close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Лисова О. С. Биоразнообразие (самостоятельная работа)

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Воронежская государственная лесотехническая академия»
БИОРАЗНООБРАЗИЕ
Методические указания для самостоятельной работы
для студентов направления подготовки бакалавров
022000.62 – Экология и природопользование
ВОРОНЕЖ 2015
2
УДК
Лисова
О.С.
Биоразнообразие
[Текст]:
методические
указания
к
самостоятельной работе студентов направления подготовки бакалавров
022000.62 – Экология и природопользование / О.С. Лисова, Н.Л. Прохорова;
М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». - Воронеж, 2015. - 71 с.
Печатается по решению учебно-методического совета
ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № от
Ответственный редактор
г.)
3
СОДЕРЖАНИЕ
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТА…...…4
2. ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ
РАБОТЫ………………………………………………………………………….5
3. ОСНОВНЫЕ ТЕЗИСЫ РАЗДЕЛОВ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
БИОРАЗНООБРАЗИЕ, ОТВОДИМЫХ НА САМОСТОЯТЕЛЬНОЕ
ИЗУЧЕНИЕ……………………………………………………………………...10
3.1 Основы биоразнообразия ………………………………….…………..….10
3.2. Методы изучения биоразнообразия………………..…………………….12
3.3 Биоразнообразие: формирование и его уровни ………………..…...…15
3.4 Динамика видового разнообразия……………….…......………………28
3.4 Систематика живых организмов.……………………………………….32
3.6 Устойчивость экосистем…………………………………….………...36
3.7 Биоразнообразие, созданное человеком………………………………..38
3.8 Мировое биоразнообразие. Биоразнообразие России…………………...40
3.9 Редкие и исчезающие виды: проблемы
и перспективы сохранения ……………………………………………….….51
3.10 Мониторинг биоразнообразия ……………………………….…….…53
3.11 Биоразнообразие лесной среды…………………………………………54
3.12 Принципы сохранения биоразнообразия ……………………………….56
Контрольные вопросы……………………………………..……………………..71
Библиографический список…………………………………….………………..72
4
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТА
Целью самостоятельной работы студентов является овладение
фундаментальными знаниями, профессиональными умениями и навыками
деятельности по профилю, опытом творческой, исследовательской
деятельности. Самостоятельная работа студентов способствует развитию
самостоятельности, ответственности и организованности, творческого подхода
к решению проблем учебного и профессионального уровня.
Задачами СРС являются:
•
систематизация и закрепление полученных теоретических знаний и
практических умений студентов;
•
углубление и расширение теоретических знаний;
•
формирование умений использовать нормативную, правовую,
справочную документацию и специальную литературу;
•
развитие познавательных способностей и активности студентов:
творческой
инициативы,
самостоятельности,
ответственности
и
организованности;
•
формирование самостоятельности мышления, способностей к
саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации;
•
развитие исследовательских умений;
•
использование материала, собранного и полученного в ходе
самостоятельных занятий на семинарах, на практических и лабораторных
занятиях, при написании курсовых и выпускной квалификационной работ, для
эффективной подготовки к итоговым зачетам и экзаменам.
В процессе
самостоятельной работы студент приобретает навыки
самоорганизации, самоконтроля, самоуправления, саморефлексии и становится
активным самостоятельным субъектом учебной деятельности.
Выполняя самостоятельную работу под контролем преподавателя
студент должен:
− освоить минимум содержания, выносимый на самостоятельную работу
студентов по данной дисциплине;
− планировать самостоятельную работу в соответствии с графиком
самостоятельной работы;
− самостоятельную
работу
студент
должен
осуществлять
в
организационных формах, предусмотренных учебным планом и рабочей
программой дисциплины;
5
− выполнять самостоятельную работу и отчитываться по ее результатам в
соответствии с графиком представления результатов, видами и сроками
отчетности по самостоятельной работе студентов.
Студент может:
сверх предложенного преподавателем (при обосновании и согласовании
с ним) и минимума
обязательного содержания, определяемого ГОС
ВПО/ФГОС ВПО по данной дисциплине:
− самостоятельно определять уровень (глубину) проработки содержания
материала;
− предлагать дополнительные темы и вопросы для самостоятельной
проработки;
− в рамках общего графика выполнения самостоятельной работы
предлагать обоснованный индивидуальный график выполнения и отчетности
по результатам самостоятельной работы;
− предлагать свои варианты
работы;
организационных форм самостоятельной
− использовать для самостоятельной работы методические пособия,
учебные пособия, разработки сверх предложенного преподавателем перечня;
− использовать не только контроль, но и самоконтроль результатов
самостоятельной работы в соответствии с методами самоконтроля,
предложенными преподавателем или выбранными самостоятельно.
Самостоятельная работа студентов должна оказывать важное влияние на
формирование личности будущего специалиста, она планируется студентом
самостоятельно. Каждый студент самостоятельно определяет режим своей
работы и меру труда, затрачиваемого на овладение учебным содержанием по
каждой дисциплине. Он выполняет внеаудиторную работу по личному
индивидуальному плану, в зависимости от его подготовки, времени и других
условий.
2. ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Основной формой самостоятельной работы студента является изучение
конспекта лекций, их дополнение, рекомендованной литературы, активное
участие на практических и семинарских занятиях. Но для успешной учебной
деятельности, ее интенсификации, необходимо учитывать следующие
субъективные факторы:
6
1. Знание школьного программного материала, наличие прочной системы
зияний, необходимой для усвоения основных вузовских курсов. Это особенно
важно для математических дисциплин. Необходимо отличать пробелы в
знаниях, затрудняющие усвоение нового материала, от малых способностей.
Затратив силы на преодоление этих пробелов, студент обеспечит себе
нормальную успеваемость и поверит в свои способности.
2. Наличие умений, навыков умственного труда:
а) умение конспектировать на лекции и при работе с книгой;
б) владение логическими операциями: сравнение, анализ, синтез,
обобщение, определение понятий, правила систематизации и классификации.
3. Специфика познавательных психических процессов: внимание, память,
речь, наблюдательность, интеллект и мышление. Слабое развитие каждого из
них становится серьезным препятствием в учебе.
4. Хорошая работоспособность, которая обеспечивается нормальным
физическим состоянием. Ведь серьезное учение - это большой многосторонний
и разнообразный труд. Результат обучения оценивается не количеством
сообщаемой информации, а качеством ее усвоения, умением ее использовать и
развитием у себя способности к дальнейшему самостоятельному образованию.
5. Необходимо выработать у себя умение саморегулировать свое
эмоциональное состояние и устранять обстоятельства, нарушающие деловой
настрой, мешающие намеченной работе.
6. Овладение оптимальным стилем работы, обеспечивающим успех в
деятельности. Чередование труда и пауз в работе, периоды отдыха,
индивидуально обоснованная норма продолжительности сна, предпочтение
вечерних или утренних занятий, стрессоустойчивость на экзаменах и
особенности подготовки к ним,
7. Уровень требований к себе, определяемый сложившейся самооценкой.
Адекватная оценка знаний, достоинств, недостатков - важная
составляющая самоорганизации человека, без нее невозможна успешная работа
по управлению своим поведением, деятельностью.
Одна из основных особенностей обучения в высшей школе заключается в
том, что постоянный внешний контроль заменяется самоконтролем, активная
роль в обучении принадлежит уже не столько преподавателю, сколько
студенту.
7
Зная основные методы научной организации умственного труда, можно
при наименьших затратах времени, средств и трудовых усилий достичь
наилучших результатов.
Эффективность усвоения поступающей информации зависит от
работоспособности человека в тот или иной момент его деятельности.
Работоспособность - способность человека к труду с высокой степенью
напряженности в течение определенного времени. Различают внутренние и
внешние факторы работоспособности.
К внутренним факторам работоспособности относятся интеллектуальные
особенности, воля, состояние здоровья.
К внешним:
- организация рабочего места, режим труда и отдыха;
- уровень организации труда - умение получить справку и пользоваться
информацией;
- величина умственной нагрузки.
Выдающийся русский физиолог Н. Е. Введенский выделил следующие
условия продуктивности умственной деятельности:
- во всякий труд нужно входить постепенно;
- мерность и ритм работы. Разным людям присущ более или менее
разный темп работы;
- привычная последовательность и систематичность деятельности;
- правильное чередование труда и отдыха.
Отдых не предполагает обязательного полного бездействия со стороны
человека, он может быть достигнут простой переменой дела. В течение дня
работоспособность изменяется. Наиболее плодотворным является утреннее
время (с 8 до 14 часов), причем максимальная работоспособность приходится
на период с 10 до 13 часов, затем послеобеденное - (с 16 до 19 часов) и вечернее
(с 20 до 24 часов). Очень трудный для понимания материал лучше изучать в
начале каждого отрезка времени (лучше всего утреннего) после хорошего
отдыха. Через 1-1,5 часа нужны перерывы по 10 - 15 мин, через 3 - 4 часа
работы отдых должен быть продолжительным - около часа.
Составной частью научной организации умственного труда является
овладение техникой умственного труда.
Физически здоровый молодой человек, обладающий хорошей
подготовкой и нормальными способностями, должен, будучи студентом,
8
отдавать учению 9-10 часов в день (из них 6 часов в вузе и 3 - 4 часа дома).
Любой предмет нельзя изучить за несколько дней перед экзаменом. Если
студент в году работает систематически, то он быстро все вспомнит,
восстановит забытое. Если же подготовка шла аврально, то у студента не будет
даже общего представления о предмете, он забудет все сданное.
Следует взять за правило: учиться ежедневно, начиная с первого дня
семестра.
Время, которым располагает студент для выполнения учебного плана,
складывается из двух составляющих: одна из них - это аудиторная работа в вузе
по расписанию занятий, другая - внеаудиторная самостоятельная работа.
Задания и материалы для самостоятельной работы выдаются во время учебных
занятий по расписанию, на этих же занятиях преподаватель осуществляет
контроль за самостоятельной работой, а также оказывает помощь студентам по
правильной организации работы.
Чтобы выполнить весь объем самостоятельной работы, необходимо
заниматься по 3 - 5 часов ежедневно. Начинать самостоятельные
внеаудиторные занятия следует с первых же дней семестра, пропущенные дни
будут потеряны безвозвратно, компенсировать их позднее усиленными
занятиями без снижения качества работы и ее производительности невозможно.
Первые дни семестра очень важны для того, чтобы включиться в работу,
установить определенный порядок, равномерный ритм на весь семестр.
Ритм в работе - это ежедневные самостоятельные занятия, желательно в
одни и те же часы, при целесообразном чередовании занятий с перерывами для
отдыха. Вначале для того, чтобы организовать ритмичную работу, требуется
сознательное напряжение воли. Как только человек втянулся в работу,
принуждение
снижается,
возникает
привычка,
работа
становится
потребностью.
Если порядок в работе и ее ритм установлены правильно, то студент изо
дня в день может работать, не снижая своей производительности и не
перегружая себя. Правильная смена одного вида работы другим позволяет
отдыхать, не прекращая работы.
Таким
образом,
первая
задача
организации
внеаудиторной
самостоятельной работы – это составление расписания, которое должно
отражать время занятий, их характер (теоретический курс, практические
занятия, графические работы, чтение), перерывы на обед, ужин, отдых, сон,
9
проезд и т.д. Расписание не предопределяет содержания работы, ее содержание
неизбежно будет изменяться в течение семестра. Порядок же следует закрепить
на весь семестр и приложить все усилия, чтобы поддерживать его неизменным
(кроме исправления ошибок в планировании, которые могут возникнуть из-за
недооценки объема работы или переоценки своих сил).
При однообразной работе человек утомляется больше, чем при работе
разного характера. Однако не всегда целесообразно заниматься многими
учебными дисциплинами в один и тот же день, так как при каждом переходе
нужно вновь сосредоточить внимание, что может привести к потере времени.
Наиболее целесообразно ежедневно работать не более чем над двумя-тремя
дисциплинами.
Начиная работу, не нужно стремиться делать вначале самую тяжелую ее
часть, надо выбрать что-нибудь среднее по трудности, затем перейти к более
трудной работе. И напоследок оставить легкую часть, требующую не столько
больших интеллектуальных усилий, сколько определенных моторных действий
(черчение, построение графиков и т.п.).
Самостоятельные занятия потребуют интенсивного умственного труда,
который необходимо не только правильно организовать, но и стимулировать.
При этом очень важно уметь поддерживать устойчивое внимание к изучаемому
материалу. Выработка внимания требует значительных волевых усилий.
Именно поэтому, если студент замечает, что он часто отвлекается во время
самостоятельных занятий, ему надо заставить себя сосредоточиться. Подобную
процедуру необходимо проделывать постоянно, так как это является
тренировкой внимания. Устойчивое внимание появляется тогда, когда человек
относится к делу с интересом.
Следует правильно организовать свои занятия по времени: 50 минут работа, 5-10 минут - перерыв; после 3 часов работы перерыв - 20-25 минут.
Иначе нарастающее утомление повлечет неустойчивость внимания. Очень
существенным
фактором,
влияющим
на
повышение
умственной
работоспособности, являются систематические занятия физической культурой.
Организация активного отдыха предусматривает чередование умственной и
физической деятельности, что полностью восстанавливает работоспособность
человека.
10
3.
ОСНОВНЫЕ
ТЕЗИСЫ
РАЗДЕЛОВ
БИОРАЗНООБРАЗИЕ,
ОТВОДИМЫХ
НА
ИЗУЧЕНИЕ.
3.1 Основы биоразнообразия.
ПО
ДИСЦИПЛИНЕ
САМОСТОЯТЕЛЬНОЕ
Биоразнообразие - это мера количества, разнородности и изменчивости
форм живых организмов. Она включает в себя разнообразие в рамках вида,
многообразие видов и экосистем. Изучение биоразнообразия также включает
наблюдение за его изменениями в пространстве и времени.
Биоразнообразие существует везде – как в воде, так и на суше. Оно
включает в себя все организмы: от микроскопических бактерий до растений и
животных со сложным строением. Настоящий перечень видов, хотя и полезен,
остается неполным и недостаточным для обеспечения точного представления о
масштабах и распределении всех составляющих живой природы. На основе
современных знаний о том, как биоразнообразие изменяется с течением
времени, могут быть сделаны предположительные оценки темпов и причин
вымирания видов.
Ресурсы экосистемы – это блага, которые люди получают от
окружающей среды. Биоразнообразие играет важную роль в функционировании
экосистем и в многочисленных благах, которые они обеспечивают. Эти блага
включают: питательные вещества и круговорот воды в природе,
почвообразование и снегозадержание, сопротивление инвазивным видам,
опыление растений, регулирование климата, а также контроль над вредителями
и загрязнением. Для поддержания постоянства ресурсов экосистемы важно,
какие виды, и в каком количестве распространены на определенной
территории.
Биоразнообразие обеспечивает человека продовольствием, поддерживает
его здоровье - около 25% лекарств в США включают химические компоненты,
полученные из диких видов, а во всем мире таких лекарств продается на сумму
более 40 млрд. долл. ежегодно. Генетическое разнообразие - основа
урожайности сельскохозяйственных культур. Птицы, насекомые и животные
опыляют растения, которые человек употребляет в пишу. Многие
биологические виды обеспечивают естественную борьбу с сорняками и
грызунами, очищают воды, растения и микроорганизмы, возобновляют и
обогащают почву. Здоровые экологические ландшафты фильтруют и
11
регулируют водоснабжение пресной водой, предотвращают почвенную эрозию
и наводнения, разлагают сточные воды и отходы. Глобальная экономическая и
экологическая выгода биоразнообразия в мире оценивается на уровне 3 трлн.
долл. в год, что эквивалентно почти 11% годового мирового экономического
производства.
Эволюционное
учение
нашего
времени,
которое
называют
«неодарвинизмом», содержит ряд положений, которых не было в
первоначальной дарвиновской теории. Главной формообразующей силой попрежнему считается естественный отбор, хотя наши представления о
корпускулярной природе генов дают нам возможность более полно представить
себе возникновение изменчивости в результате мутаций, сохранение
изменчивости в скрытом состоянии в диплоидных организмах, перетасовку
генов в процессе генетической рекомбинации, обеспечивающую постоянный
источник новых генных сочетаний, на которые мог бы действовать
естественный отбор. Эволюция слагается из двух стадий: возникновения
изменчивости и изменения направления этой изменчивости под действием
естественного отбора.
Видообразование имеет очень важное значение: оно ведет к
дифференцировке, т.е. к дроблению одной генетической популяции на ряд
подгрупп, каждая из которых представляет собой независимую эволюционную
линию со своими возможностями для дальнейших филетических изменений.
В то же время, дивергенция непрерывна: она не прекращается после того,
как данная группа достигла ранга вида, а продолжается дальше, приводя к
возникновению более высоких таксономических категорий.
