Уменьшение биоразнообразия. Проблемы сохранения биологического разнообразия земли
Глобальные изменения биологического разнообразия
Число видов организмов, населяющих Землю, очень велико, но оценки этой величины сильно отличаются, варьируя от 5 до 80 млн. Однако более или менее четкая таксономическая принадлежность установлена для 1,4 млн. видов. Из этого известного числа видов примерно 750 тыс. - это насекомые, 41 тыс. - позвоночные животные, 250 тыс. - растения. Остальные виды представлены сложным набором беспозвоночных животных, грибов, водорослей и других микроорганизмов.
Видовое «богатство» различных климато-географических зон сильно отличается, хотя четко прослеживается тенденция увеличения от полюсов к экватору.
Биоразнообразие является основой жизни на Земле, одним из важнейших жизненных ресурсов. Трудно переоценить значение всего количества товаров и услуг, которые обеспечиваются биоразнообразием.
Некоторые виды при этом являются жизненно необходимыми. Так люди используют в пищу около 7 тыс. видов растений, но 90% мирового продовольствия создается за счет всего 20, а 3 вида из них (пшеница, кукуруза, рис) покрывают более половины всех потребностей.
Эволюционные процессы, происходившие в различные геологические периоды, привели к существенным изменениям видового состава обитателей Земли.
По мнению экспертов, в ближайшие 20 - 30 лет под серьезной угрозой исчезновения будет находиться примерно 25 % всего биоразнообразия Земли.
Выделяют четыре основные причины утраты видов:
Утрата среды обитания, фрагментация и модификация;
Чрезмерная эксплуатация ресурсов;
Загрязнение окружающей среды;
Вытеснение естественных видов интродуцированными экзотическими видами.
Во всех случаях эти причины антропогенного характера.
Меры по сохранению биоразнообразия. Можно считать, что одним из принципов экологической нравственности является следующий: каждое поколение имеет право на то же биоразнообразие, что и предыдущее.
Разрабатывается четыре вида мер, направленных на сохранение и устойчивое использование биоразнообразия.
1. Защита особой среды обитания - создание национальных парков, биосферных заповедников и других охранных зон.
2. Защита отдельных видов или групп организмов от чрезмерной эксплуатации.
3. Сохранение видов в виде генофонда в ботанических садах или в банках генов.
4. Сокращение загрязнения окружающей среды.
Важным средством сохранения биоразнообразия является разработка международных национальных программ и конвенций, направленных на осуществление этих мер.
Конвенция по биоразнообразию, принятая 153 государствами отражает остроту ситуации и представляет собой результат длительных усилий по согласованию противоречивых интересов различных государств.
Глобальные экологические проблемы и приоритеты ХХ1 века
В июне 1997 г. в Нью-Йорке на специальной сессии Генеральной ассамблеи ООН подведены итоги работы за 5 лет, минувших после 2-ой конференции ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро (КОСР-2). Отмечено, что понятие устойчивого развития все еще не получило ясного и конструктивного определения.
Состояние дел по проблемам экологии следующее:
Пресная вода - проблема высокого приоритета. В глобальном масштабе ресурсы воды достаточны. Острота проблемы связана с низким качеством и дефицитом воды в первую очередь в развивающихся странах.
В число вопросов, требующих решение, входят: проблемы водоснабжения крупных городов, трансграничные проблемы и пути решения возможных конфликтов.
Неумеренная эксплуатация источников поверхностных и подземных вод чревата падением уровня грунтовых вод, разрушением и засолением прибрежных источников воды.
Океаны и моря. Сохраняется острота проблемы истощения рыбных ресурсов и охраны морской окружающей среды. Необходим анализ экономических аспектов морских промыслов, информация о состоянии морской среды.
Приоритетной считают проблему прибрежных регионов Мирового океана, которые подвергаются интенсивному антропогенному воздействию, в том числе загрязнению.
