речь идет о поддержании естественных областей, состоящих из сообществ растений, животных и других живых существ, которые изменяются или вымирают из-за антропогенного воздействия, и разрушения .
Элементы и распределение
В биоразнообразии каждый вид, независимо от того, насколько он крупный или маленький, играет важную роль. Различные виды растений и животных зависят друг от друга, и эти разнообразные виды обеспечивают естественную устойчивость для всех форм жизни. Здоровое и устойчивое биоразнообразие может оправиться от множества бедствий.
Биоразнообразие имеет три основных элемента:
- Экологическое разнообразие;
- Видовое разнообразие;
Недавно был добавлен новый элемент - «молекулярное разнообразие».
Биоразнообразие распределяется неравномерно. Оно варьируется в глобальном масштабе и по регионам. К различным факторам, влияющим на биологическое разнообразие, относятся: температура, высота над уровнем моря, осадки, почвы и их связь с другими видами. Например, биоразнообразие океана в 25 раз меньше наземного разнообразия.
Биоразнообразие является результатом на протяжении 3,5 миллиардов лет. Оно подвергалось различным периодам . Последней и наиболее разрушительной стадией вымирания является голоценовое вымирание (эпоха ), на которое частично повлияла деятельность людей.
Роль биологического разнообразия
Все виды взаимосвязаны и зависят друг от друга. Леса предоставляют дома для животных. Животные едят растения. Растениям нужна здоровая почва для роста. Грибы помогают разлагать организмы для удобрения почвы. Пчелы и другие насекомые переносят пыльцу с одного растения на другое, что позволяет представителям флоры размножаться. При меньшем биологическом разнообразии эти взаимосвязи ослабляются и иногда разрушаются, нанося вред всем видам в экосистеме.
Биоразнообразие имеет ряд функций на Земле, включая:
- Поддержание баланса экосистем: переработка и хранение питательных веществ, борьба с , стабилизация климата, защита , формирование и защита почвы, и поддержание экологичности.
- Биологические ресурсы: предоставление лекарственных средств и фармацевтических препаратов, продуктов питания для населения и животных, декоративных растений, изделий из древесины, племенного скота, разнообразия видов, экосистем и генов.
- Социальные выгоды: отдых и туризм, культурная ценность, образование и исследования.
Роль биоразнообразия в следующих областях поможет четко определить его важность в жизни человека:
- Продовольствие: около 80% продовольственного снабжения человека приходится на 20 видов растений. Но люди используют около 40 000 видов флоры для еды, одежды и жилья. Биоразнообразие обеспечивает население нашей планеты продуктами питания.
- Здоровье человека: ожидается, что нехватка питьевой воды создаст серьезный глобальный кризис. Биоразнообразие также играет важную роль в открытии лекарственных средств. Природными медикаментами пользуется большая часть населения Земли.
- Промышленность: биологические источники предоставляют множество промышленных материалов. К ним относятся волокно, масло, красители, резина, вода, древесина, бумага и продукты питания.
- Культура: биоразнообразие обеспечивает развлекательные мероприятия, такие как наблюдение за птицами, рыбалка, походы и т.д. Оно вдохновляет музыкантов, поэтов и художников.
Виды биоразнообразия
Главным способом измерения биоразнообразия является подсчет общего количества видов, живущих в определенной области. Тропические районы, где теплые климатические условия круглый год, имеют наибольшее биологическое разнообразие. В умеренных регионах, где теплое лето сменяется холодной зимой, наблюдается меньшее биоразнообразие. Регионы с холодными или сухими условиями, такие как и пустыни, имеют еще меньшее биологическое разнообразие.
Как правило, чем ближе регион к экватору, тем больше биоразнообразие. По меньшей мере 40 000 различных видов растений обитают в Амазонки в Южной Америке, одном из самых биологически разнообразных регионов планеты.
Теплые воды западной части Тихого и Индийского океанов являются самыми разнообразными морскими местообитаниями. в Индонезии служит домом для более чем 1200 видов рыб и 600 видов кораллов. Многие кораллы создают , в которых обитают сотни видов организмов, от крошечных морских водорослей до крупных акул.
