Условия его разнообразия и. Биологическое разнообразие и методы его оценки

Биологическое разнообразие как важнейший фактор устойчивого развития

Биологическое разнообразие – это разнообразие всех форм живых организмов и систем, частью которых эти организмы являются. Понятие биологического разнообразия относится к различным уровням организации живого – молекулярно-генетическому, популяционно-видовому, таксономическому (от «таксономия» – систематика) и ценотическому (от «ценоз» – сообщество). Каждый последующий из названных уровней включает предыдущий.
Биологическое разнообразие образует биоту Земли, представленную как самой совокупностью организмов и видов, так и структурой их распределения по сообществам (биоценозам) и самими сообществами как основными структурными единицами биосферы.

Значение биологического разнообразия

Биологическое разнообразие сформировалось в результате взаимодействия между биосферой и географическими оболочками Земли – гидросферой, атмосферой и земной корой (литосферой), состав которых, в свою очередь, в значительной мере определяется биотой. Именно биота вызвала в свое время переход восстановительной атмосферы в окислительную, что дало импульс эволюционному процессу и появлению новых форм жизни.

По мере того как жизнь завоевывала планету, живые существа приобретали все большее значение как фактор трансформации вещества и энергии. Эффективность этих процессов, без которых жизнь на Земле уже немыслима, определяется биологическим разнообразием – функциональной специализацией различных видов и распределением их ролей в сообществах.

Факторами устойчивости самих биологических сообществ (как и любых других сложных систем) являются дублирование (в данном случае дублирование экологических ниш, занимаемых разными организмами) и избыточность структурных элементов. Эти факторы в природных условиях обеспечиваются биологическим разнообразием – как правило, изъятие какого-либо одного вида не приводит к разрушению экосистемы, потому что функциональные связи удерживаются за счет других видов.

Биологическое разнообразие определяет и такое важнейшее свойство жизни, как поддержание определенных климатических условий окружающей среды, пригодных для жизни. В первую очередь – диапазона температур, обеспечивающего пребывание воды в жидком состоянии. По современным космогоническим представлениям, между климатическими условиями Земли и соседних планет – Марса и Венеры, где жизнь невозможна, – не существует физических барьеров. Переход климата Земли в климат любой из этих планет может осуществиться в достаточно короткий отрезок времени – порядка 10 тыс. лет. Однако за почти 4 млрд лет истории жизни на Земле этого не произошло по причине того, что альбедо, парниковый эффект и другие важные характеристики климата находятся под контролем глобальной биоты. В подтверждение этой концепции приведем три характерных примера.

Выбросы неорганического углерода из земных недр в атмосферу компенсируются депонированием этого элемента в составе органических соединений, в осадочных породах, так что содержание СО 2 в атмосфере сохраняется на относительно постоянном уровне в течение сотен миллионов лет.

Количественное соотношение в океане атомов углерода, азота, фосфора и кислорода, входящих в состав различных соединений, совпадает с соотношением этих элементов в живом веществе, что указывает на то, что их концентрация обусловлена деятельностью биоты.

В круговороте воды на суше доминирующая роль также принадлежит биоте: 2/3 осадков определяется транспирацией – испарением воды с поверхности растений.

Наконец, не следует забывать, что живые организмы обеспечивают нас едой и одеждой, стройматериалами, лекарственными веществами и, что немаловажно, духовной пищей. Виды диких растений и животных являются исчерпаемым, невосполнимым ресурсом, хранилищем бесценного генетического фонда, о всех возможностях использования которого мы подчас и не подозреваем.

Во второй половине XX в. человечество столкнулось с противоречием между растущими экономическими потребностями и невозможностью биосферы эти потребности обеспечить. Богатства природы, возможности ее самовосстановления оказались небезграничными.

Устранение этого противоречия возможно только в рамках так называемого устойчивого развития человеческого общества, основанного на удовлетворении наших экономических потребностей в пределах хозяйственной емкости биосферы, т.е. в пределах, не влекущих за собой необратимых изменений природной среды. В противном случае сокращение биологического разнообразия может реально перерасти в экологическую катастрофу, угрожающую самому нашему существованию на Земле.

То, что нам известно о биотической регуляции окружающей среды, позволяет заключить, что данный предел уже превзойден, однако необратимые изменения биосферы еще не произошли, и у человечества сохраняется шанс возвратиться в область допустимых воздействий.

