Уменьшение биоразнообразия геосистем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Химико-биологический факультет

Кафедра общей биологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Геоэкология»

Уменьшение биоразнообразия геосистем

Оренбург

Содержание

Введение

1. Биоразнообразие. Структура и уровни

2. Уменьшение биологического разнообразия и его причины

2.1 Чрезмерное использование природных ресурсов

2.2 Монокультурное сельское хозяйство

2.3 Региональное пространственное планирование

2.4 Загрязнение окружающей среды

2.4 Разрушение естественных местообитаний

2.5 Вытеснение естественных видов интродуцированными видами

3. Роль биоразнообразия в жизни человека и необходимость его сохранения

4. Меры по сохранению биоразнообразия и его устойчивому использованию

4.1 Исследовательские программы

4.2 Образовательные программы

4.3 Сохранение редких видов

4.4 Охрана биотопов и их восстановление

4.5 Устойчивое использование природных ресурсов

4.6 Создание баз данных и геоинформационных систем (ГИС)

4.7 Биотехнические мероприятия

4.8 Развитие сетей ООПТ

4.9 Глобальная система наземных наблюдений (GTOS)

Заключение

Литература

Введение

Биологическое разнообразие мира определяет устойчивость биосферы, как среды жизни человека. Оно представляет собой уникальную ценность по экологическим, социальным, генетическим, научным, образовательным, эстетическим причинам. Резкое уменьшение биологического разнообразия, наблюдаемое в наши дни, - следствие беспрецедентного воздействия людей на природу. Влияние человека на природные комплексы может быть прямым и опосредованным, явным и скрытым, значительным и малоощутимым. В общей схеме воздействия человека на биоразнообразие учтены многие стороны хозяйственной деятельности. Использование земель и водных ресурсов неизбежно отражается на составе атмосферы и свойствах климата и часто сопряжено с их чрезмерной эксплуатацией: неконтролируемый лов рыбы, истощающий пастбища выпас скота, сведение лесов на месте будущих пашен и другие формы интенсивного воздействия. Изменение климата и состава атмосферы напрямую сказывается на функционировании экосистем и приводит в итоге к сокращению биоразнообразия.

Сокращение биоразнообразия - генетическая эрозия, исчезновение видов, разрушение и фрагментация местообитаний - одна из крупнейших глобальных угроз для природы, а значит и человечества. Для успешного решения проблем сохранения биоразнообразия необходимо иметь по возможности наиболее полную информацию не только об источниках угрозы, но и о том, как функционируют экосистемы в отсутствие этой угрозы [4, 7].

Целью данной курсовой работы является рассмотрение такой глобальной экологической проблемы, как уменьшение биологического разнообразия Земли.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

- определить понятие биологического разнообразия, его структуры и уровней;

- рассказать о проблеме сокращения биоразнообразия и его причинах;

- раскрыть роль биоразнообразия в жизни человека и рассмотреть меры по его сохранению;

- сделать вывод по проделанной работе;

Даная курсовая работа является, на мой взгляд, довольно актуальной, вследствие рассмотрения в ней одной из важнейших глобальных экологических проблем человечества - уменьшение биологического разнообразия. Биоразнообразие является основой жизни на Земле, одним из важнейших жизненных ресурсов, его считают главным фактором, определяющим устойчивость биогеохимических циклов вещества и энергии в биосфере. Причинно-следственные отношения между многими видами играют большую роль в круговороте вещества и потоках энергии в компонентах экосистем, которые непосредственно связаны с человеком. Необходимо больше уделять больше внимания данной проблеме, повлекшим ее причинам и механизмам ее устранения [3].

биологический природный биотоп сельский

1. Биоразнообразие. Структура и уровни

Словосочетание «биологическое разнообразие», как отмечают Н.В. Лебедева и Д.А. Криволуцкий (2002), впервые применил Г. Бейтс в 1892 г. в известной работе «Натуралист на Амазонке», когда описал свои впечатления о встрече с семьюстами видами бабочек в течение часовой экскурсии. В широкий научный обиход термин «биоразнообразие» вошел в 1972 г. после Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде, когда экологи сумели убедить политических лидеров стран мирового сообщества в том, что охрана живой природы - это приоритетная задача для любой страны.

По определению, данному Всемирным фондом дикой природы, Биологическое разнообразие - это «все многообразие форм жизни на земле, миллионов видов растений, животных, микроорганизмов с их наборами генов и сложных экосистем, образующих живую природу». При таком широком понимании БР целесообразно структурировать его в соответствии с уровнями организации живой материи: популяция, вид, сообщество (совокупность организмов одной таксономической группы в однородных условиях), биоценоз (совокупность сообществ; биоценоз и условия среды - это экосистема), территориальные единицы более крупного ранга - ландшафт, регион, биосфера. Для отражения БР разного уровня предложена система специальных понятий [1, 14].

Существует три основныхтипа биоразнообразия:

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

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

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

Иногда в отдельную категорию выделяютразнообразие ландшафтов, отражающее особенности территориального устройства и влияние местных, региональных и национальных культур общества. Все типы биологического разнообразиявзаимосвязаны между собой: генетическое разнообразие обеспечивает разнообразие видов. Разнообразие экосистем и ландшафтов создает условия для образования новых видов. Повышение видового разнообразия увеличивает общий генетический потенциал живых организмов биосферы. Каждый вид вносит свой вклад в разнообразие - с этой точки зрения не существует бесполезных и вредных видов. Распределениевидов по поверхности планеты неравномерно. Разнообразие видов в естественных средах обитания максимально в тропической зоне и уменьшается с увеличением широты. Самые богатые видовым разнообразием экосистемы - дождевые тропические леса, которые занимают около 7% поверхности планеты и содержат более чем 90% всех видов [11, 9].