В некоторых регионах мира имеется большое количество (виды, которые существуют только на определенной территории). В Капской области - природной экосистеме Южной Африке - обитает около 6200 видов растений, которые больше нигде в мире не встречаются. Районы с большим количеством эндемичных видов называются горячими точками биоразнообразия. Ученые и организации прилагают особые усилия для сохранения жизни в этих регионах.
Биоразнообразие также может относиться к разнообразию экосистем - сообществ живых существ и их . Экосистемы включают пустыни, луга и тропические леса. В Африке находятся тропические дождевые леса, альпийские горы и сухие пустыни. Материк обладает высоким уровнем биоразнообразия, а Антарктида, почти полностью покрытая ледяным покровом - низким.
Другим способом измерения биоразнообразия выступает генетическое разнообразие. Гены являются основными единицами биологической информации, передаваемой при живых существ. У некоторых видов имеется до 400 000 генов. (У людей около 25 000 генов, а у риса более 56 000.) Некоторые из этих генов одинаковы для всех особей в пределах вида - они делают ромашку ромашкой, а собаку - собакой. Но некоторые гены внутри вида различны, поэтому, например, одни собаки - пудели, а другие - питбули. Вот почему у некоторых людей карие глаза, а других - голубые.
Более широкое генетическое разнообразие видов может сделать растения и животных более устойчивыми к болезням. Генетическое разнообразие также позволяет видам лучше адаптироваться к изменяющейся среде.
Сокращение биоразнообразия
За последние сто лет биоразнообразие во всем мире резко сократилось. Многие виды вымерли. Вымирание - естественный процесс; некоторые виды естественным образом вымирают, а новые виды эволюционируют. Но человеческая деятельность изменила естественные процессы исчезновения и эволюции. Ученые оценивают, что в настоящее время виды вымирают в сотни раз быстрее, чем того требует эволюция.
Основной причиной утраты биоразнообразия является уничтожение естественных мест обитания. Поля, леса и водно-болотные угодья, где живут дикие растения и животные, исчезают. Люди очищают земли, чтобы сажать культуры, строить дома и предприятия. Леса вырубаются для получения древесины.
Поскольку места обитания сокращаются, они могут поддерживать жизнь меньшего количества живых организмов. У выживших существ меньше партнеров для размножения, поэтому генетическое разнообразие снижается.
Глобальное изменение климата - также является фактором, снижающим биоразнообразие по всему миру. Более теплые океанические температуры повреждают хрупкие экосистемы, такие как коралловые рифы. Один коралловый риф способен поддерживать жизнь 3000 видов рыб и других морских существ, таких как моллюски и морские звезды.
Инвазивные виды могут также повлиять на биоразнообразие. Когда люди вводят виды из одной части мира в другую, у них часто нет естественных хищников. Эти "неместные" организмы процветают в их новой среде обитания и часто уничтожают местные виды.
Люди во всем мире работают над сохранением биоразнообразия. Животные и растения являются наиболее известными исчезающими организмами. На нашей планете были созданы тысячи охраняемых мест для защиты растений, животных и экосистем. Местные, национальные и международные организации сотрудничают в целях сохранения биологического разнообразия регионов, которым угрожают развитие или стихийные бедствия. Люди также работают над ограничением загрязнения и восстановлением экосистем. По мере того, как экосистемы становятся более здоровыми, их биоразнообразие увеличивается.
Многообразие видов организмов на планете Земля соответствует разнообразию условий обитания на ней. Миллионы биологических видов - это основной ресурс устойчивости биосферы.
Видовой состав живых организмов на планете регулируется процессами вещественно-энергетического обмена. Современная систематика насчитывает в живой природе пять высших таксонов, представители которых различаются по типу обменных процессов и роли в природе: бактерии, простейшие, грибы, растения и животные. В каждой из этих групп есть примитивные и более сложно организованные представители. Все они в высокой степени адаптированы к среде своего обитания. Отношения между продуцентами и консументами соответствуют принципу оптимизации, т. е. рентабельности биопродуктивности. Растения и другие продуценты дают биомассу, достаточную для потребления всем биотическим сообществом. Растительная биомасса наземных экосистем на 90 % перерабатывается грибами и бактериями, на 9 % - мелкими беспозвоночными и бактериями, около 1 % энергии первичной продукции получают крупные животные.