Снизить степень нагрузки на природу и в дальнейшем соблюдать допустимый уровень – единственный для нас способ выжить. При этом речь идет даже не столько о сокращении загрязнения окружающей среды, сколько о сохранении естественных экосистем, сохранении биологического разнообразия как главного регулятора устойчивости биосферы. Ведь наша цивилизация, используя огромное количество технологий, разрушающих экосистемы, не предложила, по сути, ничего, что могло бы заменить естественные регуляторные процессы. И очевидно, что научиться как-то регулировать состояние окружающей среды техническими средствами в те сроки, которые нам остались до начала катастрофических изменений в биосфере, человечество не успеет. Так что единственный шанс устранить более чем реальную угрозу жизненно важным интересам будущих поколений состоит в освобождении пути для стабилизирующего действия самих природных сил.

Состояние биологического разнообразия на планете и в России

В настоящее время биологическое разнообразие планеты оскудевает вследствие следующих причин.

1. Прямое уничтожение экологических систем – раскорчевка, выжигание и вырубка лесов, распашка степей, осушение болот и пойменных водоемов, а также застройка естественных биотопов населенными пунктами, промышленными предприятиями, прокладка транспортных магистралей... На месте природных экосистем возникают антропосистемы. При таком воздействии одновременно уничтожается и экосистемное, и видовое разнообразие.

2. Преобразование исходных экосистем под влиянием антропогенных воздействий – изменения типов лесов под влиянием рубок (возникновение антропогенных лесных сукцессий) и лесокультурных работ, искусственное облесение открытых пространств, создание полуприродных агроландшафтов (агробиоценозов), увеличение истощенных под влиянием перевыпаса пастбищ... Преобразованные экосистемы обычно обеднены в видовом отношении.

Продолжение следует

Биологическое разнообразие планеты включает генетическое внутривидовое, видовое и разнообразие экосистем. Генетическое разнообразие обусловлено разнообразием признаков и свойств у особей одного вида, примером может служить множество сортов травянистого колокольчика – более 300 видов и подвидов дятла - около 210 (рис.1).

Рис.1 Генетическое разнообразие колокольчика и дятла

Видовое разнообразие заключается в многообразии видов животных, растений, грибов, лишайников и бактерий. По результатам исследований биологов, опубликованных в журнале PLoS Biology на 2011 год, число описанных живых организмов на планете составляет примерно 1,7 млн., а общее число видов оценивается приблизительно в 8,7 млн. При этом отмечается, что ещё предстоит открыть 86 % обитателей суши и 91 % обитателей океана. По оценке биологов для полного описания неизвестных видов потребуется как минимум 480 лет усиленных из(с)следований. Таким образом, общее количество видов на планете ещё долго будет неизвестно. Биологическое разнообразие экосистем зависит от природных и климатических условий, экосистемы выделяются по структуре и функциям, по масштабу от микробиогеоценоза до биосферы (рис.2).

Рис.2 Биологическое разнообразие природных наземных и водных экосистем

Биологическое разнообразие является главным природным ресурсом планеты, который обеспечивает возможность устойчивого развития и имеет важное экологическое, социальное, эстетическое и экономическое значение. Нашу планету можно представить как сложный многоклеточный организм, который посредством биологического разнообразия поддерживает самоорганизацию биосферы, которая выражается в её восстановлении, устойчивости к отрицательным природным и антропогенным воздействиям. Биологическое разнообразие позволяет регулировать водные потоки, контролировать процесс эрозии, формировать почвы, выполняет климатообразующие функции и многое другое.

Генетическое внутривидовое, видовое и разнообразие экосистем взаимосвязаны между собой. Генетическое разнообразие обеспечивает видовое разнообразие, разнообразие природных экосистем и ландшафтов создаёт условия для образования новых видов, а повышение видового разнообразия увеличивает общий генофонд биосферы планеты. Поэтому, каждый определённый вид вносит свой вклад в биологическое разнообразие и не может быть без(с)полезным или вредным. Каждый отдельно взятый вид выполнят определённые функции в любой экологической системе, а выпадение какого-либо животного или растения приводит к нарушению баланса в экосистеме. И чем больше вымирает видов по не естественной причине, тем больше нарушение баланса. В подтверждение этому можно привести слова отечественного учёного Николая Викторовича Левашова, о том, что «…экологическая система есть ни что иное, как баланс между всеми формами и типами живых организмов и их средой обитания…» . С этими словами нельзя не согласиться.