Оценки степени биологического разнообразия Земли впервые были
предприняты биогеографами, которые в XVIII–XIX веках разработали схемы
ботанико-географического и зоогеографического разделения поверхности
нашей планеты по степени своеобразия флоры и фауны. В XX веке такие же
схемы были составлены не только для флор и фаун, но и для сообществ
растений, животных, биогеоценозов.
Само словосочетание «биологическое разнообразие» впервые применил
Г. Бэйтс [1892] в известной работе «Натуралист на Амазонке», когда описывал
свои впечатления от встречи около 700 разных видов бабочек за время часовой
экскурсии.
12
Биоразнообразие в последнее десятилетие становится одним из самых
распространенных понятий в научной литературе, природоохранном движении
и международных связях. Научные исследования доказали, что необходимым
условием нормального функционирования экосистем и биосферы в целом
является достаточный уровень природного разнообразия на нашей планете. В
настоящее время биологическое разнообразие рассматривается как основной
параметр, характеризующий состояние надорганизменных систем. В ряде стран
именно характеристика биологического разнообразия выступает в качестве
основы экологической политики государства, стремящегося сохранить свои
биологические ресурсы, чтобы обеспечить устойчивое экономическое развитие.
Термин «биоразнообразие» является сокращением сочетания слов
«биологическое разнообразие». Разнообразие – это понятие, которое имеет
отношение к размаху изменчивости или различий между некоторыми
множествами или группами объектов. Биологическое разнообразие,
следовательно, имеет отношение к разнообразию живого мира. Термин
«биоразнообразие» обычно используется для описания числа, разновидностей и
изменчивости живых организмов. В широком смысле этот термин охватывает
множество различных параметров и является синонимом понятия «жизнь на
Земле».
Одним из существенных достижений здесь является расширение наших
представлений о видовом разнообразии жизни на Земле. Если сейчас описано
1,75 млн. видов растений, животных, микроорганизмов, то, по мнению ведущих
специалистов-систематиков, их реальное число достигает не менее 10–35 млн.,
в том числе 1 млн. видов микроорганизмов, 1 млн. видов нематод, 10 млн.
видов насекомых и около 10 млн. видов грибов. Особенно плохо изучены
влажные тропики, где, как полагают, описан только 1 из 20 обитающих видов,
особенно среди насекомых, грибов, а также почвенной фауны. При всей
неполноте наших знаний нельзя не отметить, что в XX столетии число таксонов
животных и растений увеличено по меньшей мере в 500 раз по сравнению с
концом XIX века.
3.2. Методы изучения биоразнообразия.
Каждый вид занимает свою эконишу. Зная биологию видов можно
составить карту потенциального распространения каждого. Карты отражают
зоны, в пределах которых виды могли бы создавать популяции и развиваться
13
под воздействием различных факторов. Обилие видов можно связать с частотой
встречаемости и характером распространения.
Классификация местообитаний.
Признаки классификации:
- физиономические
- таксономические
- экологические
На основе физиономических признаков можно выделить площади с
растительностью, сходной по облику, если на них сгруппированы в одинаковых
пропорциях растения идентичных морфолог типов и одинакового сезонного
развития. Удобно когда один или два доминирующих вида.
Таксономический критерий базируется на численно преобладающих
одиночных видах или некоторой совокупности видов, которые называются
характерными. Случаи, когда имеются небольшое число характерных видов –
редки, чаще бывает группа характерных видов. В любую экосистему входит
известное число элементов, которые могут быть и в других экосистемах, но
совместно существуют только в одной. Эта группа и служит отличительным
признаком этой экосистемы. Если характерный набор не выявляется, то для
выявления применяют статистический метод.
Экологический метод
Используется при необходимости отличать экосистемы по параметрам
абиотической среды. Метод трудоемок и требует большого числа показателей.
Надо выбрать именно те факторы, которые важны для организмов этой
экосистемы.
Когда условия постепенно меняются, то и доминирующие виды тоже
меняются. Лучшим индикатором условий служат виды со специфическими
требованиями к условиям обитания.
Классификация Грайма.
Здесь важным критерием служат суровость условий и нарушение в
результате антропогенной деятельности. Конкурентная стратегия (виды
конкурируют друг с другом за ресурсы и пространство) преобладает при
благоприятных условиях: оптимальные значения факторов среды, обилие
ресурсов и т.д. Чем суровее среда, тем слабее конкуренция. И тогда
конкурентная стратегия уступает место толерантной. Далее, чем сильнее
воздействует на среду человек, тем сильнее развивается рудеральная стратегия.
14
Чем сильнее нарушена среда тем слабее конкуренция. Свалка –
деградированная среда с рудеральной растительностью. По Грайму существуют
промежуточные конкурентно-рудеральные типы взаимоотношения. Сорные
виды при умеренном нарушении не только конкурируют с местными, но и
вытесняют их, но рудеральные виды в естественных фитоценозах жить не
могут.
Видовая структура биотического сообщества
Составление списка видов, входящих в состав сообщества, позволяет
установить некоторые закономерности его видовой структуры.
Частота – отношение числа особей одного вида (н) к общей численности
видов в рассматриваемой экосистеме (Н), выраженное в %.
Постоянство – отношение числа содержащих изучаемый вид выборок (р)
к общему числу выборок (Р), выраженное в %. Бывают постоянные (50%
выборок), добавочные (25-50) и случайные (менее 25%) категории видов.
Верность – показатель, выражающий степень привязанности вида к
экосистеме. Тогда виды могут быть:
- характерные – свойственные только одной экологической системе
- преферентные – встречаются в нескольких смежных экосистемах
- чуждые – случайно попавшие
- инфифферентные – способные существовать с равным успехом во
многих экосистемах
Почти всегда характерных меньше чем преферентных и чуждых. Зато по
численности особей характерных гораздо больше.
Доминирование – показатель, отражающий способности вида занимать в
экосистеме главенствующее положение и оказывать влияние на распределение
в ней энергии. Доминанты – виды, которые на своем трофическом уровне
обладают наибольшей продуктивностью. Искусственное изъятие доминанта
коренным образом меняет биотическое общество и влияет на физическую
среду.
Влияние доминантов выражается в: численности, размерах особей и
продукции.
Среди видов, где особи крупные доминантность определяется биомассой,
а где мелкие – численностью. В лесу для деревьев учитывают площадь
поперечного ствола, а для степи – площадь проектного покрытия.
15
3.3. Биоразнообразие: формирование и его уровни
Анализируя явление биологического разнообразия, необходимо
постоянно учитывать системность, многоуровневый характер биологических
явлений. Общая теория систем
предполагает целостное понимание
биологических явлений, где все биохимические процессы регулируются
геномом; геном не существует вне организма, организм – вне вида, вид – вне
экосистемы, а экосистема – вне географической среды.
3.3.1. Генетическое разнообразие
Естественное богатство нашей планеты связано с разнообразием
генетических вариаций. Генетическое разнообразие, т. е. поддержание
генотипических гетерозиготности, полиморфизма и другой генотипической
изменчивости, которая вызвана адаптационной необходимостью в природных
популяциях, представлено наследуемым разнообразием внутри и между
популяциями организмов.
Как известно, генетическое разнообразие определяется варьированием
последовательностей 4 комплиментарных нуклеотидов в нуклеиновых
кислотах, составляющих генетический код. Каждый вид несет в себе огромное
количество генетической информации: ДНК бактерии содержит около 1 000
генов, грибы – до 10 000, высшие растения – до 400 000. Огромно количество
генов у многих цветковых растений и высших таксонов животных. Например,
ДНК человека содержит более 30 тыс. генов.
Новые генетические вариации возникают у особей через генные и
хромосомные мутации, а также у организмов, которым свойственно половое
размножение, через рекомбинацию генов. Генетические вариации могут быть
оценены у любых организмов, от растений до человека, как число возможных
комбинаций различных форм от каждой генной последовательности. Другие
разновидности генетического разнообразия, например количество ДНК на
клетку, структура и число хромосом, могут быть определены на всех уровнях
организации живого.
Огромное множество генетических вариаций представлено у
скрещивающихся популяций и может быть осуществлено посредством
селекции. Различная жизнеспособность отражается в изменениях частот генов в
генофонде и является реальным отражением эволюции. Значение генетических
вариаций очевидно: они дают возможность осуществления и эволюционных
изменений и, если это необходимо, искусственного отбора.
16
Только небольшая часть (около 1%) генетического материала высших
организмов изучена в достаточной мере, когда мы можем знать, какие гены
отвечают за определенные проявления фенотипа организмов. Для большей
части ДНК ее значение для вариации жизненных форм остается неизвестным.
Каждый из 109 различных генов, распределенных в мировой биоте, не
дает идентичного вклада в формирование разнообразия. В частности, гены,
контролирующие фундаментальные биохимические процессы,
являются
строго консервативными у различных таксонов и, в основном, демонстрируют
слабую вариабельность, которая сильно связана с жизнеспособностью
организмов.
Если судить об утере генофонда с точки зрения генной инженерии,
принимая во внимание то, что каждая форма жизни уникальна, вымирание
всего лишь одного дикого вида означает безвозвратную потерю от тысячи до
сотен тысяч генов с неизвестными потенциальными свойствами. Генная
инженерия могла бы использовать это разнообразие для развития медицины и
создания новых пищевых ресурсов. Однако разрушение местообитаний и
ограничение размножения многих видов приводит к опасному уменьшению
генетической изменчивости, сокращая их способности адаптироваться к
загрязнению, изменениям климата, болезням и другим неблагоприятным
факторам. Основной резервуар генетических ресурсов – природные экосистемы
– оказался значительно измененным или разрушенным. Уменьшение
генотипического разнообразия, происходящее под воздействием человека,
ставит на грань риска возможность будущих адаптаций в экосистемах.
Изучение закономерностей распределения генотипов в популяциях
начато Пирсоном [1904]. Он показал, что при наличии разных аллелей одного
гена и действия свободного скрещивания в популяциях возникает совершенно
определенное распределение генотипов, которое можно представить в виде:
p 2 AA + 2 pqAa + p 2 aa ,
где p – концентрация гена A; q – концентрация гена a.
Х. Харди (1908) и В. Вайнберг (1908), специально исследовав это
распределение, высказали мнение, что оно является равновесным, так как при
отсутствии факторов, нарушающих его, оно может сохраняться в популяциях
неограниченное время. Так стала развиваться популяционная генетика. Главная
заслуга в разработке популяционной генетики, а особенно ее теоретического и
математического аспектов, в этот ранний период [1920–1940 гг.] принадлежит
17
С. С. Четверикову, С. Райту, Р. Фишеру, Дж. Холдейну, А. С. Серебровскому и
Н. П. Дубинину.
Биологическая эволюция – это процесс накопления изменений
в
организмах и увеличение их разнообразия во времени. Эволюционные
изменения затрагивают все стороны существования живых организмов: их
морфологию, физиологию, поведение и экологию. В основе всех этих
изменений лежат генетические изменения, т.е. изменения наследственного
вещества, которое, взаимодействуя со средой, определяет все признаки
организмов. На генетическом уровне эволюция представляет собой накопление
изменений в генетической структуре популяций.
Эволюцию на генетическом уровне можно рассматривать как
двухступенчатый процесс. С одной стороны, возникают мутации и
рекомбинации – процессы, обусловливающие генетическую изменчивость; с
другой стороны, наблюдается дрейф генов и естественный отбор – процессы,
посредством которых генетическая изменчивость передается из поколения в
поколение.
Эволюция возможна только в том случае, если существует
наследственная
изменчивость.
Единственным
поставщиком
новых
генетических вариантов служит мутационный процесс, однако эти варианты
могут по-новому рекомбинироваться в процессе полового размножения, т. е.
при независимом расхождении хромосом и вследствие кроссинговера.
Генетические варианты, возникшие в результате мутационного и
рекомбинационного процессов, передаются из поколения в поколение отнюдь
не с равным успехом: частота некоторых из них может увеличиваться за счет
других. Помимо мутаций к процессам, изменяющим частоты аллелей в
популяции, относится естественный отбор, поток генов (т. е. миграции их)
между популяциями и случайный дрейф генов.
На первый взгляд может показаться, что особи с доминантным
фенотипом должны встречаться чаще, чем с рецессивным. Однако соотношение
3:1 соблюдается лишь в потомстве двух особей, гетерозиготных по одним и тем
же двум аллелям. При других типах скрещивания в потомстве происходит иное
расщепление признаков, и такие скрещивания также влияют на частоты
генотипов в популяции. Законы Менделя ничего не говорят нам о частотах
генотипов в популяциях. Именно об этих частотах идет речь в законе Харди –
Вайнберга. Основное утверждение закона Харди – Вайнберга состоит в том,
18
что в отсутствие элементарных эволюционных процессов, а именно мутаций,
отбора, миграции и дрейфа генов, частоты генов остаются неизменными из
поколения в поколение. Этот закон утверждает также: если скрещивание
случайно, то частоты генотипов связаны с частотами генов простыми
(квадратичными) соотношениями. Из закона Харди – Вайнберга вытекает
следующий вывод: если частоты аллелей у самцов и самок исходно одинаковы,
то при случайном скрещивании равновесные частоты генотипов в любом
локусе достигаются за одно поколение. Если частоты аллелей у двух полов
исходно различны, то для аутосомных локусов они становятся одинаковыми в
следующем поколении, поскольку и самцы, и самки получают половину своих
генов от отца и половину – от матери. Таким образом, равновесные частоты
генотипов достигаются в этом случае за два поколения. Однако в случае
сцепленных с полом локусов равновесные частоты достигаются лишь
постепенно.
Закон Харди – Вайнберга сформулировали в 1908 году независимо друг
от друга математик Г. Х. Харди в Англии и врач В. Вайнберг в Германии.
Чтобы понять смысл этого закона, можно привести следующий простой
пример. Предположим, что данный локус содержит один из двух аллелей, A и a,
представленных с одинаковыми для самцов и самок частотами: p для A и q для
a. Представим себе, что самцы и самки скрещиваются случайным образом, или,
что то же самое, гаметы самцов и самок образуют зиготы, встречаясь случайно.
Тогда частота любого генотипа будет равна произведению частот
соответствующих аллелей. Вероятность того, что некоторая определенная
особь обладает генотипом AA, равна вероятности (p) получить аллель A от
матери, умноженной на вероятность (p) получить аллель A от отца, т. е.
p × p = p2 .
Закон Харди – Вайнберга гласит, что процесс наследования
преемственности сам по себе не ведет к изменению частот аллелей и (при
случайном скрещивании) частот генотипов по определенному локусу. Более
того, при случайном скрещивании равновесные частоты генотипов по данному
локусу достигаются за одно поколение, если исходные частоты аллелей
одинаковы у обоих полов.
Равновесные частоты генотипов задаются произведениями частот
соответствующих аллелей. Если имеются только два аллеля, A и a, с частотами
p и q, то частоты всех трех возможных генотипов выражаются уравнением:
19
( p + q )2 = p 2 + 2 pq + q 2
A a
AA Aa aa,
где буквам во второй строке, обозначающим аллели и генотипы,
соответствуют расположенные над ними частоты в первой строке.
Если имеется три аллеля, скажем, A1, A2 и A3 , с частотами p, q и r, то
частоты генотипов определяются следующим образом:
(p
A1
+ q + r ) = p 2 + q 2 + r 2 + 2 pq + 2 pr + 2 q
2
A2 A3
A1A1 A2A2 A3A3
A1A2, A1A3
A2A3.
Аналогичный прием возведения в квадрат многочлена может быть
использован для определения равновесных частот генотипов при любом числе
аллелей. Заметим, что сумма всех частот аллелей так же как и сумма всех
частот генотипов, должна быть равна единице. Если имеются только два аллеля
с частотами p и q, то p + q = 1, и, следовательно, p 2 + 2 pq + q 2 = ( p + q )2 = 1 ; если
же имеются три аллеля с частотами p, q и r, то p + q + r = 1, и, следовательно,
также ( p + q + r )2 = 1 и т. д.
Организмы, обладающие удачными вариантами признаков, имеют
большую вероятность по сравнению с другими организмами выжить и оставить
потомство. Вследствие этого полезные вариации в ряду поколений будут
накапливаться, а вредные или менее полезные вытесняться, элиминироваться.
Это и называется процессом естественного отбора, который играет ведущую
роль в определении направления и скорости эволюции.
Прямая взаимосвязь между степенью генетической изменчивости в
популяции и скоростью эволюции под действием естественного отбора была
доказана математическим путем Р. Фишером [1930] в его фундаментальной
теореме естественного отбора. Фишер ввел понятие приспособленности и
доказал, что скорость возрастания приспособленности популяции в любой
момент времени равна генетической вариансе приспособленности в тот же
момент времени. Однако прямые доказательства этого факта были получены
лишь в конце 60-х годов ХХ столетия.