Сельское и лесное хозяйство. Главная тревога по поводу производства продовольствия связана с тем, что, несмотря на возрастающее применение удобрений, среднеглобальный урожай на гектар пашни уменьшается. Сохраняется неравномерность распределения продовольственных ресурсов.
Энергетика. Мировые потребности в энергии продолжают возрастать. Среднегодовой темп развития энергетики в 1970-1997 гг. составил 2,3%. Вклад развивающихся стран увеличился за этот период с 14 до 30%. Относительный среднегодовой среднеглобальный прирост потребления энергии, уменьшился, как и расходы энергии на единицу продукции. С учетом ожидаемого роста населения к 2100 г. до 10 млрд человек производство энергии надо увеличить по крайней мере в 4 раза, а в развивающихся странах - в 10 раз.
Возрастающие потребности придется удовлетворять за счет использования невозобновляемых источников энергии, что приведет к росту выбросов диоксида углерода в атмосферу.
Транспорт. Среднеглобальный рост дорожного транспорта за период 1980-1993 гг. достиг 50%. Развитие транспорта является ярким примером того, как успехи в энергосбережении за счет усовершенствования двигателей перекрываются влиянием роста транспорта. К 2015 г. выбросы загрязнений воздушного транспорта в атмосферу увеличатся в 3 раза.
Атмосфера. Главной остается проблема сокращения выброса парниковых газов, которая находится в центре внимания при изучении изменений климата. Как известно, концентрация диоксида углерода, метана и закиси азота по сравнению с доиндустриальным периодом удвоилась. При сохранении существующей тенденции к 2010 г. на планете температура повысится на 1-3 С, что вызовет подъем уровня Мирового океана (по разным оценкам от 0,3 до 1м).
Отходы. Продолжается рост муниципальных отходов.
Особое внимание привлекает проблема опасных отходов. На сессии ООН особое внимание было уделено радиоактивным отходам - их безопасному хранению и ответственности стран.
Поверхность суши и устойчивое сельское хозяйство. Задачи в этой сфере: остановить процесс деградации плодородия почв, создать условия для устойчивого сельского хозяйства. От их решения зависит продовольственная безопасность, особенно в регионах Африки и Западной Азии. Для решения задач развивающимся странам необходима финансовая поддержка.
Опустынивание и засухи. Меры определены Конвенцией по борьбе с опустыниванием и документами сессии (1997).
Биоразнообразие. Главные цели определены Конвенцией по разнообразию: сохранение и равноправное использование биоразнообразия.
Туризм. Важны экологические и юридические меры и оказание международной помощи развивающимся странам в развитии туристической индустрии и ограничения негативных последствий влияния туризма на окружающую среду.
Природные бедствия. Меры предусмотрены документами Всемирной конференции по природным бедствиям (1994). На фоне тенденции к усилению разрушительных последствий природных катастроф особого внимания требуют развивающиеся страны, не обладающие средствами раннего предупреждения.
Техногенные катастрофы. Главные задачи - расширение международного сотрудничества по ликвидации последствий.
Обезлесивание. КОСР-2 специальными документами отметила необходимость проведения в глобальном масштабе восстановления лесного покрова Земли.
В течение 1980-2000 гг. произошло существенное уменьшение площади лесов в развивающихся странах. Наиболее значительные потери тропических лесов зарегистрированы в Латинской Америке и в странах Карибского бассейна, в Африке, Азии и в Тихоокеанском регионе. В ряде регионов, особенно в Западной Азии, вырубка леса привела к усилению эрозии почв, в Африке -- к повышению чувствительности к наводнениям.
Структура производства и потребления. Цели изменений в этой сфере сформулированы в документе «Повестка дня на XXI в». Главной задачей является создание стабильной структуры потребления - производства.
Вопросы внутри параграфа: К каким последствиям может привести деятельность человека по преобразованию природных сообществ?