Распределение видов по поверхности планеты неравномерно, а их биологическое разнообразие в естественных экосистемах наибольшее в дождевых тропических лесах, занимающие 7 % поверхности планеты и содержащие до 70-80 % всех известных науке животных и растений. Это неудивительно, так как в тропических лесах произрастают множество растений, что обеспечивает огромное количество экологических ниш и, как следствие, высокое видовое разнообразие. На начальных этапах формирования экологической системы планеты и до сегодняшнего дня происходил и происходит естественный процесс возникновения и исчезновения видов. Вымирание одних видов компенсировалось появлением новых видов. Этот процесс осуществлялся без вмешательства человека очень долгое время. Этот факт подтверждается тем, что в разные геологические эпохи происходил процесс вымирания и появления видов, о чём мы можем судить по найденным окаменелостям, отпечаткам и следам жизнедеятельности (рис.3).

Рис.3 Окаменелости аммонитов и раковин двустворчатых моллюсков, которые обитали на планете примерно 150 млн. лет назад, в юрском периоде

Однако в настоящее время под воздействием человеческих факторов происходит сокращение биологического разнообразия. Особенно это стало заметно в ХХ столетии, когда под влиянием человеческой деятельности скорость вымирания видов превысила естественную, что привело к разрушению генетического потенциала биосферы нашей планеты. Основными причинами сокращения биоразнообразия планеты можно считать охоту и промысел, лесные пожары (до 90 % пожаров случается по вине человека), уничтожение и изменение местообитаний (строительство дорог, линий электропередач, без(с)порядочное строительство жилых комплексов, вырубка леса и др.), загрязнение химическими веществами компонентов природы, внедрение чужеродных видов в несвойственные экосистемы, избирательное использование природных ресурсов, внедрение ГМО-культур в сельское хозяйство (при опыление насекомыми происходит распространение генетически изменённых растений, что приводит к вытеснению естественных видов растений из экосистемы) и многие другие причины. В подтверждение вышеперечисленных причин можно привести некоторые факты нарушений природных экосистем, которых, к сожалению, огромное число. Так, 20 апреля 2010 года в Мексиканском заливе произошла крупнейшая техногенная катастрофа, вызванная взрывом на нефтяной платформе Deepwater Horizon на месторождении Макондо (США). В результате этой аварии за 152 дня в Мексиканский залив вылилось около 5 миллионов баррелей нефти, в результате чего образовалось нефтяное пятно общей площадью 75 тысяч квадратных километров (рис.4) . Это по самым скромным подсчётам, сколько вылилось на самом деле - неизвестно.

Экологические последствия для экосистемы залива и прибрежных территорий трудно оценить, так как нефтяное загрязнение нарушает естественные процессы, изменяет условия обитания всех видов живых организмов и накапливается в биомассе. Нефтепродукты имеют длительный период распада и достаточно быстро покрывают поверхности вод слоем нефтяной плёнки, которая препятствует доступу воздуха и света. По данным на 2 ноября 2010 года в результате аварии было собрано 6814 мёртвых животных . Но это только первые потери, сколько погибло и ещё погибнет животных и растительных организмов, когда ядовитые вещества попадут в пищевые цепи - неизвестно. Как неизвестно и то, как подобная техногенная катастрофа повлияет на другие регионы планеты. Природная экосистема Мексиканского залива и его побережий способна самостоятельно восстанавливаться, но этот процесс может затянуться на долгие годы.

Ещё одной причиной сокращения биологического разнообразия является вырубка лесов под строительство дорог, жилья, сельскохозяйственные земли и др. В качестве подтверждающего факта можно привести строительство скоростной автомобильной дороги Москва – Санкт-Петербург через Химкинский лес. Химкинский лес являлся крупнейшим не- расчленённым природным комплексом, входящим в состав лесопаркового защитного пояса Москвы и Подмосковья и позволял сохранять высокое биологическое разнообразие (рис.5). Кроме того, он служил важнейшим регулятором чистоты атмосферного воздуха, рекреационным природным комплексом для более полумиллиона жителей близлежащих населенных пунктов, способным обеспечить благоприятную окружающую среду для проживания .