В настоящее время выделяют 6 центров максимального глобального биоразнообразия. Каждый центр содержит более 5000 видов сосудистых растений на 10000 кмІ:

1. Чоко (Коста-Рика);

2. Тропические Восточные Анды;

3. Приатлантическая Бразилия;

4. Восточные Гималаи (провинция Юннань в Китае);

5. Северный Борнео;

6. Новая Гвинея [5].

Общее число ныне известных видов составляет около 2,5 млн., причем, почти 1,5 млн. из них - насекомые, еще 300 тысяч - цветковые растения. Всех других животных примерно столько же, сколько цветковых растений. Водорослей известно немногим более 30 тысяч, грибов - около 70 тысяч, бактерий - менее 6 тысяч, вирусов - около тысячи. Млекопитающих - не более 4 тысяч, рыб - 40 тысяч, птиц - 8400, амфибий - 4000, рептилий - 8000, моллюсков - 130000, простейших - 36000, различных червей - 35000 видов. [7]

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. В настоящее время скорость исчезновения видов на пять порядков больше: за сутки исчезает 24 вида. Предполагается, что к 2000 г. в сутки будет исчезать 100 видов. По экспертным оценкам, на протяжении следующих 20 - 30 лет 25% общего биологического разнообразия Земли будет находиться под серьезной угрозой исчезновения

Основные причины утраты биологического разнообразия: потеря среды обитания, чрезмерная эксплуатация биологических ресурсов, загрязнение среды обитания, влияние интродуцированных экзотических видов [15, 8].

2. Уменьшение биологического разнообразия и его причины

2.1 Чрезмерное использование природных ресурсов

Природные ресурсы часто используются до их полного истощения. В частности, это касается рыболовства и охоты, вырубки лесов. Такое чрезмерное использование биоресурсов можно отчасти объяснить перенаселенностью некоторых областей планеты, все возрастающим спросом на эти ресурсы и развитием международной торговли.

Открытый океан всегда считался международными «общинными землями», в результате чего к концу 1960-х годов численность многих видов морских животных резко снизилась, а фауна целых районов оскудела в результате перелова. В течение ряда лет добыча китов оставалась высокой за счет избыточного промысла, однако после уменьшения численности животных ее уровень резко снизился. Специальная организация - Международная китобойная комиссия прилагает все усилия для установления квот или временных запретов на промысел тех или иных видов китов, однако она лишена реальной власти и трагедия «общинных земель» продолжается. Численность некоторых видов китов настолько уменьшилась, что многие считают их вымирание неминуемым.

С начала XIX века численность дикорастущих растений широколиственных лесов, в основном подснежников и цикламенов, резко сократилась из-за массового сбора на продажу. Весной эти цветы наводняют вокзалы и рынки Москвы и других крупных городов. Для спасения исчезающих первоцветов необходимы решительные действия по пресечению их сбора и продажи.

Толстоклювая кайра селится на прибрежных скалах, а также на плоских островах, образуя вместе с другими видами птичьи базары. Численность толстоклювой кайры до последнего времени была достаточно высокой, особенно в северных частях ареала, где она образует огромные гнездовые колонии. Этот вид, а также многие другие морские птицы составляют важную часть меню коренных жителей Гренландии и добываются ими в большом количестве. Годовой объем промысла толстоклювой кайры оценивается в 300 000 - 400 000 особей. Наиболее значительный урон популяции наносится в результате добычи птиц в период гнездования. Так, за последние 60 лет численность популяции в заливе Диско сократилась с 500 000 до 12 000 особей и продолжает сокращаться, вызывая беспокойство за судьбу вида в этом районе [9].

2.2 Монокультурное сельское хозяйство

«Я стоял на Великой китайской стене, которая проходила по высокому холму рядом с монгольской границей. Склон под стеной был изрезан оврагами, причем некоторые из них врезались на глубину 50 футов. Повсюду, куда не бросишь взгляд, были овраги - израненная и опустошенная местность». Это наглядное описание сотворенной человеком пустыни, сделанное Дж. Р. Смитом в 1980 году, можно отнести ко многим регионам на Земле. Опустынивание и резкое сокращение биоразнообразия - неизбежное следствие интенсивного монокультурного сельского хозяйствования. Распашка и освоение целины приводят не только к резкому уменьшению числа обитающих видов, но и к существенному увеличению числа особей на 1 м² пахотного горизонта. Упрощенная маловидовая система, поддерживаемая человеком, утрачивает естественную устойчивость по отношению к меняющимся условиям среды, что заставляет человека вкладывать все больше сил и энергии для защиты посевов: он удобряет почву, возделывает пахотный слой, борется с сорняками. Все меньшее число видов в состоянии найти здесь источники существования, укрытия и т.п. - возделываемое человеком поле все больше напоминает пустыню.

Рентабельность монокультурного сельского хозяйства резко возрастает при использовании генетически модифицированных растений и животных. Быстрое накопление в природе таких организмов некоторые ученые оценивают как угрозу естественному биоразнообразию, а само это явление уже получило название «генетического загрязнения» окружающей среды.

Развитие интенсивного монокультурного сельского хозяйства ведет к уменьшению генетического разнообразия видов животных и растений. Культурные популяции «изнежены» многими поколениями ухода, нередко они утрачивают признаки, определяющие их выносливость, поскольку селекцию обычно ведут на повышение урожайности в ущерб прочим особенностям. Высокоурожайную культуру, неустойчивую к засухе, просто орошают. Кроме того, в процессе селекции растений на максимальную продуктивность их генетическое разнообразие почти полностью утрачивается. Низкий уровень генетической изменчивости не позволяет им приспосабливаться к новым условиям и они становятся уязвимыми по отношению к любому воздействию меняющейся среды, что, в свою очередь, заставляет человека искать все новые способы защиты посевов. В итоге круг замыкается [9, 1].