Сжигание ископаемого топлива, вырубка лесов, распашка степей, строительство дорог, применение в сельском хозяйстве химических веществ для борьбы с вредителями, строительство платин, загрязнение атмосферы и водоемов отходами производства, охота на крупных животных, вселение чужеродных видов в природные сообщества- вот некоторые пути воздействия человека на биосферу. Это приводит к биологическому сокращению видов, биологическому разнообразию. Исчезновение видов, в свою очередь, ослабляет способность экосистеме к самовосстановлению, что ускоряет процесс их дальнейшего разрушения.
Cтр.216. Вопросы и задания после §
1. Каковы основные причины сокращения численности видового разнообразия экосистем?
Сокращение природных сообществ. В настоящее время от 30 до 40% исходной площади степей, субтропических и тропических лесов мира уже превращены человеком в сельскохозяйственные угодья. Такое сокращение площади природных сообществ эквивалентно сокращению энергии производителей, которая доступна потребителям, что неизбежно влечет сокращение численности их популяций. Нарушение стабильного сообщества всегда ведет к сукцессии.
Переселение видов человеком. Пример, черная крыса родом из Юго-восточной Азии, в 11 веке она попала в Европу с мореплавателями и стала причиной гибели четверти населения Европы. Родина кроликов – Пиренейский полуостров. Люди обычно перевозили с собой этих неприхотливых зверьков ради мяса. Сбежавшие кролики успешно размножились в природе в итоге дикие кролики завоевали не только Европу, но и Южную Америку, Австралию и Новую Зеландию. С мореплавателями в Америку попали подорожник, одуванчик, крапива, а в Австралию – чертополох и крестовник – ныне широко распространенные сорняки.
Расширение измененных человеком экосистем должно сопровождаться распространением и увеличением численности видов, которые способны быстро расселяться и благодаря гибкости поведения и рассудочной деятельности приспосабливаться к непредсказуемо меняющимся условиям окружающей среды. Примером служат серая ворона, волк, серая крыса.
2. Почему при сокращении площадей естественных сообществ вымирание в первую очередь грозит крупным хищниками и растительноядным?
Сокращение площади природных сообществ эквивалентно сокращению энергии производителей, которая доступна потребителям, что неизбежно влечет сокращение численности их популяций. В первую очередь в разряд вымирающих попадают крупные позвоночные животные, прежде всего крупные хищные и растительноядные млекопитающие. Так как необходимы участки естественных сообществ, которые способны создавать биомассу, необходимую для поддержания жизнеспособных популяций. Уничтожаются сообщества, уменьшаются пищевые ресурсы растительноядных млекопитающих, следовательно уменьшается их численность, что ведет к недостатку пищи у крупных хищников, и это в свою очередь приведет к уменьшению крупных хищных животных.
3. Как могут влиять на видовую структуру сообществ виды-вселенцы?
Знание закономерностей биотических связей, прежде всего конкурентных и пищевых отношений, имеет большое практическое значение для сохранения природных сообществ. Необдуманное или случайное вселение человеком новых видов нередко приводит к нарушению биотических связей и ка следствие – к разрушению уникальных сообществ и вымиранию местных видов. Например, на Гавайские острова был завезен человеком кустарник файяль. Этот кустарник стал быстро размножаться и разрастаться на не покрытых лесом участках бедных вулканических почв. Почва стала обогащаться нитратами, доступными для всех растений. Обогащение почвы азотом благоприятно сказалось на численности дождевых червей, которые тоже были завезены сюда человеком. Черви обогащали почву гумусом и разрыхляли ее. Все казалось бы хорошо. В результате возникли условия для прорастания семян других растений, семена которых попадали на острова, но не могли там развиваться они в прежних условиях. Местные птицы не поедали плодов файяля, однако некоторые виды, иногда залетающие на острова, например, японские белоглазки, охотно питались плодами и с пометом распространяли семена. Файяль заселял все новые и новые территории, а листовой опад кустарника вместе с тем затруднял прорастание семян и возобновление местных деревьев. В результате меньше чем через сто лет облик растительности островов полностью поменялся, исчезли коренные виды, и даже вырубка этого кустарника не привела к результатам, так сильно изменился почвенный состав, и местные деревья не выдержали конкуренции с растениями-вселенцами.