Рис.5 Химкинский лес до постройки скоростной автомобильной дороги

В результате строительства скоростной трасы Химкинскому лесопарку нанесён непоправимый экологический ущерб, выражающийся в уничтожении единственного коридора, проходящего по пойме р. Клязьмы и связывающий Химкинский лес с соседними лесными массивами (рис.6).

Рис. 6 Строительство скоростной автомобильной дороги через Химкинский лес

Нарушились миграционные пути таких животных как лось, кабан, барсук и других организмов, что в итоге приведёт к исчезновению их из Химкинского леса. Строительство дороги в дальнейшем привело к фрагментации лесного массива, что вызовет в дальнейшем увеличение неблагоприятных краевых эффектов на природные экосистемы (химическое загрязнение, воздействие акустического шума, распада стен леса, примыкающих к автомагистрали и др.) (рис.7). К сожалению, таких примеров по стране и во всём мире огромное количество и всё вместе это даёт непоправимый экологический ущерб биологическому разнообразию.

Факт сокращения биоразнообразия подтверждается и из(с)следованиями, с которыми можно ознакомиться в работах и . Согласно докладу Всемирного фонда дикой природы общее биологическое разнообразие планеты, начиная с 1970 года, сократилось приблизительно на 28 % . Учитывая, что до сих пор не описано огромное количество живых организмов и тот факт, что в оценке биоразнообразия учитывались только известные виды, можно предположить, что сокращение биоразнообразия главным образом происходит на региональном уровне. Однако если человек продолжит развиваться технократическим и потребительским путём и не предпримет реальных действий по изменению ситуации, то тогда есть реальная угроза глобальному биоразнообразию, и, как следствие, возможной гибели цивилизации. Снижение многообразия жизни ведёт к снижению поддержания функций биосферы в её естественном состоянии. Невежество и отрицание законов природы часто приводит к ложному мнению о том, что потеря одного вида животного или растения в природе взаимозаменяема. Да, это так, если это вызвано естественным ходом эволюции живой материи. Однако, сегодня «разумная» деятельность человека стала преобладать. Хочется напомнить один из законов экологии американского эколога Барри Коммонера: «Всё связано со всем». Закон показывает целостность экологической системы из формирующих её живых организмов и среды обитания. Закончить свое небольшое размышление хочется словами болгарского афориста Веселина Георгиева: «Берегите природу в себе, а не себя в природе».

Многообразие видов в природе, его причины. Влияние деятельности человека на многообразие видов. Биологический прогресс и регресс

Биологическое разнообразие

Биоразнообразие - это понятие, обозначающие все многообразие жизни на Земле и все существующие природные системы. Биоразнообразие, которое мы видим сегодня, - это продукт эволюции на протяжении миллиардов лет, определяемый естественными процессами и все в большей степени - влиянием человека. Оно представляет собой ткань Жизни, составной частью которой мы являемся и от которой полностью зависим.

Говорят, что на Земле видов жизни гораздо больше, чем звезд на небе. На сегодняшний день определены и получили свои имена около 1,7 миллионов видов растений, животных и микроорганизмов. Мы тоже являемся одним из таких видов. Точное количество видов проживающих на Земле до сих пор не известно. Их число колеблется от 5 до 100 миллионов!

Биологическое разнообразие является бесценным мировым достоянием нынешнего и будущих поколений. Но сегодня число факторов угрозы генному фонду, видам и экосистемам велико как никогда прежде. В результате деятельности человека экосистемы деградируют, виды умирают или их численность тревожными темпами сокращается до уровней нежизнеспособности. Такая утрата биоразнообразия подрывают саму основу Жизни на Земле и представляет собой по истине глобальную трагедию.