Мутационный процесс служит источником появления новых мутантных
аллелей и перестроек генетического материала. Однако возрастание их частоты
в популяции под действием мутационного давления происходит крайне
медленно, даже в эволюционном масштабе. К тому же подавляющее
20
большинство возникающих мутаций устраняются из популяции в течение
немногих поколений уже в силу случайных причин. Неизбежность такого
течения событий впервые обосновал Р. Фишер в 1930 году.
Для человека и других многоклеточных показано, что мутации обычно
возникают с частотой от 1 на 100 000 (1 ⋅ 10 −5 ) до 1 на 1 000 000 (1 ⋅ 10 −6 ) гамет.
Новые мутанты, хотя и довольно редко, но постоянно появляются в
природе, поскольку существует множество особей каждого вида и множество
локусов в генотипе любого организма. Например, число особей того или иного
вида насекомых обычно составляет около 100 млн. (108). Если предположить,
что средняя мутабельность по одному локусу равна 1 мутации на 100 000 (10-5)
гамет, то среднее число вновь возникающих в каждом поколении мутантов по
этому локусу для данного вида насекомых составит 2 ⋅ 10 8 ⋅ 10 −5 = 2000 . (Частота
возникновения мутаций умножается на число особей и еще на два, так как
любая особь представляет собой продукт слияния двух гамет.) В генотипе
человека имеется около 100 000 (105) локусов. Предположим, что у человека
темп мутирования такой же, как у дрозофилы; в этом случае вероятность того,
что генотип каждого человека содержит новый аллель, отсутствовавший в
генотипе его родителей, равна 2 ⋅ 10 5 ⋅ 10 −5 = 2 . Иными словами, каждый человек
в среднем несет около двух новых мутаций.
Проделанные выше расчеты основаны на частотах возникновения
мутаций, обладающих внешним проявлением. В целом по геному темп
мутирования составляет не менее 7 ⋅ 10 −9 замен на одну нуклеотидную пару в
год. У млекопитающих число нуклеотидных пар в диплоидном геноме
4 ⋅ 10 9 .
Следовательно, нуклеотидные замены у
составляет около
млекопитающих происходят с частотой не менее 4 ⋅ 10 9 ⋅ 7 ⋅ 10 −9 = 28 в год на
диплоидный геном. Ясно, что мутационный процесс обладает колоссальными
возможностями поставлять новый наследственный материал.
Важный шаг в генетике популяций был сделан в 1926 году
С. С. Четвериковым. Исходя из закона Харди – Вайнберга, С. С. Четвериков
доказал неизбежность генетической разнородности природных популяций при
том, что новые мутации непрерывно появляются, но остаются обычно
скрытыми (рецессивными), а в популяции идет свободное скрещивание.
Из расчетов Четверикова следовало, а впоследствии это было полностью
подтверждено практикой, что даже редкие и вредные для особи мутантные
гены будут надежно укрыты от очищающего действия естественного отбора в
21
гетерозиготах
(организмах
со
смешанной
наследственностью)
с
доминирующими безвредными генами нормального дикого типа. Это значит,
что даже вредная гетерозигота (организм с однородной наследственностью)
мутация будет сохраняться в виде генетической «примеси» в течение ряда
поколений. Мутация будет как бы поглощена популяцией, из-за чего за
внешним однообразием особей одной популяции неизбежно скрывается их
огромная генетическая разнородность. Четвериков это выразил так: «Вид, как
губка, впитывает в себя гетерозиготные геновариации, сам оставаясь при этом
все время внешне (фенотипически) однородным». Для жизни популяций эта
особенность может иметь два разных следствия. В огромном большинстве
случаев при изменении условий среды вид может реализовать свой
«мобилизационный резерв» генетической изменчивости не только за счет
новых наследственных изменений у каждой особи, но и благодаря
«генетическому капиталу», доставшемуся от предков. Благодаря такому
механизму наследования популяция приобретает пластичность, без чего
невозможно обеспечить устойчивость приспособлений в меняющихся условиях
среды. Однако изредка возможен и другой исход: редкие скрытые вредные
мутации иногда могут встретиться у потомства совершенно здоровых
родителей, приводя к появлению особей с наследственными заболеваниями. И
это – тоже закономерное, неистребимое биологическое явление, своего рода
жестокая плата популяции за поддержание своей наследственной
неоднородности.
С. С. Четверикову популяционная генетика обязана еще одним
открытием, которое было изложено в маленькой, всего на 4 страницы, заметке
«Волны жизни», опубликованной в 1905 году на страницах «Дневника
Зоологического
отделения
Императорского
общества
любителей
естествознания и этнографии» в Петербурге. Он обратил внимание, что
поскольку любая природная популяция имеет конечную, ограниченную
численность особей, это неизбежно приведет к чисто случайным
статистическим процессам в распространении мутаций. При этом популяции
всех видов постоянно меняют численность (численность грызунов в лесу может
от года к году изменяться в сотни, а многих видов насекомых – в десятки тысяч
раз), из-за чего в разные годы распространение мутаций в популяциях может
идти совершенно по-разному. От громадной популяции птиц, насекомых,
зайцев и других животных в трудный для переживания год может остаться
22
всего несколько особей, причем иногда совершенно нетипичных для бывшей
популяции. Но именно они дадут потомство и передадут ему свой генофонд,
так что новая популяция по составу генетического материала будет совершенно
иной, чем прежняя. В этом проявляется генетический «эффект основателя»
популяции. Постоянно изменяется и геном в популяциях человека. К. Альстрем
на материале в южной Швеции показал, что в популяции человека передается
следующему поколению далеко не весь имеющийся генофонд, а лишь
избранная, а то и случайно «выхваченная» часть. Так, 20% поколения здесь
вовсе не оставили потомков, зато 25% родителей, которые имели трех и более
детей, дали 55% численности следующего поколения.
Постоянное давление мутаций и миграции генов, а также выщепление
биологически менее приспособленных генотипов по сбалансированным
полиморфных локусам создает проблему так называемого генетического груза.
Понятие генетического груза ввел Г. Меллер в 1950 году в работе «Наш
груз мутаций». По его расчетам, от 10 до 50% гамет у человека содержат хотя
бы одну вновь возникшую мутацию. Слабо вредящие мутации, если только они
проявляются в гетерозиготе, способны нанести популяции больший урон, чем
полностью рецессивные летальные мутации. Каждый из нас является
носителем по крайней мере восьми вредных мутаций, скрытых в
гетерозиготном состоянии. Г. Мёллер в соавторстве с Н. Мортоном и Дж. Кроу
[1956] произвели оценку генетического груза мутаций путем сравнения детской
смертности в случайных выборках из популяций и в семьях, где имели место
браки между родственниками. Они выделили собственно мутационный груз,
возникающий в результате мутационного давления, и сегрегационный груз как
следствие расщепления. Ими предложены расчеты летального эквивалента,
соответствующего числу мутаций, дающих вместе летальный исход. Так, один
летальный эквивалент может соответствовать одной летальной мутации, двум
полулетальным и т. д. Было показано, что средняя величина генетического
груза у человека равна 3–5 летальным эквивалентам.
Ю. П. Алтухов с коллективом сотрудников [1989] в результате
длительного изучения локальных стад рыб – больших изолированных друг от
друга популяций с исторически сложившейся субпопуляционной структурой –
пришел к выводу о высокой их устойчивости во времени и пространстве.
Изменчивость на уровне отдельных субпопуляций не играет самостоятельной
роли и отражает локальные различия действия отбора в силу гетерогенности
23
условий обитания, а также влияние случайных факторов. К аналогичному
заключению еще раньше пришел Ю. Г. Рычков при исследовании с
сотрудниками изолированных групп популяций человека – коренного
населения циркумполярной зоны Евразии. Американский генетик и
селекционер И. М. Лернер еще в 1954 году выдвинул представление о
генетическом гомеостазе, определив его как способность популяции приводить
в равновесие свою генетическую структуру и противостоять внезапным
изменениям. Один из важных механизмов генетического гомеостаза – отбор в
пользу гетерозигот, ведущий к сбалансированному равновесию. Вместе с тем
этот же механизм служит причиной образования генетического груза –
выщепляющихся гомозиготных классов особей. Такой груз был назван
сбалансированным и рассматривается как плата за поддержание гетерозигот,
причисленных к генетической элите популяции.
Лестничная структура миграции генов. В этой модели, как и в
островной, рассматривается совокупность колоний, однако обмен особями
происходит только между соседними колониями, и, таким образом,
непосредственно зависит от удаленности колоний друг от друга.
При равновесии межпопуляционная варианса генных частот
Vq =
p (1 − p )
,
2 N e (2 N e − 1){1 − 2 R1 R2 / (R1 + R2 )}
где R1 = [(1 + α )2 − (2 β )2 ] 2 ;
1
[
R2 = (1 − α )2 − (2 β )2
]
1
2
, в которых α = (1 − m1 )(1 − m ∞ ) и
β = m1 (1 − m ∞ ) / 2 ; в этих уравнениях m1 – интенсивность миграций между
смежными колониями, а m ∞ – давление миграции генов извне на всю
совокупность колоний (соответствует коэффициенту m в островной модели
С. Райта). Когда m1= 0, то α = 1 − m ∞ , β = 0 , и выражение сводится к формуле С.
Райта. Островная модель С. Райта, таким образом, представляет собой частный
случай лестничной модели в отсутствие обмена генами между соседними
колониями.
Важнейшая особенность подразделенности, также исследованная
теоретически, – способность подразделенных популяций поддерживать
значительно большее генетическое разнообразие в сравнении с
панмиктическими популяциями сопоставимого размера. Считается, что именно
такое разнообразие и позволяет подразделенной популяции более эффективно
реагировать на изменения среды и вслед за ними изменять свою
генотипическую структуру – тезис, играющий решающую роль в
24
эволюционной концепции С. Райта, известной под названием «теория
смещающегося равновесия», в которой «поверхность» W изображается
топографической картой с вершинами и долинами на едином ландшафте
генных комбинаций. В этой модели важнейшее заключение состоит в том, что
«эволюционный процесс зависит от постоянно смещающегося баланса между
факторами стабильности и изменений и что наиболее благоприятное условие
для этого – наличие тонко подразделенной структуры, в которой изоляция и
перекрестная коммуникация поддерживаются в соответствующем равновесии»
[Wright, 1951].
3.3.2 Видовое разнообразие
Под понятием «мир живых организмов» обычно рассматриваются виды.
Термин «биоразнообразие» часто рассматривают как синоним «видового
разнообразия», в частности «богатства видов», которое есть число видов в
определенном месте или биотопе. Общее биоразнообразие обычно оценивают
как
общее число видов в различных таксономических группах. На
сегодняшний день описано около 1,5 млн. видов, тогда как, по оценкам
специалистов, на планете сегодня обитает от 5 до 100 млн. видов. Более
консервативные исследователи считают, что их 12,5 млн.
Видовой уровень разнообразия обычно рассматривается как базовый,
центральный, а вид является опорной единицей учета биоразнообразия.
Рассмотрим единицы биоразнообразия по Б. А. Юрцеву [1994], на
которые можно опираться, разрабатывая и реализуя систему мер по его
сохранению. Единицы учета биоразнообразия должны обладать автономным
жизнеобеспечением,
способностью
к
неограниченно
длительному
самоподдержанию на фоне стабильной или умеренно флуктуирующей среды,
восстановлению при нарушениях и адаптивной эволюции. Особи не отвечают
такой совокупности характеристик, хотя в отдельных случаях возможны
исключения, когда «священные» или иные «исторические» деревья берутся
под охрану как памятники природы. Перечисленным требованиям в качестве
важных единиц учета и сохранения биоразнообразия удовлетворяют виды, а
применительно к ограниченным территориям – представляющие вид местные
популяции.
Базы разнообразной информации об организмах должны быть привязаны
к конкретным видам, а виды должны иметь четкий адрес в той или иной
25
таксономической системе. Так, охраняя вид А, в его лице мы охраняем одного
из последних представителей рода или семейства, или редкую жизненную
форму. Сведения по биологии и экологии вида необходимы для выработки
необходимых мер его охраны в природе и сохранении в культуре (in situ и ex
situ).
Виды зачастую являются основными объектами охраны, однако
природоохранная деятельность не должна строиться по таксономическому
принципу. В природе виды распределены вне зависимости от их
предполагаемого родства. Представители из разных таксонов растений,
животных и микроорганизмов, взаимно дополняя друг друга, образуют
биоценозы и биоты – биотические ядра экосистем; поэтому таксономические
списки животного и растительного мира и специальные перечни тех их
или
представителей, которые нуждаются в глобальной, национальной
локальной охране («Красные книги»), имеют контролирующее значение.
Таксономическое разнообразие любой региональной биоты слишком велико
для того, чтобы могло быть охвачено «Красной книгой». Чем богаче биота, тем
меньшая часть составляющих ее видов имеет шанс попасть в «Красную книгу».
Большая же часть флоры и фауны остается без правовой защиты.
3.3.3 Популяционное биоразнообразие
Исследования последних лет в экологии показали, что ни одно живое
существо, в том числе и человек, не может существовать просто как
индивидуум. Для выживания необходимы группы, получившие название
популяций. Популяции имеют генетические и динамические особенности.
Адаптация к резкому изменению окружающей среды, в том числе под
антропогенным и космическим воздействиями, идет, как правило, на
популяционном уровне. Там, где не может приспособиться никакой живой
организм, обязательно приспосабливается популяция, и таким образом
сохраняется непрерывность жизни на Земле. Таких примеров приспособления
на популяционном уровне можно привести очень много. Считалось, что ничто
живое на Земле не может существовать без кислорода. Однако на Дальнем
Востоке, в водах Японского моря была обнаружена бухта Кратерная, которая
расположена в кальдере громадного вулкана. Вулкан уже потух, но различного
рода вещества из этой кальдеры постепенно выделяются. И вот в ней
образовалась совершенно уникальная популяция живых организмов, которые
26
приспособились к жизни без кислорода. Для них кислород – это смерть, а вся
энергетика, весь обмен веществ, вся их жизнь связана с тем, что они «дышат»…
выделениями вулкана! Это совершенно уникальный пример адаптации.
Можно привести еще очень много примеров, когда на популяционном уровне
происходит приспособление живых организмов к совершенно новым условиям.
Например, привыкание всех болезнетворных микробов и вирусов к различного
рода препаратам есть не что иное, как адаптация к воздействию ядов именно на
популяционном уровне. Причем это происходит очень быстро, в течение
нескольких поколений.
В 1950-е годы на биологических факультетах вузов студентам читали
лекции о том, что американские империалисты забросили в страны народной
демократии, в частности Польшу и Венгрию, колорадского жука, чтобы
серьезно снизить урожай овощей; но это не страшно, поскольку жук южный, он
не вынесет морозов средней полосы. Сейчас колорадский жук обитает в
Сибири, он распространился далеко за Тюмень, на север. Это типичный пример
приспособления живого организма именно на популяционном уровне.
Популяция устойчива и легче приспосабливается только тогда, когда она
достигает максимального разнообразия составляющих ее особей. В результате
неблагоприятных условий отсекаются крайние варианты, всегда остаются
особи, приспособленные к новой среде. Они дают следующее поколение,
которое более устойчиво к этим влияниям. И так постепенно вырабатывается
поколение с совершенно новыми свойствами, приспособленное к этой
окружающей среде. Поэтому возможности у живых существ в сохранении
биосферы очень велики.
Проблемы сохранения биологического разнообразия на генетическом и
на популяционном уровнях вполне применимы и к человеку, хотя и в несколько
иной степени.
В свое время академик В.П.Казначеев делал доклад об адаптации
различных популяций человека (этот термин уже применялся в 70–е годы) к
условиям Крайнего Севера. Исследовались люди, которые переселялись на
Крайний Север, главным образом на нефте- и газоразработки, жили там в
течение многих лет, у них появлялись дети, внуки. Казалось бы, люди,
приехавшие из-под Москвы, гораздо лучше должны приспособиться к
условиям Крайнего Севера, чем люди, приехавшие, например, из-под
Волгограда или Астрахани. Но оказалось, что иногда южане
27
приспосабливались к северу гораздо лучше, чем жители средней полосы. На
примере исследований человека на севере очень отчетливо выявилась одна
общая биологическая закономерность – адаптация к условиям среды у широко
распространенных видов и очень узко специализированных форм идет
различно. Подобные исследования когда-то велись на Кавказе и в Андах, и на
человеке, и на растениях, и на животных. Выяснилось, что популяции
совершенно по-разному приспосабливаются к условиям высокогорья. Говоря о
Н.К.Рерихе, мы вспоминаем о совершенно особом мире гор, об особых
механизмах приспособления человека к условиям высокогорья. Житель низин,
который поднимается в горы, начинает задыхаться, ему не хватает воздуха,
учащается сердцебиение. Требуется значительное время, чтобы человек
адаптировался. При этом происходят определенные изменения в крови,
увеличивается количество гемоглобина. У людей, переселившихся в горы, как
правило, резко увеличивается объем сердца, мышцы сердца. У коренных
жителей, у шерпов или у кавказских народов, сердце обычных размеров,
количество гемоглобина нисколько не превышает количество гемоглобина у
людей с равнины. Однако они прекрасно адаптированы к горным условиям.