Представители всех биологических видов планеты взаимосвязаны, что является свидетельством принадлежности их к одной системе - биосфере. Ее устойчивость обеспечивает поддержку генофонда. Под влиянием антропогенных факторов происходит потеря разных представителей живого мира. Она сказывается на снижении численности отдельных видов, на их изменениях, вызванных мутациями, имеет место и их полное исчезновение.
Биологическое разнообразие является главным критерием и признаком устойчивости экосистемы. Задача сохранения биологического разнообразия, охраны генофонда возложена на заповедники. Предполагается, что задачу свою они могут выполнить, если их площадь будет не менее 1/6 части наземной площади планеты.
Экосистемы имеют иерархическую организацию, в соответствии с этим экологи (Whittaker, 1997) различают четыре уровня разнообразия таксонов, которые отражают иерархию биоразнообразия. Уровень «альфа» характеризуется разнообразием таксонов в пределах данной экосистемы или местообитания (видовое разнообразие), уровень «бета» измеряется разнообразием биоценозов в пределах экосистемы или ландшафта (биотопа). Уровень «гамма» относится к более крупным единицам типа ландшафта и характеризует разнообразие общей сложности структуры групп участков. Уровень «эпсилон» отражает региональное биогеографическое разнообразие, относящееся к микро-мезо-макрокомбинациям экосистем, соответствующих урочищам, местностям и ландшафтам. Измерение разнообразия более высокого уровня экосистемы является трудной задачей, так как границы сообществ и экосистем менее дискретны, чем они есть на видовом уровне. Для расчета разнообразия чаще всего используют индекс Шеннона-Вивера.
Техногенные воздействия на природные экосистемы приводят к снижению биоразнообразия, обеднению генофонда, оно уже достигает глобальных масштабов. Есть документальные свидетельства влияния хозяйственной деятельность человека на животный мир. В настоящее время на планете насчитывается около 1,3 млн видов животных, 300 тыс. видов высших растений. По сведениям Международного союза охраны природы, с 1600 г. на Земле вымерло 94 вида птиц и 63 вида млекопитающих. Под угрозой вымирания находится еще большее их число. Близкие данные приводятся и в других источниках.
На территории России выделено 312 видов млекопитающих, что составляет около 6 % фауны мира. За последние 200 лет из них вымерло 5 видов, а еще 6 видов перестали встречаться на территории России (Мокиевский, 1998). Данные по Московской области свидетельствуют, что из 285 видов птиц, обитающих в области, за последние 100 лет перестали гнездиться 15, под угрозой исчезновения находятся еще 20. Причины сокращения численности птиц в Подмосковье (Зубакин, 1990) только на 12 % предположительно обусловлены загрязнением, большее значение имеют деградации мест обитания, фактор беспокойства, уничтожение. Другие группы живых организмов более чувствительны к загрязнению окружающей среды. Это проявляется на разных уровнях организации экосистем.
Микроорганизмы почвы, их видовой состав чутко реагируют на загрязнение почв. Диагностическим признаком является снижение микробиологической активности (снижение активности ферментов инвертазы, дегидрогеназы, уреазы и др.), общей численности микроорганизмов. О глубокой перестройке почвенной микробиоты свидетельствует снижение богатства видов и видового разнообразия микроорганизмов. Например, в загрязненной тяжелыми металлами дерново-подзолистой почве, в сероземе наблюдалось сокращение числа некоторых видов микроорганизмов (чувствительными являются представители рода Bacillus), рост доминантов, среди которых отмечен ряд видов микромицетов (ими часто являются представители пигментированных видов Penicillium skryabini, purpurogenum и др.), некоторых видов микроскопических грибов. Отмечено, что разнообразие видового состава эпифитных дрожжей на растениях, выращенных на загрязненном металлами сероземе, снижается на 40 %. При чрезвычайно высоком загрязнении происходит практически полная гибель микроорганизмов (Левин и др., 1989). Присутствие в почвах остаточных количеств пестицидов в повышенных дозах вызывает как обратимое снижение разнообразия видового состава микроорганизмов, так и более опасные необратимые изменения, т. е. исчезновение некоторых видов на загрязненных почвах (Бызов и др., 1989).