По разным данным от 100 до 200 видов становятся вымирающими каждые 24 часа! Они исчезают безвозвратно! Их исчезновение в большинстве случаев остается незамеченным, так как лишь только маленькая часть их идентифицирована. Живые виды исчезали со скоростью, в 50-100 раз превышающей естественный темп, и ожидается, что она еще значительно возрастет. По оценкам, основанным на существующих тенденциях, 34 тысячам видом растений и 5,2 тысячам видов животных (включая восьмую! часть видов птиц) грозит полное вымирание. Человечество, безусловно, пострадает (и уже страдает) от таких потерь, и не только потому, что мир станет беднее без белых медведей, тигров и носорогов. Истощение биологического наследия мира ограничит появление новых полезных продуктов. Лишь незначительная часть видов растений и животных исследована на общественную полезность. Только 5000 из примерно 265 000 видов растений культивируется для производства продовольствия. Даже самые незначительные виды могут играть решающую роль в экосистемах, к которым они принадлежат. Люди просто не имеют понятия о том, чем они пренебрегают. Природное богатство земли это не только разнообразие видов, но и генетические коды, обеспечивающие каждое живое существо признаками, которые позволяют ему выживать и развиваться. Эти гены можно использовать для разработки лекарств и расширения ассортимента продуктов питания. Из растений получают больше половины всех лекарственных средств. По данным ЮНЕП более 60% людей в мире напрямую зависят от растений, из которых получают лекартства. В Китае, например, используют для медицинских нужд более 5000 из 30000 идентифицированных домашних видов растений. Более 40% выписываемых В США рецептов содержат один или более лекарств, получаемых из диких видов (грибков, бактерий, растений и животных). Помимо медицинской, виды диких растений и животных имеют также другую высокую коммерческую ценность. Они являются очень важными для промышленности как источники танина, резины, смолы, масел и других коммерчески ценных компонентов. Потенциал для новых продуктов промышленности из неизвестных или плохо известных видов растений и животных огромен. Такие продукты могут даже содержать углеводороды, которые могли бы заменить нефть как источник энергии. Например, дерево, которое растет только в северной Бразилии продуцирует около 20 литров сока каждые 6 месяцев. Этот сок может быть использован как топливо для двигателей. В Бразилии также производится из зерна метан, который они затем продают для использования в машинах. Производство и использование метана экономит для страны 6 миллионов долларов в иностранной валюте каждый год. Утрата биоразнообразия снижает продуктивность экосистем, сокращая таким образом природную корзину товаров и услуг, из которой мы постоянно черпаем. Она дестабилизирует экосистемы и снижает их способность противостоять различным стихийным бедствиям. Мы тратим огромные деньги на возмещение ущерба от ураганов и наводнений, увеличивающиеся число которых является следствием вырубки лесов и глобального потепления. Теряя разнообразие мы теряем культурное самосознание, которое корнями уходит в окружающую нас биологическую среду. Растения и животные являются нашими символами, их изображение существует на флагах, в скульптурах и других образах нас и нашего общества. Мы черпаем вдохновение любуясь красотой и мощью природы. Исчезновение биоразнообразия необратимо в настоящих условиях, и при нашей зависимости от урожаев сельскохозяйственных культур, от лекарств и других биологических ресурсов, оно представляет угрозу и нашему благополучию.

Причины потери биоразнообразия

Преобладающими причинами потери биоразнообразия и деградации биологических ресурсов (а попросту ЖИЗНИ на Земле) являются широкомасштабная вырубка и сжигание лесов, разрушение коралловых рифов, неконтролируемое рыболовство, чрезмерное уничтожение растений и животных, незаконная торговля видами дикой фауны и флоры, использование пестицидов, осушение болот, загрязнение воздуха, использование уголков нетронутой природы под сельскохозяйственные нужды и строительство городов.

Леса населяет большинство известных наземных видов, однако 45% естественных лесов Земли исчезли, главным образом, вырублены за последнее столетие. Несмотря на все усилия площадь мировых лесов стремительно сокращается. До 10% коралловых рифов - одна из богатейших экосистем - разрушено, а 1/3 из оставшихся погибнет в ближайшие 10-20 лет! Прибрежные мангровые заросли - жизненно важная естественная среда обитания для детенышей многих видов животных - также находится под угрозой, а половина их уже исчезла. Истощение озонового слоя приводит к прониканию большего количества ультрафиолетовых лучей на поверхность Земли, где они разрушают живую ткань. Глобальное потепление приводит к изменению ареалов обитания и распространения видов. Многие из них погибнут, если произойдет повышение среднегодовой температуры на Земле.

Как появилась Конвенция

Еще в ноябре 1988 году Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП) организовала Специальную рабочую группу экспертов по биологическому разнообразию с целью изучения необходимости разработки международной конвенции по биологическому разнообразию. В мае 1989 года, она учредила Специальную рабочую группу по техническим и правовым вопросам для подготовки международного правового документа в отношении сохранения и устойчивого использования биологического разнообразия.

