Видовое разнообразие окружающей среды определение. Жизнь на Земле и её многообразие

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

В его основе лежит видовое разнообразие. Оно включает миллионы видов животных, растений, микроорганизмов, живущих на нашей планете. Однако биоразнообразие охватывает и всю совокупность природных экосистем, которые слагаются этими видами. Таким образом, под биоразнообразием следует понимать разнообразие организмов и их природных сочетаний. На основе биоразнообразия создается структурная и функциональная организация биосферы и составляющих ее экосистем, которая определяет их стабильность и устойчивость к внешним воздействиям.

Существует три основных типа биоразнообразия :

генетическое, отражающее внутривидовое разнообразие и обусловленное изменчивостью особей;
видовое, отражающее разнообразие живых организмов (растений, животных, грибов и микроорганизмов);
разнообразие экосистем, охватывающее различия между типами экосистем, средами обитания и экологическими процессами. Разнообразие экосистем отмечается не только по структурным и функциональным составляющим, но и по масштабу — от биоценоза до биосферы.

Все типы биологического разнообразия взаимосвязаны: генетическое разнообразие обеспечивает разнообразие видов; разнообразие экосистем и ландшафтов создает условия для образования новых видов; повышение видового разнообразия увеличивает общий генетический потенциал живых организмов биосферы. Каждый вид вносит свой вклад в разнообразие, и с этой точки зрения не существует бесполезных или вредных видов.

Конвенция биологического разнообразия

В соответствии с Конвенцией 1992 г. о биологическом разнообразии, участниками которой по состоянию на 14 августа 2001 г. являются 181 государство, их правительства обязались сохранять биологическое разнообразие, использовать его компоненты на устойчивой основе и равноправно делиться выгодами, вытекающими из использования генетических ресурсов. Несмотря на это, биологическое разнообразие планеты необратимо утрачивается со скоростью, вызывающей тревогу, в результате крупномасштабной деятельности по сведению и выжиганию лесов; хищнических масштабов заготовки растений; не избирательного применения пестицидов и других стойких ядохимикатов; осушения и засыпки болот; уничтожения коралловых рифов и мангровых зарослей; применения хищнических методов рыболовства; изменения климата; загрязнения воды; превращения нетронутых природных зон в сельскохозяйственные угодья и городские массивы.

В столице Малайзии — Куала-Лумпуре в феврале 2004 г. под эгидой ООН состоялась седьмая конференция участников Конвенции по биологическому разнообразию. В ней принимали участие более 2 тыс. представителей свыше 180 стран мира. На конференции обсуждались вопросы защиты окружающей среды и исчезающих видов, изучалась возможность создания специальной сети, которая помогла бы населению развивающихся стран защитить свое наследие.

Генеральный директор Программы ООН по окружающей среде К. Топфер заявил на форуме, что после 2000 г. на планете ежегодно исчезает около 60 тыс. биологических видов, и это число неуклонно растет.

Биоразнообразие характеризует процесс реальной эволюции, который идет на многих уровнях организации живого. По оценкам ученых, общее число видов живых существ составляет от 5 до 30 млн. Из них в настоящее время описано не более 2,0 млн. Таким образом, со времен Линнея, попытавшегося создать классификацию живых организмов, количество видов животных и растений, известных науке, возросло с 11 тыс. до 2 млн.

Животные — один из ведущих компонентов экологических систем Земли. В настоящее время науке известно (описано) немногим более 1 млн видов животных, что составляет приблизительно около половины всех существующих на планете. Основные группы организмов и их численность (количество видов, тыс.) представлены следующим образом:

Биологическое разнообразие видов максимально среди насекомых и высших растений. По оценкам специалистов, общее количество организмов всех жизненных форм колеблется между 10 и 100 млн. Эти миллионы видов животных и растений поддерживают условия, необходимые для продолжения жизни на Земле.