Выяснилось, что в приспособлении, адаптации, наблюдается невероятное
различного рода биологическое разнообразие человека. Если у жителей
равнины, поднимающихся в горы, приспособление связано с резким усилением
различных физиологических функций организма и энергообмена, то у
коренных жителей адаптация идет на клеточном уровне, она не связана с
увеличением затрат энергии. Это совершенно иной тип адаптации. Очень
важно, чтобы и тот, и другой типы сохранялись. К сожалению, воздействия на
биосферу, которые в последнее время усиливаются под влиянием как
антропогенных, так и внешних космических факторов, не всегда благоприятно
сказываются на живых организмах, в том числе и на человеке. В результате
отрицательных воздействий сужается диапазон биологического разнообразия,
что зачастую приводит к отрицательным последствиям. В результате
длительных и очень детальных исследований оказалось, что размах
изменчивости различного рода биологических показателей у людей,
подвергшихся радиоактивному облучению, например, чернобыльцев, очень
резко снижается. Такие люди (не отдельные особи, а как популяция),
подвергшиеся разрушительному воздействию радиации, не смогут
приспосабливаться к изменениям окружающей среды, в том числе и к
28
болезнетворным организмам. Это важнейшая проблема XXI века. Для того
чтобы ее решить, необходимо объединение и научного, и духовного знаний. И
в связи с этим опять следует повторить мысль Е.И.Рерих о том, что
однообразие, особенно однообразие мыслей, однообразие действий,
однообразие понятий ведет к застою и в конечном счете – к смерти. Поэтому
проблема сохранения биологического разнообразия подразумевает сохранение
разнообразия и всего населения Земли, и малых ее народов, их обычаев, их
особенностей приспособления к среде, духовных, культурных и других
особенностей, то есть всего, из чего состоит наша биосфера и наше
человеческое общество.
3.4 Динамика видового разнообразия
География биоразнообразия.
Темпы, формы и направленность дифференциации биот определяются
важнейшими факторами, среди которых выделяются географические,
действующие прямо или опосредованно через экологические процессы. Их
прямое действие проявляется через изменение физических и химических
параметров биосферы, на которые биота вынуждена реагировать. Таковы
изменения концентрации солей в Мировом океане, региональные и локальные
явления опреснения морских вод, динамика СО2 и озона в атмосфере,
потепления и похолодания ландшафтной сферы, оледенения, дрейф
континентов и т. д. Именно эти явления определяют «мегауровень»
дифференциации биот во времени и пространстве, включая действие факторов
мегаэволюции живых организмов и их катастрофическое вымирание на
рубежах геологических эпох и периодов.
Географические процессы определяют динамику биоразнообразия и
опосредованно, через экологию не только сообществ, но также видов и
популяций. Особенно это касается регуляции структуры сообществ
климатическими и почвенными факторами. Анализ картографических данных
по распространению сообществ и экосистем неоспоримо свидетельствует, что
их структура и пространственное размещение находятся в теснейшей
зависимости от действующих параметров абиотической среды. Но именно
структура сообществ обычно сама выступает фактором, направляющим
процесс эволюционной дифференциации видов через механизм конкурентного
исключения и возможности натурализации мигрантов. Классические примеры
29
здесь представляет островная география, например Мадагаскара, Новой
Зеландии, Австралии, где все направления эволюции животного населения,
структура сообществ определялись отсутствием в составе сообществ хищных
плацентарных млекопитающих.
Столь же эффективно, хотя и опосредованно, действуют географические
факторы на эволюцию видов и популяций, определяя пространства
возможностей и темпы дрейфа генов, регулируя возникновение географических
популяций и пути их дальнейшей эволюции. Многие антропогенные факторы
изменения биот, за исключением экотоксикологического и прямого
воздействия на виды, можно рассматривать как опосредованно-географические,
поскольку механизм их действия или в устранении географических преград для
расселения, или в обеднении ландшафтного разнообразия среды, что лишает
многие виды их местообитаний.
Географические закономерности изменения биоразнообразия наиболее
полно
реализуются
картографическими
методами.
Традиционно
картографический метод используется при флористических и фаунистических
работах по оценке биоразнообразия. Оценка альфа-разнообразия ведется по
разным показателям и индексам видового богатства. Одной из первых в этом
плане следует отметить карту Е. В. Вульфа [1954] по оценке богатств флоры
различных территорий земного шара. Генерализация данных о числе видов в
пересчете на стандартные площади (100, 1000, 10 000 и 100 000 км2) позволила
составить серию картосхем, отражающих закономерности изменения уровней
флористического богатства по широтному градиенту Северной Евразии.
Информацию о бета-разнообразии традиционно содержат карты
растительности разного масштаба, дающие представление о типологическом
разнообразии как коренных, так и производных сообществ различных в
природном отношении регионов.
Географические механизмы динамики мирового разнообразия были
выявлены на примере фауны шельфовых морей Мирового океана.
Установленная связь размеров ареала таксона с его возрастом послужила
основой для количественных сопоставлений разнообразия во времени на базе
теории островной биогеографии. Авторы исследования [Шопф, 1982; Valentine,
1973] установили зависимость разнообразия от размеров ареала: большая
площадь ареала способствует длительности жизни популяций, сокращая риск
их исчезновения в критические периоды, увеличивает способы адаптации в
30
дифференцированной среде, в разнообразных сообществах. Ключевым
моментом признана динамика площадей и числа биогеографических
провинций, обладающих эндемизмом видов порядка 50%. На протяжении
десятков миллионов лет происходило изменение числа провинций – главного
показателя уровня глобального разнообразия. Дж. Валентин попытался
объяснить явления массового вымирания видов. По его мнению, массовое
вымирание обитателей моря в Пермском периоде может быть объяснено не
только изменениями солености Мирового океана, но и уменьшением с 14 до 8
числа провинций с их эндемичными фаунами на протяжении этого периода. На
этом фоне отмечались «скачки» биоразнообразия, обусловленные
присоединением новых адаптивных зон, увеличением разнообразия до
локального насыщения, а также дифференциацией фауны на больших
пространствах, где каждая устойчивая водная масса образует свою отдельную
провинцию. Данный пример свидетельствует о том, что при рассмотрении
географических аспектов биоразнообразия, наряду с современным его
состоянием, важно учитывать изменение биоразнообразия во времени.
Географические аспекты глобальной исследовательской программы
«Биологическое разнообразие» составляют ее существенную часть, поскольку
именно географический смысл имеют исследования альфа-, бета-, и гаммаразнообразия. Завершение стандартизованных исследований по биоразнообразию 1991–1997 гг. под эгидой Международного союза биологических наук открывает этап новых проектов. Среди них могут найти место и дальнейшие исследования географических закономерностей формирования структуры биоразнообразия в различных регионах мира. Анализ биологического разнообразия
может быть достаточно эффективным средством мониторинга оценки качества
окружающей среды, как это сделано в зоне радиоактивного загрязнения Чернобыльской АЭС, слежения за состоянием биологических ресурсов. Но для эффективного применения на практике такого подхода нужны уже не только научные разработки, но и государственная служба экологического мониторинга
на федеральном и региональном уровнях.
Рассматривая эту тему, мы попытаемся ответить на некоторые вопросы:
почему одни сообщества богаче видами, чем другие? существуют ли
закономерности или градиенты видового разнообразия? если да, то на чем они
основаны? На эти вопросы есть вполне правдоподобные и обоснованные
варианты ответов, но все они имеют свои слабые стороны. Такая ситуация
31
должна не столько обескураживать, сколько мобилизовать силы будущих
исследователей. Основная прелесть экологии как раз в том, что существует
много важных, очевидных для каждого проблем, а их решение по-прежнему от
нас ускользает.
Видовое богатство сообщества мы могли бы связать с целым рядом
факторов, относящихся к нескольким категориям.
1. Так называемые, «географические» факторы в широком смысле слова,
а именно широта, высота над уровнем моря и (в водной среде)
глубина. Их часто связывали с видовым богатством, как это будет
рассмотрено ниже, однако сами по себе они, вероятно, не могут его
определять. Если видовое богатство меняется с широтой, значит,
должен быть еще какой-то фактор, зависящий от нее и
непосредственно влияющий на сообщества.
2. Следующая группа факторов как раз имеет тенденцию коррелировать
с широтой и т. п., однако корреляция эта не абсолютна. В той мере, в
какой она прослеживается, ими можно часто объяснить широтный и
другие градиенты. Однако из-за неполноты корреляции они же
затрудняют толкование зависимости от других градиентов. К таким
факторам относятся: продуктивность среды, климатическая
изменчивость, возможно также «возраст» местообитания и
«суровость» среды (хотя последнее понятие, как будет показано далее,
едва ли поддается определению).
3. Третья
группа
факторов
характеризуется
географической
изменчивостью, не связанной с широтой, и т. п. По этой причине они,
как правило, маскируют или извращают зависимость между видовым
разнообразием и средовыми параметрами. Это относится к масштабам
физических нарушений, испытываемых местообитанием, изоляции,
или островному характеру, и степени его физической и химической
неоднородности.
Наконец, ряд факторов представляет собой биологические свойства
сообщества, но при этом оказывает существенное влияние на его структуру.
Среди них особенно важны интенсивность хищничества и конкуренции,
пространственная, или «архитектоническая», неоднородность, обусловленная
самими организмами, а также положение сообщества в сукцессионном ряду.
Эти факторы можно было бы назвать «вторичными», поскольку сами они
32
определяются внешними для сообщества влияниями. Тем не менее, все они
способны мощно воздействовать на формирование его окончательного облика.
3.5 Систематика живых организмов
Многообразие живых организмов изучается разделом биологии,
называемым систематикой. Систематика – это раздел биологии, занимающийся
описанием, обозначением и классификацией организмов. Классификация, т.е.
распределение всего множества живых объектов по определенным группам
(таксонам), является одной из важнейших задач систематики.
Развитие систематических представлений.
До середины ХХ в. органический мир делили только на два царства растений и животных. Только с развитием электронной микроскопии и
молекулярной биологии в середине ХХ в. началась фундаментальная
перестройка всей системы высших таксонов. Принципиально важным было
установление факта резкого отличия бактерий, цианобактерий (сине-зеленых
водорослей) и недавно открытых архебактерий от всех остальных живых
существ.
У них нет истинного ядра, а генетический материал в виде кольцевой
цепи ДНК лежит свободно в нуклеоплазме и не образует настоящих хромосом.
Они также отличаются отсутствием митотического веретена (деление
немитотическое), микротрубочек, митохондрий, центриолей. Эти организмы
называются доядерными, или прокариотами. Все остальные организмы (одно- и
многоклеточные) имеют настоящее ядро, окруженное мембраной.
Генетический материал ядра заключен в хромосомах, содержащих ДНК, РНК и
белки, обычно имеются различные формы митоза, а также упорядоченно
расположенные микротрубочки, митохондрии и пластиды. Такие организмы
называются ядерными, или эукариотами. Различия между прокариотами и
эукариотами так существенны, что в системе организмов их выделяют в
надцарства.
Согласно современным взглядам, прокариоты эволюционно, наряду с
предками эукариот - уркариотами, относятся к наиболее древним организмам.
Надцарство прокариот состоит из двух царств - бактерий (включая
цианобактерий) и архебактерий. Сложнее обстоит дело с гораздо более
разнообразным надцарством эукариот. Оно состоит из трех царств - животных,
грибов и растений. Царство животных включает в себя подцарства простейших
33
и многоклеточных животных. Объем подцарства простейших вызывает
большие разногласия, многие зоологи включают в него также часть
ядросодержащих водорослей и низшие грибы. Простейшие - одноклеточные
эукариотные организмы, имеющие микроскопические размеры. Простейшие не
обладают единым планом строения и в целом характеризуются большими
различиями, а не единством. По разным данным их количество варьирует от 40
до 70 тыс. видов, фауна простейших изучена недостаточно.
Международный комитет по систематике простейших выделил (1980)
семь типов этих организмов, и эта классификация является общепринятой.
Подцарство многоклеточных животных включает в себя организмы
разнопланового строения - пластинчатые, губки, кишечнополостные, черви,
хордовые и др. Однако для всех них характерно разделение функций между
различными группами клеток.
Растения - царство автотрофных организмов, для которых характерны
способность к фотосинтезу и наличие плотных клеточных оболочек,
состоящих, как правило, из целлюлозы; запасным веществом служит крахмал.
Царство грибов включает в себя организмы, называемые низшими
эукариотами. Своеобразие грибов определяется сочетанием признаков как
растений (неподвижность, неограниченный верхушечный рост, способность к
синтезу витаминов, наличие клеточных стенок), так и животных
(гетеротрофный тип питания, наличие хитина в клеточных стенках, запасных
углеводов в форме гликогена, образование мочевины, структура цитохромов).
Большое сходство в строении клеток эукариот можно объяснить тем, что
они произошли от общего предка, который имел все главные особенности
ядерных организмов. Кто же был этим предком: автотрофный организм, т. е.
растение, или гетеротрофный организм, т. е. животное? Мнения ученых
расходятся. Одни считают, что первыми ядерными организмами были растения,
от которых произошли грибы и животные. Другие полагают, что первыми
ядерными организмами были животные, произошедшие от доядерных
гетеротрофов и давшие потом начало грибам и растениям.
Необходимо отметить, что сторонники обеих гипотез признают
непосредственное родство растительного и животного царств. Это означает, что
вначале различия между растениями и животными были невелики, а в ходе
дальнейшей эволюции все больше возрастали. Причина постепенного
расхождения в процессе эволюции животных и растений кроется в главном
34
различии между ними, а именно в характере обмена веществ: первые являются
гетеротрофами, вторые - автотрофами. Неорганические соединения, которыми
питаются растения, рассеяны в непосредственной близости от них (в воде,
почве, атмосфере). Поэтому растения могут питаться, ведя относительно
неподвижный образ жизни. Животные же могут синтезировать органические
вещества только из органических веществ, содержащихся в телах других
организмов, что обуславливает их подвижность.
К другим важным особенностям животных относят активный метаболизм
и в связи с этим ограниченный рост тела, а также развитие в процессе
эволюции различных функциональных систем органов: мышечной,
пищеварительной, дыхательной, нервной систем и органов чувств. Клетки
животных, в отличие от растений, не имеют твердой (целлюлозной) оболочки.
Однако границы между тремя царствами эукариот служат предметом
разногласий, и лишь будущие исследования могут внести ясность в этот
вопрос.
Поэтому не создана и общепринятая система организмов, поэтому и
число типов (отделов) у разных авторов неодинаково. Например, Р. Циттекер в
1969 г. предложил выделить и четвертое царство эукариот - царство протистов,
куда отнес простейших, эвгленовых, золотистые водоросли, пирофитовые
водоросли, а также гифохитридиомицетов и плазмодиофоровых, относимых
обычно к грибам.
Примерами современной общепринятой системы организмов могут
служить системы А. Л. Тахтаджяна (1973), Л. Маргелис (1981). На основе
данных, приведенных в этих работах, система живых организмов
представляется в следующем виде.
А. Надцарство Доядерные организмы, или Прокариоты:
I. Царство Бактерии.
1. Подцарство Бактерии.
II. Царство Архебактерии.
Б. Надцарство Ядерные организмы, или Эукариоты:
I. Царство Животные.
1. Подцарство Простейшие.
2. Подцарство Многоклеточные.
Для того чтобы классифицировать объекты, их надо охарактеризовать,
идентифицировать. Для идентификации используют разнообразные признаки:
35
морфологические, физиологические, биохимические, иммунологические.
Специальный раздел систематики - номенклатура, задает правила присвоения
названий объектам. В систематике живых организмов используют
биноминальную номенклатуру К. Линнея, согласно которой биологическому
виду присваивается название из двух слов. Первое определяет принадлежность
роду, второе – виду.
Систематика живых организмов постоянно изменяется и обновляется. На
рис. 1 представлено соответствующее современной систематике подразделение
живых организмов на крупные таксоны.
Рис 1. Современная систематика подразделения организмов на крупные
таксоны
Далее представлена краткая характеристика основных систематических
групп клеточных живых организмов – рис 2.
36
3.6 Устойчивость экосистем
Устойчивость экосистем – это способность экосистем сохранять
структуру и нормальное функционирование при изменениях экологических
факторов. Рассмотренные выше адаптации организмов к изменениям факторов
среды обитания в определенной степени обеспечивают устойчивость
экосистем, в состав которых они входят, к изменению экологических факторов
среды. Однако, как и всякая более сложная система, экосистема по сравнению с
отдельными видами организмов имеет более высокую степень надежности
функционирования в изменяющейся среде, так как на системном уровне
формируются и развиваются новые, системные механизмы обеспечения
устойчивости и живучести экосистем, которые отсутствовали у отдельных
видов. Такие эволюционно выработанные механизмы приспособления
экосистем к изменениям среды обитания называются адаптациями экосистем.