С февраля 1991 года Специальная рабочая группа стала называться Межправительственным комитетом по ведению переговоров. Результатом работы комитета явилось проведение 22 мая 1992 года в Найроби, Кения, Конференцию по согласованию текста Конвенции о биологическом разнообразии. Конвенция о Биологическом разнообразии была подписана 5 июня лидерами 150 государств на историческом Саммите "Планета Земля" в Рио-де-Жанейро в 1992 году.

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.

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

Биологическое разнообразие - число различимых типов биологических объектов или явлений и частота их встречаемости на фиксированном интервале пространства и времени, в общем случае отражающие сложность живого вещества, способность его к саморегуляции своих функций и возможность его разностороннего использования.

Биоразнообра́зие (биологи́ческое разнообра́зие ) - разнообразие жизни во всех её проявлениях, а также показатель сложности биологической системы, разнокачественности её компонентов. Также под биоразнообразием понимают разнообразие на трёх уровнях организации: генетическое разнообразие (разнообразие генов и их вариантов - аллелей), видовое разнообразие (разнообразие видов в экосистемах) и, наконец, экосистемное разнообразие, то есть разнообразие самих экосистем .

Основные научные концепции биоразнообразия были сформулированы лишь в середине ХХ века, что напрямую связано с развитием количественных методов в биологии.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ Ценность и значение биоразнообразия (часть 1) | Биоразнообразие

✪ Станислав Дробышевский, Вячеслав Дубынин: Биоразнообразие

✪ Why is biodiversity so important? - Kim Preshoff

✪ Лекция №5: Биоразнообразие. Природные экосистемы и биотопы

✪ Как биоразнообразие распространено по миру (часть10) | Биоразнообразие

Субтитры

История

Происхождение термина «биоразнообразие» спорно. Есть мнение , что словосочетание «биологическое разнообразие» впервые применил Г. Бэйтс в 1892 г. . С другой стороны утверждают , что термин «BioDiversity» впервые введён В. Розеном в 1968 году на национальном форуме «Стратегия США в отношении биологического разнообразия», причём «неологизм появился как сокращённый вариант „биологическое разнообразие“, исходно используемого лишь для описания числа видов».

Классификация

Значение

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

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

Биоразнообразие - ключевое понятие в природоохранном дискурсе. Это определение стало официальным определением с точки зрения буквы закона, поскольку вошло в конвенцию ООН по вопросам биоразнообразия, которая принята всеми странами Земли, за исключением Андорры , Брунея , Ватикана , Ирака , Сомали и США . ООН установила Международный день биологического разнообразия .

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

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

Теории

По причине того, что область биологии, изучающая причины биоразнообразия, ещё не сложилась, в этой области наблюдается большое число теорий и отдельных гипотез (более 120) . Наиболее полный обзор теорий, претендующих на объяснение закономерностей изменения биоразнообразия, был представлен известным биологом-теоретиком Брайаном МакГиллом :

Признаки и количественная оценка

В первом приближении биологическое разнообразие видов характеризуется двумя признаками - видовым богатством и выровненностью.

Видовое богатство отражает число видов, встречающихся в пределах экосистемы, в то время как выровненность характеризует равномерность распределения численности животных . Выделение этих составляющих связано с тем, что за редким исключением в экосистемах среди организмов, принадлежащих к одному трофическому уровню, экологической или таксономической группе, большая часть биомассы достигается за счёт вклада очень немногих видов.

Для количественной оценки инвентаризационного разнообразия используются меры разнообразия или двойственные им меры концентрации. Подразумевается, что наиболее разнообразное сообщество является «стратегическим запасом» биологической эволюции, а, следовательно, количественное определение таких сообществ позволяет обеспечить им охранный статус. Близким понятием является понятие выравненности (evenness или equitability ) видового состава сообщества.

Другим направлением количественной оценки является определение доли редких и обильных видов, а также их влияния на структуру сообществ в целом. Близким направлением является оценка доминирования видов, в рамках концепции которой используется понятие значимости вида. Под значимостью может пониматься оценка его места в экосистеме - биомасса, численность и др. .

Ещё одним (очень популярным и значимым) направлением в этой области является предсказание числа необнаруженных (unseen ) видов сообщества. Для этих целей используют: простые статистические экстраполяции на основе методов анализа временных рядов , кривые зависимости типа «виды-площадь» , построение моделей на основе фрактальных закономерностей и проч.