Экология
Скорость, с которой исчезают с лица Земли разные виды растений и животных, несомненно, ошеломляет. В 2007 году Зигмар Габриэль (Sigmar Gabriel) , министр по охране окружающей среды Германии, после анализа сообщил о том, что к 2050 году примерно 30 процентов всех существующих сегодня видов просто исчезнет. Ученые также подсчитали, что каждый год мы теряем около 140 тысяч видов. Такие тревожные данные могут привести к тому, что данный период можно будет назвать "Шестым Великим Исчезновением".
Исчезновения видов, в том числе и массовые – не новость. Хотя то, с чем мы сталкиваемся сегодня, является, с одной стороны, прямыми последствиями деятельности человека: браконьерство, нарушение среды обитания, загрязнение и антропогенное изменение климата, существует и ряд других причин, почему исчезают виды и без человеческого вмешательства.
Что же будет с человечеством, если глобальное разнообразие видов значительно снизится? Что потеряет человек вместе c огромным числом живых организмов? Предлагаем узнать о пяти проблемах, к которым это может привести:
1) Экономические потери из-за снижения биоразнообразия
Самой большой проблемой является экономический вопрос. Если экосистемы нарушатся, то есть исчезнут многие виды живых организмов, то некоторые функции, которые сегодня природа может выполнять самостоятельно, человеку придется взять на себя, в том числе опыление, орошение, утилизация отходов. Для этого понадобятся огромные финансовые средства, которые будут исчисляться в триллионах.
2) Снижение безопасности продуктов питания
Исчезновение видов может происходить не только вследствие вырубки лесов или из-за браконьерства. Введение новых видов также повышает конкуренцию среди местных видов и часто приводит к тому, что местные животные начинают просто исчезать. В большинстве стран мира это происходит на фермах, куда привозят чужеземный скот, который вытесняет местный. В результате, поголовье скота в мире теряет разнообразие, что грозит тем, что животные становятся более чувствительны к заболеваниям, засухе и изменениям климата.
3) Повышение количества болезней
Снижение биоразнообразия имеет два серьезных влияния на здоровье человека и распространение болезней. Во-первых, увеличивается число болезней, которые переносят животные одной популяции. Исследования показали, что виды, которые лучше всего адаптируется к выживанию в определенной выделенной местности, являются и самими опасными переносчиками патогенов. Если места обирания разделяются и уменьшаются в размерах, эти животные становятся более распространенными и вытесняют тех животных, которые не переносят болезни. В то же время фрагментация мест обитания заставляет человека чаще и ближе сталкиваться с этими болезнями, которые переносятся живыми организмами.
4) Более непредсказуемая погода
Если для вас предсказания погоды могут всего лишь посоветовать вам взять зонт или нет, то людям, живущим на побережье, или фермерам информация о будущих погодных условиях крайне необходима. Непредсказуемая или экстремальная погода, или погода, которая не соответствует историческим нормам - огромная проблема, которая приводит к засухе, уничтожению урожаев и миграции населения. Исчезновение видов и вытеснение их инвазивными видами, как показывают исследования, приводят к непредсказуемым погодным условиям.
5) Потеря средств к существованию
Для рыбаков и фермеров биоразнообразие, а также здоровье экосистем, в значительной степени помогают выжить. Например, если океанические экосистемы разрушаются, это лишает средств к существованию целых сообществ, которые живут за счет вылова рыбы и морепродуктов. Если причинами исчезновения видов являются загрязнение, чрезмерный отлов рыбы, окисление океана или комбинация этих факторов, человек является главным виновником того, что экосистемы, которые его окружают, начинают исчезать.
