Биологическое разнообразие экосистем. Биоразнообразие

биоразнообразие экосистема экологический мониторинг

Биологическое разнообразие - главное условие устойчивости всей жизни на Земле. Биоразнообразие создает взаимодополняемость и взаимозаменяемость видов в биоценозах, обеспечивает регуляцию численности, самовосстановительные способности сообществ и экосистем. За счет этого разнообразия жизнь не прерывается уже несколько миллиардов лет. В сложные периоды геологической истории многие виды вымирали, разнообразие понижалось, но экосистемы материков и океанов выдерживали эти катастрофы. Главные функции биоценоза в экосистеме - создание органического вещества, его разрушения и регуляция численности видов - обеспечиваются множеством видов, как бы страхующих деятельность друг друга (рисунок 1).

Рисунок 1. Река Будюмкан на юго-востоке Читинской области

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

Русский геоботаник Л.Г. Раменский в 1910 г. сформулировал принцип экологической индивидуальности видов - принцип, который является ключом к пониманию роли биоразнообразия в биосфере. Мы видим, что в каждой экосистеме одновременно совместно обитает много видов, но вот какой в этом экологический смысл, задумываемся редко. Экологическая индивидуальность видов растений, сообитающих в одном растительном сообществе в одной экосистеме, позволяет сообществу быстро перестраиваться при изменении внешних условий.

Например, в засушливое лето в данной экосистеме главную роль в обеспечении биологического круговорота играют особи вида А, которые более приспособлены к жизни при дефиците влаги. Во влажный год особи вида А оказываются не в оптимуме и не могут обеспечить биологический круговорот в изменившихся условиях. В этот год главную роль в обеспечении биологического круговорота в данной экосистеме начинают играть особи вида Б. Третий год оказался более прохладным, в этих условиях ни вид А, ни вид Б не могут обеспечить полное использование экологического потенциала данной экосистемы. Но экосистема быстро перестраивается, так как в ней имеются особи вида В, которые не нуждаются в теплой погоде и хорошо фотосинтезируют при пониженной температуре.

Каждый вид живых организмов может существовать в некотором диапазоне значений внешних факторов. За пределами этих значений особи вида погибают. На схеме (рисунок 2) мы видим пределы выносливости (пределы толерантности) вида по одному из факторов. В этих пределах имеется зона оптимума, наиболее благоприятная для вида, и две зоны угнетения. Правило Л.Г. Раменского об экологической индивидуальности видов утверждает, что пределы выносливости и зоны оптимумов у разных видов, обитающих совместно, не совпадают.

Рисунок 2. Пределы выносливости (пределы толерантности) вида по одному из факторов

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

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

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

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

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

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

К факторам, обеспечивающим высокое биоразнообразие экосистем, относятся процессы миграции видов с соседних территорий из других ландшафтных районов и других природных зон, а также процессы автохтонного видообразования на месте, которые непрерывно происходят в природе, то убыстряясь в эпохи биосферных перестроек, то замедляясь в эпохи стабилизации климата. Процессы видообразвания протекают очень медленно. Так, например, для разделения родительского вида на два дочерних, при наличии между двумя популяциями барьера, не позволяющего особям этих двух популяций скрещиваться друг с другом, природе требуется как минимум 500 тыс. лет, а чаще порядка 1 миллиона лет. Отдельные виды в биосфере могут сохраняться 10 и более миллионов лет, практически не изменяясь за это время.

Животный мир является неотъемлемым элементом окружающей природной среды и биологического разнообразия Земли, возобновляющимся природным ресурсом, важным регулирующим и стабилизирующим компонентом биосферы. Главнейшая экологическая функция животных -- участие в биотическом круговороте веществ и энергии. Устойчивость экосистемы обеспечивается в первую очередь животными, как наиболее мобильным элементом.

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

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

Известный эколог Б.Коммонер о необходимости тщательного изучения экосистем, о последствиях скоропалительных действий человека пусть и в благонамеренных целях говорил так: все связано со всем; природа знает лучше.