В 1982 г. американский исследователь Т. Эрвин опубликовал статью, вызвавшую бурную полемику. Он утверждал, что в тропических лесах может обитать более 30 млн видов членистоногих, преимущественно насекомых. Основанием для такого смелого вывода стала проведенная им оценка числа видов насекомых, специфически связанных только с одним видом деревьев из семейства бобовых (Luehea seemanni) в тропическом лесу Панамы. Использовав окуривание инсектицидом крон деревьев и собрав всех упавших членистоногих на растянутую внизу полиэтиленовую пленку, Эрвин подсчитал общее число видов жуков (он полагал, что многие из них неизвестны науке) и пришел к выводу, что дерево служит кормовым растением всего для 136 из них. Приняв ряд допущений, он рассчитал, что число видов всех членистоногих, связанных с одним видом деревьев (в том числе живущих на земле) достигает 600. Так как древесных видов в тропиках около 50 тыс., то нетрудно подсчитать, что их оказалось 30 млн. Таким образом, с уже известными науке видами (около 1 млн) это составляло 31 млн! Некоторые энтомологи отнеслись к расчетам Эрвина весьма скептически: приняв его логику, следовало ожидать, что большинство насекомых в тропиках должны относиться к новым видам, а на самом деле таковые встречаются не столь часто.

Недавно эту гипотезу проверил чешский ученый В. Новотный (Институт энтомологии Чешской академии наук) совместно с коллегами из США, Панамы, Швеции и Чехии.

Обследуя в течение нескольких лет участок низменного тропического дождевого леса в Новой Гвинее, ученые собирали насекомых с листьев 51 вида растений, в том числе с 13 видов рода Ficus и четырех — рода Psychotria. Всего было собрано более 50 тыс. насекомых, относящихся к 935 видам, среди которых преобладали жуки, гусеницы бабочек (чешуекрылых) и прямокрылые. Кроме того, исследователи выращивали гусениц на разных растениях, стараясь довести их до куколки.

Анализ этого обширного материала показал, что в расчете на один кормовой вид приходится 7,9 вида жуков, 13,3 — бабочек и 2,9 — прямокрылых. Таким образом, представление о чрезвычайной распространенности в тропиках стенофагии оказывается не более чем мифом. Новотный и его коллеги рассчитали также, сколько видов насекомых может быть связано с кормовыми растениями на уровне родов, а затем вычислили и общее число видов членистоногих: их оказалось около 4,9 млн, а не 31 млн, как предполагал Эрвин.

Значение сохранения биологического разнообразия

Биологическое разнообразие является главным источником удовлетворения многих и служит основой его приспособления к изменяющимся условиям окружающей среды. Практическая ценность биоразнообразия заключается в том, что это по сути неиссякаемый источник биологических ресурсов. Это прежде всего продукты питания, лекарства, источники сырья для одежды, производства строительных материалов и т.д. Биоразнообразие имеет огромное значение для организации отдыха человека.

О полезных свойствах большинства организмов мы знаем очень немного. В активе человечества, например, всего около 150 видов культурных растений, которые находят широкое применение, а из 265 тыс. видов всех растительных организмов только 5 тыс. когда-либо возделывались человеком. В еще меньшей степени учитывается разнообразие микроорганизмов и грибов.

В настоящее время насчитывается около 65 тыс. видов грибов. А сколько из них человек использует?

Естественная растительность является основной базой для получения лекарственных препаратов, с помощью которых человечество избавилось от многих болезней. Так, например, если бы в сельве на восточных склонах Анд не обнаружили хинное дерево (Chinchona), дающее хинин, жители тропиков, субтропиков и немало обитателей умеренных зон были бы обречены на страдания от малярии. Появление синтетических аналогов этого лекарства стало возможным только благодаря детальному изучению оригинала. Мексиканский ямс, принадлежащий к роду Dioscorea, является источником диосгенина, который используется при производстве кортизона и гидрокортизона.

Стараясь изменить природные условия, человек вступил в конфликт с силами естественной саморегуляции. Одним из результатов такого конфликта стало снижение биологического разнообразия природных экосистем. В настоящее время число видов на Земле стремительно уменьшается. Ежедневно исчезает до 10 видов животных и еженедельно — 1 вид растений. Гибель одного вида растений ведет к уничтожению примерно 30 видов мелких животных (прежде всего насекомых и круглых червей — нематод), связанных с ним в процессе питания. В ближайшие 20-30 лет человечество может потерять около 1 млн видов. Это будет серьезным ударом по целостности и стабильности нашего природного окружения.

Сокращение биоразнообразия занимает особое место среди основных экологических проблем современности. Происходит массовое уничтожение природных экосистем и исчезновение многих видов живых организмов. Природные экосистемы полностью изменены или уничтожены на пятой части суши. С 1600 г. зарегистрировано исчезновение 484 видов животных и 654 видов растений.