Загрязнение (химическое, физическое, биологическое) окружающей среды - это механизм прямого токсического влияния на биоразнообразие. Примером может служить закисление водоемов, вызывающее отрицательное влияние на дыхание и репродуктивность рыб из-за повышенной концентрации свободных ионов алюминия в водах. Закисление вод сопровождается исчезновением в водоемах многих видов диатомовых и зеленых водорослей, некоторых представителей зооплантктона.
Под влиянием загрязнения снижается видовое разнообразие высших растений. Повышенную чувствительность к атмосферному загрязнению диоксидом серы проявляют хвойные деревья (кедр, ель, сосна). При загрязнении на них отмечаются различные повреждения, преждевременное опадение хвои, снижение биомассы, подавление репродуктивной деятельности, снижение прироста, снижение продолжительности жизни и, как следствие, наступает гибель деревьев, которая отражается на изменении видового состава лесных угодий, на снижении их видового разнообразия.
Высокая чувствительность лишайников к загрязнению атмосферного воздуха стала основой эффективной лихеноиндикации воздуха атмосферы при экологическом мониторинге. На территории, загрязненной различными полютантами (оксидами серы, металлами, углеводородами), резко снижается видовое разнообразие лишайников. Первоначальная гибель более чувствительных, менее устойчивых видов лишайников (сначала исчезают кустистые, затем листовые и далее накипные формы) завершается их полным исчезновением.
Практически во всех техногенно-нарушенных ландшафтах наблюдается изменение структуры биогеоценоза. Например, на территории, подверженной аэрозольным выбросам комбината Североникель, четырехярусный биогеоценоз, исходно представленный древесной, кустарниковой, травянистой растительностью и моховолишайниковым покровом, за 30 лет работы комбината лишился сначала лишайников, затем ели и сосны. На расстоянии 20-30 км от комбината биогеоценоз представлял редколесье с фрагментарным травянисто-кустарничковым покрытием, а в непосредственной близости к комбинату сформировалась техногенная пустошь.
Снижение биоразнообразия на ландшафтном уровне происходит не только из-за загрязнения, но и из-за урбанизации, сельскохозяйственного освоения, вырубки лесов и пр. За последние два десятилетия нарушены степные ландшафты, повсеместно пострадали болотные системы.
Большой ущерб нанесен лесам. Пострадали леса Центральной Америки, Юго-Восточной Азии, умеренного пояса. Например, в Греции и в Англии, где площадь лесов невелика (около 1000 тыс. га), деградировано около 65 % лесов. В Германии, Польше, Норвегии (при общей площади лесов 6000-8000 тыс. га) деградировано не менее 50 % лесов. За последние десятилетия площадь лесов сократилась на 200 млн га. Это представляет опасность для биосферы, так как лесные экосистемы выполняют важную средообразующую функцию. Продукция и биомасса леса - это запас органического веществ и энергии, сохраненной растениями в процессе фотосинтеза. Интенсивность фотосинтеза определяет скорость поглощения СO 2 и выделения кислорода. Так, при образовании 1 т растительной продукции в среднем поглощается 1,5-1,8 т СO 2 и выделяется 1,2-1,4 т O 2 . Леса обладают высокой пылепоглощающей способностью, они могут осаждать до 50-60 т/га пыли в год. Биомасса леса очищает воздух от загрязняющих веществ. Происходит это за счет осаждения пыли на поверхности листьев и стволов растений, а также за счет включения содержащихся в ней веществ в обменные процессы, аккумуляции в составе органических веществ. После отмирания последних они поступают в состав органических веществ почвы, а после их минерализации - в состав других почвенных соединений.
Снижение биоразнообразия опасно не только из-за деградации экосистем, но из-за нарушения равновесия в биосфере. Качеством природы может «автоматически» управлять только биота, т. е. совокупность всех живущих на Земле организмов. Биологическое разнообразие является главным критерием и признаком устойчивости экосистемы. Искусственно создать среду обитания для человека невозможно. Восстановить нарушенное человеком (в том числе путем распространения загрязняющих веществ) состояние окружающей среды, обеспечить нормальное качество воды, воздуха, почвы, пищи способна только биота, и только при обеспечении биологического разнообразия.
Загрузка...