2.3 Региональное пространственное планирование

Нарушение среды обитания многих видов часто представляет собой результат непродуманного регионального пространственного планирования в процессе бесконтрольной и беспорядочной урбанизации. Фермы и природные ландшафты, окружающие города, непрерывно уступают место новым жилым кварталам, торговым центрам, промышленным предприятиям, автостоянкам и другим сооружениям, связанным между собой новыми автомагистралями. Их безудержный рост допускается и поощряется как показатель сильной экономики. Однако обычно он происходит без всякого плана и никак не регулируется.

Строительство дорог, дамб и иных сооружений вдоль береговых линий происходит удивительно быстро. Подсчитано, что в Европе начиная с 1960 года в периоды массовой застройки ежедневно осваивается почти километровая полоса морского побережья. А это означает, что с такой же скоростью исчезают дюны и уничтожается уникальная среда, в которой только и могут существовать многие виды животных и растений.

В районах нефтедобычи Западной Сибири отсутствие регионального планирования порождает глубокие негативные изменения в структуре ландшафтов. Следствием непродуманного территориального размещения объектов и сооружений технологического цикла добычи, складирования и транспортировки сырой нефти стало почти полное сведение почвенного покрова, загрязнение водоемов и почвы нефтепродуктами, уничтожение лесов и загрязнение атмосферы. За этими нарушениями следует непредсказуемое изменение климата. Прокладка дорог без учета наклона местности сопровождается нарушением естественного стока, заболачиванием и гибелью леса. Всюду, куда ни посмотришь с борта вертолета, видны участки эродированного почвенного покрова, постройки, емкости для хранения нефти и многочисленные факелы, в которых сгорает попутный газ и легкие фракции нефти. Вокруг факелов выгорает лес, но даже там, где он сохраняется, ослабленные деревья не могут противостоять натиску стволовых вредителей и служат местом их массового размножения. Размножившиеся насекомые разлетаются и атакуют участки здорового леса, ослабляя деревья и делая их уязвимыми для новой волны вредителей. Таким образом, нефтяное загрязнение почвы и естественных водоемов - не единственное негативное следствие воздействия человека на природу в процессе нефтедобычи, но и оно было бы не столь драматичным при условии правильного и продуманного регионального пространственного планирования [4].

2.4 Загрязнение окружающей среды

Загрязнения окружающей среды подразделяются на природные, вызванные естественными, обычно катастрофическими причинами (извержение вулкана, селевой поток и т.п.), и антропогенные, возникающие в результате деятельности людей. Загрязнение окружающей среды отрицательно влияет на биоразнообразие, однако конкретные механизмы этого влияния различны и зависят от того, какая среда - воздух, вода или почва загрязнены.

Гибель растительности

Давно известно, что в результате загрязнения воздуха сернистым газом гибнет растительность. Леса, испытывающие стресс в связи с загрязнением, становятся более чувствительными к поражению насекомыми и патогенами. Под действием сернистого газа в хвое сосен происходят значительные изменения; наблюдается пожелтение хвоинок, а затем и их некроз, что в конце концов приводит к уменьшению охвоенности, суховершинности и разреженности крон деревьев. Под влиянием кислых осадков отмечается обеднение травянисто-кустарникового яруса, появление множества мертвопокровных участков, что вызывает повышение температуры воздуха под пологом леса. Замедляется рост сосновых деревьев и ослабевает их устойчивость к хвоегрызущим вредителям, в результате чего численность насекомых возрастает. Однако при слишком большом загрязнении численность хвоегрызущих вредителей уменьшается, несмотря на снижение сопротивляемости растений. В то же время общая плотность хвоегрызущих гусениц увеличивается, так как в результате повышения температуры снижаются смертность куколок и давление на них чувствительных к загрязнению хищников и паразитов. Кроме того, уменьшение охвоенности сопровождается дополнительной концентрацией и без того многочисленных гусениц на хвое, что в итоге приводит к быстрой гибели сосновых лесов.

Кислотные дожди

В отсутствие любых загрязнителей у дождевой воды обычно слабокислая реакция (pH 5,6), поскольку в ней легко растворяется углекислый газ из воздуха с образованием слабой угольной кислоты. Уже более ста лет отмечается выпадение кислотных осадков. Было установлено, что источником подкисления осадков служат выбросы ТЭС с высоким содержанием сернистого газа. Пытаясь избежать загрязнения приземного воздуха диоксидом серы, строители воздвигают высокие трубы, однако эта мера привела к усиленному превращению диоксида серы и оксидов азота в кислоту и их распространению на сотни километров от источника.

В пресноводных озерах, ручьях и прудах pH воды обычно составляет 7-8, и организмы адаптированы именно к этому уровню кислотности. Когда среда водных экосистем вследствие кислотных дождей подкисляется, большинство водных организмов погибает. Лишь немногие виды выдерживают повышенную кислотность воды. Наибольшей выносливостью отличаются угорь и веснянка Nemoura cinerea. В то же время мох сфагнум чувствителен к снижению кислотности воды и наиболее благоприятна для него очень кислая среда. Влияние кислотных осадков на экосистемы усиливается в период таяния снегов, когда все накопившиеся за зиму кислотные осадки устремляются в ручьи и реки как раз в период размножения большинства животных. Продуктивность пресных вод, имеющих кислотность менее 5, резко понижена, что влечет за собой значительное сокращение уловов рыбы, а у самих рыб наблюдается так называемый «pH-шок».

Наряду с гибелью озер происходит и деградация лесов. Замедление роста и гибель некоторых видов деревьев наблюдается во многих районах, страдающих от кислотных дождей. Эти осадки вместе с другими загрязнителями, по-видимому, создают стресс, не выдерживаемый лесной экосистемой. Подкисление озер и рек достаточно сильно влияет и на сухопутных животных, так как многие птицы и звери составляют звенья в составе пищевых цепей, начинающихся в водных экосистемах [2, 9].