Виды распределены по поверхности планеты неравномерно. Разнообразие видов в естественных средах обитания максимально в тропической зоне и уменьшается с увеличением широты. Самые богатые по видовому разнообразию экосистемы — дождевые тропические леса, которые занимают около 7 % поверхности планеты и содержат более 90 % всех видов. Коралловые рифы и средиземноморские экосистемы также отличаются видовым разнообразием.

Биоразнообразие обеспечивает генетическими ресурсами сельское хозяйство, составляет биологическую базу для всемирной продовольственной безопасности и является необходимым условием существования человечества. Ряд дикорастущих растений, родственных сельскохозяйственным культурам, имеет очень большое значение для экономики на национальном и глобальном уровнях. Например, эфиопские сорта калифорнийского ячменя обеспечивают защиту от болезнетворных вирусов, в денежном выражении составляющую 160 млн дол. США в год. Генетическая устойчивость к заболеваниям, достигаемая с помощью диких сортов пшеницы, в Турции оценивается в 50 млн дол.

Причин необходимости сохранения биоразнообразия много: потребность в биологических ресурсах для удовлетворения нужд человечества (пища, материалы, лекарства и др.), этический и эстетический аспекты и т.д. Однако главная причина состоит в том, что биоразнообразие играет ведущую роль в обеспечении устойчивости экосистем и биосферы в целом (поглощение загрязнений, стабилизация климата, обеспечение пригодных для жизни условий). Биоразнообразие выполняет регулирующую функцию в осуществлении всех биогеохимических, климатических и других процессов на Земле. Каждый вид, каким бы незначительным он ни казался, вносит определенный вклад в обеспечение устойчивости не только своей локальной экосистемы, но и биосферы в целом.

По мере усиления антропогенного воздействия на природу, приводящего к обеднению биологического разнообразия, изучение организации конкретных сообществ и экосистем, а также анализ изменения их разнообразия становится насущной необходимостью. В 1992 г. в Рио-де-Жанейро (Бразилия) состоялась конференция ООН по окружающей среде и развитию. На ней представителями большинства государств земного шара была подписана Конвенция о биологическом разнообразии.

В Конвенции под «биологическим разнообразием» понимается вариабельность живых организмов из всех источников, в том числе наземные, морские и иные водные экосистемы и экологические комплексы, частью которых они являются; это понятие включает разнообразие в рамках вида, между видами и разнообразие экосистем.

Цель Конвенции о биологическом разнообразии была сформулирована следующим образом: «сохранение биологического разнообразия, устойчивое использование его компонентов и справедливое распределение доходов от использования генетических ресурсов».

В дополнение к Конвенции была принята Программа действий в XXI в. В ней рекомендовано направлять деятельность человечества в первую очередь на выявление состояния биоразнообразия и потенциальных угроз ему в каждой из стран, признающих ценности, провозглашенные на данной конференции.

Сегодня очевидно, что сохранение разнообразия живых организмов и биологических систем на Земле — необходимое условие выживания человека и устойчивого развития цивилизации.

Биоразнообразие - сокращенное от "биологическое разнообразие" - означает разнообразие живых организмов во всех его проявлениях: от генов до биосферы. Вопросам изучения, использования и сохранения биоразнообразия стало уделяться большое внимание после подписания многими государствами Конвенции о биологическом разнообразии (Конференция ООН по окружающей среде и развитию, Рио-де Жанейро, 1992).

Существует три основных типа биоразнообразия :

- генетическое разнообразие , отражающее внутривидовое разнообразие и обусловленное изменчивостью особей;

- видовое разнообразие , отражающее разнообразие живых организмов (растений, животных, грибов и микроорганизмов). В настоящее время описано около 1,7 млн. видов, хотя их общее число, по некоторым оценкам, составляет до 50 млн.;

- разнообразие экосистем охватывает различия между типами экосистем, разнообразием сред обитания и экологических процессов. Отмечают разнообразие экосистем не только по структурным и функциональным составляющим, но и по масштабу - от микробиогеоценоза до биосферы;

Все типы биологического разнообразия взаимосвязаны между собой : генетическое разнообразие обеспечивает разнообразие видов. Разнообразие экосистем и ландшафтов создает условия для образования новых видов. Повышение видового разнообразия увеличивает общий генетический потенциал живых организмов Биосферы. Каждый вид вносит свой вклад в разнообразие - с этой точки зрения не существует бесполезных и вредных видов.