Рассмотрим адаптации экосистем, состоящие из адаптационных
механизмов двух уровней: видовой уровень и интеграционный, или системный
уровень. Видовой (низший) уровень соответствует ранее рассмотренным
37
механизмам в подразделе «Адаптации организмов к изменению экологических
факторов». Системный уровень образуют приспособительные механизмы,
возникающие за счет видового взаимодействия по трофическим цепям и сетям.
Природа этих интеграционных, системных механизмов обеспечения
устойчивости экосистем основана на круговороте веществ, который
осуществляется с помощью трофических цепей.
Существование биогеохимических круговоротов создает возможность
для саморегуляции экосистем (или гомеостаза), что придает экосистеме
устойчивость в течение длительных периодов. Например, показателем
устойчивости глобальной экосистемы, связанной с круговоротом веществ,
может служить следующий факт. Известно, что 93% массы тела человека
составляют 4 химических элемента: кислород, углерод, водород и кальций,
которые, во-первых, входят в перечень одиннадцати самых распространенных в
геосферах Земли химических элементов, и, во-вторых, эти четыре элемента
сами образуют более 56% массы геосфер.
Видовое разнообразие – также один из факторов устойчивости экосистем
к неблагоприятным факторам среды. Разнообразие обеспечивает как бы
подстраховку, дублирование устойчивости. Например, малочисленный вид при
неблагоприятных условиях для другого широко представленного вида может
резко увеличить свою численность и таким образом заполнить освободившееся
пространство (экологическую нишу), сохранив экосистему как единое целое.
Такая последовательная смена видов или замена одного биоценоза другим
называется сукцессией (от лат. сукцедо – следую).
Чтобы лучше уяснить суть сукцессии в экосистеме, рассмотрим два
примера:
1) известно, что после лесного пожара сначала появляются лиственные
породы, а затем через 70–100 лет их сменяют хвойные;
2) в упавшем дереве сначала поселяются короеды, затем появляются
пожиратели древесины, а бактерии и грибы завершают процедуру превращения
упавшего дерева в гумус почвы.
Таким образом, увеличение степени разнообразия является основой того,
что экосистемы с более длинными цепями питания формируют более
интенсивный круговорот веществ и, следовательно, обладают повышенной
устойчивостью благодаря возможностям саморегуляции (гомеостаза).
38
Гомеостаз. Природные экосистемы (например, лесные, степные)
существуют в течение длительного времени и обладают определенной
стабильностью, для поддержания которой необходима сбалансированность
потоков вещества и энергии в процессах обмена между организмами и
окружающей средой. Однако абсолютной стабильности в природе не бывает.
Поэтому
стабильность
состояния
природных
экосистем
является
относительной, показателем которой может служить, например, периодически
изменяющаяся численность популяций разных видов в экосистеме:
численность одних видов увеличивается, других – уменьшается. Такое
динамически равновесное состояние, или состояние подвижно-стабильного
равновесия экосистем, называют гомеостазом (от греч. гомео – тот же; стазис
– состояние).
Ключевой для понимания гомеостаза экосистем термин «подвижностабильное равновесие» означает, что устойчивое функционирование
экосистем в изменяющихся условиях среды возможно именно вследствие того,
что экосистема находится в квазиравновесном состоянии, принципиально
отличающимся от понимания состояния равновесия в физике. Чтобы понять это
различие, кратко рассмотрим составные части этого термина.
а) Стабильность означает, что природные экосистемы существуют в
течение длительного времени и обладают определенной относительной
стабильностью во времени и пространстве. Заметим, что особенностью
искусственных (техногенных, созданных человеком) экосистем является то, что
человек сам должен поддерживать равновесие в этих экосистемах, т.е.
управлять процессами их функционирования, например, замена ила в
региональных, муниципальных или производственных водоочистных
сооружениях, в которых культивируются колонии бактерий, пожирающих,
сорбирующих, разлагающих загрязняющие вещества в сточных водах.
б) Подвижность означает изменчивость свойств (например, численности
популяций)
и
структуры
экосистемы,
т.е.
совокупности
видов.
Последовательные изменения в состоянии равновесия в природных
экосистемах отражаются в смене видов (например, в процессе сукцессии),
сопровождающейся и изменениями в структуре и свойствах трофических цепей
(сетей). Разнообразие видов формирует сукцессию, обеспечивая заполненность
пространства жизнью и увеличивая степень замкнутости биогеохимического
круговорота в экосистеме.
39
Следовательно, гомеостатичность – общее свойство всех экосистем,
зависящее от эффективности комплекса адаптационных механизмов,
действующих как на уровне отдельных видов, так и на уровне экосистемы в
целом. Гомеостатичность зависит от возраста и видового разнообразия
экосистем и поэтому сильно различается как у разных сообществ, так и в
естественных и искусственных экосистемах.
3.7 Биоразнообразие, созданное человеком
Человек на протяжении сотен тысяч лет своего существования активно
воздействовал на окружающую его живую природу. Уже древний человек,
освоив огонь, вышел победителем в соревновании с другими видами, которые
заселяли природные для обитания пещеры, уничтожил многих крупных
плейстоценовых млекопитающих. Но было, начиная со времени
«неолитической революции» – создания производительного хозяйства,
земледелия, растениеводства и животноводства – и другое глобальное
воздействие:
сведение
естественных
экосистем
и
замена
их
сельскохозяйственными угодьями, а затем и городами с их пригородными
зонами. Такие экосистемы, нередко более продуктивные, чем естественные, а
их биоразнообразие может быть довольно велико. Однако, говоря о созданном
человеком биоразнообразии, мы имеем в виду те биологические формы,
которые целенаправленно были созданы человеком путем селекции, отбора, а
теперь и генной инженерии.
В нашей стране выдающиеся исследования по теории и практике
создания новых сельскохозяйственных растений принадлежат целой плеяде
замечательных генетиков и селекционеров во главе с академиком Н.
И. Вавиловым. Десятки тысяч сортов культурных растений были собраны в
основанном им Всесоюзном институте растениеводства (ВИР) в Ленинграде,
им было создано учение о центрах происхождения культурных растений.
Замечательный пример дает культура риса, которым питается около трети
человечества: только в Китае известно 40 000 сортов риса, а на Филиппинах
создан банк «Гермапласт», в котором хранится 70 тыс. культурных сортов риса
и 2 тыс. его диких вариантов.
Не менее замечательно разнообразие культивируемых животных, среди
которых используются сотни пород рогатого скота, пушных зверей, лошадей,
рыб, птиц и не менее 2 тыс. пород собак. Инициатором изучения генетической
40
изменчивости
домашних
животных
был
российский
генетик
А. С. Серебровский, создавший в 1928 году особое научное направление –
геногеографию, которая занимается картированием генетической изменчивости
видов. Сам он занимался генетикой кур, среди которых в начале ХХ века в
России были известны десятки пород. Его продолжателем стал академик
Д. К. Беляев, изучавший генетическую изменчивость домашних животных,
особенно в азиатской части России, и организовавший на Алтае первый в мире
заповедник для домашних животных.
Генетики создали немало сельскохозяйственных культур путем
отдаленного скрещивания растений, не встречающихся в дикой природе:
тритикале, рапс, нектарину, грейпфруты и многие другие, культивируемые в
огромных масштабах.
Генетика и селекция стали основным методом отбора культивируемых
видов микроорганизмов, где генная инженерия – повседневный метод создания
микробов с заданными человеком свойствами, и где природный генетический
потенциал диких видов для селекции практически исчерпан.
Таким образом, человек не только повинен в исчезновении множества
видов на нашей планете, но и создал десятки тысяч форм растений, животных,
микроорганизмов, которые без его участия никогда бы не появились.
В разнообразии геномов домашних животных А. С. Серебров-ский еще в
20-е годы прошлого века призывал видеть такое же естественное богатство
страны, как в запасах нефти, золота, угля и других природных ресурсов.
Современное высокопроизводительное хозяйство
без использования
культурных растений и животных, без эффективных технологий их разведения
уже невозможно.
3.8 Мировое биоразнообразие. Биоразнообразие России.
3.8.1. Мировое биоразнообразие.
Биоразнообразие, иными словами разнообразие жизни на Земле, имеет
ключевое
значение
для
социально-экономического
развития
и
жизнедеятельности
людей.
К
биоразнообразию
для
производства
продовольствия и ведения сельского хозяйства относят биологическое
разнообразие, которое существует или является важным для производственных
систем в земледелии, животноводстве, лесном и водном хозяйстве. Оно
охватывает разнообразие и изменчивость на генетическом, видовом и
41
экосистемном уровнях животных, растений и микроорганизмов, необходимых
для поддержания важнейших функций, структуры и процессов производства
продовольствия. Биоразнообразие поддерживается или управляется фермерами,
скотоводами, жителями лесных районов и рыбаками на протяжении сотен
поколений и отражает разнообразие как деятельности человека, так и
природных процессов.
Сохранение биоразнообразия для производства продовольствия и ведения
сельского хозяйства и устойчивое управление им требует всестороннего
понимания состояния и использования всех компонентов биоразнообразия. В
целях углубления этого понимания Комиссия по генетическим ресурсам для
производства продовольствия и ведения сельского хозяйства предложила ФАО
подготовить первый доклад Состояние мирового биоразнообразия для
производства продовольствия и ведения сельского хозяйства (далее Доклад)
для представления на своей Шестнадцатой очередной сессии (2017 год).
Основное внимание в Докладе будет уделено взаимодействиям между
различными отраслями (земледелием, животноводством, лесоводством,
рыболовством и аквакультурой) и межотраслевым аспектам с использованием
экосистемного подхода. В частности, будет рассмотрен вклад биоразнообразия
для производства продовольствия и ведения сельского хозяйства в сферу
продовольственной безопасности, жизнеобеспечение населения, экологическую
безопасность, а также устойчивость, стабильность и адаптивность
производственных систем.
Доклад, подготовленный под руководством Комиссии, даст обобщенное
описание состояния растительных, животных, лесных и водных генетических
ресурсов. В нем будут отражены имеющиеся базовые данные о состоянии
разнообразия
микроорганизмов,
беспозвоночных,
земноводных,
пресмыкающихся, птиц, растений и млекопитающих, которые имеют
отношение к производственным системам и часто обеспечивают важные
экосистемные услуги, поддерживающие производство продовольствия и
сельскохозяйственной продукции. Доклад станет важным этапом Десятилетия
биоразнообразия Организации Объединенных Наций.
В Докладе в полной мере будут использованы существующие источники
информации, в том числе отраслевые оценки и информация от стран,
содержащаяся в страновых докладах. Доклады международных организаций,
42
информация от других заинтересованных сторон и тематические исследования
также станут вкладом в процесс разработки Доклада.
Ожидаемые результаты
Углубление знаний в области биоразнообразия для производства
продовольствия и ведения сельского хозяйства
Доклад призван решить следующие задачи:
•
осветить состояние и тенденции в области мирового
биоразнообразия для производства продовольствия и ведения сельского
хозяйства, а также в области его сохранения и использования на основе
комплексного подхода;;
•
определить основные движущие факторы и их воздействие на
биоразнообразие, относящееся к производственным системам;
•
выявить связи между биоразнообразием для производства
продовольствия и ведения сельского хозяйства и обеспечением экосистемных
услуг и функций;
•
подтвердить вклад биоразнообразия в достижение устойчивого
производства, стойкости к внешним негативным воздействиям и адаптивности,
жизнеобеспечения и дохода мелких производителей;
•
описать организационные механизмы и существующие меры по
сохранению и устойчивому использованию биоразнообразия для производства
продовольствия и ведения сельского хозяйства, включая извлеченные уроки;
•
наметить возможные пути улучшения продовольственной
безопасности и питания, функционирования экосистем, производительности,
устойчивости и жизненного обеспечения фермеров, скотоводов, жителей
лесных районов и рыбаков за счет улучшения сохранения и устойчивого
использования биоразнообразия для производства продовольствия и ведения
сельского хозяйства.
Руководство для принятия обоснованных решений
Доклад предоставит:
•
пути включения вопросов биоразнообразия для производства
продовольствия и ведения сельского хозяйства в развитие политики по таким
направлениям, как продовольственная безопасность, развитие сельских
районов, изменение климата и сохранение биоразнообразия в целом;
43
основу для комплексной концепции по улучшению сохранения и
устойчивого использования биоразнообразия для производства продовольствия
и ведения сельского хозяйства;
•
информацию о стратегии, действиях и практическом опыте,
которые могут повысить многочисленные преимущества для производства,
обеспечиваемые разнообразием, например устойчивую интенсификацию;
•
улучшенный доступ к информации, необходимой для поддержки
решений о распределении ресурсов на основе комплексного анализа всех
аспектов биоразнообразия для производства продовольствия и ведения
сельского хозяйства;
•
информацию о путях поддержания и сохранения роли фермеров,
скотоводов, жителей лесных районов и рыбаков по всему миру в сохранении
биоразнообразия для производства продовольствия и ведения сельского
хозяйства, и повышения вклада, который вносит биоразнообразие в
обеспечение их средств существования; and
•
информацию о мероприятиях, направленных на достижение
Айтинских целевых задач (в частности, задач 7 и 13).
Объединение усилий
Доклад будет подготовлен путем коллективных усилий с учетом
особенностей каждой страны. С этой целью Комиссией были приглашены
соответствующие заинтересованные стороны из национальных, региональных и
международных организаций для принятия участия в процессе подготовки
доклада. Тем самым ФАО и Секретариат Комиссии активно продвигают
партнерские отношения с различными организациями и заинтересованными
сторонами, для того чтобы сконцентрировать всю информацию и представить
убедительный доклад о состоянии мирового биоразнообразия для производства
продовольствия и ведения сельского хозяйства – доклад, который сможет
реально расширить и углубить понимание той важной роли, которую
биоразнообразие играет в благосостоянии человека и здоровье планеты.
•
3.7.2 Биоразнообразие России.
Прежде всего, необходимо констатировать, что Россия сегодня имеет
максимальную для Северной Евразии степень сохранности естественных
(исходных) экосистем, ненарушенных или слабо нарушенных антропогенными
воздействиями. В целом такие занимают до 60-65% нашей территории. Это,
44
прежде всего, восточносибирская тайга и тундры. Интегральный показатель
антропогенного воздействия на экосистемы (отношение энерговложения на
единицу территории к среднемировому) составляет сейчас для России в целом
0,7 (против, например, 18,0 в Германии или 41,0 в Нидерландах). Однако по
территории России этот показатель изменяется в очень широких пределах – от
4,3 в Центральном и Центрально-Черноземном районах до 0,01 на основных
пространствах Сибири и Дальнего Востока (кроме полосы вдоль
Транссибирской железнодорожной магистрали и районов массовой добычи
углеводородного сырья).
С точки зрения сохранения национальной среды обитания необходимо
особо отметить факт широкого распространения, главным образом в
лесостепной и степной зонах Европейской части России, исторически
сложившихся антропогенных ландшафтов, которые в продолжении ряда веков
поддерживались в состоянии определенного экологического равновесия. В.И.
Вернадский в этой связи отметил, что “ландшафт России есть произведение
топора и плуга”.
Это важно подчеркнуть в связи с тем, что именно этот, преимущественно
антропогенный, среднерусский ландшафт есть одновременно и порождение и
родитель русского народа, его историческая среда обитания, основание его
жизненного уклада и национального характера.
Несмотря на относительно высокую, по сравнению с другими развитыми
странами, степень сохранности биоразнообразия в России, положение здесь
должно вызывать самую высокую обеспокоенность как в России, так и в
мировом сообществе.
Для такой обеспокоенности есть ряд оснований:
•
преимущественно сырьевая ориентация российской экономики в
целом;
•
относительная низкая технологичность и экологичность основных
российских производств, вызывающая неоправданно высокий расход
природных ресурсов и высокий уровень загрязнения природных сред;
•
кризисное состояние российского хозяйства и в целом
общественной жизни России, препятствующее принятию необходимых
решений и мер в сфере сохранения биоразнообразия;
45
неподготовленность общественного сознания и государственного
мышления для адекватного восприятия и разрешения круга проблем, связанных
с охраной живой природы.
Ведущие объективные факторы разрушения и нарушения экосистем в
России на сегодня, по-видимому, следующие:
•
продолжающееся химическое и биологическое загрязнение
промышленных зон, сельхозугодий и водоемов;
•
запасы удобрений, гербицидов, пестицидов и т.д., накопленные в
почвах, донных осадков различных водоемов, подземных водах за предыдущие
десятилетия интенсивной химизации сельского хозяйства;
•
лесные пожары;
•
избыточное не компенсируемое лесопользование;
•
неочищенные и недостаточно очищенные промышленные и
коммунальные сбросы в речную сеть и грунтовые воды;
•
выбросы в атмосферу с седиментацией вредных веществ на земную
поверхность;
•
разливы нефти и нефтепродуктов, в том числе на акваториях;
•
непреднамеренная интродукция чужеродных видов растений и
животных, “биологическое” загрязнение природных экосистемы;
•
избыточная эксплуатация биоресурсов морей и пресных водоемов;
•
браконьерство.