Для оценки дифференцирующего разнообразия используются меры сходства. По сути оценка этого типа разнообразия происходит через сравнение и выявление сходных элементов биосистем.

Причины сокращения

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

Начиная с XVII века основным фактором ускорения вымирания стала хозяйственная деятельность человека, за это период исчезло 120 видов амфибий, 94 вида птиц, 63 вида млекопитающих . В общем плане причинами снижения разнообразия служат растущее потребление ресурсов, пренебрежительное отношение к видам и экосистемам, недостаточно продуманная государственная политика в области эксплуатации природных ресурсов, непонимание значимости биологического разнообразия и рост численности населения Земли .

Причинами исчезновения отдельных видов обычно являются нарушение местообитания и чрезмерная добыча. В связи с разрушением экосистем уже погибли многие сотни видов растений и животных. По данным Всемирного союза охраны природы , с 1600 года исчезло 844 вида растений и животных . От чрезмерной добычи страдают промысловые животные, особенно те, которые высоко ценятся на международном рынке. Под угрозой находятся редкие виды, обладающие коллекционной ценностью, а также нелегально используемые в "традиционной китайской медицине". Большинство видов крупных наземных животных (крупные копытные, кошачьи, слоны, носороги и другие животные, чей вес превышает 20 кг) сохранились только на охраняемых территориях (в заповедниках, национальных парках) .

К числу других причин относятся: влияние со стороны интродуцированных видов, ухудшение кормовой базы, целенаправленное уничтожение с целью защиты сельского хозяйства и промысловых объектов.

По оценкам западных ученых, в последние годы под угрозой исчезновения находится 33,5 тыс. видов растений (14% известных видов). 2/3 видов птиц из 9,6 тысяч, обитающих на Земле, переживают снижение численности. 11% всех видов птиц и млекопитающих находятся под угрозой исчезновения и еще 14% находятся на пути к вымиранию, если существующие тенденции будут продолжаться. 30% из 24 тыс. видов рыб также находятся под угрозой вымирания . Ученые американского Университета Дьюка считают, что мир в XXI веке стоит на грани шестого вымирания видов растений и животных, а деятельность человека в 1000 раз ускоряет этот процесс .

Охрана

Основные принципы охранной деятельности по сохранению биоразнообразия:

Отдельные аспекты сохранения биоразнообразия

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

Задачи в сфере охраны биоразнообразия

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

Год биологического разнообразия

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

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

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

Примечания

Конвенция о биологическом разнообразии (рус.) . Проверено 5 мая 2010. Архивировано 28 августа 2011 года.
Экологический словарь, 2001 (рус.) . Проверено 5 июля 2015.
Лебедева Н. В, Дроздов Н. Н., Криволуцкий Д. А. Биоразнообразие и методы его оценки. - М.: МГУ, 1999. - 94 с.
Бейтс Г. У. Натуралист на реке Амазонке: рассказ о тропических картинах природы, о нравах животных, о жизни бразильцев и индейцев и о путевых приключениях автора во время его одиннадцатилетних странствий. - М.: Географгиз, 1958. - 430 с.
Адрианов А. В. Современные проблемы изучения морского биологического разнообразия // Биология моря. 2004. Т.30. № 1. С. 3-19.
Whittaker R.H. Vegetation of the Siskiyou Mountains, Oregon and California // Ecol. Monogr. 1960. № 30. P. 279-338.
Whittaker R.H. Evolution and measurement of species diversity // Taxon. 1972. № 2. P. 213-251.
Whittaker R.H. Communities and ecosystems. - N.-Y.: London: Macmillan., 1970. - 162 p.
География и мониторинг биоразнообразия // Колл. авторов. - М.: Научный и научно-методический центр, 2002. - 432 с.
Palmer, M. W. Variation in species richness: Towards a unification of hypotheses // Folia geobot. phytotax. 1994. Vol. 29. P. 511-530. doi:http://www.jstor.org/stable/4181308
McGill B. J. Towards a unification of unified theories of biodiversity // Ecology Letters. 2010. № 13(5). P. 627-642.
Исходные данные взяты из публикации В.Д. Захаров. Видовое разнообразие населения птиц национального парка Таганай (рус.) // Известия Челябинского научного центра УрО РАН. - 2005. - Вып. 1 . - С. 111-114 .