Распределение видов по поверхности планеты неравномерно. Разнообразие видов в естественных средах обитания максимально в тропической зоне и уменьшается с увеличением широты. Самые богатые видовым разнообразием экосистемы - дождевые тропические леса, которые занимают около 7 % поверхности планеты и содержат более чем 90 % всех видов.

В геологической истории Земли в биосфере постоянно происходило возникновение и исчезновение видов - все виды имеют конечное время существования. Вымирание компенсировалось появлением новых видов, и в результате, общее число видов в биосфере возрастало. Вымирание видов - естественный процесс эволюции, который происходит без вмешательства человека.

В настоящее время под воздействием антропогенных факторов происходит сокращение биологического разнообразия за счет элиминации (вымирания, уничтожения) видов. В последнее столетие под влиянием человеческой деятельности скорость вымирания видов во много раз превысила естественную (по некоторым оценкам в 40000 раз). Происходит необратимое и некомпенсированное разрушение уникального генофонда планеты.

Элиминация видов в результате деятельности человека может происходить по двум направлениям - прямое истребление (охота, промысел) и косвенное (разрушение среды обитания, нарушение трофических взаимодействий). Чрезмерный промысел - наиболее очевидная прямая причина прямого сокращения численности видов, однако он гораздо менее влияет на вымирание, чем косвенные причины изменения среды обитания (например, вследствие химического загрязнения реки или вырубки леса).

Разнообразие биотического покрова, или биоразнообразие , - это один из факторов оптимального функционирования экосистем и биосферы в целом. Биоразнообразие обеспечивает устойчивость экосистем к внешним стрессовым воздействиям и поддерживает в них подвижное равновесие. Живое от неживого в первую очередь отличается на несколько порядков большим разнообразием и способностью не только сохранять это разнообразие, но и существенно увеличивать его по мере эволюции. Вообще эволюцию жизни на Земле можно рассматривать как процесс структурирования биосферы, процесс увеличиения разнообразия живых организмов, форм и уровней их организации, процесс возникновения механизмов, обеспечивающих устойчивость живых систем и экосистем в постоянно изменяющихся условиях нашей планеты. Именно способность экосистем поддерживать равновесие, используя для этого наследственную информацию живых организмов, и делает биосферу в целом и локальные экосистемы вещественно-энергетическими системами в полном смысле.

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

Русский геоботаник Л.Г. Раменский в 1910 г. сформулировал принцип экологической индивидуальности видов - принцип, который является ключом к пониманию роли биоразнообразия в биосфере. Мы видим, что в каждой экосистеме одновременно совместно обитает много видов, но вот какой в этом экологический смысл, задумываемся редко. Экологическая индивидуальность видов растений, сообитающих в одном растительном сообществе в одной экосистеме, позволяет сообществу быстро перестраиваться при изменении внешних условий. Например, в засушливое лето в данной экосистеме главную роль в обеспечении биологического круговорота играют особи вида А, которые более приспособлены к жизни при дефиците влаги. Во влажный год особи вида А оказываются не в оптимуме и не могут обеспечить биологический круговорот в изменившихся условиях. В этот год главную роль в обеспечении биологического круговорота в данной экосистеме начинают играть особи вида Б. Третий год оказался более прохладным, в этих условиях ни вид А, ни вид Б не могут обеспечить полное использование экологического потенциала данной экосистемы. Но экосистема быстро перестраивается, так как в ней имеются особи вида В, которые не нуждаются в теплой погоде и хорошо фотосинтезируют при пониженной температуре.

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

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

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

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

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

Разнообразие видов и разнообразие жизненных форм или экобиоморф - это далеко не одно и то же. Продемонстрирую это на таком примере. На лугу видов, родов и семейств растений может обитать в 2-3 раза больше, чем в темнохвойном лесу. Однако в пересчете на экобиоморфы и синузии окажется, что биоразнообразие темнохвойного леса как экосистемы значительно выше, чем биоразнообразие луга как экосистемы. На лугу мы имеем 2-3 класса экобиоморф, а в темнохвойном лесу 8-10 классов. На лугу видов много, но все они относятся либо к классу экобиоморф многолетние мезофитные летнезеленые травы, либо к классу однолетние травы, либо к классу зеленые мхи. В лесу же разными классами экобиоморф являются: темнохвойные деревья, листопадные деревья, листопадные кустарники, листопадные кустарнички, многолетние мезофитные летнезеленые травы, зеленые мхи, эпигейные лишайники, эпифитные лишайники.

