Учение о биоразнообразии
- 1. Понятие о биоразнообразии. Уровни биоразнообразия.
Понятие о биоразнообразии (бр)
Разнообразие- отсутствие однообразия, существование изменений и различий между объектами.
Впервые термин употребил Бейс в 1882г. в книге «Натуралист на Амазонке», где он описал 700видов бабочек за 1 час.
Понятие бр редко используется в науке, раньше использовали в природоохранных недрах.
Бр.-это вариабельность живых орг-в из всех источников, включая наземные, морские и иные экосистемы и экологич. Комплексы, частью которых они являются.
Это понятие включает разнообразие в рамках вида между видами и разнообразие экосистем.
В 1992г в Рио-де-Жанейро состоялась коненция о биолог. Разнообразии- цель- ликвидация условий исчезновения биол разнообразия. Бр-совокупность разнообразия и изменчивости всех существующих организмов и систем, в которой они являются неотъемлемой частью.
Конвенция о биологическом разнообразии является отражением растущей приверженности мирового сообщества принципам устойчивого развития. Она является существенным шагом вперед по пути сохранения биологического разнообразия, устойчивого использования его компонентов и совместного получения на справедливой и равной основе выгод, связанных с использованием генетических ресурсов.
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”.
Проф. Институт географии РАН (Тишков) , 1993г. -бр- разнообразие живого на всех уровнях его проявления, формирующ-ся в рез-те действия эволюции, экологии и антропогенных факторов.
Уилсон Е. сазал, бр-это суть жизни. Оно не является научным опред-ем, это «зонтичный» термин, значение которого необходимо опр-ть в каждом конкретном случае.
Уровни бр.
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.
Биологическое разнообразие включает генетическое разнообразие (наследственную изменчивость внутри каждого вида), видовое разнообразие (набор видов в данной экосистеме) и разнообразие сообществ/экосистем (местообитаний и экосистем в данной территории).
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.
- 2. Генетическое, видовое, экосистемное разнообразие.
Видовое разнообразие
Видовое разнообразие включает весь набор видов, обитающих на Земле. Существует два основных определения понятия вида. Первое: вид представляет собой совокупность особей, которая по тем или иным морфологическим, физиологическим или биохимическим характеристикам отличается от других групп. Это морфологическое определение вида. Сейчас для различения видов, которые внешне практически идентичны (например, бактерии), все чаще используют различия в последовательности ДНК и другие молекулярные маркеры. Второе определение вида – это совокупность особей, между которыми происходит свободное скрещивание, но при этом отсутствует скрещивание с особями других групп (биологическое определение вида).
Морфологическое определение вида обычно используется в таксономии, то есть биологами-систематиками, которые специализируются на идентификации новых видов и классификации видов. Биологическое определение вида обычно применяется в эволюционной биологии, поскольку оно основано больше на измеряемых генетических взаимоотношениях, чем на каких-то субъективно выделяемых физических чертах. Однако на практике использовать биологическое определение вида довольно трудно, поскольку это требует знаний о способности особей скрещиваться между собой, а это, как правило, трудно доступная информация
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.
Видовое разнообразие включает в себя весь набор видов, обитающих на Земле или на пр-й территрории.
Удельное число видов растет от полюсам к экватору. 30%-птиц, 40%-раст, 90%-насекомых.
Карл Линней- 11000 видов
Современная оценка-2млн видов
Общее число существующих видов по некоторым оценкам может достигать 5–10 млн, или даже 30–150 млн.
Генетическое разнообразие
Опр-ся 4 нуклеотидами, последовательность которых составляет генетический код.Новые генентические вариации возникают у особей через генные и хромосомные мутации, а также через рекомбинацию генов у орг-в , которым свойственно половое размн-е.
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.
Генетическое разн-е позволяет видам адаптироваться к измен-ям окр среды ( к температуре или вспышке нового заболевания).
В целом установлено, что редкие виды имеют меньшее генетическое разнообразие, чем широко распространенные, и соответственно они более подвержены угрозе вымирания при изменении условий окружающей среды.
В мире огромное кол-во генов. Изучен лишь 1% генетич материала. При утрате 1 вида может быть потеряно около 100 генов.
Харди-Вайнберг – при свободном скрещивании, отсутствии миграций и мутаций, относ-ая частота индивидов с каждым из этих аллелей будет оставаться в популяции постоянно из поколения в поколение.
Из-за случайных событий частота распред-я генов из поколения в пок-е несколько варьируется – это дрейф генов.