Биоконцентрирование

В круговоротах участвуют не только биогенные элементы, но и многие загрязняющие вещества. Некоторые из них не только циркулируют в окружающей среде, но и имеют тенденцию накапливаться в организмах. Как правило, биомасса при переходе от одного трофического уровня к другому уменьшается. Поэтому в цепи питания, то есть цепи, образованной последовательностью поедающих друг друга организмов, происходит накопление веществ, не удаляемых из организма ни при экскреции, ни при дыхании. Примером служат хлорорганические соединения (ДДТ и др.), применявшиеся в качестве контактных инсектицидов и попавшие в разные органы плотоядных позвоночных. При этом в каждом последующем звене цепи питания концентрация загрязнителя возрастает.

Опасность биоконцентрирования патогенных веществ усиливается в результате того, что разные организмы избирательно поглощают и запасают отдельные элементы или соединения. Ртуть, например, может содержаться в воде и придонном иле в относительно безвредных концентрациях, тогда как ее содержание в организме водных животных, имеющих раковину или панцирь, иногда достигает летального для них уровня.

Продукт ядерного распада стронций-90, постоянно накапливающийся в атмосфере и выпадающий на землю с атмосферными осадками, легко поглощается листьями и корнями растений и в конце пищевой цепи вместе с кальцием откладывается в костях позвоночных. Из-за большого периода полураспада продолжительностью 29 лет этот опасный радионуклид долго сохраняется в растениях и почве. Западные ветры приносят с собой дождь с высоким содержанием стронция-90. На 50° северной широты, где наиболее часты осадки и формируются богатые сообщества лесостепной зоны с хорошо развитым почвенным покровом, приходится максимум концентрации опасного радионуклида стронция-90 и создается реальная угроза для биоразнообразия. В южном полушарии максимум осадков также приходится на 50° широты, однако концентрация радионуклида здесь меньше ввиду не столь значительного использования ядерных материалов [7].

2.5 Разрушение естественных местообитаний

Сокращение биоразнообразия обычно начинается с разрушения естественного местообитания видов. Развитие новых технологий и разрушение окружающей среды в результате деятельности человека идет со скоростью, значительно превышающей способности видов приспособиться к новым условиям. Исключение составляют немногие виды животных и растений, которые мы называем сорными и с которыми не желаем делить будущее планеты. Вероятно, такие насекомые и сорняки обладают диапазоном наследственной изменчивости, позволяющим адаптироваться к быстрым изменениям среды, наступающим в результате ее нарушения, но большинство более крупных растений и животных к этому неспособны.

Вмешательство человека часто приводит к снижению разнообразия природных условий. Например, уничтожая различные виды древесных пород в смешанных лесах с целью создания предпочтительных условий для произрастания сосны, используемой в целлюлозной промышленности, человек неизбежно уменьшает число экологических ниш. В результате в образовавшихся чистых сосновых лесах видовое разнообразие животных и растений существенно уменьшается по сравнению с исходным сообществом смешанного леса.

Разрушение естественного местообитания часто начинается с его фрагментации на отдельные изолированные участки. Весной петухи глухаря собираются на ток. Площадь участка леса, необходимого для тока, должна быть не менее 5-8 гектаров. Сокращение участков леса, пригодных для токования, неизбежно приводит к падению численности этого вида.

Изменение любого природного фактора в результате деятельности человека неизбежно приводит к нарушению равновесия экосистемы, следствием чего часто становится ее разрушение и утрата природного местообитания. Биогены, поступающие со стоками животноводческой фермы, стимулируют рост фитопланктона в реке; последний затеняет бентосную растительность и лишает рыб и других водных животных убежища, пищи и растворенного в воде кислорода. Постепенно река заполняется биогенами, которые покрывают все дно, и со временем некогда живописная речка под влиянием стоков животноводческого комплекса превращается в топкое и зловонное болото, густо поросшее ярко-зеленой рудеральной растительностью [1].

2.6 Вытеснение естественных видов интродуцированными видами

Вселение чужеродных видов животных и растений в природные сообщества в результате человеческой деятельности представляет собой своего рода «биологическое загрязнение». Такое «биологическое загрязнение» сравнимо по своим последствиям с другими видами загрязнения, а в ряде случаев ущерб окружающей среде от видов-вселенцев значительно превышает отрицательные последствия от действия всех других антропогенных факторов. Кроме того, в отличие от большинства загрязняющих веществ, которые в водных экосистемах обычно распадаются в ходе процессов самоочищения и поддаются эффективному контролю со стороны человека, успешно вселившиеся организмы, быстро размножаясь и распространяясь в окружающей среде, могут привести к необратимым последствиям - вплоть до разрушения экологических систем.

В настоящее время чужеродные виды часто попадают в новую для них среду с балластными водами судов. Это явление приобрело глобальный характер и из-за непредсказуемости последствий получило красноречивое название «экологической рулетки». Нерегулируемый сброс балластных вод в Балтийское море уже привел к вселению сюда более двадцати чужеродных видов.

В прошлом чужеродные виды специально вселяли в водоемы в целях улучшения кормовой базы для рыб (намеренная интродукция), и часто эти недостаточно продуманные действия приводили к негативным последствиям как для рыб, так и для других компонентов природных экосистем. Намеренная интродукция в водоемы бассейна Балтийского моря в начале 1970-х годов байкальского бокоплава гмелиноидеса - наиболее яркий по своим последствиям пример активной деятельности человека по преобразованию природы. Вселение гмелиноидеса было проведено без учета таких важных биологических особенностей этого байкальского рачка, как способность к хищному питанию и активному саморасселению. Всего 10 лет понадобилось этому небольшому хищному рачку, чтобы по протокам реки Вуоксы проникнуть в Ладожское озеро и широко там расселиться. В настоящее время гмелиноидес является самым многочисленным представителем фауны прибрежной зоны этого крупнейшего в Европе озера, причем наблюдается процесс вытеснения местных видов беспозвоночных животных и, как результат, упрощение структуры и снижение видового разнообразия ладожской фауны. В таком крупном водоеме, как Чудское озеро, произошло полное вытеснение гмелиноидесом местного вида бокоплавов [4, 1].