Биоразнообразие организмов в биосфере не исчерпывается разнообразием таксонов и разнообразием экобиоморф живых организмов. Например, мы можем попасть в район, который целиком занят одной локальной элементарной экосистемой - верховым болотом, или сырым ольховым лесом в устье большой реки. В другом районе на такой же по площади территории мы встретим не менее 10-15 типов локальных элементарных экосистем. Экосистемы хвойно-широколиственного леса на дне долин рек закономерно сменяются здесь экосистемами кедрово-дубовых разнотарвно-кустарниковых лесов на южных пологих склонах гор, лиственично-дубовых разнотравных лесов на северных пологих склонах гор, елово-пихтовых лесов в верхней части северных крутых склонов гор и экосистемами остепненных лугов и куртинной растительности на крутых южных склонах гор. Нетрудно понять, что такое внутриландшафтное разнообразие экосистем определяется не только разнообразием слагающих их видов и экобиоморф, но и разнообразием экологического фона ландшафта , связанного в первую очередь с разнообразием форм рельефа, разнообразием почв и подстилающих их горных пород.

Процессы вымирания видов в биосфере компенсируются процессами видообразования. Если баланс этих двух процессов нарушится в пользу вымирания, то Землю, скорее всего, ждет судьба Венеры – то есть атмосфера из углекислого газа и паров воды, температура на поверхности порядка +200 градусов по Цельсию, испарившиеся океаны и моря. Жизнь на белковой основе в таких условиях, разумеется, просто невозможна. Став мощной геологической силой, человечество обязано взять на себя ответственность не только за будущее своих детей и внуков, но и за будущее всей биосферы. А это будущее во многом будет зависеть от того, насколько процесс вымирания видов в биосфере Земли отстает от процесса образования новых видов.

Для учета видов, находящихся на грани вымирания, во многих странах создаются Красные Книги - списки редких и исчезающих видов живых организмов. Для сохранения и поддержания биологического разнообразия создаются особо охраняемые природные территории - ООПТ (заповедники, национальные парки и др.), генетические банки данных. Сохранение отдельного вида возможно лишь при условии охраны его среды обитания со всем комплексом входящих в нее видов, климатических, геофизических и других условий. Особую роль играет при этом сохранение средообразующих видов (видов-эдификаторов), которые формируют внутреннюю среду экосистемы. Создание ООПТ направлено на охрану не только отдельных видов, но и целых комплексов и ландшафтов.

Заповедники служат также для оценки и мониторинга состояния биоразнообразия. Единой системы мониторинга состояния биоразнообразия на сегодняшний день в России не существует. Наиболее полный и постоянный контроль за изменением компонентов биоразнообразия осуществляется в заповедниках. Ежегодно заповедники готовят отчеты о состоянии экосистем ("Летописи природы") - сводки данных о состоянии заповедных территорий, охраняемых популяций растений и животных. Некоторые заповедники ведут "Летописи природы" более 50 лет, которые включают в себя непрерывные ряды данных по численности животных, биологическому разнообразию, динамике экосистем, а также приводятся данные по климатическим наблюдениям.

Часть заповедников России (18) входит в состав международной сети биосферных заповедников, специально созданных для мониторинга состояния биоразнообразия, климатических, биогеохимических и других процессов в масштабах Биосферы.

Причин необходимости сохранения биоразнообразия много: потребность в биологических ресурсах для удовлетворения нужд человечества (пища, материалы, лекарства и др.), этический и эстетический аспекты (жизнь самоценна) и т.д. Однако главная причина сохранения биоразнообразия состоит в том, что оно выполняет ведущую роль в обеспечении устойчивости экосистем и Биосферы в целом (поглощение загрязнений, стабилизация климата, обеспечение пригодных для жизни условий). Биоразнообразие выполняет регулирующую функцию в осуществлении всех биогеохимических, климатических и других процессов на Земле. Каждый вид, каким бы незначительным он не казался, вносит свой вклад в обеспечение устойчивости не только “родной” локальной экосистемы, но и Биосферы в целом.

ЭКОЛОГИЯ ПОЧВ

ЛЕКЦИЯ № 8,9,10

ТЕМА:

Экологические функции почв. Биохимическое преобразование верхних слоев литосферы. Трансформация поверхностных вод в грунтовые и участие в формировании речного стока. Регулирование газового режима атмосферы . Экологическая функция почв. Участие почв в формировании геохимического потока элементов.