- Эффект основателя – (несколько особей покидают большую популяцию, образуя новую, меньше генетич. изм-ти, поэтому меньше сохраняется)
- Эффект бутылочного горлышка – (популяция сниж-ся в размерах, исчезают аллели, уменьшается гетерозиготность).
Люди прожили эф. Бутылочного горлышка 100000 лет назад, поэтому генетически сходны между собой ( всего 4 расы).
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.
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 – грибы и водоросли, которые вместе образуют лишайники; растения, которые дают кров муравьям, снабжающим их элементами питания; коралловые полипы и живущие в них водоросли.
- Ценность биоразнообразия.
Ценность бр.
Многие люди во всем мире интересуются жизнью дикой природы и растениями; они обеспокоены их защитой. Эта обеспокоенность может быть связана с желанием однажды посетить места обитания уникальных видов и увидеть их в дикой природе, или это может быть какая-то другая абстрактная связь
Ресурсный подход:
Источник пищи (съедобные растения 80тыс. видов, используется только 150)
90% всей пищи составляют 15 видов растений ( картофель, рис, пшеница и др).
Полезные лекарственные растения.
Гибридизация с дикими видами (устойчивость к вредителям. Получение ценных полезных форм).
Борьба с нежелательными переселенцами – интродуцентами (внедренный вид угнетает другие виды). (кактус опунция, борщевик Сосновского).
Борьбы с вредителями ( тля –божья коровка, муравьи).
Получение лекарства –(25% лекарств основаны на растительных компонентах)
Материалы для промышленности
Польза для будущих поколений ( барвинок розовый может излечить от лейкимии).
Строительный материал, одежда
Биоразнообразие имеет многомерную ценность. Крупный американский эколог Р.Примак предложил различать четыре основных ценности биоразнообразия.
Прямая коммерческая (потребительская) ценность. Биоразнообразие является материальным ресурсом: источником древесины, продовольствия, лекарственного сырья и др. Потребительская ценность распространяется на множество продуктов растительного и животного происхождения, которые используются местным населением. Дары моря дают 1/4 мирового потребления животного белка. Более 5 тыс. видов растений используются для медицинских целей в Китае и около 2 тыс. видов — в бассейне реки Амазонки. В некоторых развивающихся странах дикие животные служат основным источником протеина. До 1/4 потребности человечества в белке удовлетворяется за счет морепродуктов.
Непрямая коммерческая ценность. Эта ценность приносит экономическую выгоду без изъятия продукта и нарушения экосистем и связана с естественными экосистемными процессами. Ее примеры — предотвращение наводнений и эрозии почв, использование водных экосистем как естественных очистных сооружений, использование рекреационного потенциала экосистем и т.д.
Национальная морская служба США оценила ущерб от нарушения экосистем эстуариев (зон впадения рек в океан) в более чем 200 млн. долларов в год, т.к. падают прибыли, связанные с промышленной добычей рыбы и беспозвоночных, а также со спортивной ловлей рыбы. Беспрецедентные катастрофические наводнения в Бангладеш, Индии, на Филиппинах и Таиланде связаны с недавним сведением лесов в бассейнах рек. Во многом той же причиной объясняется катастрофический характер паводков на многих реках России.
Наконец, биоразнообразие имеет научную и образовательную ценность (фильмы о природе) и выступает индикатором состояния окружающей среды. К примеру, лишайники вследствие высокой чувствительности к загрязняющим веществам являются «системами раннего оповещения».
Опционная ценность. Этот вариант ценности отражает потенциальную пользу, которая может быть получена от пока не используемых видов растений, животных, грибов, бактерий. К примеру, сельскохозяйственные и лесные энтомологи заняты поиском насекомых, которые могут быть использованы для биологической защиты культурных растений и лесов. Выявлены растения, которые могут накапливать значительное количество золота, что позволит извлекать его из отходов — пустой породы (хвостохранилищ) золотых разработок.
Огромные резервы для получения лекарственных препаратов таят в себе растения, которые пока не включены в список лекарственных. (Недаром великий средневековый врач Парацельс говорил, что весь мир — аптека, а Всевышний — главный фармацевт).
Категория опционной ценности биоразнообразия является важнейшим рычагом для разработки системы его охраны: если один из потенциально полезных для человека видов исчезнет еще до того, как его обнаружат, то для глобальной экономики это может обернуться огромной потерей, даже если большинство видов в мире будет сохранено.