Кроме того, природные экосистемы России, ее живая природа в целом, в
недавнем прошлом подвергались чрезвычайно мощным негативным
антропогенным воздействиям, последствия которых сказываются сегодня и, повидимому, в значительной мере необратимы.
Это гидростроительство, главным образом возведение каскадов
гидроэлек-тростанций и, в первую очередь, Волжского каскада – катаклизм
континентального масштаба, все последствия которого для биоразнообразия
России и Евразии в целом еще не полностью проявлены и оценены.
Чрезвычайно сильное воздействие на биоту сухих степей и полупустынь
юго-востока Европейской России (Черные Земли, Ергени, Ставропольская
возвышенность, Кубань и др.) и отдельных районов Нечерноземья оказали
массовая мелиорация и ирригация, полностью преобразившие исходные
ландшафты и, соответственно, экосистемы.
•
46
В том же ряду можно отметить долголетние интенсивные промышленные
торфоразработки в Мещере, Полесье, в Тверской и Новгородской областях и
др.
По-видимому, такими же по масштабу, но растянутыми во времени
антропогенными катаклизмами для российской живой природы являются
радиационные катастрофы (Чернобыльская, Челябинская и др.), несомненно,
чреватые для биоразнообразия негативными, в том числе и генетическими,
последствиями.
Основные проблемы сохранения биоразнообразия России.
Совершенно очевидно, что все названные выше объективно действующие
механизмы антропогенного воздействия на живую природу России вызваны
хозяйственной деятельностью. В исторических и общественно-политических
условиях России это прежде всего деятельность государства в сфере
экономики. Наибольший размах эти процессы приобрели в России за последние
полтора века, Они сопровождали ее переход от традиционного,
преимущественно экстенсивного аграрного типа хозяйствования к созданию
национальной индустрии, от преимущественно персистентных к резистентным
связям с окружающей средой, прежде всего с живой природой.
Этот переход, начавшийся с реформами Александра II и наиболее полно
проявившийся с реформами Витте, сопровождался, прежде всего, всплеском
лесопользования, который уже тогда поразил и возмутил лучшие умы России
своим жадным и слепым хищничеством по принципу: “а потом хоть трава не
расти!”
Этот принцип во внутренней экономической политике и хозяйственной
практике
Российского
государства
по
существу
последовательно
выдерживается на всем историческом пространстве пореформенной России,
СССР и России постсоветской.
На таком фоне в целом природоохранная деятельность государства и
общества по масштабности и результативности и в прошлом и сейчас
представляется неадекватной имевшимся и имеющимся приоритетам
Это положение вещей требует кардинальных перемен.
В том, что касается биоразнообразия, отношения российского общества и
государства формируются и реализуются в таких секторах общественногосударственной жизни, как:
•
общественное сознание;
47
законодательство и право;
•
финансовая политика;
•
хозяйственно-экономическая деятельность;
•
международные отношения.
Самые главные угрозы живой природы России коренятся в сознании
российского общества в том, что проблемы сохранения природы, и
биоразнообразия в частности, сегодня находятся на его удаленной периферии,
оттесненные туда проблемами элементарного выживания в условиях затяжного
системного кризиса общества и государства.
В результате в обществе господствует равнодушие к проблемам
сохранения живой природы, более того – чисто потребительское отношение к
ней, прежде всего как к источнику материальных ресурсов и вообще
жизненных благ. Об этом достаточно надежно свидетельствуют результаты
специализированных социологических исследований.
Такому общественному настрою способствует, по-видимому, и то
объективное обстоятельство, что российское общество урбанизируется, все
более и более “отрывается от корней”, лишается постоянной жизненной связи с
живой природой (ныне более 70% населения России живет в городах, причем
свыше 40% в средних и крупных – с населением от 500 000 чел.).
Это обстоятельство, в сочетании с упомянутой кризисной проблемой
выживания, не может не вызвать объективного отчуждения основной
деятельной части российского общества от проблем живой природы, ее
состояния, перспектив и последствий существующих здесь тенденций для
нынешнего и будущих поколений россиян.
В этом свете вся ситуация с сохранением живой природы и ее
разнообразия в России на обозримую перспективу видится достаточно тяжелой.
В то же время известны демографические факты иного звучания,
которые, хочется верить, дают определенные надежды на возможность
позитивных сдвигов общественного сознания, его поворота к проблемам живой
природы, собственного будущего и будущего России. Это факты,
свидетельствующие о неистребимой, генетически ненарушимой связи человека
и всего живого.
Такова, например, все более нарастающая приверженность горожан к
содержанию домашних животных. Тенденция характерная для развитых стран,
но у нас развивающаяся вопреки общеизвестным трудностям российского быта.
•
48
Специфически российским выражением этой же генетической, корневой
связи горожанина с живой природой, землей является широчайшее развитие в
России так называемых садовых кооперативов. Размах и живучесть этого
общественного явления, по-видимому, не могут быть объяснены только
рациональными мотивами, которые к тому же далеко не всегда очевидны.
Между тем, масштаб и значимость этого фактора в современной российской
жизни позволяют говорить даже о некоей форме вторичного “окрестьянивания”
городского населения России. И в этом смысле – о “возврате к природе”. И если
в материальном-хозяйственном и экологическом плане воздействие этого
фактора на биоразнообразие неоднозначно, то в плане духовном, возможно, это
и есть начало новой дороги российского общества навстречу живой природе.
Однако далее, на уровень общественного рационального поведения, эта
духовная тенденция пока не развивается. И в своей повседневной
профессиональной и бытовой деятельности граждане России в своем
большинстве ведут себя по отношению к живой природе не как благодарные
дети, рачительные хозяева, или даже как разумные соседи, а скорее как
безответственные временщики.
Именно в таком отношении общества, видимо, и коренятся все основные
проблемы с российским биоразнообразием:
•
несовершенство
соответствующих
разделов
российского
законодательства. Так, в нем отсутствует не только специальный корпус актов,
трактующих правоотношения в сфере живой природы, в том числе и
биоразнообразия, в концептуальном единстве, но даже и сами эти понятия. А
частные законодательные акты, посвященные отдельным компонентам живой
природы (животный мир, леса, водные экосистемы и т.п.) рассматривают их,
главным образом, в качестве ресурсной базы. Но и в такой усеченной, чисто
утилитарной постановке не решается вопрос – о праве собственности на землю,
праве распоряжения объектами живой природы, которое нерасторжимо связано
с обязанностями собственника по рациональному использованию и сохранению
биоразнообразия;
•
неадекватность и неэффективность финансовой (бюджетной,
налоговой, таможенной и т.д.) политики государства и местного
самоуправления с точки зрения сохранения биоразнообразия и окружающей
среды в целом. Здесь, прежде всего, не разрешена и даже не сформулирована,
хотя бы концептуально, вероятно самая важная проблема взаимоотношений
49
человека и живой природы – проблема покровительственного (с нашей
стороны) партнерства. Смысл ее видится в том, что охрана, защита, сбережение
и восстановление биологических ресурсов (и снижение нагрузок на них за счет
введения в культуру, развитие аквакультур) ныне ставится и решается как
задача исключительно затратная и в финансовом плане заведомо
нерентабельная. Действующий на такой основе экономический механизм будет
с неизбежностью воспроизводить экологические проблемы. Здесь, очевидно,
необходима смена ориентиров таким образом, чтобы экологические цели во
всей их полноте были органически присущи всякой экономической
деятельности всех субъектов экономики. И первое из необходимых условий –
осознанный отказ от традиционной российской парадигмы неисчерпаемости,
ничейности, бесплатности биологических (в частности) ресурсов России.
Вместо этого здесь, как и во всех других секторах экономических отношений,
должна быть задействована схема: собственник – товар – цена – потребитель. В
такой постановке живая природа обретет перспективу рационального
отношения к себе, хотя бы как к источнику платных ресурсов;
•
преимущественно
природоразрушающие
способы
ведения
хозяйства, в том числе нерациональное использование биоресурсов вплоть до
уничтожения на значительных пространствах природных экосистем и биоты.
Это “достигается” многими способами: и экологически нерациональным
размещением разного рода хозяйственных объектов, от Байкальского ЦБК до
несанкционированных и необорудованных свалок по всей стране; применением
антиэкологических технологий; отсутствием, недостаточной мощностью,
изношенностью как очистных сооружений, так и производственного
технологического оборудования; тиражированием продукции, в том числе
массового спроса, обладающей антиэкологическими свойствами. Наиболее
яркая и даже трагическая иллюстрация этому – автомобиль. В начале века –
техническая игрушка, казус, в конце его - уже не изымаемый, несущий элемент
нашей цивилизации, в то же время со всей определенностью обнаруживающий
черты ее могильщика. В этом смысле необходима система санкций и
преференций, реализуемая и государственными и общественными
институтами, которая поощряла бы экологически целесообразное и карала бы
антиэкологическое поведение субъектов экономики, и производителей и
потребителей, независимо от формы собственности;
50
недостаточным следует признать и уровень изученности проблем
биоразнообразия России. Главным образом это относится к вопросам
соотношения биоты и антропогенных факторов воздействия.
Цели и задачи сохранения биоразнообразия
Данная Концепция (и предваряемая ею Программа) предназначена для
достижения двух главных целей:
•
сохранения биоразнообразия России на существующем ныне
уровне:
•
сохранения существующих и создания новых возможностей
постепенного восстановления утраченного уровня биоразнообразия по мере
формирования благоприятных общественных, экономических, политических
условий.
Указанные главные цели содержат ряд целей второго уровня (подцелей):
•
защита,
сохранение
существующих
ненарушенных
и
слабонарушенных экосистем в сложившихся на сегодня размерах;
•
реабилитация, воссоздание исходных экосистем там, где это
возможно в существующих и складывающихся экономических и социальных
условиях (закрытие нерентабельных производств; сокращение площадей,
непосредственно вовлеченных в ту или иную хозяйственную деятельность и
т.п.);
•
сохранение элементов биоразнообразия, исторически сложившихся
в ходе традиционной хозяйственной деятельности;
•
сохранение, восстановление отдельных видов и популяций in situ;
•
консервация видов, генотипов ex situ.
Реализация названных целей предполагает решение следующих задач:
•
осуществление сдвига общественного сознания в сторону
экологических, “зеленых”, ценностей;
•
формирование концептуально единого корпуса законодательных
актов,
регламентирующих
взаимоотношения
гражданина,
общества,
государства и живой природы; определяющего, в том числе права последней и
обязанности первых;
•
совершенствование законодательства в сфере защиты ареалов
традиционной хозяйственной деятельности малочисленных коренных народов
Севера и Дальнего Востока;
•
51
разработка и внедрение новых экономических моделей,
обеспечивающих реальную заинтересованность природопользователей в
рациональном расходовании биоресурсов; минимизации экологических
ущербов от своей деятельности; устранении ее экологически негативных
последствий;
•
разработка и внедрение экологичных, ресурсосберегающих
производств и технологий и продукции, в том числе взамен антиэкологичных;
разработка и внедрение в жизнь системы общественной и государственной
поддержки субъектов экономической деятельности в меру их продвижения по
этому пути; соответственно порицания и санкций в отношении уклоняющихся
и противодействующих;
•
расширение системы ООПТ таким образом, чтобы ими были
охвачены все представленные в России типы ландшафтов и экосистем.
В качестве инструментов решения указанных задач и, соответственно,
достижения поставленных целей, в рамках данной Концепции рассматривается
Федеральная целевая программа “Сохранение биоразнообразия России” с
широким международным участием и соответствующий Общественный
Договор между основными деятельными силами России, представляющими
общественность, товаропроизводителей и власть. Этот Договор призван
закрепить намерения его участников способствовать сохранению живой
природы России, ее разнообразия; действовать в этом направлении и не
допускать действий, препятствующих этому.
Отдельно
необходимо
упомянуть
о
переходе
на
модель
неистощительного, устойчивого развития. Эта цель тесно связана с проблемой
сохранения биоразнообразия, но не умещающаяся в рамки данной Стратегии.
•
3.9 Редкие и исчезающие виды: проблемы сохранения и перспективы
В целях сохранения и восстановления редких и исчезающих видов в 2004
году МПР России совместно с Российской Академией наук разработало
Стратегию сохранения редких и находящихся под угрозой исчезновения видов
животных, растений и грибов. Документ определяет приоритеты и основные
направления деятельности в области сохранения редких и находящихся под
угрозой исчезновения видов животных растений и грибов.
Об этом сообщил заместитель Министра природных ресурсов РФ Алексей
Варламов на VI общеевропейской конференции «Окружающая среда для
52
Европы», которая прошла в период с 10 по 12 октября 2007 г. в Белграде
(Республика Сербия).
Разработаны также отдельные стратегии по сохранению самых уязвимых
видов - амурского тигра, дальневосточного леопарда, снежного барса, зубра.
Разработаны проект Стратегии сохранения сахалинской кабарги и Программа
восстановления переднеазиатского (кавказского) леопарда.
Осуществляется комплекс мероприятий по восстановлению белого журавля стерха, дрофы, некоторых видов хищных птиц.
В настоящее время в России к категории ООПТ относится 13,5 тыс.
объектов, занимающих 12% территории страны (2,1 млн. кв. км). К ООПТ
федерального значения относятся: 101 заповедник, 39 национальных парков, 69
заказников, 26 памятников природы.
До 2010 года в России будет создан целый ряд новых ООПТ, что
позволит увеличить общую площадь охраняемых территорий федерального
значения до 2,5% от площади Российской Федерации. Россия активно развивает
многостороннее сотрудничество с другими странами в этой области.
Флора России содержит более 12500 видов дикорастущих растений, более
2200 видов мхов, около 3000 видов лишайников. В почвах и водоемах России
насчитывается 7-9 тысяч видов водорослей, число видов грибных организмов
составляет около 20-25 тысяч.
Фауна позвоночных состоит из 1513 видов: 320 видов млекопитающих,
732 вида птиц, 80 видов пресмыкающихся, 29 видов земноводных, 343 вида
пресноводных рыб. Кроме того, в морях, омывающих Россию, встречается
около 1500 видов морских рыб. В настоящее время в Красную книгу
Российской Федерации занесено 414 видов и подвидов животных, 676 видов
растений.
«За последние два года был разработан комплекс мер, направленных на
сохранение российских лесов. В частности, приняты принципиально новые
схемы борьбы с лесными пожарами, которые позволили сократить их
количество. Проводится дистанционное зондирование леса, другие
мероприятия, направленные на борьбу с незаконными рубками и нелегальным
оборотом древесины, что уже привело к сокращению этих явлений. Принята
новая редакция Лесного кодекса, который позволит нам привлечь в эту отрасль
добросовестного пользователя, заинтересованного, в первую очередь, в
53
приумножении леса и сохранения лесного биоразнообразия», - сказал
А.Варламов.
3.10 Мониторинг биоразнообразия
Основные требования к индикаторам для мониторинга биоразнообразия
на национальном уровне, зафиксированные в Руководстве и Европейских
документах:
Простота для понимания,
Политическая значимость,
Возможность проведения количественных оценок,
Возможность подобрать значимые критерии или пороговые
значения,
Научная обоснованность и статистическая достоверность,
Возможность выявлять пространственные различия и изменения во
времени,
Финансовая оправданность и техническая осуществимость,
Возможность
проводить
сравнительные
оценки
между
государствами,
Возможность агрегировать значения индикаторов на национальном
и межнациональном уровне,
Учет специфических особенностей различных стран,
Удобство для различных категорий пользователей и, прежде всего,
лиц, принимающих решения.
Индикаторы могут содержать простую или агрегированную информацию.
Различаются единичные и составные индикаторы. Единичные представляют
собой отдельные параметры, связанные с эталонной величиной (например,
сравнение числа аистов с жизнеспособной популяцией). Эталоном может быть
цель (удаленность от цели), исходное состояние (удаленность от исходного
состояния), пороговое значение (близость к исчезновению) или эталонный год
(изменение с течением времени). Составные индикаторы объединяют разные
единичные индикаторы, превращая их в другую общую единицу (как,
например, классифицирование яблок и груш под общим названием «фрукты»).
Один способ заключается в превращении единичных индикаторов в
безразмерные индексы путем деления их на эталонную величину (например,
средний размер популяции из 10 видов в качестве % от ненарушенного
54
состояния). Другой подход предусматривает взвешенную трансформацию в
общую единицу (например, эмиссии метана и CO2 переводятся в эквиваленты
парникового газа). Затем эти единичные индикаторы могут быть обобщены.
Для обработки данных требуются как методы расчёта, так и исходные
значения, что фактически представляет собой одну из форм компрессии
данных. Менеджеров участков интересует, как правило, статистика и
единичные индикаторы; политических деятелей на национальном уровне составные индикаторы.