3. Роль биоразнообразия в жизни человека и необходимость его сохранения

Принцип взаимодействия человечества с биоразнообразием планеты можно проиллюстрировать с учетом масштаба влияния человека на природные системы и той роли, которой биоразнообразие играет в поддержании жизни на Земле. Основное условие поддержания жизни на Земле - способность биосферы создавать и поддерживать равновесие между входящими в ее состав экосистемами. Внутри биосферы должны быть территориально сбалансированы экосистемы более низкого ранга. Иными словами, на Земле должно быть необходимое количество тундр, лесов, пустынь и т.д. - как биомов, а внутри биома тундр должна сохраняться оптимальная тундровость, внутри биома хвойных лесов - оптимальная лесистость. И так до самых мелких экосистем вроде луга, леса, озера и т.д. [11].

Функционирование планеты в целом и ее климатическое равновесие обусловлено взаимодействием круговоротов воды, углерода, азота, фосфора и других веществ, приводимых в движение энергией экосистем. Растительный покров - важнейший фактор предупреждения эрозии, сохранения пахотного слоя земли, обеспечения инфильтрации и пополнения запасов грунтовых вод. Без достаточного уровня биоразнообразия болотных экосистем невозможно предотвращение эвтрофикации водоемов, а высокий уровень видового разнообразия животных - залог устойчивости любой экосистемы и биосферы в целом.

Если представить, что человек остался в одиночестве на планете Земля, то нетрудно предсказать дальнейший ход событий: нет продуктов питания, растет жесткое ультрафиолетовое излучение, не задерживаемое больше озоновым экраном, из-за отсутствия кислорода становится невозможным дыхание, а климат оказывается несовместимым с жизнью.

Миллионы видов животных и растений поддерживают условия, необходимые для продолжения жизни на Земле. Возможно, эти условия могло бы обеспечить и меньшее число видов, но каково оно, это достаточное число видов? Этого никто не знает. Как не знает и той черты, за которой при сокращении биоразнообразия начнется необратимое разрушение экосистем и жизнь будет поставлена на грань существования. При разрушении биоразнообразия надежных способов компенсировать потери не существует [9].

Прагматический взгляд на биоразнообразие позволяет нам увидеть в нем неиссякаемый источник биологических ресурсов. Биологические ресурсы дают нам все виды продуктов: продукты питания, волокно для изготовления одежды, строительные материалы, красители, синтетические вещества, лекарства и т.д. Они - основа большинства видов деятельности человека, от них в значительной мере зависит состояние мировой экономики. Микроорганизмы, играющие жизненно важную роль во многих экосистемах, способствовали прогрессу в области производства продуктов питания.

Современная медицина проявляет живой интерес к биологическим ресурсам в надежде получить новые средства лечения болезней. Чем больше разнообразие живых существ, тем больше возможностей для открытия новых лекарств; и история медицины дает прекрасные примеры такой возможности. Потенциально любой вид может иметь коммерческую ценность или быть использованным в медицине. Около 40 % всех известных наркотиков, используемых в настоящее время в медицине, содержат вещества, обнаруженные в дикорастущих растениях.

В сельском хозяйстве генетическое разнообразие культурных растений имеет огромное значение для разработки методов борьбы с вредителями. Центры происхождения культурных растений - это места, в которых в свое время человек впервые ввел в культуру многие традиционные сегодня виды. На этих территориях четко прослеживается связь между сельскохозяйственными растениями и их дикорастущими родственниками. Здесь произрастает множество диких предковых видов и разновидностей современных культурных растений. Фермеры проявляют все больший интерес к генетическому разнообразию сельскохозяйственных культур. Знание центров такого разнообразия позволяет разрабатывать методы увеличения продуктивности сельскохозяйственных культур и повышения их приспособляемости к изменяющимся условиям среды [2].

Биоразнообразие имеет большое значение также для организации отдыха. Красивые ландшафты, богатые видами разнообразные экосистемы - важнейшее условие для развития туризма и отдыха. Быстрое расширение этого вида деятельности зачастую является основным источником дохода для местного населения. Часто объектом повышенного интереса становятся отдельные виды животных и растений.

Для большинства людей слово «биоразнообразие» имеет позитивное звучание. При этом в воображении возникают картины дождевого тропического леса, кораллового рифа, покрытой разнотравьем поляны, где богатство видов животных и растений создает положительные эмоции. Часто даже отдельный фрагмент природы, как, например, винный бражник, ночью в полете питающийся нектаром цветущего кипрея, оставляет неизгладимое впечатление. Красота, присущая биоразнообразию, служит источником вдохновения. Подлинные произведения искусств редко обходятся без изображений животных и растений, будь то скарабеи и змеи на колье царицы Клеопатры или лев из цветных изразцовых плиток на «Священной дороге» в Вавилоне. Представления о рае, воплощенные на картине «Рай» Яном Брейгелем Старшим (1568-1625), ассоциируются с богатым разнообразием различных видов животных и растений.