Конечно, природа не только предоставляет нам возможности, но и обладает огромной ценностью для человечества. Сокращение материальных ресурсов в значительной степени заставляет наш окружающий мир терять свое величие, а понимание человеком всех природных процессов помогает сохранить это величие. Когда же люди смогут одуматься и понять, куда катится наш мир и как остановить разрушение?
Подобно тому как относительное обилие видов неодинаково в разных точках пространства, соотношение их численности во времени также может меняться. Любое биотическое сообщество со временем преобразуется. Его развитие, называемое также экологической сукцессией, проходит ряд этапов, при этом биотические сообщества сменяют друг друга. Замещение видов в сукцессии вызвано тем, что популяции, стремясь модифицировать окружающую среду, создают условия, благоприятные для других популяций.
В процессе развития сообщества возрастает общая биомасса, тогда как максимум продуктивности, то есть максимум годового прироста биомассы, приходится на одну из промежуточных фаз сукцессии. Обычно в процессе развития число видов возрастает, так как с увеличением растительного многообразия появляются ниши для все большего числа видов насекомых и других животных. Однако так называемое климаксное сообщество, которое образуется на заключительной стадии развития, уступает по видовому богатству сообществам более ранних стадий. В климаксных сообществах более важными оказываются иные факторы, чем те, которые ведут к видовому разнообразию. К числу таких факторов относится увеличение размеров организмов, что позволяет им запасать питательные вещества или воду, чтобы выжить в периоды, когда их недостает. Этот и другие факторы ведут к усилению конкуренции между видами и сокращению их числа в климаксном сообществе.
Нарушения среды обитания различаются по силе и периодичности. Иногда полезно различать бедствия (disaster) и катастрофы (catastrophe). Первые происходят в жизни биотического сообщества достаточно часто, чтобы вызывать эволюционные изменения. В результате бедствий популяция может приобрести новые свойства (Бродский, 2011).
Мелкие нарушения приводят к мозаичности местообитаний. Если они происходят разновременно, не в одной фазе, то сообщество будет состоять из отдельных участков, находящихся на разных стадиях сукцессии. Такая мозаичность растительности, формирующаяся на фоне климаксного состояния как результат разновременных нарушений, сочетается с более высоким уровнем видового разнообразия, чем в случае обширной, долго не нарушавшейся территории.
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 (Емельянов, 2013).
Изменение любого природного фактора в результате деятельности человека неизбежно приводит к нарушению равновесия экосистемы, следствием чего часто становится ее разрушение и утрата природного местообитания.
Биологическое разнообразие -- генетическое, видовое, экосистемное -- является первопричиной устойчивости как биосферы в целом, так и каждой отдельной экосистемы. Жизнь как устойчивое планетарное явление возможна лишь в том случае, когда она представлена разнообразными видами и экосистемами.
Но в современных условиях настолько возросли масштабы хозяйственной деятельности человека, что возникает опасность потери биологического разнообразия. Разные виды деятельности человека приводят к прямому или косвенному уничтожению разнообразных видов и экосистем биосферы.
Можно выделить несколько основных типов деградации окружающей среды, которые в настоящее время являются наиболее опасными для биологического разнообразия. Например, затопление или заиление продуктивных земель, их бетонирование, асфальтирование или застройка лишают диких животных мест обитания. Возделывание земель нерациональными методами снижает урожаи из-за эрозии и истощения плодородия почв. Обильное орошение полей может привести к засолению, т. е. к повышению концентрации солей в почве до уровня, не переносимого растениями. Вследствие чего исчезают типичные растения этих мест. Вырубка леса на больших территориях при отсутствии восстановительных посадок приводит к уничтожению местообитаний диких животных, смене растительности, сокращению ее разнообразия. Многие виды исчезают по причине их истребления, а также вследствие загрязнения окружающей среды. Большинство видов исчезает по причине уничтожения естественных мест обитания, разрушения природных экосистем. Это и является одной из главных причин обеднения биологического разнообразия.