Ценность существования. Человек не желает жить в «каменных мешках городов» с собаками-роботами, как бы ни совершенны были эти механизмы и как бы искусно они ни узнавали своих хозяев и виляли хвостами. Общение с природой — внутренняя, генетически предопределенная потребность человека как биологического вида. По мере того, как снижается биоразнообразие и уменьшается доля сравнительно хорошо сохранившейся природы, у значительной части людей усиливается ностальгия по естественной природе. Люди готовы платить за то, чтобы не допустить исчезновения видов и сред их обитания. Особенно сильный отклик в душе людей находят проблемы сохранения «харизматической мегафауны», представленной львами, слонами, гориллами, бизонами, котиками, дельфинами, многими видами птиц и др.
Высока ценность существования и «нехаризматических» видов. Так, в наших городах многие жители получают положительные эмоции от того, что кормят синиц и белок и даже воробышков. За окном авторов на дереве есть воронье гнездо, где ежегодно супружеская пара птиц выводит потомство. С момента появления ворон ранней весной и до вылета «молодежи» из гнезда наблюдение за жизнью этих соседей доставляет много радости.
К сожалению, категория ценности существования очень медленно входит в менталитет россиян. Осознать ее важность должно помочь экологическое образование.
- Угрозы биоразнообразию.
Угрозы бр.
Здоровая окружающая среда составляет огромную экономическую, эстетическую и этическую ценность. Поддержание здоровья окружающей среды означает сохранение в хорошем состоянии всех ее составляющих: экосистем, сообществ, видов и генетического разнообразия. Первоначальные небольшие нарушения в каждом из этих компонентов могут в конечном итоге привести к его полному разрушению. При этом сообщества деградируют и сокращаются пространственно, теряют свое значение в экосистеме и в конечном итоге окончательно разрушаются.
Выделяют прямые и косвенные угрозы бр.
- Прямые – непосредственно деятельность, которая вызывала, вызывает ухудшение биологической среды и природных процессов.
- Косвенные – воздействуют на создание или поддержание прямых угроз.
Прямые угрозы. (11групп, по классификации IUCN):
1.развитие промышленности и жилого комплекса
1.1. жилищное строительство
1.2.промышл. и индустриальные зоны
1.3.туризм и зоны отдыха
2.с/х и аквакультура
2.1.зерновые культуры
2.2.лесные плантации
2.3.животноводство
2.4.аквакультура(выращивание жемчуга)
3.энергетика и орнодобыв промышл-ть
3.1.нефтяные и газовые разработки
3.2.горное дело и разработка пол. Ископ.
3.3.неистощимые источники энергии
4.транспорт
4.1. автомоб. И жд
4.2.транспортная энергия
4.3. морские пути
4.4.воздушные трассы
5. использование биолог. ресурсов
5.1.охота
5.2.сбор растений
5.3.рыбалка и сбор водных ресурсов
5.4.заготовка древесины
6.экспансия человека и нарушение им природного баланса
6.1.рекреация, неорганизованный туризм
6.2.войны
6.3.работа и иная деятельность
7.изменение естественной среды
7.1.пожары и пожаротушение
7.2.дамбы и упр-е (использование водных объектов)
7.3.др. изменения экосистем (стрижка деревьев, сенокос, мелиорация)
8.агрессивные и др. проблематичные виды
8.1.агрес.виды, пришлые и завезенные (борщевик Сосн)
8.2.агрес местные виды
8.3.интродуценты (американская норка)
9.загрязнения
9.1. ком-бытовые и городские сточные воды
9.2.промышл и военные отходы
9.3.отходы с/х и лесного х-ва
9.4.твердые отходы
9.5.загрязн водной среды
9.6.избыток энергии
10.геологические явл-я
10.1.вулканы
10.2.землетряс и цунами
10.3.обвалы и оползни
11.изм-е климата и др. опасные метеоявления
11.1.изм-е мест обитания (опустынивание, сведение лесов)
11.2.засуха
11.3.перепады температуры
11.4.шторм, наводнения.
Косвенные угрозы:
Могут быть различные причины:
- Социальные:
1.1.экологич катастрофы, засуха, заражение воды
1.2.масовые эпидемии, смертельные болезни
1.3.утрата национальной самобытности и традиций
1.4.сбои в поставках энергоносителей
1.5.межэтнические конфликты и войны
2. экономические причины.
потенциальные экономические доходы от биоразнообразия, в их числе: прямые (медицина, сырьё и материалы для селекции и фармации)
3.политические причины
(приоритет экономич интересов над экологическими)
3.1. отсутствие политич воли государства
3.2.слабо развитое законод-во
3.3.дефекты орган-ции гос-го управления
4. культурные причины (низкий уровень экологич знаний и экологич культуры)
- 5. Механизмы сохранения биоразнообразия.