Без эстетического удовольствия потеряли бы смысл многие наши увлечения, будь то спортивное рыболовство, охота, пешеходные прогулки или наблюдение за птицами. У людей существует потребность в созерцании красивых пейзажей. И все же эстетическая ценность биоразнообразия - нечто большее, чем простое любование красивым пейзажем. Что было бы с человеком, его настроением, его мироощущением, если вместо красивого озера или участка соснового леса он видел бы вокруг себя только кучи мусора или исковерканный грубым вмешательством ландшафт? Зато с какой любовью описывают авторы удивительные картины природы днестровских плавней: «Устьевая область своеобразна и уникальна своими богатствами, своей особой красотой. Здесь, на Белом озере еще сохранились поля белых лилий, реликтового водяного ореха, огромные территории покрыты желтой кувшинкой. Сюда еще залетают священные ибисы Древнего Египта, слышен шум лебединых крыльев, цветет мята, леса полны знакомых и неожиданных ароматов, музыки птичьего пенья». По-видимому, эстетическая сторона восприятия биоразнообразия - не просто наслаждение красотой отдельных пейзажей; это, скорее, органическая потребность, присущая каждому человеку, так как восприятие разнообразных форм жизни объективно улучшает качество жизни [2, 7].

4. Меры по сохранению биоразнообразия

4.1 Исследовательские программы

Для того, чтобы замедлить уменьшение биоразнообразия, непременно нужна надежная информация о тех процессах, которые происходят в природе. Прежде всего, необходимо оценить характер и масштаб угрозы биоразнообразию, выявить потенциально возможные факторы его сокращения. Большое внимание в исследованиях уделяется изучению особенностей функционирования конкретных экосистем, определению характера взаимодействия между видами, входящими в состав сообщества, и выяснению структуры биотического сообщества.

Изучение биоразнообразия проводится, как правило, по следующим основным направлениям: 1) исследование территорий и оценка биотопов; 2) инвентаризация биотопов с особым вниманием к ключевым из них, то есть таким, которые особенно важны для сохранения редких видов; 3) оценка состояния и мониторинг редких видов и видов, численность которых угрожающе сокращается; 4) картирование наземных и водных экосистем и т.д. Результаты исследования служат основой для ландшафтно-экологического планирования, составления рекомендаций по использованию той или иной территории без ущерба для биоразнообразия, а также для разработки методов восстановления водно-болотных угодий, лесов, пастбищ и т.д. [12, 4].

В последнее время при исследовании биоразнообразия большое внимание уделяется «чувствительным» компонентам экосистем, то есть особенно уязвимым к различным формам антропогенного воздействия. Так, например, организмы с коротким жизненным циклом наиболее подвержены неблагоприятным воздействиям со стороны человека. Их реакция проявляется в быстром изменении численности и плотности популяции, возникновении мутантных форм, снижении жизнеспособности особей. Реакция организмов с длинным жизненным циклом будет заметна лишь через длительный промежуток времени. Большое значение при этом имеет выявление наиболее чувствительной стадии их жизненного цикла. Как правило, это стадии размножения и расселения. При планировании мероприятий по охране мигрирующих видов, например, птиц, важно учитывать трассы пролета и расположение мест стоянок. Составление карт миграции сухопутных и водоплавающих птиц позволяет предотвратить многие неблагоприятные воздействия [4 ,9].

4.2 Образовательные программы

Подготовка специалистов для работы в области сохранения биоразнообразия основана на базовом биологическом образовании и включает четыре блока специальных дисциплин: генетическое разнообразие, разнообразие видов, разнообразие экосистем и ландшафтов. Не меньшее внимание должно быть уделено подготовке к практической работе в сети «Особо охраняемых природных территорий» (ООПТ): владение методами инвентаризации фауны и флоры, мониторингом окружающей среды, знание основ экологического законодательства и управления ООПТ, умение решать экономические, социальные и другие проблемы, связанные с существованием охраняемых территорий. Важный аспект образования в области сохранения биоразнообразия состоит в том, что эта деятельность не может замыкаться в границах одного государства, так как сохранение биоразнообразия требует внимания и взаимодействия на международном уровне. Например, если шельф Северного моря будет загрязнен, то это отразится и на жизни птиц, прилетающих из Сибири. Миллионы птиц высиживают птенцов в Сибири и прилетают зимовать в Нидерланды, Испанию и даже в Африку. Дельфины и многие другие морские животные переплывают множество морей. Таким образом, проблема охраны природы приобретает интернациональный характер. Для координации взаимодействия разрабатываются и внедряются системы интерактивного и дистантного обучения. Создаются различные мультимедийные продукты: базы данных, справочники, определители и т.п.

Отличительная черта всех образовательных программ в области сохранения биоразнообразия состоит в сочетании глубокой теоретической подготовки с практической направленностью. Важное место отводится летней полевой практике, во время которой студенты изучают жизнь отдельных видов животных и растений, исследуют принципы функционирования различных экосистем и знакомятся с методами исследования биоразнообразия, которыми им придется пользоваться в своей работе. Будущий специалист должен знать, как отличить в полете чаек разного вида и как определить видовое разнообразие обитателей ствола в лесной экосистеме. Кроме того, в учебном плане студентов представлены предметы, без освоения которых невозможно свободно ориентироваться в сложном мире природы при решении различных задач сохранения биоразнообразия. К числу таких предметов относятся: «Генетика популяций и охрана генофонда», «Основы охотоведения», «Лесопользование и лесное хозяйство», а также многие другие [10, 3].

4.3 Сохранение редких видов

Охота, сбор и коллекционирование животных и растений, разрушение местообитаний, конкуренция со стороны интродуцированных видов, загрязнение окружающей среды - вот те факторы, которые создают угрозу биоразнообразию. Многие виды представлены столь небольшими по численности популяциями, что их будущее вызывает серьезную тревогу. В зависимости от степени и характера угрозы существованию такие виды подразделяются на следующие четыре категории:

1. Исчезающие виды - находящиеся под серьезной угрозой исчезновения, спасение которых уже невозможно без осуществления специальных мер охраны.

2. Сокращающиеся виды - численность которых продолжает быстро и неуклонно сокращаться и которые в ближайшем будущем могут переместиться в категорию 1.

3. Редкие виды - не находящиеся еще под угрозой вымирания, но встречающиеся в таком небольшом количестве или на таких ограниченных территориях, что риск исчезновения достаточно велик.