Почвенный покров образует одну из геофизических оболочек Земли – педосферу. Основные геосферные функции почвы как природного тела обусловлены положением почвы на стыке живой и неживой природы. И главная из них – обеспечение жизни на Земле. Именно в почве укореняются наземные растения, в ней обитают мелкие животные, огромная масса микроорганизмов. В результате почвообразования именно в почве концентрируются жизненно необходимые организмам вода и элементы минерального питания в доступных для них формах химических соединений. Таким образом, почва – условие существования жизни, но одновременно почва – следствие жизни на Земле.

Глобальные функции почв в биосфере базируются на следующих основополагающих ее качествах. Во-первых, почва служит средой обитания и физической опорой для огромного числа организмов; во-вторых, почва является необходимым, незаменимым звеном и регулятором биогеохимических циклов, практически круговороты всех биогенов осуществляются через почву.

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

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

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

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

1.

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

А если всерьез задуматься, то получается, что:

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

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

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

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

А) способность к развитию;

Б) устойчивость;

в) собственно жизнь.

Жутковатая картина, не правда ли?

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

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

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

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

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

Видовое разнообразие

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

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

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

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

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

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

Генетическое разнообразие

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

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

Разнообразие сообществ и экосистем

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

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

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

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

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

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

2. МНОГООБРАЗИЕ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ – ОСНОВА ОРГАНИЗАЦИИ И УСТОЙЧИВОСТИ БИОСФЕРЫ

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

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

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

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

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

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

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

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

Таким образом:

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

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

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

3. ПРОБЛЕМА СОХРАНЕНИЯ РАЗНООБРАЗИЯ В ПРИРОДЕ КАК ФАКТОР ВЫЖИВАНИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА

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

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

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

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

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

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

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

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

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

— разработка методологических основ экономической оценки биоразнообразия;

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

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

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

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

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

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

На этом графике (Вилли, 1966) видно, как синхронно изменяется численность зайца (кривая 1) и численность рыси (кривая 2) в одной из экосистем. По мере увеличения численности зайца с некоторым запаздыванием начинает расти численность рыси. Увеличив свою численность рысь оказывает угнетающее воздействие на популяцию зайца. Численность зайца при этом сокращается, рыси не могут обеспечить себя пропитанием и уходят из данной экосистемы, или погибают. Снижается пресс со стороны рыси и численность зайца возрастает. Чем меньше в экосистеме видов хищников и видов растительноядных животных, тем более резкими бывают колебания их численности, тем труднее экосистеме сохранять свое равновесие. При большом числе видов жертв и видов хищников (см. предыдущую схему) колебания численности имеют значительно меньшую амплитуду.

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

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

А эти графики (Г.Ф. Гаузе, 1975) показывают, как в одной экосистеме изменяется численность инфузории туфельки (одноклеточное животное) (кривая 1) и хищной инфузории, питающейся инфузорией туфелькой (кривая 2). Два верхних графика - экосистема замкнутая и в пространстве ограниченная: а - у инфузории туфельки нет убежища; б - у инфузории туфельки есть убежище. Нижние графики (в) - экосистема открытая, при наступлении неблагоприятных условий и тот и другой вид могут спрятаться или уйти в другую систему. При наступлении же благоприятных условий и тот и другой вид могут вернуться.

К сожалению, экологи пока не могут смоделировать поведение реальных экосистем в условиях изменения определенных экологических факторов. И дело здесь не только в чрезвычайной сложности экологических систем и отсутствии достаточной информации об их составе. В экологии отсутствует теория, которая позволяла бы проводить такое моделирование. В связи с этим, при мощном воздействии на экосистемы требуется большая осторожность и следование правилу: «Прежде чем оказывать воздействие на экосистему и выводить ее из состояния равновесия, семь раз отмерь» и... не отрезай - откажись от этого воздействия. Двадцатый век убедил нас в том, что охранять природные экосистемы, поддерживая их в равновесном состоянии, куда разумнее, чем переделывать эти экосистемы, пытаясь их оптимизировать.

Следует сказать, что для поддержания равновесия в локальных экосистемах и для их биогеохимической оптимизации важно не таксономическое разнообразие само по себе по принципу «чем больше видов, тем лучше», а разнообразие функциональное , или разнообразие экобиоморф. Мерой функционального разнообразия экосистемы является число экобиоморф и синузий растений, животных, грибов и микроорганизмов. Мерой таксономического разнообразия является число видов, родов, семейств и других высших таксонов.