Основой для построения механизмов для сохранения бр должен быть принцип нормирования состояния ОС и воздействия на нее хозяйств и иных структур. Исходя из этого принципа формируются:
- Административные мех-змы, реализующие систему запретов и ограничений
-экономич мех-змы, корректирующие экономические интересы хозяйствующих субъектов(налогообложение)
-мех-змы смешанного типа (лицензирование, сертификация).
Наилучшей стратегией для долговременной защиты биологического разнообразия является сохранение природных сообществ и популяций в дикой природе (in situ). Только в дикой природе виды способны продолжать внутри своих природных сообществ процесс эволюционной адаптации к изменяющейся окружающей среде. Однако для многих редких видов сохранение in situ не спасает их от увеличивающихся антропогенных нарушений. Если популяция слишком мала чтобы выжить, или если все сохранившиеся особи находятся за пределами охраняемой территории, тогда охрана in situ может оказаться неэффективной.
В таких обстоятельствах единственный способ предотвратить вымирание вида – это поддержать вид в искусственных условиях под присмотром человека. Такая стратегия называется ex situ. Уже есть ряд животных, вымерших в дикой природе, но сохранившихся в неволе, например олень Давида
Сохранение животных ex situ осуществляется в зоопарках, специальных фермах, аквариумах в рамках программ по разведению животных в неволе. Растения сохраняют в ботанических садах, дендрариях и банках семян. Промежуточной стратегией, сочетающей в себе элементы сохранения ex situ и in situ, является интенсивный мониторинг и управление популяциями редких и исчезающих видов на небольших охраняемых территориях. Такие популяции еще в какой-то степени остаются дикими, но человек вмешивается в их судьбу ради предотвращения снижения их численности.
В настоящее время в аквариумах содержится приблизительно 600 тыс. особей рыб, главным образом отловленных в дикой природе. Основные усилия сегодня направлены на развитие технологий по разведению и содержанию редких видов рыб в аквариумах с тем, чтобы потом выпустить их в природу, или уменьшить необходимость отлова диких видов. Особенно велика роль аквариумов в сохранении исчезающих китообразных.
В 1600 ботанических садах мира находятся крупнейшие коллекции живых растений, которые представляют собой главный ресурс для реализации мер по сохранению растений. Сегодня в ботанических садах всего мира растет 4 млн растений, представляющих 80 тыс. видов, то есть приблизительно 30% флоры мира.
Законодательная защита видов
После того как установлено, что конкретные виды нуждаются в защите, можно принимать законы и подписывать договоры для реализации такой защиты. Национальные законы защищают виды внутри стран, международные соглашения регулируют торговлю видами между странами.
Национальные законодательства
Во всем современном мире национальные правительства вместе с национальными природоохранными организациями играют ведущую роль в решении задач сохранения всех уровней биологического разнообразия. Принимаются законы по организации национальных парков, регулированию человеческой деятельности в рыболовстве, лесозаготовках, выпасе скота, загрязнении воды и атмосферы. Международные договоренности реализуются на границах и касаются торговли редкими животными, находящимися под защитой договора в какой-то стране. Многие национальные законы направлены на сохранение видов.
Международные соглашения
Хотя основной механизм защиты биологического разнообразия реализуется внутри отдельных стран, существуют и постоянно действуют международные соглашения, защищающие виды и среды обитания. Международное сотрудничество чрезвычайно необходимо по ряду важных причин. Во-первых, виды мигрируют через международные границы; усилия по сохранению видов птиц в северной Европе потерпят крах, если будут разрушены места их зимовки в Африке. Во-вторых, международная торговля продуктами природного происхождения может привести к чрезмерной эксплуатации видов, вызванной потребностями рынка. Контроль и администрирование торговли необходимы как при экспорте, так и импорте. В-третьих, задача сохранения биологического разнообразия имеет международное значение. Богатые страны средней полосы, пользующиеся плодами тропического биологического разнообразия, должны помогать менее богатым странам сохранять его.
И наконец, решение многих проблем, связанных с угрозой исчезновения видов и экосистем, по своему масштабу требуют международного сотрудничества. Имеется в виду чрезмерный рыбный промысел, охота, загрязнение атмосферы, выпадение кислых дождей, загрязнение озер, рек и океанов, глобальное изменение климата и истощение озонового слоя.