3.11 Биоразнообразие лесной среды.
Под биоразнообразием лесов понимают все находящиеся в лесах
жизненные формы, включая деревья, растения, животные, грибковые
образования и микроорганизмы, а также их назначение в природе.
Характеризующиеся сложностью и богатством эти формы предоставляют
многие жизненно важные услуги для людей.
Тем не менее, люди разрушают биоразнообразие лесов с угрожающей
скоростью. Превращение лесов в сельскохозяйственные угодья, чрезмерный
выпас скота, нерациональное управление, введение инвазивных чужеродных
видов,
создание
инфраструктуры,
горнодобывающих
и
нефтяных
месторождений, антропогенные пожары, загрязнение воздуха и изменение
климата — все это оказывает свое негативное воздействие на биоразнообразие
лесов. Эта деградация приводит к сокращению жизненного цикла лесов и
отрицательно влияет на возможность человека использовать продукцию леса.
Люди давно уже пришли к выводу о том, что к лесной продукции
относится не только древесина. Леса обеспечивают рекреационные
возможности и способствуют улучшению нашего здоровье и благосостояния.
Они не только определяют местную температуру и защищают источники
питьевой воды, но также выступают в качестве поглотителя углерода и
смягчают последствия изменения климата. Кроме того, леса играют важную
экономическую, социальную и культурную роль в жизни многих людей,
особенно коренного населения.
Традиционная медицина зачастую базируется на натуральных продуктах
и лесных растениях. При уничтожении лесов, мы можем одновременно
уничтожить еще неоткрытые средства лечения заболеваний.
55
В тропических лесах, лесах умеренного пояса и бореальных лесах
обитает подавляющее большинство наземных биологических видов земного
шара
•
Около 80% людей в развивающихся странах полагаются на
традиционные лекарственные средства, вплоть до половины из этих
лекарственных препаратов изготовлены из растений, встречающихся в
основном в тропических лесах
•
Снабжение чистой водой двух третей всех крупных городов
развивающихся стран зависит от окружающих лесонасаждений
•
За последние 8000 лет исчезло около 45% первобытного леса
Земли, большая часть которого была вырублена в течение прошлого века
•
В результате обезлесения ежегодно погибает примерно 13
миллионов гектаров лесонасаждений во всем мире, что по площади равно
территории Греции
•
Считается, что в день исчезает до 100 видов растений и животных
вмести с тропическими лесными средами обитания
•
Выбросы в атмосферу в результате обезлесения могут приводить
примерно к 20% от ежегодных мировых выбросов парниковых газов
•
Природные леса являются одним из лучших поглотителей углерода
•
Более трех четвертей мирового запаса пресной воды поступает из
облесённых водоразделов
•
Каждый год исчезает более шести миллионов гектаров коренных
тропических лесов особенно богатых биоразнообразием.
Исследованиями установлено, что ненарушенные экосистемы отличаются
большей продуктивностью и биоразнообразием, определенным составом
свойственных типу сообщества эколого-фитоценотических групп видов, экол.
групп и геогр. элементов флоры и фауны. Охрана экосистем от нарушения
способствует сохранению их биоразнообразия, что имеет важное значение для
биосферы в целом. Наибольшие трудности имеет сохранение биоразнообразия
в урбанизированных, индустриальных районах, где на биоразнообразие
сообществ влияет совокупное воздействие техногенных выбросов и сбросов
разного происхождения, а также с.-х. и рекреационное использование
территории. Авторами проводились оценки биоразнообразия в Ближнем
Подмосковье и в Верхневолжье. В зеленой зоне г. Москвы исследовались
лесопарки Пушкинского р-ра (Тишковский и др. лесопарки), Одинцовского р•
56
на, Мытищинского р-на и в нац. парке «Лосиный остров″. Изучались почвы,
растительность и комплекс антропогенных воздействий. Были выделены
следующие категории местностей. 1. Фоновая категория, к которой относятся
слабо загрязненные и слабо нарушенные участки заповедной зоны «Лосиного
острова». 2. Местности с хорошей оценкой, где растительный покров слабо
нарушен, но из воздуха периодически наблюдается выпадение загрязнений,
которые обнаруживаются в верхних слоях почвы. 3. Местности с
удовлетворительной оценкой, где состав воздуха и состояние растительности и
почв удовлетворительные, но имеются участки почвы, загрязненные тяжелыми
металлами (Тишковский и Пироговский лесопарки и др.). 4. Местности с
напряженной обстановкой. Здесь воздух загрязнен, растительность и почвы
нарушены, поверхностные воды загрязнены тяжелыми металлами территории
Тишковского и др. лесопарков вдоль дорог и населенных пунктов. 5. Местности
с критической обстановкой, где геохим. параметры компонентов ландшафта
соответствуют критической оценке. (участки около дорог, остановок, причалов,
вблизи населенных пунктов, около ферм и пр.).
3.12 Принципы сохранения биоразнообразия.
Значение сохранения биоразнообразия.
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, существует
три главные причины сохранять биоразнообразие:
1.
С утилитарной точки зрения элементы биоразнообразия являются
ресурсами, которые уже сегодня представляют реальную пользу для человека
или могут оказаться полезными в будущем. Биоразнообразие как таковое
приносит как экономическую, так и научную пользу (например, в поисках
новых лекарственных препаратов или способов лечения).
2.
Выбор в пользу сохранения биоразнообразия – это этический
выбор. Человечество в целом – это часть экологической системы планеты, и
потому оно должно бережно относится к биосфере (в сущности мы все зависим
от ее благополучия).
3.
Значимость биоразнообразия можно также характеризовать в
эстетическом, сущностном и этическом плане. Природа прославляется и
57
воспевается художниками, поэтами и музыкантами всего мира; для человека
природа является вечной и непреходящей ценностью.
10 следующих принципов могут служить руководством для отдельных
людей и организаций, участвующих в Глобальной стратегии биоразнообразия.
1. Все живые существа уникальны и важны для человечества.
2. Сохранение биоразнообразия – это сохранение ресурсов, которые
важны и выгодны как в локальном и национальном, так и в глобальном
общечеловеческом масштабе.
3. Расходы, которые необходимы для сохранения биоразнообразия,
доходы и прибыль, которые дает или даст в будущем эта деятельность, должны
распределятся более равномерно между разными нациями и между людьми
внутри отдельных стран.
4. Как часть еще более масштабной деятельности по достижению
устойчивого развития человечества сохранение биоразнообразия требует
фундаментального изменения в подходах, структуре и в практике развития
экономики во всем мире.
5. Увеличение финансирования деятельности по сохранению
биоразнообразия само по себе не замедлит темпов исчезновения видов,
биотопов и ландшафтов. Необходима специальная политика государств и
целый комплекс реформ (в законодательстве, структуре природоохранной
деятельности и т. д.), которые создадут условия, при которых увеличение
расходов на сохранение биоразнообразия действительно будет эффективным.
6. Приоритеты в области сохранения биоразнообразия различаются на
разных уровнях. То есть, местные или локальные, приоритеты могут не
совпадать с общенациональными или глобальными, однако местные
приоритеты не менее важны и существенны, чем глобальные. 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).
7. Сохранение биоразнообразия в перспективе может быть устойчивым
процессом только в том случае, если обеспокоенность общества и его
убежденность в необходимости действий в этом направлении будут постоянно
возрастать. Очень важно, чтобы политики и чиновники имели необходимую
58
информацию, на основе которой они могли бы делать обоснованный выбор и
предпринимать соответствующие действия.
8. Действия по сохранению биоразнообразия должны планироваться и
претворяться в жизнь на основе экологических и социальных приоритетов в
равной степени. Это означает, что 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.
9. 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 ее значимость.
10. Увеличение участия общественности, уважение к основным правам
человека, облегчение доступа людей к образованию и информации, усиление
подотчетности политиков, министерств и ведомств перед обществом в их
деятельности – вот важнейшие условия, при которых возможна успешная
деятельность по сохранению биоразнообразия.
Задачи в сфере охраны биоразнообразия
Экономическая – включение биоразнообразия в макроэкономические
показатели страны; потенциальные экономические доходы от биоразнообразия,
в их числе: прямые (медицина и сырье и материалы для селекции и фармации и
т. д.), и косвенные (экотуризм), а также издержки – восстановление
разрушенного биоразнообразия.
Управленческая – создание партнерства путем вовлечения в совместную
деятельность государственных и коммерческих организаций, армии и флота,
негосударственных организаций, местного населения и всей общественности.
Юридическая – включение терминов и понятий, связанных с
биоразнообразием, во все соответсвующие законодательные нормы, создание
правовой поддержки сохранения биоразнообразия.
Научная - формализация процедур принятия решений, поиск индикаторов
биоразнообразия, составление кадастров биоразнообразия, организация
мониторинга.
59
Биологические принципы сохранения биоразнообразия
Биологические системы разных иерархических уровней характеризуются
специфической структурой, законами развития и функционирования. Поэтому
на разных иерархических уровнях необходимо определить: принципы, то есть
частные методологические подходы, основанные на исходных научных
положениях об объектах биоразнообразия; основные задачи по сохранению
объектов и способы их сохранения.
Организменный принцип.
Объект: организм
Исходное научное положение: организмы – наименьшие единицы
жизни, самостоятельно существующие в среде и являющиеся носителями
наследственной информации о главных свойствах и признаках вида.
Основные задачи
– Сохранение организмов и обеспечение их воспроизводства.
– Сохранение генотипов.
Способы сохранения ex-situ
Содержание и разведение организмов в питомниках, зоопарках,
ботанических садах, генофондных хозяйствах или фермах включает в себя
методы содержания и воспроизводства, которое может происходить как
естественным, так и искусственным путем.
Хранение генетических материалов (гамет, зигот, соматических клеток,
зародышей) в низкотемпературных генетических банках, в банках клеточных и
тканевых культур, а также в банках семян.
Введение видов в культуру, численность которых сокращается из-за их
неумеренной эксплуатации, может ослабить или снять этот пресс с их
природных популяций.
Организменный принцип позволяет сохранить лишь часть генетического
разнообразия природных популяций. В генетических банках, различных
питомниках, ботанических садах, как правило, сохраняются только отдельные
организмы (их генетические материалы) или их небольшие группы.
Генетическое разнообразие даже очень многочисленных популяций,
восстановленных из сохраненных в неволе или в криобанках организмов, будет
основано лишь на тех генах, которыми обладали особи-основатели (за
исключением новых мутаций). При долговременном разведении в неволе
малочисленных групп организмов в них нарушаются генетические процессы,
60
свойственные природным популяциям, происходит сокращение генетического
разнообразия. Введение видов в культуру также не может сохранить генофонд
природных популяций и видов, поскольку при доместикации неизбежны
существенные изменения свойств организмов и генетической структуры
популяции
Организменный принцип может рассматриваться как основной, лишь
когда исчерпаны все резервы сохранения естественных популяций вида.
Популяционный принцип.
Объект: популяция
Исходное научное положение: популяции представляют собой форму
существования вида, являются элементарными единицами эволюционного
процесса и обладают уникальным генофондом.
Основные задачи
– Сохранение или восстановление численности и ареалов природных
популяций, достаточных для их устойчивого существования и использования.
– Поддержание оптимального состояния здоровья организмов в
популяциях.
– Сохранение внутрипопуляционного генетического разнообразия и
генетической уникальности популяции.
– Сохранение разнообразия элементов внутрипопуляционной структуры
(пространственной, половой, возрастной, этолого-социальной).
Численность популяции имеет важнейшее значение. Сокращение
численности повышает вероятность случайного вымирания популяции и
сопровождается
сокращением
внутрипопуляционного
генетического
разнообразия.
Генетическое разнообразие, этолого-социальная, пространственная,
возрастная и половая структуры популяции определяют ее устойчивость,
способность к адаптации и возможность выживания в изменяющихся условиях
среды. Сохранение генетического разнообразия внутри доместицированных
видов, культурных пород и сортов является необходимым условием их
эффективного использования в хозяйстве и возможности дальнейшей селекции.
Численность и генетическое разнообразие популяции недостаточны для
оценки ее состояния, так как ряд форм воздействия человека на природные
системы приводит к сильному ухудшению здоровья организмов при том, что
численность популяций и их генетическое разнообразие какое-то время еще
61
могут оставаться неизменными или даже расти. Важный показатель состояния
популяций, определяющий возможность их долговременного устойчивого
сохранения, – здоровье организмов.
Необходимое условие полноценного долговременного сохранения
популяции – сохранение типичной для нее природной среды обитания.
Способы сохранения ex-situ: сохранение популяций диких и домашних
животных и растений в питомниках, генофондных хозяйствах, фермах,
осуществление оптимальной схемы обмена организмами между питомниками
для сохранения генетического разнообразия как внутри отдельных групп
организмов, так и в популяции в целом.
Способы сохранения in-situ
Сохранение популяций редких и находящихся под угрозой исчезновения
видов, занесенных в Красную книгу Российской Федерации, контроль и
регулирование состояния популяций других неэксплуатируемых видов. Здесь и
далее под «контролем и регулированием» понимается широкий спектр
мероприятий по регулированию состояния популяций, видов и экосистем,
включая борьбу с их нелегальной эксплуатацией, нормирование их легального
использования в различных целях (рекреационных, научных, культурных и др.),
проведение
экологической
экспертизы
хозяйственных
проектов,
затрагивающих объекты биоразнообразия и др. При контроле и регулировании
состояния популяций внимание следует уделять не только поддержанию
численности популяции, но и сохранению внутрипопуляционной структуры.
Регламентирование промысла популяций эксплуатируемых видов. При
планировании промысла необходимо учитывать задачи поддержания
численности популяции на устойчивом уровне, сохранения ее генетической и
других структур. Последнее обеспечивается учетом не только объема добычи,
но и структуры изымаемой части популяции (соотношение полов, возрастов,
размеров и т.п.). Сохранение генетического разнообразия и структуры
популяций должно быть необходимым условием любых форм их
неистощительной эксплуатации.
Сохранение и восстановление среды обитания, реконструкция
местообитаний. Этот способ особенно важен в регионах с высокой
интенсивностью хозяйственной деятельности. Сокращение разнообразия и
общей площади местообитаний – одна из основных причин исчезновения
природных популяций. Нередко для поддержания и сохранения находящейся
62
под угрозой исчезновения популяции бывает необходимо и достаточно
восстановить типичную для нее среду обитания, реконструировать
исчезнувшие биотопы.
Охрана популяций на особо охраняемых природных территориях
является одним из наиболее действенных методов сохранения малочисленных
или находящихся под угрозой исчезновения популяций, в том числе популяций
видов, включенных в Красную книгу Российской Федерации. В ряде случаев
для сохранения конкретных популяций необходима организация специальных
особо охраняемых природных территорий.
Поддержание или пополнение природных популяций с помощью
искусственного воспроизводства – важный метод поддержания и
восстановления популяций, естественные механизмы воспроизводства которых
нарушены (некоторые промысловые, редкие и находящиеся под угрозой
исчезновения виды). Однако при частичном, а тем более полном переходе на
искусственное воспроизводство нарушается генетическая структура популяции,
ее генофонд обедняется. Необходимо стремиться к восстановлению
естественной системы воспроизводства природной популяции.
Технологические и организационные меры по защите животных от
гибели на инженерных сооружениях (линиях электропередач, шоссейных и
других магистралях, на ограждениях сельхозугодий, в турбинах ГЭС и других),
при сельскохозяйственных, лесозаготовительных, мелиоративных и иных
антропогенных процессах; помощь животным при чрезвычайных ситуациях
(техногенных авариях, стихийных бедствиях, погодных аномалиях и др.).
Устранение факторов, приводящих к ухудшению здоровья организмов.
Ухудшение здоровья организмов может происходить в результате действия
различных факторов: химического и радиационного загрязнения среды,
использования травмирующих методов промысла, истощения кормовой базы
животных, нарушения гидрологического режима водоемов и территорий и
других изменений среды. Для устойчивого сохранения популяции причина
плохого здоровья организмов должна быть определена и блокирована.
Сохранение in-situ популяций домашних животных и культурных
растений – поддержание локальных популяций в первоначальных условиях
формирования данного сорта, породы или формы. Необходимым условием
сохранения разнообразия пород и сортов in-situ является сохранение типичных
агроэкосистем и мест обитания и условий разведения. Одна из форм
63
сохранения in-situ – территории традиционного хозяйствования, куда запрещен
(не рекомендован) ввоз не характерных для данной территории пород и сортов.
Способы сохранения in-situ совмещают задачи сохранения и устойчивого
использования местных генетических ресурсов животных и растений,
сохранения местных традиций хозяйствования и природопользования, в ряде
случаев – задачи сохранения природных экосистем (например, использование
аборигенных копытных для выпаса в степных резерватах).