4. Виды, требующие повышенного внимания - не принадлежащие к категориям 1-3, но нуждающиеся в особом внимании. Часто к этой категории относят малоизвестные виды, очевидно находящиеся под угрозой исчезновения, но недостаток сведений о которых не позволяет достоверно оценить состояние их популяций.

К категории исчезающих видов чаще относятся животные, занимающие высокие уровни в цепях питания, такие как хищные птицы и млекопитающие. Они редки даже в ненарушенной среде обитания и очень уязвимы к любым формам антропогенного воздействия. Высока уязвимость видов-эндемиков, так как территория их распространения весьма ограничена. Наконец, к категориям 1 и 2 часто относят виды со специфическими требованиями к среде обитания, например, белоспинного дятла, диету которого составляют личинки насекомых, развивающиеся в трухлявых стволах деревьев лиственных пород.

Охрана отдельных видов обеспечивается принятием специальных законов, подобно закону о сохранении исчезающих видов. Образцы или семена редких и исчезающих видов хранятся в музеях и банках семян, а ботанические сады и зоопарки подчас служат их последним пристанищем. Однако наилучший путь, путь, ведущий к успеху - создание национальных парков и заповедников [9].

4.4 Охрана биотопов и их восстановление

Поддержание биотопов в здоровом состоянии, их восстановление - важные мероприятия по сохранению и увеличению биоразнообразия. Наряду с технологическими мерами эта форма деятельности требует проведения детальных экологических и биологических исследований территории и разработки соответствующих методов оценки состояния биоразнообразия и его мониторинга.

В комплекс мер по восстановлению биотопов входят мероприятия, направленные на поддержание в естественном состоянии водно-болотных угодий, страдающих от мелиорации, осушения, загрязнения и нерационального использования их ресурсов. Восстановление и реконструкция водно-болотных экосистем требует применения широкого спектра различных методов. Другую важную задачу в Северо-Западном регионе России составляет восстановление и уход за старовозрастными лесами, дающими приют большому числу характерных для региона видов.

Вопреки своему названию старовозрастные леса отнюдь не исчерпали своего ресурса; они полны жизни, богаты видами млекопитающих, птиц и насекомых, поддерживают высокий для своих широт уровень продуктивности. Старейшие в Европе северо-таежные леса произрастают на территории Кольского полуострова. Их ценность значительно превосходит стоимость добываемых здесь полезных ископаемых и вполне заслуживает организации на этих территориях национальных парков и заказников.

Особое значение имеет сохранение ключевых биотопов, которые служат местом обитания многих характерных для данной местности видов животных и растений. Богаты видами заливной разнотравный луг, заболоченный черный ольшаник и многие другие. Мелководные участки вдоль южного берега Финского залива - место стоянок пролетных водоплавающих птиц. Верховые сфагновые болота обладают огромными запасами ягод и потому служат прекрасными кормовыми станциями для серого журавля и многих перелетных птиц. В сплошных массивах вересковых сосняков встречаются участки южно-боровых видов-реликтов послеледникового степного периода. Такие биотопы, как например лесные ручьи с их заболоченным окружением, служат своего рода индикаторами состояния лесной экосистемы в целом и позволяют судить о состоянии леса на большой территории [7, 11].

4.5 Устойчивое использование природных ресурсов

«Устойчивое» использование территории означает ведение хозяйства без ущерба для биоразнообразия. Оно особенно актуально по отношению к лесному и сельскому хозяйству. Устойчивое «управление» лесами направлено на поддержание лесных массивов в таком состоянии, при котором изъятие древесины не приводит к нарушению устойчивости лесных экосистем и сокращению биологического разнообразия. При этом особое внимание уделяется сохранению крупных сплошных массивов леса, ключевых биотопов и поддержанию климаторегулирующих и иных полезных функций леса. Несмотря на определенные успехи в разработке методов устойчивого управления лесами, их эксплуатация неизбежно сказывается на составе атмосферы и свойствах климата в планетарном масштабе. Расчеты показывают, что если бы богатые лесами страны сократили площадь территории, на которой ведутся лесозаготовки, на 30-40%, то этого оказалось бы достаточно для полного исключения роста концентрации С0₂ в атмосфере.

Принцип устойчивого использования природных ресурсов в сельском хозяйстве иллюстрирует зависимость числа видов сосудистых растений на одном квадратном метре поляны от способа ее эксплуатации. Долгое время поляна служила покосом, а затем была заброшена. Наибольшее видовое разнообразие наблюдается на поляне, которая после прекращения сенокошения используется для умеренного выпаса скота, то есть на поляне, переживающей первую стадию восстановления после использования в качестве покоса. Видовое богатство поляны, на которой после сенокошения проводят выпас скота, лишь незначительно уступает видовому богатству поляны, недавно превращенной в пастбище. Если скот не выпасают вообще, видовое разнообразие растений падает. Зарастание поляны деревьями и кустарником сопровождается дальнейшим снижением уровня биоразнообразия, но особенно отрицательно сказывается на биоразнообразии применение удобрений. Таким образом, длительный, но умеренный выпас скота превращает землю в полунатуральные луга и лесистые пастбища, изобилующие видами растений и радующие красотой ландшафта. Разработка и оценка критериев и индикаторов для ведения экологически устойчивого лесного и сельского хозяйства имеет первостепенное значение в сохранении биоразнообразия [6,4].

4.6 Создание баз данных и геоинформационных систем (ГИС)

С целью обобщения и анализа данных о видах животных и растений, нуждающихся в охране, о ключевых биотопах, экосистемах и ландшафтных комплексах создаются информационные системы, позволяющие оперативно управлять процессами сохранения биоразнообразия. Использование ГИС весьма эффективно, поскольку эти системы содержат четкие критерии для оценки земель под разные виды землепользования и позволяют судить об экологическом состоянии ландшафта, разрабатывать рекомендации по охране и рациональному использованию природных ресурсов. Многократно возрастают возможности обновления базы данных. Так, программа 018Мазлег обеспечивает использование одной или одновременно нескольких карт с просмотром, поиском и выбором объектов, печатью карт или их фрагментов, редактированием, нанесением графической информации любого вида, наложением баз данных с графической интерпретацией в удобном виде и масштабе.

Многие программы ГИС позволяют оперативно управлять информацией о границах существующих и проектируемых ООПТ с использованием различных баз данных. Предпочтение отдается таким программам ГИС, которые обеспечивают подготовку статистических данных, тематических карт, создают основу для пространственно-временного анализа данных, экологического моделирования, а также позволяют осуществлять мониторинг биоразнообразия. Так, распределение видов в море часто определяется средним годовым ходом температуры в придонном слое воды. Карта температур морского дна между Гренландией и Исландией показывает градиент температур от -1,2 °С (голубые линии изотерм) до +7,3 °С (красные линии). Подобная информация в сочетании с данными о солености и глубинах создает основу для анализа особенностей распределения донных видов, их разнообразия, видового состава и закономерностей миграций.

В последнее время для проведения регионального мониторинга биоразнообразия разрабатываются экологические информационные системы (ЭИС). Они уступают существующим программам ГИС в географической точности и наглядности, но обладают рядом преимуществ, таких как дешевизна, экономичность в использовании ресурсов, а также простота в освоении, эксплуатации и интерпретации выходных данных [4, 2].

4.7 Биотехнические мероприятия

В результате преобразования природы человеком многие виды животных и растений поставлены на грань уничтожения. Меры по охране таких видов часто носят пассивный характер: составляются Красные книги фактов, запрещается добыча редких видов, ограничивается международная торговля, создаются заповедники, национальные парки и т.п. К сожалению, не всегда таких мер оказывается достаточно. Для спасения исчезающих и редких видов необходимо предпринимать целенаправленные действия. К таким интенсивным методам охраны относятся в первую очередь биотехнические мероприятия: создание устройств, предотвращающих гибель животных на линиях электропередач или при сельскохозяйственных работах, разведение в неволе и расселение редких видов, их подкормка в неблагоприятные периоды года и т.д.

Каждый человек, который когда-либо в своей жизни развешивал скворечники или устанавливал кормушки в зимнем лесу, принимал участие в биотехнических мероприятиях. Широко известны проводимые охотниками биотехнические работы по подкормке промысловых животных, созданию солонцов, посевов кормовых растений и т.п. В ряде случаев с помощью биотехнических мероприятий удалось восстановить деградированные экосистемы. Классическим примером возврата к жизни крупной экосистемы, населенной большим числом видов животных и растений и играющей важную роль в экономике целого региона, может служить озеро Весиярви на юге Финляндии. Обычные для конца 1980-х годов вспышки массового размножения сине-зеленых водорослей сопровождали поступление в водоем биогенов «внутреннего» и «внешнего» происхождения. Суть биотехнических мероприятий, осуществленных после тщательного изучения ситуации, свелась к сокращению поступления биогенов в озеро. Источником «внутренних» биогенов (фосфора) оказались многочисленные косяки плотвы, а с сельскохозяйственных полей в озеро поступали насыщенные биогенами (азотом) смывные воды. К началу 1990-х годов удалось предотвратить эвтрофикацию озера: прекратились вспышки массового размножения синезеленых водорослей, повысилась прозрачность воды, восстановились пищевые цепи, возросла активность хищников, которые эффективно регулируют численность плотвы, и т.д. Снова, как и прежде, местное население использует озеро в качестве источника питьевой воды, для отдыха и рыбной ловли. Началась вторая жизнь озера Весиярви [9].

4.8 Развитие сетей ООПТ

Наиболее эффективной формой сохранения биоразнообразия и экологической стабильности в регионах является организация различного рода особо охраняемых природных территорий: заповедников, заказников, национальных и природных парков и др.

Создание сети ООПТ ведется в большинстве стран мира. Начало созданию ООПТ в Северо-Западном регионе России было положено еще в 1930-х годах, и к настоящему времени здесь существует их разветвленная сеть. Проектируются новые ООПТ. В перспективе - формирование оптимальной сети ООПТ на Северо-западе России, смыкающейся с заповедными территориями сопредельных стран в единую непрерывную систему. Только при этом условии удастся плодотворно решать задачи сохранения биоразнообразия.

Критериями для выделения ООПТ служат такие показатели, как видовое разнообразие, наличие редких видов и мест массового размножения животных и растений, наличие интересных биотических сообществ, участков размножения видов из других местностей, возможности использования территории для рекреации, гидрологические характеристики и ряд других. При планировании ООПТ важно учитывать особенности формирования фауны и флоры островов. Так, согласно «островной» теории Р. Мак-Артура и Е. Уилсона один крупный «монолитный» заповедник обладает преимуществами перед любым числом мелких заповедников, занимающих одинаковую площадь. Наличие коридоров между крупными заповедниками облегчает миграцию и потому способствует поддержанию высокого уровня биоразнообразия.

Особого внимания заслуживают водно-болотные угодья, такие как низкие побережья, верховые и низовые болота, видовое разнообразие которых чрезвычайно высокое благодаря сочетанию наземных и водных местообитаний. Их природные комплексы играют исключительно важную роль в качестве мест стоянок и кормовых угодий в период весеннего пролета водоплавающих и околоводных птиц. К другим экосистемам, требующим повышенного внимания, относятся так называемые «биологические коридоры», которые соединяют фрагменты экосистем и используются многими видами для колонизации новых территорий. «Биологические коридоры» нуждаются в охране в первую очередь, как и наиболее богатые видами, но уязвимые сообщества коралловых рифов.