Для людей важно сохранять то, что существует в экосистемах, что прошло проверку временем. Важно понять, что именно исторически, эволюционно сложившееся биоразнообразие обеспечивает сохранность и длительную функциональность экосистемы.

Пути сохранения биоразнообразия разные:

а) стабилизация генофонда с помощью восстановления исчезающих видов в искусственных ситуациях в природе;
б) консервация генетического материала;
в) нормирование хозяйственного использования и торговые соглашения (конвенция о торговле редкими видами, СиТЕС)
г) охрана биотопов, как часть ландшафтного планирования;
д) соглашение о мигрирующих видах, в частности Боннская конвенция.

Сохранение существующих видов - это сохранение устойчивости экосистемы. Опасность исчезновения грозит более 600 видам птиц и около 120 видам млекопитающих. И здесь на первый план вступает экологическая грамотность, экологическая ответственность, экологическое воспитание, экологическая культура всех и каждого.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ (биоразнообразие), понятие, вошедшее в широкое употребление в 1980-х годах в сферах фундаментальной и прикладной биологии, эксплуатации биологических ресурсов, политики в связи с усилением природоохранного движения, осознанием уникальности каждого биологического вида и необходимости сохранения всего многообразия жизни для устойчивого развития биосферы и человеческого общества. Это нашло отражение в международной Конвенции по биологическому разнообразию, принятой в Рио-де-Жанейро в 1992 году (Россией подписана в 1995 году). В научной литературе понятие «биологическое разнообразие» используется в широком смысле для обозначения богатства жизни в целом и её составных частей или как совокупность параметров флор, фаун и сообществ (число видов и набор приспособительных типов, индексы, отражающие соотношение видов по численности особей, - выравненность, доминирование и так далее). Формы биологического разнообразия можно выделить на всех уровнях организации жизни. Говорят о разнообразии видовом, таксономическом, генотипическом, популяционном, биоценотическом, флористическом, фаунистическом и др. На каждом уровне существуют свои системы, категории и методы оценки разнообразия. К началу 21 века биологи насчитывали до 2 миллионов видов всех групп организмов: многоклеточные животные — примерно 1,4 миллиона видов (в том числе насекомые - около 1 миллиона), высшие растения - 290 тысяч видов (в том числе покрытосеменные - 255 тысяч), грибы - 120 тысяч видов, водоросли — 40 тысяч, протесты - 40 тысяч, лишайники - 20 тысяч, бактерии - 5 тысяч видов. Некоторые авторы с учётом предполагаемого количества ещё не описанных видов оценивают богатство современного органического мира гораздо большим числом видов - вплоть до 15 миллионов. В экологии при анализе структуры и динамики сообществ широко используется система биологического разнообразия американского эколога Р. Уиттекера. Из предложенных им категорий биологического разнообразия наиболее употребимы альфа-разнообразие (видовая структура конкретного сообщества), бета-разнообразие (изменения в ряду сообществ, например в зависимости от температурных условий) и гамма-разнообразие (структура биоты в масштабе всего ландшафта). Интенсивно развивается синтаксономия - классификация растительного сообщества на основе их видового разнообразия.

Биологическое разнообразие — главный итог и в то же время фактор эволюционного процесса. Появление новых видов и жизненных форм усложняет среду обитания и обусловливает прогрессивное развитие организмов. Наиболее сложные, эволюционно продвинутые формы возникают и процветают в условиях экваториального и тропического поясов, где отмечается максимум видового богатства. И сама жизнь могла развиться как планетарное явление на основе разделения функций в первичных экосистемах, т. е. при определённом уровне разнообразия организмов. Круговорот веществ в биосфере может осуществляться только при достаточном биологическом разнообразии, на котором базируются механизмы устойчивости и регуляции динамики экологических систем. Такие важнейшие особенности их структуры, как взаимозаменяемость, экологической викариат, множественное обеспечение функций, возможны лишь при значительном видовом и адаптивном (приспособительные формы) разнообразии.

Уровень биологического разнообразия на Земле в первую очередь определяется количеством тепла. От экватора к полюсам все показатели биологического разнообразия резко снижаются. Так, на долю флоры и фауны экваториального и тропического поясов приходится не менее 85% общего видового богатства органического мира; виды, обитающие в умеренных поясах, составляют примерно 15%, а в Арктике - лишь около 1%. В условиях умеренного пояса, в котором расположена большая часть России, самый высокий уровень биологического разнообразия в его южной полосе. Например, число видов птиц от лесостепи и широколиственных лесов до тундры уменьшается в 3 раза, цветковых растений - в 5 раз. В соответствии со сменой природных поясов и зон закономерно меняется структура всего биологического разнообразия. На фоне общего снижения видового богатства органического мира к полюсам отдельные группы сохраняют достаточно высокий его уровень и их удельный вес в фауне и флоре, а также биоценотическая роль повышаются. Чем суровее условия обитания, тем выше доля в биоте относительно примитивных групп организмов. Например, разнообразие цветковых растений, составляющих основу флоры Земли, с продвижением в высокие широты снижается гораздо резче, чем мохообразных, которые в тундре не уступают им по видовому богатству, а в полярных пустынях в два раза превосходят. В условиях крайнего климатического пессимума, например в антарктических оазисах, обитают в основном прокариоты и единичные виды лишайников, мхов, водорослей, микроскопических животных.

Усиление специфичности среды, экстремальность (очень высокая или низкая температура, сильная засолённость, высокое давление, присутствие токсичных соединений, повышенная кислотность и так далее) снижают параметры биологического разнообразия, в частности видовое разнообразие сообществ. Но при этом отдельные виды или группы организмов, устойчивые к данному фактору (например, некоторые цианобактерии в сильно загрязнённых водоёмах), могут размножаться в чрезвычайно больших количествах. В экологии сформулирован так называемый основной биоценотический закон или правило Тинемана: биотопы с условиями, резко отличными от оптимальных, населены меньшим количеством видов, которые, однако, представлены большим количеством особей. Иными словами, обеднение видового состава компенсируется повышением плотности популяций отдельных видов.

Среди направлений изучения биологического разнообразия, прежде всего, выделяют инвентаризацию видового состава, базирующуюся на систематике. С последней связаны флористика и фаунистика, ареалогия, фито- и зоогеография. Чрезвычайно важно знание факторов и понимание механизмов эволюции биологического разнообразия, генетических основ разнообразия организмов и популяций, экологической и эволюционной роли полиморфизма, закономерностей адаптивной радиации и процессов разграничения экологических ниш в экосистемах. Изучение биологического разнообразия в этих аспектах смыкается с важнейшими направлениями современной теоретической и прикладной биологии. Особая роль отводится номенклатуре, типологии и инвентаризации сообществ, растительности и животного населения, созданию баз данных по различным компонентам экологических систем, что необходимо для оценки состояния всего живого покрова Земли и биосферы, для решения конкретных задач охраны окружающей среды, заповедного дела, использования биоресурсов, многих насущных вопросов сохранения биологического разнообразия на региональном, государственном и глобальном уровнях.

Лит.: Чернов Ю.И. Биологическое разнообразие: сущность и проблемы // Успехи современной биологии. 1991. Т. 111. Вып. 4; Алимов А. Ф. и др. Проблемы исследования разнообразия животного мира России // Журнал общей биологии. 1996. Т. 57. № 2; Groombridge В., Jenkins М.D. Global biodiversity. Camb., 2000; Алексеев А. С., Дмитриев В.Ю., Пономаренко А. Г. Эволюция таксономического разнообразия. М., 2001.

К ресурсам биосферы относятся биологические ресурсы. В результате естественного отбора за миллиарды лет появился новый ресурс планеты – биологическое разнообразие. Структурные уровни биологического разнообразия включают в себя: - разнообразие организмов (как таксономическое – вид, род и т.д., так и типологическое - по определенным признакам); - разнообразие сообществ; - разнообразие территориальных сочетаний организмов, т.е. флор и фаун определенной территории; - разнообразие экосистем и природных комплексов. Часто под биологическим разнообразием понимают генетическое и видовое разнообразие. Генетическое разнообразие – это многообразие генетических свойств у особей одного вида. Видовое разнообразие – это число различных видов внутри сообщества организмов.

Биологическое разнообразие обеспечивает: непрерывность биосферы (на земле везде существуют живые организмы) и развитие жизни во времени; эффективность биогенных процессов в экосистеме; поддержание динамического равновесия и восстановление сообществ.

Биота регулирует состояние окружающей среды, что доказывается рядом факторов:

1. Выбросы неорганического углерода из земных недр в атмосферу с огромной точностью соответствуют содержанию органического углерода в осадочных породах, что обеспечивает практически постоянное содержание неорганического углерода в атмосфере в течение сотен миллионов лет.

2. Концентрации биогенных элементов (С, N, Р, О) в океане сформированы и поддерживаются биотой. Отношение С/N/Р/О2 в океане совпадает с таким отношением при синтезе органического вещества.

3. Круговорот воды на суше также определяется биотой, т.к. 2/3 осадков связано с испарением воды на суше, в основном растительностью.

4. Не затронутая деятельностью человека биота океана поглощает избыток углекислого газа антропогенного происхождения, в то время как измененная человеком биота утратила эту способность.

5. Биотой океана поддерживается концентрация углекислого газа в океане в 3 раза меньше по сравнению с количеством углекислого газа при отсутствии биоты. Потеря неорганического углерода океаном в атмосферу компенсируется поступлением в океан органического углерода.

В настоящее время биологическое разнообразие сокращается. Это обусловлено неустойчивостью среды. Неустойчивость среды определяет тенденцию к:

1. упрощению структуры экосистем (часть видов оказывается излишней);

2. прерыванию сукцессий (виды заключительной климаксной стадии обречены на вымирание);

3. увеличению минимальных размеров популяции (в устойчивой среде небольшое число особей обеспечивает воспроизведение; возможна «плотная упаковка» видов, но в условиях кризисов малочисленная и неспособная к быстрому росту популяция может легко исчезнуть) Сукцессия – это последовательная смена биоценозов, возникающая на одной и той же территории.

Биологическое разнообразие Беларуси постоянно сокращается и трансформируется. На уровень биоразнообразия влияют две группы факторов: факторы, связанные с хозяйственной деятельностью человека, и факторы естественной угрозы.

К первой группе факторов относятся следующие:

Прямое антропогенное уничтожение видов. С территории Беларуси в результате охоты исчез тур;

Исчезновение и/или сокращение числа местообитаний, особенно специфических (низинных болот, пойм рек, высоковозрастных широколиственных лесов). Характерный пример – вертлявая камышевка, занесенная в Международную Красную книгу. 60% мировой ее популяции гнездится на низинных болотах в Полесье. В результате мелиорации около половины видов птиц, предпочитающих околоводноболотные местообитания, стали редкими и занесены в Красную книгу Республики Беларусь;

Опосредованное уничтожение видов в результате воздействия человека и в первую очередь загрязнения природной среды. Многие виды лишайников и мхов погибают даже при небольшой концентрации загрязняющих веществ в воздухе, воде, почве;

Вытеснение аборигенных видов интродуцированными видами. Акклиматизированная в Беларуси американская норка и енотовидная собака вызвали гибель европейской норки, вытеснили из их экологических ниш лесного хорька, горностая и водяную полевку в места, которые по экологическим характеристикам не подходят интродуцентам. Интродуцированный в Беларусь для хозяйственного использования (как корм для крупного рогатого скота) борщевик Сосновского вытесняет многих травянистых растений.

К уменьшению биоразнообразия Беларуси приводят следующие естественные виды угроз: - глобальные изменения состояния окружающей среды - за последние 100 лет наблюдается устойчивый рост температуры воздуха в различных районах и увеличение годовой нормы осадков более чем на 100 мм. В результате этого произошло быстрое сокращение ареала и численности белой куропатки, появление в Беларуси новых видов птиц, типичных для степной и лесостепной зон;

Естественная эволюционная смена видов флор и фаун. В Беларуси происходит естественное отступление леса на север и активное проникновение степной растительности.

Биологическое разнообразие экономически выгодно, что иллюстрируют следующие данные:

Около 4,5 % валового национального продукта США (примерно 87 млрд $ в год) получены за счет диких видов;

В Азии к середине 70-х годов генетические улучшения привели к росту производства пшеницы на 2 млрд. $, а риса – на 1,5 млрд. $ в год;

Использование сорта дикой пшеницы из Турции для привития сопротивляемости болезням культурным сортам дал экономический эффект в 50 миллионов долларов в год (США);

Стоимость лекарств, производимых в мире из дикорастущих растений, составляет примерно 40 млрд долларов в год; - в 1960 г. только один ребенок из пяти, больных лейкемией, имел шанс выжить, а теперь 4 - из 5 благодаря лечению лекарственным препаратом, полученным из растений тропических лесов.

Живые организмы выполняют ряд функций в биосфере:

1. энергетическая – солнечная энергия, поглощаемая зелеными растениями, преобразуется в энергию химических связей. Синтезированные органические вещества (сахара, белки и др.) последовательно переходят от одних организмов к другим в результате их питания, переносят заключенную в них энергию. Растения поедаются растительноядными животными, которые становятся жертвами хищников. Этот переход и есть последовательный и упорядоченный поток энергии в биосфере. Кроме того, ни один вид животных не способен расщепить органическое вещество растений до конечных продуктов. Каждый вид использует лишь часть растений и некоторые содержащиеся в них органические вещества. Непригодные для этого вида растения или еще богатые энергией остатки растений используются другими видами животных. Так складываются сложнейшие цепи питания;

2. средообразующая - с живыми организмами генетически связаны все структурные части биосферы. При исчезновении хотя бы одного вида живых организмов изменения происходят во всей экосистеме: так уничтожение одного вида растений влечет за собой вымирание около тридцати видов насекомых;

БИОЛОГИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ

Что такое биологическое разнообразие? Почему оно важно? И почему мы должны поддерживать его? В наиболее общем смысле под биологическим разнообразием подразумевают «разнообразие жизни». Это понятие охватывает генетическое разнообразие различных видов и более высоких таксономических единиц (семейств, классов, типов и т. д.), а также разнообразие сред обитания и экосистем. Поскольку «биологическое разнообразие» - слишком широкое понятие, не существует его строгого определения; все зависит от того, в какой конкретной области его применяют. На практике под биологическим разнообразием подразумевают, прежде всего, разнообразие видов.

Биологическое разнообразие значит гораздо больше, чем просто наличие разных форм жизни. Оно не только определило направления прикладных исследований, но и приобрело статус особой оценки: хорошо, когда имеется биологическое разнообразие, и необходимо его всячески поддерживать, поскольку отсутствие разнообразия - это плохо. В природоохранных мероприятиях приоритет теперь отдается нестолько сохранению отдельных (типичных) видов, сколько сохранению всего разнообразия экосистемы. В пользу этого было выдвинуто много аргументов, начиная с утверждения, что разнообразие жизни ценно само по себе и мы несем моральную и этическую ответственность за его сохранение, и, заканчивая обычным антропоцентрическим прагматизмом - человек в полной мере использует биологическое разнообразие экосистем (см. статью «Экосистема») для своих экономических нужд, как - то: разработка лекарств от рака или развитие экотуризма.

Как сохранить биологическое разнообразие? Один из подходов состоит в том, чтобы направить усилия прежде всего на поддержание и сохранение лучших из многочисленных имеющихся экосистем. Другой предлагает заботиться прежде всего о «горячих точках», то есть о районах наибольшего сосредоточения представителей редких видов, которым грозит вымирание. Проводя комплекс охранных мероприятий в «горячих точках», можно сохранить больше редких видов, чем в других регионах.

См. также статьи «Градиент широтного разнообразия», «Природоохранная деятельность», «Экологическая избыточность», «Экосистема».

Из книги Семена разрушения. Тайная подоплека генетических манипуляций автора Энгдаль Уильям Фредерик

Киссинджер и биологическое оружие Давно, в середине 1970–х годов, действуя как советник по национальной безопасности (Управление национальной безопасности) при Ричарде Никсоне, внешней политикой заведовал протеже Нельсона Рокфеллера Генри Киссинджер, включая и

Из книги Жизнь на Земле. Естественная история автора Эттенборо Дэвид

1. Бесконечное разнообразие Открыть неизвестное животное совсем нетрудно. Если провести день в тропическом южноамериканском лесу, переворачивая коряги, заглядывая под кору, шаря в сыром перегное, а вечером установить там белый экран и осветить его ртутной лампой, можно

Из книги Метаэкология автора Красилов Валентин Абрамович

Разнообразие В общем смысле, разнообразие является информационным показателем структурной сложности, от которой в конечном счете зависит как абсолютный рост биомассы, так и сокращение относительного прироста мортмассы. Биологическое разнообразие служит такого рода

Из книги Генетика этики и эстетики автора Эфроимсон Владимир Павлович

Из книги Антропологический детектив. Боги, люди, обезьяны... [с иллюстрациями] автора Белов Александр Иванович

РАЗНООБРАЗИЕ ДИКАРЕЙ Заслуживает внимания то обстоятельство, что описания снежного человека в различных районах мира, следы его пребывания и специфика поведения, как, впрочем, и сами названия снежного человека, сильно разнятся. Бесконечно варьируются расцветка шерсти,

Из книги Биология [Полный справочник для подготовки к ЕГЭ] автора Лернер Георгий Исаакович

Из книги Происхождение мозга автора Савельев Сергей Вячеславович

Из книги Власть генов [прекрасна как Монро, умен как Эйнштейн] автора Хенгстшлегер Маркус

Из книги Вода и жизнь на Земле автора Новиков Юрий Владимирович

§ 41. Биологическое разнообразие птиц Разнообразие птиц необычайно велико (см. рис. III-11). Современные птицы достигают массы 165 кг (африканский страус). Существуют и необычайно мелкие виды, едва достигающие нескольких граммов (колибри). Палеонтологическая летопись

Из книги Жизнь моря автора Богоров Венианим Григорьевич

Генетическое разнообразие – ключ к успеху Есть биологические факторы, которые при выборе партнера влияют на нас очень сильно. Молодая красивая женщина с впечатляющими округлостями обещает наиболее высокие шансы успешного «вложения» генов мужчины. Но отчего же тогда

Из книги Психопаты. Достоверный рассказ о людях без жалости, без совести, без раскаяния автора Кил Кент А.

Биологическое значение талой и льдоподобной воды Ни одно вещество на Земле, кроме воды, не может находиться сразу в трех состояниях - жидком, твердом и газообразном. Впрочем, и здесь еще много загадок. При нагревании лед начинает таять: движение молекул под влиянием

Из книги Антропология и концепции биологии автора Курчанов Николай Анатольевич

Великое разнообразие Мир беспозвоночных, населяющих моря, весьма разнообразен. Трудно перечислить формы приспособления их к условиям существования, характерные для различных групп. Часто организмы, относящиеся к различным классам, но ведущие одинаковый образ жизни,

Из книги Биологическая химия автора Лелевич Владимир Валерьянович

20. Разнообразие преступной деятельности У Гито очень длинный список нарушений закона: убийство, мошенничество, кража, побои, грабеж, угроза оружием, незаконное владение оружием, подделка, неявка в суд, будучи отпущенным под залог, нападение на представителя закона

Из книги автора

Разнообразие органических соединений Хотя органические молекулы составляют менее 1 % всех молекул клетки (99 % молекул приходится на долю воды), они определяют протекание основных биохимических процессов. В клетке встречаются как малые органические соединения

Из книги автора

2.5. Биологическое окисление Анализируя отдельные этапы клеточного метаболизма, всегда необходимо помнить, что он представляет собой единый, интегральный, взаимосвязанный механизм (Бохински Р., 1987). Процессы анаболизма и катаболизма происходят в клетке одновременно и

Из книги автора

Глава 10. Энергетический обмен. Биологическое окисление Живые организмы с точки зрения термодинамики – открытые системы. Между системой и окружающей средой возможен обмен энергии, который происходит в соответствии с законами термодинамики. Каждое органическое

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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