Под биологическим разнообразием биосферы понимают разнообразие всех видов живых организмов, составляющих биосферу, а также все разнообразие генов, образующих генофонд любой популяции каждого вида, а также разнообразие экосистем биосферы в различных природных зонах. К сожалению, в настоящее время всевозможные виды хозяйственной деятельности человека приводят к снижению биологического разнообразия. Биосфера теряет биологическое разнообразие. В этом заключается одна из экологических опасностей.
Для сохранения биоразнообразия необходимо вкладывать средства в его изучение; совершенствовать природопользование, стараясь сделать его рациональным; решать глобальные экологические проблемы на международном уровне.
ЮНЕСКО приняла конвенцию о Всемирном наследии, которая объединяет природные и культурные памятники. Конвенция призывает заботиться об объектах, которые имеют ценность для всего человечества. Сохранение биоразнообразия зависит и от руководителей стран, и от поведения каждого жителя планеты (Гусев, 2012).
Биоразнообразие - это понятие, обозначающие все многообразие жизни на Земле и все существующие природные системы. Биоразнообразие, которое мы видим сегодня, - это продукт эволюции на протяжении миллиардов лет, определяемый естественными процессами и все в большей степени - влиянием человека. Оно представляет собой ткань Жизни, составной частью которой мы являемся и от которой полностью зависим.
Биологическое разнообразие является бесценным мировым достоянием нынешнего и будущих поколений. Но сегодня число факторов угрозы генному фонду, видам и экосистемам велико как никогда прежде. В результате деятельности человека экосистемы деградируют, виды умирают или их численность тревожными темпами сокращается до уровней нежизнеспособности. Такая утрата биоразнообразия подрывают саму основу Жизни на Земле и представляет собой по истине глобальную трагедию.
Преобладающими причинами потери биоразнообразия и деградации биологических ресурсов 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.
Еще в ноябре 1988 году Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП) организовала Специальную рабочую группу экспертов по биологическому разнообразию с целью изучения необходимости разработки международной конвенции по биологическому разнообразию. В мае 1989 года, она учредила Специальную рабочую группу по техническим и правовым вопросам для подготовки международного правового документа в отношении сохранения и устойчивого использования биологического разнообразия.
С февраля 1991 года Специальная рабочая группа стала называться Межправительственным комитетом по ведению переговоров. Результатом работы комитета явилось проведение 22 мая 1992 года в Найроби, Кения, Конференцию по согласованию текста Конвенции о биологическом разнообразии. Конвенция о Биологическом разнообразии была подписана 5 июня лидерами 150 государств на историческом Саммите "Планета Земля" в Рио-де-Жанейро в 1992 году.
Задуманная как практический инструмент для претворения в жизнь принципов "Повестки Дня на 21 век", Конвенция призвана содействовать устойчивому развитию. Она была открыта для подписания до 4 июня 1993 года, и к этому моменту ее подписали 168 сторон. Конвенция вступила в силу 29 декабря 1993 года, на 90 день после ее ратификации 30 странами. Конвенция о биологическом разнообразии представляет собой соглашение, последствия которого трудно переоценить. На сегодняшний день ее ратифицировало 176 стран и Европейское сообщество. Благодаря почти всеобщему участию правительств, всеобъемлющему мандату и доступу к финансовым и научно-техническим ресурсам, Конвенция стала оказывать воздействие на подход международного сообщества к вопросам биоразнообразия.
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. В настоящее время - около 22 тыс. видов растений и животных.
Основные причины утраты биологического разнообразия: потеря среды обитания, чрезмерная эксплуатация биологических ресурсов, загрязнение среды обитания (Сапунов, 2011).
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.