Предотвращение гибридизации сохраняемых популяций с живыми
измененными (генно-инженерно модифицированными) организмами – важно
как для природных популяций, так и для домашних животных и культурных
растений.
Видовой принцип.
Объект: вид
Исходное научное положение: вид есть наименьшая генетически
закрытая система, обладающая неповторимым генофондом; вид представляет
собой, как правило, систему взаимосвязанных локальных популяций,
внутривидовых форм и подвидов.
Основные задачи
– Сохранение или восстановление численности и ареалов видов,
достаточных для их устойчивого существования и использования.
– Сохранение пространственно-генетической популяционной структуры вида.
– Сохранение разнообразия популяций, внутривидовых форм (сезонных рас,
экологических форм, подвидов и др.).
Сохранение популяционной структуры вида – необходимое условие его
устойчивого существования и неистощительного использования. Локальные
популяции, внутривидовые формы и подвиды являются носителями
уникальных адаптаций вида к конкретным условиям среды. Для поддержания
пространственно-генетической структуры вида необходимо сохранение той
степени изоляции популяций и форм, которая характерна для ненарушенных
природных популяций. Губительны как усиление изоляции популяций и форм,
так и разрушение природных барьеров между ними, их искусственное
смешивание.
Способы сохранения in-situ
Сохранение редких и находящихся под угрозой исчезновения видов,
занесенных в Красную книгу Российской Федерации, контроль и
64
регулирование состояния других неэксплуатируемых видов. Следует уделять
внимание не только сохранению общей численности и ареала вида, но и
поддержанию его популяционной структуры.
Регламентация промысла эксплуатируемых видов. При планировании
промысла необходимо учитывать задачи поддержания не только численности
вида на устойчивом уровне, но и его пространственно-генетической
популяционной
структуры.
Необходима
межрегиональная
и
межгосударственная координация промысла в рамках всего видового ареала.
Сохранение и восстановление среды обитания видов, реконструкция
местообитаний. Сохранение и восстановление среды обитания крайне важно в
регионах с высокой интенсивностью хозяйственной деятельности человека.
Реконструкция биотопов может быть необходима при утрате некоторых
специфических стаций вида (например, мест размножения или зимовки), а
также при воссоздании утраченных популяций вида.
Охрана видов на особо охраняемых природных территориях. Этот способ
наиболее эффективен в отношении находящихся под угрозой исчезновения
узкоареальных видов, в том числе ряда видов, занесенных в Красную книгу
Российской Федерации.
Реакклиматизация (реинтродукция) видов, воссоздание утраченных
популяций. Реакклиматизация должна производиться с учетом требований вида
к среде обитания (в прежних местах обитания после восстановления там
необходимых для вида условий, а также в специально подобранные или
реконструированные биотопы), генетической структуры вида и последствий
реакклиматизации для экосистем. Мероприятия по реакклиматизации наиболее
актуальны в отношении видов, занесенных в Красную книгу, ареал и
численность которых сильно сократились в прежние годы, но сегодня имеют
тенденцию к восстановлению.
Биоценотический принцип.
Объект: сообщество организмов
Исходное научное положение: виды в природе существуют в форме
сообществ, в тесной функциональной связи с другими видами.
Основные задачи
– Сохранение и восстановление природных сообществ.
– Сохранение видового и функционального разнообразия сообществ.
– Поддержание естественных процессов формирования сообществ.
65
Разнообразие видов определяет сложность сообщества и структуру
ценотических связей. Исчезновение отдельных видов и сокращение видового
разнообразия ведет к деградации и разрушению сообщества. Внедрение в
сообщество чужеродных видов, как в результате их интродукции человеком,
так и при самостоятельном расселении, также может нарушать структуру
природных сообществ. Полноценное и долговременное сохранение природных
сообществ возможно только при сохранении присущего им видового
разнообразия с учетом естественной динамики сообществ.
В случае исчезновения природного биоценоза восстановить его
полностью в прежнем виде практически невозможно. Кроме того, реставрация
требует больших затрат ресурсов. В силу этого задача сохранения
существующих биоценозов должна считаться приоритетной.
Способы сохранения
Контроль и регулирование антропогенной нагрузки на сообщества.
Осуществляется различными мерами, включая контроль за эксплуатацией
отдельных видов, регулирование интенсивности рекреации и др. Сокращение
антропогенной нагрузки на сообщества до уровня, соответствующего их
способности к самовосстановлению, может быть достаточным условием для их
долговременного сохранения.
Контроль и регулирование состава и структуры сообществ. Для
устойчивого существования сообществ необходимо сохранение присущего им
видового состава, включая характерное соотношение численности разных
видов, а также структуру ценотических связей с учетом их динамического
характера.
Контроль и регулирование видового состава организмов, изымаемых из
природных экосистем. Обеспечение сохранения типичного для природных
экосистем видового состава и сохранения биоразнообразия при различных
видах их эксплуатации.
Реинтродукция исчезнувших из биоценоза видов. Этот способ эффективен
в том случае, если структура биоценоза с момента исчезновения из него вида не
претерпела необратимых изменений и реинтродукция вида повышает
устойчивость биоценоза в целом. Реинтродукция вида в сильно измененный
биоценоз может сделать его неустойчивым.
Контроль и регулирование саморасселения и акклиматизации
чужеродных видов. Необходимо предотвращение вселения инвазийных видов в
66
природные сообщества, поскольку они могут разрушить их структуру. Следует
отличать интродукцию и распространение инвазийных видов в результате
деятельности человека от естественных процессов расселения видов, которым
не надо мешать.
Предотвращение проникновения живых измененных (генно-инженерно
модифицированных) организмов в природные экосистемы, контроль за их
использованием в агросистемах и лесном хозяйстве.
Реставрация (реконструкция) сообществ и биоценозов. К этому способу
приходится прибегать, когда нарушения биоценоза столь сильны, что его
самовосстановление либо невозможно, либо займет очень длительное время.
Экосистемный принцип.
Объект: экосистема
Исходное
научное
положение:
совокупность
функционально
взаимосвязанных организмов (биоценоз) и абиотических компонентов среды, в
которой они существуют (биотоп, экотоп), составляют единую систему
(экосистему).
Основные задачи
– Сохранение и восстановление природных экосистем, поддержание их
средообразующих функций.
– Поддержание естественных процессов развития природных экосистем.
– Сохранение и восстановление экологически сбалансированных
природно-культурных комплексов.
– Сохранение и восстановление абиотических компонентов экосистем.
Полноценное и долговременное сохранение видов и сообществ
организмов возможно только в составе природных экосистем, в типичной для
них абиотической среде. Качество абиотических компонентов среды (воды,
воздуха, грунта) рассматривается сегодня как важнейший показатель здоровья
среды.
Нормальное существование и развитие экосистем предполагают
закономерную смену стадий их развития. При разработке стратегии управления
биоразнообразием на экосистемном уровне необходимо учитывать их
динамический характер. Сохранение экосистем может быть обеспечено только
при сохранении разнообразия сообществ, представляющих разные стадии их
развития, и всего формирующего их видового разнообразия.
Способы сохранения
67
Контроль и регулирование использования территорий и акваторий в
пределах экологической емкости экосистем. На этом уровне внимание должно
уделяться прежде всего сохранению и восстановлению абиотической среды.
Создание особо охраняемых природных территорий с разным режимом.
Режим особо охраняемых природных территорий может предусматривать
специальные меры по сохранению среды, например запрет тех или иных типов
физического или химического воздействия, охрана уникальных абиотических
компонентов среды (водопады, ключи, скалы и др.).
Сохранение и восстановление абиотических компонентов экосистем как
условие сохранения и восстановления биоценозов и экосистем (очистка от
загрязнений, рекультивация, мелиорация и др.).
Реконструкция (реставрация) природных экосистем необходима, когда
природная экосистема разрушена. В качестве необходимого этапа этот метод
включает реставрацию абиотических компонентов.
Поддержание традиционной хозяйственной деятельности, необходимой
для сохранения экологически сбалансированных природно-культурных
комплексов.
Конструирование экосистем необходимо в том случае, если
восстановление природных экосистем невозможно – в агросистемах, на
урбанизированных и промышленных территориях, в искусственных водоемах.
Наибольшей устойчивостью и лучшими средообразующими качествами
характеризуются искусственные экосистемы, структура которых аналогична
структуре природных экосистем. Необходимо уделять особое внимание
развитию экологической инженерии как основы конструирования экосистем.
Территориальный принцип.
Объект: комплекс сопряженных экосистем на единой территории
(акватории)
Исходное научное положение: территориально-сопряженный комплекс
экосистем формируется в пределах территории, имеющей единую историю
развития, и состоит из взаимосвязанных экосистем.
Основные задачи
– Сохранение территориальных комплексов экосистем.
– Сохранение разнообразия природных экосистем и их взаимосвязи в
пределах территориального комплекса.
68
– Сохранение разнообразия экологически сбалансированных природнокультурных комплексов.
Способы сохранения
Территориальное планирование с учетом задачи сохранения
биоразнообразия.
Планирование
социально-экономического
развития
административных территории (например, определение места строительства
того или иного объекта, включая дороги и другие линейные сооружения,
территориальное
размещение
землепользователей
и
др.)
должно
осуществляться с учетом необходимости сохранения биоразнообразия
(разнообразия видов, разнообразия экосистем и сохранения целостности
территориально-сопряженных комплексов экосистем) на этой территории.
Планирование мер по сохранению и устойчивому использованию
биоразнообразия в пределах экорегионов, включая бассейны. Планирование
любых воздействий на биологические системы должно осуществляться с
учетом их масштабов и целостности, то есть по бассейновому или
экорегиональному принципу, которые должны дополнять административнотерриториальный подход к планированию.
Создание и развитие сети особо охраняемых природных и историкокультурных территорий с разными режимами. В пределах крупных особо
охраняемых территорий сохраняются целые комплексы экосистем. Более
мелкие территории обеспечивают сохранение отдельных экосистем или их
элементов (например, заказники, памятники природы). Взаимосвязь
сохраняемых природных экосистем и экологически сбалансированных
природно-культурных комплексов и их элементов должна обеспечиваться
посредством экологических коридоров (в том числе за счет особого режима
землепользования на полосах отчуждения вокруг инженерных сооружений и
других неудобий). Сеть особо охраняемых территорий должна сохранять
разнообразие экосистем и обеспечивать целостность их территориальносопряженных комплексов.
Биосферный принцип.
Объект: биосфера
Исходное научное положение: разнообразие видов и экосистем
обеспечивает поддержание биосферных процессов и функционирование
биосферы как единой системы.
69
Основные задачи
– Сохранение глобальной экосистемы (биосферы).
– Сохранение глобального видового разнообразия.
– Сохранение глобального разнообразия экосистем.
Антропогенное сокращение глобального разнообразия видов и экосистем
разрушает пространственную целостность биосферы и подрывает возможности
биосистем Земли выполнять свои биосферные функции.
Способы сохранения
Разработка и реализация глобальной, национальных и региональных
стратегий по сохранению биоразнообразия. Конвенция о биологическом
разнообразии положила начало созданию глобальной системы сохранения
биоразнообразия. В рамках Конвенции ведется работа по международной
координации в сфере развития принципов и подходов к сохранению
биоразнообразия.
Заключение международных договоров по сохранению биоразнообразия и
контроль за их выполнением. Международные договоры направлены на
сохранение наиболее значимых для функционирования биосферы компонентов
биоразнообразия, либо преследуют цель усиления контроля за теми видами
деятельности человека, которые наносят наиболее сильный ущерб живой
природе.
Разработка и выполнение международных программ по исследованию и
сохранению отдельных типов природных экосистем и видов организмов. Такие
международные программы в первую очередь должны быть ориентированы на
наиболее важные для сохранения глобального биоразнообразия объекты. Они
могут иметь как глобальный, так и региональный уровень.
Участие в ведении Красного списка МСОП – Всемирного союза охраны
природы и других международных списков редких и находящихся под угрозой
исчезновения видов животных и растений, призванных определять наиболее
уязвимые в масштабе Земли и ее крупных регионов виды живых организмов.
Развитие глобальной сети особо охраняемых природных территорий,
включая биосферные резерваты, а также других систем особо охраняемых
природных и историко-культурных территорий международного значения.
70
Принципы использования социально–экономических механизмов
для сохранения биоразнообразия
Согласно общему подходу к сохранению биоразнообразия и цели
Стратегии выделяются следующие принципы использования социальноэкономических механизмов для сохранения биоразнообразия.
– Биоразнообразие должно быть включено в систему социальноэкономических отношений как ценнейший компонент национального
достояния, необходимое условие национальной и общечеловеческой
безопасности. Сохранение биоразнообразия должно рассматриваться как одно
из приоритетных направлений деятельности государства и общества.
– Стратегия сохранения биоразнообразия должна быть взаимоувязана со
стратегией перехода России к устойчивому развитию, а также со стратегиями
развития других сфер жизни страны – экономики, права, социального
обеспечения, культуры, образования, экологической политики и т.д. Задачи
сохранения биоразнообразия должны предусматриваться в программах, планах
и прогнозах для всех сфер жизни страны, на всех уровнях государственной
структуры.
– Социально-экономические механизмы реализации Стратегии должны
регулировать деятельность всех хозяйственных и иных структур в части,
которая прямо или косвенно влияет на состояние биоразнообразия.
71
Контрольные вопросы
1.
Что такое биоразнообразие? Зачем было введено это понятие? Для чего
важно знать основыне принципы развития биоразнообразия планеты?
2.
Уровни биоразнообразия. Ценотическое и генетическое разнообразие.
3.
Гомеостаз и дивергенция. Как они влияют на биоразнообразие.
4.
Систематические ряды. Бинаминарная номенклатура К. Линнея.
5.
Типы формирования биоразнообразия.
6.
Популяция. Биоценоз. Экосистема. Биотоп.
7.
Дайте определении понятию «устойчиво биоценоз».
8.
Систематические группы живых организмов.
9.
Роль человека в развитии биоразнообразия.
10.
Биохронолигические этапы развития Земли.
11.
Методы оценки состояния биоразнообразия.
12.
Видовая структура биотического сообщества.
13.
Биотестирование и биоиндикация.
14. Морфологические методы оценки биоразнообразия.
15.
ГИС как средство оценки биоразнообразия.
16.
Стратегии и программы сохранения мирового биологического
разнообразия.
17.
Глобальная система мирового мониторинга.
18.
Международные и российские организации по защите и сохранению
биоразнообразия.
19. Роль ООПТ в сохранении и развитии биоразнообразия.
20.
Устойчивые экосистемы.
72
Библиографический список
Основная литература:
1.
Бродский А.К. Введение в проблемы биоразнообразия. СПб.:
Издательство С.-Петербургского университета, 2002. - 144 с.
2.
Залепухин В.В. Теоретические аспекты биоразнообразия: Учебное
пособие. - Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2003. - 192 с.
3.
Лебедева Н.В., Дроздов Н.Н., Криволуцкий Д.А. Биологическое
разнообразие. – М.: ВЛАДОС, 2004 – 432с.
Дополнительная литература:
1.
http://ru.wikipedia.org свободная энциклопедия
2.
http://www.govvrn.ru/wps/portal/AVO
сайт
администрации
Воронежской области
3.
http://www.mnr.gov.ru Министерство природных ресурсов РФ
4.
http://eco.vrnlib.ru/ekologicheskie-organizacii-voronezha-ivoronezhskoj-oblasti/ экологические организации Воронежской области
5.
http://dprvrn.ru/
– Сайт департамента природных ресурсов и
экологии Воронежской области
6. Экосистемы мира / Николай Дроздов, Елена Мяло .— М. : ABF, 1997
.— 237,[1] с. : ил., карты ; 22 см .— Библиогр.: с. 231-233 (36 назв.) .— ISBN 587484-019-2 (в пер.) (Б. ц.) .— URL:http://www.lib.vsu.ru/elib/books/b1225.djvu>.
7. География и мониторинг биоразнообразия : [Учеб. пособие] / Глобал.
экол. фонд, Проект<Сохранение биоразнообразия>, Экоцентр МГУ им. М. В.
Ломоносова; [Н. В. Лебедева и др.] .- М. : Изд-во Науч. и учеб.-метод. центра,
2002 .- 432 с., [7] л. ил. : ил. ; 21 см. — (Серия учебных пособий<Сохранение
биоразнообразия>).
ISBN
5-89414-027-7.
URL:http://www.lib.vsu.ru/elib/books/b2123.djvu>.
8. Биогеография с основами охраны биосферы : Учебник для студ., обуч.
по геогр. специальностям / К. М. Петров; С.-Петерб. гос. ун-т .— СПб. : Изд-во
С.-Петерб. ун-та, 2001 .— 375,[1] с. : ил., табл. — ISBN 5-288-02695-5 : 120.00
.— <URL:http://www.lib.vsu.ru/elib/books/b42221.pdf>.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
113
Размер файла
739 Кб
Теги
самостоятельная, лисова, работа, биоразнообразие
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа