Глобальные экологические проблемы и приоритеты ХХ1 века. Виды, роль, снижение и охрана биологического разнообразия

Нормальное состояние и функционирование биосферы, а следовательно, и стабильность окружающей природной среды невозможны без обеспечения благоприятной среды обитания для всех биотических сообществ во всем их многообразии. Утрата же биоразнообразия ставит под угрозу не только благополучие человека, но и само его существование.

Скорость уменьшения биоразнообразия, как у нас в стране, так и во всем мире, за последние 30 - 40 лет резко увеличилась. Снижение биоразнообразия отмечается на всех уровнях - генетическом, видовом и экосистемном, что уже приводит к необратимым изменениям природной среды. Происходит самое значительное за последние 65 млн лет исчезновение видов растений и животных со скоростью, в пять тысяч раз превышающей естественный ход эволюции на Земле.

Антропогенные воздействия на главнейшие компоненты биотических сообществ рассмотрим в следующем порядке: растительный мир (леса и другие сообщества), животный мир.

Главенствующее значение в природе и в жизни человека имеют леса . Россия богата лесом. Более 1,2 млрд га, или 75 % от площади земельных угодий занимают леса. Ни одна страна в мире не имеет больших запасов древесины. Общая площадь лесов России составляет сегодня значительную часть всех лесов Земли. Это самые мощные легкие планеты из оставшихся.

Размещение лесов в нашей стране неравномерно, наибольшая часть всей лесопокрытой площади находится в Западной и Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Здесь сосредоточены основные площади сосны обыкновенной, ели, лиственницы, пихты, кедра сибирского, осины. Основные лесные богатства сосредоточены в Восточной Сибири (45 % лесов всей страны) и простираются от Енисея почти до Охотского моря. Этот богатейший лесной край представлен такими ценными древесными породами, как лиственница сибирская и даурская, сосна обыкновенная, кедр сибирский и др.

Леса - важная составная часть окружающей природной среды. Как экологическая система лес выполняет различные функции и одновременно является незаменимым природным ресурсом (рис. 67). Многочисленные исследования как у нас в стране, так и за рубежом подтвердили исключительное значение лесов в сохранении экологического равновесия в природной среде. По мнению специалистов, значение средозащитной функции леса, т. е. сохранность генофонда флоры и фауны, на порядок выше их экономического значения как источника сырья и продуктов.

Влияние лесов на окружающую природную среду исключительно многообразно. Оно проявляется, в частности, в том, что леса:

Являются основным поставщиком кислорода на планете;

Непосредственно влияют на водный режим как на занятых ими, так и на прилегающих территориях и регулируют баланс воды;

Снижают отрицательное воздействие засух и суховеев, сдерживают движение подвижных песков;

Смягчая климат, способствуют повышению урожаев сельскохозяйственных культур;

Поглощают и преобразовывают часть атмосферных химических загрязнений;

Защищают почвы от водной и ветровой эрозии, селей, оползней, разрушения берегов и других неблагоприятных геологических процессов;

Создают нормальные санитарно-гигиенические условия, благотворно влияют на психику человека, имеют огромное рекреационное значение.

Рис. 67. Значение леса в природе и жизни человека

Вместе с тем леса являются источником получения древесины и многих других видов ценного сырья. Из древесины производят более 30 тыс. изделий и продуктов, и потребление ее не уменьшается, а, наоборот, увеличивается.

Подчеркнем еще раз, что значение леса беспредельно. Известный русский писатель Л. М. Леонов назвал его Другом с большой буквы. Леса - важное и наиболее эффективное средство поддержания естественного состояния биосферы и незаменимый фактор культурного и социального значения. Позитивная экологическая роль леса отражена в девизе Международного конгресса лесоводов (Индия): «Лес - это вода, вода - урожай, урожай - жизнь».

По своему значению, местоположению и выполняемым функциям все леса подразделяют на три группы:

первая группа - леса, выполняющие защитные экологические функции (водоохранные, полезащитные, санитарно-гигиенические, рекреационные). Эти леса строго охраняются, особенно лесопарки, городские леса, особо ценные лесные массивы, национальные природные парки. В лесах этой группы допускаются только рубки ухода за лесом и санитарные рубки деревьев;

вторая группа - леса, имеющие защитное и ограниченное эксплуатационное значение. Распространены они в районах с высокой плотностью населения и развитой сетью транспортных путей. Сырьевые ресурсы лесов этой группы недостаточны, поэтому, чтобы сохранить их защитные и эксплуатационные функции, требуется строгий режим лесопользования;

третья группа - эксплуатационные леса. Распространены они в многолесных районах и являются основным поставщиком древесины. Заготовка древесины должна осуществляться без изменения естественных биотопов и нарушения естественного экологического равновесия.

Принадлежность леса к той или иной группе определяет режим лесопользования, который должен вестись на строго научной основе с соблюдением основных принципов максимального сбережения природных экосистем и рационального использования лесных ресурсов.

При характеристике нынешнего состояния растительного покрова и в первую очередь лесных экосистем все чаще используется термин - деградация. Леса раньше других компонентов природной среды испытали отрицательное влияние деятельности человека. Деградация лесов служит одним из проявлений глобальных изменений, происходящих на Земле, которые начались с появлением земледелия и скотоводства.

Воздействие человека на леса и вообще на весь растительный мир может быть прямым и косвенным. К прямому воздействию относятся : 1) сплошная вырубка лесов; 2) лесные пожары и выжигание растительности; 3) уничтожение лесов и растительности при создании хозяйственной инфраструктуры (затопление при создании водохранилищ, уничтожение вблизи карьеров, промышленных комплексов); 4) усиливающийся пресс туризма.

Косвенное воздействие - этоизменение условий обитания в результате антропогенного загрязнения воздуха, воды, применения пестицидов и минеральных удобрений. Определенное значение имеет также проникновение в растительные сообщества чуждых видов растений (интродуцентов).

В отчете ЮНЕП «О состоянии окружающей среды к 2000 году» подчеркнуто, что «сведение лесов - вероятно, наиболее серьезная экологическая проблема, стоящая перед человечеством...» Сведение (гибель) лесов в списке злодеяний человека против окружающей природной среды, по А. Гору (1993), стоит на первом месте. За несколько столетий была уничтожена значительная часть всех лесных массивов на планете. На современном этапе развития производительных сил лесные экосистемы становятся еще более уязвимыми, утрачивают свои защитные функции, их потенциальные средоустойчивые возможности значительно ослабевают.

В XVII в. на Русской равнине площадь лесов достигала 5 млн км 2 , к 1970 г. их осталось не более 1,5 млн км 2 . В наши дни лес в России вырубают примерно на 2 млн га ежегодно. В то же время масштабы лесовосстановления с помощью посадок и посевов леса постоянно сокращаются. Для естественного восстановления леса после сплошной рубки требуются многие десятки лет, а для достижения климаксной фазы, т. е. высокой степени замыкания круговорота биогенов, и того больше - первые сотни лет (Данилов-Данильян и др., 1994).

Аналогичное состояние, связанное с вырубкой леса, наблюдается и в других странах мира. По данным ФАО (сельскохозяйственная программа ООН), обезлесение только на засушливых землях происходит на 4 млн га в год, из которых 2,7 млн га приходится на Африку. Лес здесь рубят в основном на дрова, поскольку спрос на топливную древесину постоянно растет. Достаточно отметить, что 82% всей энергии, используемой в восьми странах Сахели (Африка), дает древесина.

В еще более опасном положении находятся вечнозеленые влажные (дождевые) тропические леса - древние климаксные экосистемы. Это бесценное хранилище генетического многообразия исчезает с лица Земли примерно со скоростью 17 млн га в год. Ученые полагают, что при таких темпах влажные тропические леса, особенно в низменных равнинах, полностью исчезнут через несколько десятков лет. По данным на 1992 г., в Восточной и Западной Африке уничтожено 56 % лесов, а в отдельных районах до 70%; в Южной Америке (главным образом в бассейне Амазонки) - 37 %, в Юго-Восточной Азии - 44 % от первоначальных площадей. Их выжигают ради расчистки земли под пастбища, интенсивно вырубают как источник древесного топлива, выкорчевывают при неправильном ведении системы земледелия, затапливают при строительстве гидроэлектростанций, и т. д.

Пагубное влияние на лесные экосистемы оказывают лесные пожары . Возникают они в подавляющем большинстве случаев по вине людей, как следствие неосторожного обращения с огнем. В зонах тропических лесов пожары образуются в результате сознательного выжигания лесных массивов под пастбища и других сельскохозяйственных целей. Сознательно выжигали леса и в ходе военных действий, например во время войны во Вьетнаме, Лаосе, Кампучии (1961 - 1975 гг.).

Ранее в России лесные пожары возникали в каждый засушливый год. Огромные массивы леса (около 15 млн га) горели, например, в Восточной Сибири в 1915 г. В дальнейшем в связи с развитием новых технических средств тушения пожаров и совершенствованием методов их обнаружения, площади лесных пожаров сократились. Однако и на сегодня лесные пожары представляют серьезную угрозу для лесного фонда не только России, но и всех стран мира. По данным Н. Ф. Реймерса (1990), крупнейшие лесные пожары в последние годы зарегистрированы в 1972 г. (европейская часть России) и в 1979 и 1987 гг. (Восточная Сибирь). Значительные лесные пожары наблюдались в 90-е гг. в Якутии и Магаданской области, в центральной и северо-западной части Европейской России. Только в 1997 г. зарегистрировано более 31 тыс. пожаров, охвативших более 726 тыс. га лесной площади.

Ранее уже рассматривалось весьма негативное влияние атмосферных загрязнений и в первую очередь диоксида серы на состояние лесных экосистем. В последние годы значительным фактором деградации лесов становится радиоактивное загрязнение. По подсчетам ученых, общая площадь лесов, пораженных в результате аварии на Чернобыльской АЭС, в Челябинской области и в зоне влияния ядерных испытаний на Семипалатинском полигоне составила более 3,5 млн га.

Помимо лесов возросшее негативное воздействие человеческой деятельности проявляется и в отношении остального растительного ценоза (сосудистые растения, грибы, водоросли, лишайники, мохообразные и др.). Наиболее часто отрицательное воздействие человека на растительные сообщества проявляется при выкашивании, сборе лекарственных растений и ягод, стравлении скоту и других видах непосредственного использования. Множество различных видов растений гибнут при воздействии загрязняющими веществами, а также в процессе мелиоративной, строительной и сельскохозяйственной деятельности.

Масштабное антропогенное воздействие на лесные сообщества приводит к тяжелым экологическим последствиям как на зкосистемно-биосферном, так и на популяционно-видовом уровнях.

На обезлесенных территориях возникают глубокие овраги, разрушительные оползни и сели, уничтожается фотосинтезирующая фитомасса, выполняющая важные экологические функции, ухудшается газовый состав атмосферы, меняется гидрологический режим водных объектов, исчезают многие растительные и животные виды.

Сведение крупных лесных массивов, особенно влажных тропических - этих своеобразных испарителей влаги, по мнению многих исследователей, неблагоприятно отражается не только на региональном, но и на биосферном уровне. Уничтожение древесно-кустарниковой растительности и травянистого покрова на пастбищах в засушливых регионах ведет к их опустыниванию.

Еще одно негативное экологическое последствие сведения лесов - изменение альбедо земной поверхности . Альбедо - это величина, характеризующая способность поверхности отражать падающие на нее лучи. Интегральное альбедо крон деревьев составляет 10 - 15%, травы 20 - 25, свежевыпавшего снега - до 90 %. Альбедо земной поверхности - один из важных факторов, определяющих климат как в целом в мире, так и отдельных его регионов. Установлено, что серьезные изменения климата на планете могут быть вызваны изменением альбедо поверхности Земли всего лишь на несколько процентов. В настоящее время с помощью космических снимков обнаружено крупномасштабное изменение альбедо (так же как и теплового баланса) всей поверхности Земли. Ученые полагают, что это вызвано, прежде всего, уничтожением лесной растительности и развитием антропогенного опустынивания на значительной части нашей планеты.

Огромный вред состоянию естественных лесных экосистем наносят упомянутые выше лесные пожары, надолго, если не навсегда, замедляя процесс восстановления леса на сгоревших площадях. Лесные пожары ухудшают состав леса, уменьшают прирост деревьев, нарушают связи корней с почвой, усиливают буреломы, уничтожают кормовую базу диких животных, гнездовья птиц. В сильном пламени почва сжигается до такой степени, что в ней полностью нарушается влагообмен и способность к удержанию питательных веществ. Выжженная дотла территория нередко быстро заселяется различными насекомыми, что не всегда безопасно для людей из-за возможных вспышек инфекционных заболеваний.

Кроме описанных выше прямых воздействий человека на биотические сообщества важное значение имеют и косвенные, например загрязнение их промышленными выбросами.

Различные токсиканты , и в первую очередь диоксид серы, оксиды азота и углерода, озон, тяжелые металлы, весьма негативно влияют на хвойные и широколиственные деревья, а также на кустарники, полевые культуры и травы, мхи и лишайники, фруктовые и овощные культуры и цветы. В газообразном виде или в виде кислотных осадков они отрицательно действуют на важные ассимиляционные функции растений, органы дыхания животных, резко нарушают метаболизм и приводят к различным заболеваниям. Так, например, под действием озона (0 3) в растениях снижается не только активность транспортной системы, но и содержание хлорофилла. Прослеживается высокая корреляция между повреждением листьев и количеством адсорбированного диоксида серы (SО 2). Высокие дозы SО 2 или продолжительные воздействия его низких концентраций приводят к сильному ингибированию процессов фотосинтеза и снижению дыхания. Таким образом, из приведенных выше примеров следует, что такие токсиканты, как диоксид серы, озон и др., могут существенно нарушать различные биохимические и физиологические процессы и структурную организацию клеток растений и приводить к их гибели.

Крайне отрицательно на жизнедеятельности растений сказываются автомобильные выхлопные газы , содержащие 60 % всех вредных веществ в городском воздухе и среди них такие токсичные, как оксиды углерода, альдегиды, неразложившиеся углеводороды топлива, соединения свинца. Например, под их воздействием у дуба, липы, вяза уменьшается размер хлоропластов, сокращается число и размер листьев, сокращается продолжительность их жизни, уменьшается размер и плотность устьиц, общее содержание хлорофилла уменьшается в полтора-два раза (Яблоков, Остроумов, 1985).

На популяционно-видовом уровне негативное воздействие человека на биотические сообщества проявляется в утрате биологического разнообразия, в сокращении численности и исчезновении отдельных видов. По свидетельству ботаников, обеднение флоры наблюдается во всех растительных зонах и на всех, кроме Антарктиды, материках. Причем наиболее уязвимой оказывается флора островов.

Разрушение естественных природных сообществ уже вызвало исчезновение ряда растений. В недалеком будущем множество видов растений, которые сегодня сокращаются в численности, также окажутся под угрозой исчезновения. В общей сложности во всем мире нуждаются в охране 25 - 30 тыс. видов растений, или 10 % мировой флоры. Доля вымерших видов во всех странах составляет более 0,5 % общего числа видов флоры мира, а в таких регионах, как Гавайские острова, более 11 %.

В настоящее время в России более тысячи видов находятся на грани исчезновения и нуждаются в срочной охране. Из флоры России навсегда исчезли незабудочник Чекановского, волчеягодник баксанский, строгановия стрелолистная и многие другие виды растений.

Сокращение числа видов сосудистых растений, а в ряде случаев и их исчезновение ведет к изменению видового состава экосистем. По утверждению специалистов, это приводит к разрыву зволюционно сложившихся пищевых сетей и к дестабилизации экологической системы, что проявляется в ее разрушении и обедненности. Напомним, что сокращение площадей, покрытых зеленой растительностью, или ее разреживание крайне нежелательны по двум причинам: во-первых, нарушается глобальный круговорот углерода в биосфере и, во-вторых, снижается интенсивность поглощения солнечной энергии биосферой в процессе фотосинтеза.

Животный мир - это совокупность всех видов и особей диких животных (млекопитающих, птиц, пресмыкающихся, земноводных, рыб, а также насекомых, моллюсков и других беспозвоночных), населяющих определенную территорию или среду и находящихся в состоянии естественной свободы.

Согласно Федеральному закону «О животном мире» (1995 г.), основные понятия, связанные с охраной и использованием животного мира, формулируются следующим образом:

Объект животного мира - организмы животного происхождения или их популяция;

Биологическое разнообразие животного мира - разнообразие объектов животного мира в рамках одного вида, между видами и в экосистемах;

Устойчивое состояние животного мира - существование объектов животного мира в течение неопределенно длительного времени;

Устойчивое использование объектов животного мира - использование объектов животного мира, которое не приводит в долгосрочной перспективе к истощению биологического разнообразия животного мира и при котором сохраняется способность животного мира к воспроизводству и устойчивому существованию.

Животный мир является неотъемлемым элементом окружающей природной среды и биологического разнообразия Земли, возобновляющимся природным ресурсом, важным регулирующим и стабилизирующим компонентом биосферы (рис. 68).

Главнейшая экологическая функция животных - участие в биотическом круговороте веществ и энергии. Устойчивость экосистемы обеспечивается в первую очередь животными, как наиболее мобильным элементом.

Необходимо сознавать, что животный мир - не только важный компонент естественной экологической системы и одновременно ценнейший биологический ресурс. Очень важно и то, что все виды животных образуют генетический фонд планеты, все они нужны и полезны. В природе нет пасынков, как нет и абсолютно полезных и абсолютно вредных животных. Все зависит от их численности, условий существования и от ряда других факторов. Одна из разновидностей 100 тыс. видов различных мух - комнатная муха, является переносчиком ряда заразных болезней. В то же время мухи кормят огромное количество животных (мелкие птицы, жабы, пауки, ящерицы и др.). Лишь некоторые виды (клещи, грызуны-вредители и др.) подлежат строгому контролю.

Несмотря на огромную ценность животного мира, человек, овладев огнем и оружием, еще в ранние периоды своей истории качал истреблять животных (так называемый «плейстоценовый перепромысел», а сейчас, вооружившись современной техникой, развил «стремительное наступление» и на всю естественную биоту. Конечно, на Земле и в прошлом, в любые времена, по самым разным причинам происходила постоянная смена ее обитателей. Однако сейчас темпы исчезновения видов резко возросли, а в орбиту исчезающих вовлекаются все новые и новые виды, которые до этого были вполне жизнеспособны. Видные российские ученые-экологи А. В. Яблоков и С. А. Остроумов (1983) подчеркивают, что в последнее столетие темпы спонтанного возникновения видов в десятки (если не в сотни) раз ниже, чем темпы вымирания видов. Мы являемся свидетелями упрощения как отдельных экосистем, так и биосферы в целом.

Рис. 68. Значение животного мира в природе и жизни человека

Пока нет ответа на главный вопрос: каков возможный предел этого упрощения, за которым неизбежно должно последовать разрушение «систем жизнеобеспечения» биосферы.

Главные причины утраты биологического разнообразия, сокращения численности и вымирания животных следующие:

Нарушение среды обитания;

Чрезмерное добывание, промысел в запрещенных зонах;

Интродукция (акклиматизация) чуждых видов;

Прямое уничтожение с целью защиты продукции;

Случайное (непреднамеренное) уничтожение;

Загрязнение среды.

Нарушение среды обитания вследствие вырубки лесов, распашки степей и залежных земель, осушения болот, зарегулирования стока, создания водохранилищ и других антропогенных воздействий коренным образом меняет условия размножения диких животных, пути их миграции, что весьма негативно отражается на их численности и выживании.

Например, в 60 - 70 гг. ценой больших усилий была восстановлена калмыцкая популяция сайгака. Ее численность превысила 700 тыс. голов. В настоящее время сайгака в калмыцких степях стало значительно меньше, а его репродуктивный потенциал потерян. Причины различные: интенсивный перевыпас домашнего скота, чрезмерное увлечение проволочными изгородями, развитие сети ирригационных каналов, перерезавших естественные пути миграции животных, в результате чего сайгаки тысячами тонули в каналах на пути их передвижения.

Нечто подобное происходило в районе г. Норильска (Гетов и др., 1986). Прокладка газопровода без учета миграции оленей в тундре привела к тому, что животные стали сбиваться перед трубой в огромные стада, и ничто не могло их заставить свернуть с векового пути. В результате погибли многие тысячи животных.

Под добыванием имеется в виду как прямое преследование и нарушение структуры популяции (охота), так и любое другое, изъятие животных и растений из природной среды для различных целей.

В Российской Федерации отмечается снижение численности ряда охотничьих видов животных, что связано в первую очередь с нынешней социально-экономической ситуацией и возросшей их незаконной добычей. Чрезмерная добыча служит главной причиной сокращения и численности крупных млекопитающих (слонов, носорогов и др.) в странах Африки и Азии. Высокая стоимость слоновой кости на мировом рынке приводит к ежегодной гибели около 60 тыс. слонов в этих странах.

Однако и мелкие животные уничтожаются в невообразимых масштабах. По расчетам А. В. Яблокова и С. А. Остроумова, на птичьих рынках больших городов европейской части России ежегодно продаются не менее нескольких сотен тысяч мелких певчих птиц. Объем международной торговли дикими птицами превышает семь миллионов экземпляров, большая часть которых погибают либо в дороге, либо вскоре после прибытия.

Негативные воздействия такого фактора снижения численности как чрезмерное добывание проявляется и по отношению к другим представителям животного мира. Например, запасы восточно-балтийской трески в настоящее время находятся на таком низком уровне, которого не отмечалось за всю историю изучения этого вида на Балтике. К 1993 г. общие уловы трески снизились по сравнению с 1984 г. в 16 раз, несмотря на возрастающие промысловые усилия (Государственный доклад..., 1995).

Запасы осетровых в Каспийском и Азовском морях подорваны настолько, что, по-видимому, придется вводить запрет на их промышленный лов. Основной причиной этого является браконьерство, которое повсеместно приняло масштабы, сопоставимые с промыслом. Ожидается продолжение запрета на промысел мойвы в Баренцевом море, так как нет надежд на восстановление численности популяции, подорванной хищническим потреблением. С 1994 г. запрещен промысел в Дону азово-кубанской сельди в связи с низкой численностью популяции.

Третьей по важности причиной сокращения численности и исчезновения видов животных является интродукция (акклиматизация) чуждых видов. В литературе описаны многочисленные случаи вымирания аборигенных (коренных) видов из-за влияния на них завезенных видов животных или растений.

Есть еще больше примеров, когда местные виды из-за вторжения «пришельцев» находятся на грани исчезновения. Широко известны в нашей стране примеры негативного влияния американской норки на местный вид - европейскую норку, канадского бобра - на европейского, ондатры на выхухоль, и т. д.

Многие ученые считают, что лишь в обедненные антропогенные экосистемы возможно введение новых видов для сбалансирования экологической системы. Так, например, по мнению А. Г. Банникова, вполне допустима интродукция растительноядных рыб - толстолобика, белого амура - в искусственные каналы, где они будут препятствовать их зарастанию. В целом же опыт работы производственно-акклиматизационных станций Главрыбвода и некоторых других организаций позволяет более оптимистично смотреть на перспективы акклиматизации рыб и водных беспозвоночных, разумеется, при достаточном экологическом обосновании. Нелишне отметить, что ряд акклиматизационных работ российских ученых получили высокую оценку на мировом уровне. Это, например, - беспрецедентная в истории акклиматизации трансокеаническая пересадка камчатского краба в Баренцево море, где в настоящее время сформировалась его самовоспроизводящая популяция. Так же успешно прошла акклиматизация пиленгаса в Азовском море и горбуши на европейском Севере.

Другие причины снижения численности и исчезновения животных - прямое их уничтожение для защиты сельскохозяйственной продукции и промысловых объектов (гибель хищных птиц, сусликов, ластоногих, койотов и др.); случайное (непреднамеренное) уничтожение (на автомобильных дорогах, в ходе военных действий, при кошении трав, на линиях электропередач, при зарегулировании водного стока и т. д.); загрязнение среды (пестицидами, нефтью и нефтепродуктами, атмосферными загрязнителями, свинцом и другими токсикантами).

Приведем только два примера, связанных с сокращением видов животных из-за непреднамеренного воздействия человека. В результате строительства гидротехнических плотин в Русле реки Волга полностью ликвидированы нерестилища лососевых рыб (белорыбицы) и проходной сельди, а площади распространения осетровых рыб сократились до 400 га, что составляет 12 % от прежнего нерестового фонда в Волго-Ахту-бинской пойме.

Уменьшение механической энергии системы под действием сил трения

Биологическое разнообразие (БР)- это совокупность всех форм жизни, населяющей нашу планету. Это то, что делает Землю не похожей на другие планеты Солнечной системы. БР-это богатство и многообразие жизни и ее процессов, включающее разнообразие живых организмов и их генетических различий, а так же разнообразие мест их существования. БР делится на три иерархические категории: разнообразие среди представителей тех же самых видов (генетическое разнообразие), между различными видами и между экосистемами. Исследования глобальных проблем БР на уровне генов- дело будущего.

Наиболее авторитетная оценка видового разнообразия выполнена в ЮНЕП в1995г. Согласно этой оценке, наиболее вероятное количество видов -13-14 млн, из которых описаны лишь1,75 млн, или менее13 %. Наивысший иерархический уровень биологического разнообразия- экосистемный, или ландшафтный. На этом уровне закономерности биологического разнообразия определяются в первую очередь зональными ландшафтными условиями, затем местными особенностями природных условий (рельефа, почв, климата), а также историей развития этих территорий. Наибольшим видовым разнообразием отличаются (в убывающем порядке): влажные экваториальные леса, коралловые рифы, сухие тропические леса, влажные леса умеренного пояса, океанические острова, ландшафты средиземноморского климата, безлесные (саванновые, степные) ландшафты.

В последние два десятилетия биологическое разнообразие стало привлекать внимание не только специалистов-биологов, но и экономистов, политиков, а также общественность в связи с очевидной угрозой антропогенной деградации биоразнообразия, намного превышающей нормальную, естественную деградацию.

Согласно «Глобальной оценке биологического разнообразия» ЮНЕП(1995), перед угрозой уничтожения стоят более чем30000 видов животных и растений. За последние400 лет исчезли484 вида животных и654 вида растений.

Причины современного ускоренного снижения биологического разнообразия -

1) быстрый рост населения и экономического развития, вносящие огромные изменения в условия жизни всех организмов и экологических систем Земли;

2) увеличение миграции людей, рост международной торговли и туризма;

3) усиливающееся загрязнение природных вод, почвы и воздуха;

4) недостаточное внимание к долговременным последствиям действий, разрушающих условия существования живых организмов, эксплуатирующих природные ресурсы и интродуцирующих неместные виды;

5) невозможность в условиях рыночной экономики оценить истинную стоимость биологического разнообразия и его потерь.

За последние400 лет основными непосредственными причинами исчезновения видов животных были:

1) интродукция новых видов, сопровождавшаяся вытеснением или истреблением местных видов(39 % всех потерянных видов животных);

2) разрушение условий существования, прямое изъятие территорий, заселенных животными, и их деградация, фрагментация, усиление краевого эффекта(36 % от всех потерянных видов);

3) неконтролируемая охота(23 %);

4) Прочие причины(2 %).

Основные причины необходимости сохранения генетического разнообразия.

Все виды (какими бы вредными или неприятными они ни были) имеют право на существование. Это положение записано во «Всемирной хартии природы», принятой Генеральной Ассамблеей ООН. Наслаждение природой, ее красотой и разнообразием имеет высочайшую ценность, не выражающуюся в количественных показателях. Разнообразие- это основа эволюции жизненных форм. Снижение видового и генетического разнообразия подрывает дальнейшее совершенствование форм жизни на Земле.

Экономическая целесообразность сохранения биоразнообразия обусловлена использованием дикой биоты для удовлетворения различных потребностей общества в сфере промышленности, сельского хозяйства, рекреации, науки и образования: для селекции домашних растений и животных, генетического резервуара, необходимого для обновления и поддержания устойчивости сортов, изготовления лекарств, а также для обеспечения населения продовольствием, топливом, энергией, древесиной и т. д.

Имеется много способов защиты биологического разнообразия. На уровне видов выделяются два основных стратегических направления: в месте и вне места обитания. Охрана биоразнообразия на уровне видов- дорогой и трудоемкий путь, возможный только для избранных видов, но недостижимый для охраны всего богатства жизни на Земле. Главное направление стратегии должно быть на уровне экосистем, чтобы планомерное управление экосистемами обеспечивало охрану биологического разнообразия на всех трех иерархических уровнях.
Наиболее эффективный и относительно экономичный способ охраны биологического разнообразия на экосистемном уровне-охраняемые территории.

В соответствии с классификацией Всемирного союза охраны природы, выделяются8 видов охраняемых территорий:

1.Заповедник. Цель- сохранение природы и природных процессов в ненарушенном состоянии.

2.Национальный парк. Цель- сохранение природных областей национального и международного значения для научных исследований, образования и отдыха. Обычно это значительные территории, в которых использование природных ресурсов и другие материальные воздействия человека не допускаются.

3.Памятник природы. Это обычно небольшие территории.
4.Управляемые природные резерваты. Сбор некоторых природных ресурсов разрешается под контролем администрации.

5.Охраняемые ландшафты и приморские виды. Это живописные смешанные природные и окультуренные территории с сохранением традиционного использования земель.
В статистику по охраняемым территориям обычно включают земли категорий1-5.

6.Ресурсный резерват, создаваемый чтобы предотвратить прежде-временное использование территории.

7.Антропологический резерват, создаваемый для сохранения традиционного образа жизни коренного населения.

8.Территория многоцелевого использования природных ресурсов, ориентированная на устойчивое использование вод, леса, животного и растительного мира, пастбищ и для туризма.
Имеются еще две дополнительные категории, накладывающиеся на вышеперечисленные восемь.

9.Биосферные заповедники. Создаются с целью сохранения биологического разнообразия. Включают несколько концентрических зон различной степени использования: от зоны полной недоступности (обычно в центральной части заповедника) до зоны разумной, но достаточно интенсивной эксплуатации.

10.Места всемирного наследия. Создаются для охраны уникальных природных особенностей мирового значения. Управление осуществляется в соответствии с Конвенцией по всемирному наследию.

Всего в мире насчитываетсяоколо 10000 охраняемых территорий (категорий 1-5) общей площадью 9,6 млн км, или 7,1 % от общей площади суши (без ледников). Цель, которую ставит перед мировой общественностью Всемирный Союз охраны природы, -добиться расширения охраняемых территорий до размеров, составляющих 10 % площади каждой крупной растительной формации (биома) и, следовательно, мира в целом. Это способствовало бы не только охране биоразнообразия, но и повышению устойчивости географической среды в целом.

Стратегия расширения числа и площади охраняемых территорий находится в противоречии с использованием земли для других целей, в особенности имея в виду растущее население мира. Поэтому для охраны биологического разнообразия необходимо, наряду с охраняемыми территориями, в возрастающей степени совершенствовать использование «обычных», заселенных, земель и управление популяциями диких видов, причем не только исчезающих, и местами их обитания на таких землях. Необходимо применять такие приемы, как зонирование территорий по степени использования, создание коридоров, соединяющих массивы земель с меньшим антропогенным давлением, сокращение степени фрагментации очагов биоразнообразия, управление экотонами, сохранение природных переувлажненных земель, управление популяциями диких видов и местами их обитания.

К эффективным способам защиты биологического разнообразия относятся биорегиональное управление значительными территориями и акваториями, а также международные соглашения по этой проблеме. Конференция ООН по окружающей среде и развитию (1992) приняла Международную конвенцию по охране биологического разнообразия.

Важным соглашением является Конвенция о международной торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой уничтожения. Существует также ряд других конвенций, охраняющих различные аспекты биологических ресурсов и биоразнообразия: Конвенция по охране мигрирующих видов диких животных, Конвенция по охране водно-болотных угодий, Конвенция по защите китов и др. Наряду с глобальными конвенциями существуют и многочисленные региональные и двухсторонние соглашения, регулирующие конкретные вопросы биоразнообразия.

К сожалению, пока можно констатировать, что, несмотря на многочисленные меры, ускоренная эрозия биологического разнообразия мира продолжается. Однако без этих мер защиты степень потери биоразнообразия была бы еще выше.

31. Глобальные изменения биологического разнообразия

Биологическое разнообразие биосферы включаем разнообразие всех видов живых существ, населяющих биосферу, разнообразие генов, образующих генофонд любой популяции каждого вида, а также разнообразие экосистем биосферы в различных природных зонах. Сохранение биологического разнообразия - непременное условие сохранения и развития естественных экосистем, существования всей жизни в целом.

Причины потери биоразнообразия

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

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

Уменьшение биологического разнообразия

Средняя продолжительность существования видов составляет 5-6 млн. лет. За последние 200 млн. лет исчезло около 900 тыс. видов, или в среднем менее одного вида в год.

Основные причины утраты биологического разнообразия: потеря среды обитания. Чрезмерная эксплуатация биологических ресурсов, загрязнение среды обитания, влияние интродуцированных экзотических видов.

Интенсивное давление на биологическое разнообразие является прямым следствием роста численности населения. В настоящее время уровень жизни человечества обеспечивается за счет невозобновляемых ресурсов, которые аккумулировались на протяжении миллионов лет, а потребляются в течение жизни нескольких поколений. Утрата биологического разнообразия имеет серьезные глобальные последствия для сельского хозяйства, медицины и промышленности, фактически для благополучия человека и даже его существования. В экологически неблагополучном состоянии находятся почвы Европы, особенно в ее восточной части. Так, например, в России около 50 млн. га сельскохозяйственных земель засолены, заболочены или подтоплены грунтовыми водами. В отличие от сегодняшнего дня, земледелие в будущем должно основываться на важнейших принципах биологической активности: удержании в почве питательных веществ, защите почвенного слоя от эрозии, поддержании углеродного баланса, охране и рациональном использовании водных ресурсов, сохранении видового разнообразия. Потребуется широкое использование многообразных форм агро-, лесоводства; усиление мер по сокращению опустынивания; введение улучшенных сортов сельскохозяйственных культур и схем их посадки и др.

Под биоразнообразием понимают все виды растений, животных, микроорганизмов, а также сами экосистемы и экологические процессы, частью которых они являются. Оно является основой жизни на Земле: чем большее число растительных и живых организмов образуют экосистему, тем более она устойчива.

Биологические ресурсы являются основным источником сырья для промышленности (люди используют в пищу около 7000 видов растений, но 90 % мирового продовольствия создается всего двадцатью, а три вида из них (пшеница, кукуруза и рис) покрывают более половины всех потребностей). В последнее время человечество осознало полезность диких видов животных и растений. Они не только содействуют развитию сельского хозяйства, медицины и промышленности, но и полезны для окружающей среды, являясь неотъемлемой частью природных экосистем. Даже виды организмов, которые не входят в пищевую цепь человека, могут быть ему полезны, хотя и приносят пользу косвенным путем.

Понятие биоразнообразия все чаще ставится во главу угла при оценке состояния и экологического благополучия экосистем. Эволюционные процессы, происходившие в различные геологические периоды, привели к существенному изменению видового состава обитателей Земли. По мнению экспертов, в ближайшие 20–30 лет под серьезной угро­зой исчезновения будет находиться примерно 25% всего биоразно­образия Земли. Опасность, грозящая биоразнообразию, постоянно ­растет. Между 1990 и 2020 гг. могут исчезнуть от 5 до 15% видов. По-видимому, около 22000 видов растений и животных сейчас находятся под угрозой исчезновения. Из них 66% видов позвоночных животных являются обитателями континентов.

Называют четыре основные причины исчезновения видов:

Утрата среды обитания, фрагментация и модификация;

Чрезмерная эксплуатация ресурсов;

Загрязнение окружающей среды;

Вытеснение естественных видов интродуцированными экзоти­ческими видами.

Во всех случаях эти причины имеют антропогенный характер. Подсчитано, что сокращение 70% тропических лесов ведет не только к исчезновению тех видов, которые обитали на уничтоженных участках леса, но и к сокращению до 30% численности видов, обитав­ших на соседних участках.

Многие морские виды уничтожаются ввиду коммерческой эксплуата­ции моря. Крупные наземные животные, в частности африканский слон, также находятся под угрозой исчезновения вследствие чрезмерной антропогенной нагрузки на зоны их естественного обитания.

Большую опасность для окружающей среды представляет ее заг­рязнение, особенно токсичными химическими веществами и ксенобиотиками, в частности пестицидами.

Изменения климата в результате выброса в атмосферу парниковых газов, по прогнозам специалистов, могут привести к нарушению видо­вого состава многих экосистем на Земле, так как количество одних видов уменьшится, а других возрастет.

Внедрение новых сортов сельскохозяйственных культур, таких, как пше­ница и рис на Среднем Востоке и в Азии, повлекло за собой утрату генети­ческих банков в Турции, Ираке, Иране, Афганистане и других странах.

Утрата видового разнообразия как жизненного ресурса может при­вести к серьезным глобальным последствиям для человека и даже его существования на Земле.

Разрабатываются меры, направленные на сохранение биоразнообразия:

Защита особой среды обитания – создание охраняемых природ­ных территорий;

Защита отдельных видов или групп организмов от чрезмерной эксплуатации;

Сохранение видов в виде генофонда в ботанических садах или в банках генов.

Конвенция по биоразнообразию, принятая 153 государствами на Конференции ООН по охране окружающей среды и устойчивому раз­витию в Рио (1992 г.), отражает остроту ситуации и представляет собой результат длительных усилий по согласованию противоречивых интере­сов различных государств.

Международная программа DIVERSITAS , выполняемая в настоящее время, предполагает проведение инвентаризации и мониторинга био­разнообразия. Ведутся работы по выбору участков с учетом иерархи­ческого уровня репрезентативности экосистем, которые будут пред­ставлять различные биогеографические и экологические регионы Зем­ли.

“Демографический взрыв” как ведущий фактор возникновения глобальных проблем человечества.

Вопрос о характере изменения численности людей на Земле является одним из глобальных вопросов, волнующих человечество. Дело в том, что масштаб практически всех экологических бедствий зависит от того, сколько людей живет, жило и будет жить на Земле.

Отрицательное воздействие на окружающую природную среду оказывают все страны мира: и богатые (промышленно развитые), и бедные (аграрные). Влияние первых в основном связано с техногенными загрязнениями (проживающие в этих странах 20 – 25% мирового населения выбрасывают в среду около 80% загрязнений) и порождаемыми ими экологическими проблемами: кислотные дожди, глобальное потепление и т.д.; вторых – с пря­мым уничтожением природы: сведением лесов, исчерпанием природных ресурсов и т.п.

Население мира увеличивается сегодня на 250 тыс. человек ежед­невно, 1 млн. 750 тыс. каждую неделю, 7,5 млн. в месяц, 90 млн. в год. По данным ООН, основной прирост населения нашей планеты прихо­дится на развивающиеся страны. Распределение плотности населения на Земном шаре весьма неравномерно, это ярко проявляется даже в пределах одной страны из-за концент­рации населения в городах.

Быстрый рост населения в развивающихся странах резко обостряет экологические и социальные проблемы. Жители развивающих­ся стран составляют три четверти населения планеты, а потребляют они всего одну треть общемировой продукции, причем разрыв в потреблении на душу населения продолжает увеличиваться.

Рис.1. Кривая экспоненциального демографического развития: t1 – время начала демографического взрыва

Долгое время в описании демографического развития господствовали теории (примером может служить ши­роко известная

Статистические данные вроде бы подтверждают экспоненциальный рост народонаселения, есть основания говорить о “демографическом взрыве” – беспрецедентно быстром росте народонаселения мира. Однако в последние годы в связи с развитием идей и методов синергетики (науки о самоорганизации так называемых открытых систем, способных обмениваться с окружающей средой веществом, энергией и информацией) появились новые модели, описывающие демографический кризис и законы развития челове­чества. Согласно этим представлениям, демографическая среда мо­жет рассматриваться как открытая и эволюционирующая система. Тогда число людей N является параметром порядка, что позволяет описывать процесс из­менения народонаселения дифференциальным уравнением роста (П.Л. Капица):

где К = 67000 – константа модели, определяющая эффективный размер группы, масштаб сообщества, имеющего генетическую или социаль­ную природу, т.е. скорость роста населения пропорциональна не числу людей N , а квадрату N2 . Это уже нелинейный закон изменения параметра. Из него вытекает, что зависимость N от вре­мени описывается не экспонентой, а гиперболой, которая имеет асимптоту около 2010 – 2025 г.

Анализ демографических данных, собранных в течение многих поколений, свидетельствует, что рост численности населения укладывается на предсказываемую гиперболическую кривую. По расчетам в рамках такой модели к 2025 – 2070 гг. рост населения достигнет своего максимального значения (асимптотически приблизится к нему) 14 млрд. человек и стабилизируется. Это явление С.П. Капица называет демографическим переходом .

Если эта модель правильна, то у человечества появляется исторический шанс закрепиться в своей экологической нише на разумном уровне численности в 14 млрд. Сейчас же на Земле проживает уже 6 млрд. человек (считается, что 12 октября 1999 г. появился шестимиллиардный житель Земли).

Определенным доказательством справедливости данной модели может служить решение “обратной” задачи: по закону изменения численности людей во времени можно рассчитать, когда же “это все началось” и сколько людей было “вначале”.

Ориентировочный расчет показывает, что человеческая история “началась” приблизительно 4,5 млн. лет тому назад, а число людей тогда составляло около 100000 человек (тысяча стоянок по сто человек на нашей прародине юго-восточной части Африки), что совпадает с данными современной антропологии о начале антропо­генеза. Число людей, когда-либо живших на Земле со времени начала антропогенеза и до наших дней, составляет около 90 млрд. человек.

Предложенная количественная статистическая нелинейная теория рос­та затрагивает и другие вопросы: например, коллективное взаимодействие лю­дей, влияние на окружающую среду и потребление ресурсов. Энергопотребление человечеством (суммарное потребление энергии) также пропорционально N2 , т.е. нелинейно. Это позволяет сделать прогнозы о пространственном и временном распределении населения Земли в будущем и развить далее концеп­цию устойчивого развития.

В последние годы государственное регулирование рождаемости способствует сдерживанию роста народонаселения. Наиболее целенаправленно и последовательно оно осуществляется в Китае. Здесь отдается предпочтение семье, состоящей из двух родителей и одного ребенка. Привилегии более значительны при рождении первенца-девочки. Это делается для того, чтобы родители не стремились к рождению мальчи­ка, которому в семье отдается предпочтение. При рождении двух и более детей государство требует возврата пособий, полученных при рождении первого ребенка, лишает матерей декретного отпуска, льгот по медицинскому обслуживанию и прочего. Результаты таких мер впечатляющи. Средний коэффициент рожда­емости (на одну женщину) снизился с 4,5 в середине 70-х гг. до 2,6 в 1982 г. и до 2,4 – 2,3 в настоящее время.

Стремительный рост численности человеческой популяции (демографический взрыв) сопровождается заметным снижением видового разнообразия биосферы. В настоящее время население планеты увеличивается быстрее, чем бьётся сердце человека, т.е. ежегодно возрастает на 50 млн. человек. Если предположить, что первые представители человеческого рода появились 1,7 млн. лет назад, то можно оценить, что за прошедшее время на планете жило от 60 до 100 млрд. человек. За этот период были безвозвратно уничтожены многие виды животных, огромные массивы лесов. Разрушительное наступление человека на окружающую среду началось, вероятно, с использования огня. До этого человеческая популяция являлась составной частью экоситемы, т.е. человек жил в гармонии с природой. Использование огня для загона и ловли дичи сотни тысяч лет назад вызвало разрушение растательных сообществ в различных районах планеты. С помощью огня, комбинируя различные способы охоты. Охотники истребляли многие виды животных. В результате исчезли мамонты, древние бизоны. Многие виды верблюдов и лошадей., пещерные медведи, гигантские олени и бобры, волосатые носороги и многие другие. Серьёзнейшее антропогенное потрясение биосферы далее вызвало возникновение и развитие сельского хозяйства. При этом происходила смена природных экосистем по следующему типу: леса сменялись пастбищами, а затем полями сельскохозяйственных культур. Развитие сельского хозяйства сопровождалось полным истреблением первоначального растительного покрова на больших площадях, вымиранием ряда видов животных, катастрофическим изменением плодородия почвы. В результате колыбель цивилизации (юг Палестины, северные районы Сирии и Месопотамии, другие районы плодородного юга) превратились в песчаную пустыню. Однако в большинстве случаев аграрная цивилизация не изменила необратимо круговорот веществ и приток энергии в биосферу. Экосистема человека при этой общественной формации стала составной частью системы естественных биосферных процессов. Подобная экосистема своих первичных производителей (растения), которыми человек питался непосредственно или через травоядных животных. Продукция, потребляемая человеком, трансформировалась в пищевые отбросы, эти вещества затем снова использовались растениями в процессе фотосинтеза. Таким образом, в такой экоситеме полностью осуществлялось самоочищение и не нарушался круговорот веществ.

Принципиально иная ситуация стала складываться в условиях промышленно развитого общества. Кроме уменьшения видового разнообразия биоценозов, в этот период наблюдается резкий дисбаланс круговоротов вещества и потоков энергии.

В системе «Биосфера и человек» действуют следующие факторы чрезмерной опсности, приводящие к экологическому кризису:

Использование человеком в своей хозяйственной деятельности преимущественно внутренних по отношению к биосфере источников энергии (органическое топливо). Это приводит к росту энтропии биосферы, нарушению экологических циклов двуокиси углерода, оксидов серы и азота, тепловому загрязнению и т.д.;

Хозяйственные циклы в значительной мере разомкнуты, что приводит к большому числу отходов, загрязняющих окружающую среду. Использование наряду с естественными множества искусственно синтезированных веществ вызывает многочисленные нарушения экологического равновесия, приводит к возрастанию токсичности окружающей среды;

Происходит уничтожение структурного многообразия биосферы, гибель многих видов. Отмечается чрезмерное увеличение давления на биосферу человека (диктатура одного вида), что ведёт к серьёзным нарушениям экологической стабильности.

В целом, в историческом плане можно выделить следующие этапы изменения биосферы человеком:

Воздествие людей на биосферу как обычных биологических видов;

Сверхинтенсивная охота без резкого изменения экосистем;

Создание аграрных экосистем с коренным преобразованием части природных экосистем, но без существенного нарушения вещественно-энергетического баланса биосферы;

Глобальные изменения всех компонентов биосферы, нарушения круговоротов вещества и энергетики биосферы в связи с синтенсивной промышленной деятельностью.

Таким образом, экологический кризин вызван естественнонаучным причинами, нарушением человеком законов развития биосферы, что привело к возникновению процессов, способствующих усилению экологического кризиса вплоть до потери устойчивости нынешнего состояния биосферы. Дальнейшее углубление экологического кризиса может привести к переходу биосферы в качественно новое состояние. В этом плане загрязнение окружающей среды, возрастание её токсичности, распространение новых болезней (болезни Минамата, болезни легионеров, СПИДа) могут рассматриваться как реакция биосферы на чрезмерное давление со стороны человека. Очевидно, что необходима разработка и реализация новых способов ведения хозяйства человеком, не противоречащих законам биосферы, «встраивание» человеческого хозяйства в общее хозяйство биосферы. Это очень трудная, но благодарная и необходимая работа.