Биологическое разнообразие, биология

По данному Всемирным фондом дикой природы в 1989 г. определению, биологическое разнообразие – это “все многообразие форм жизни на Земле, миллионов видов растений, животных, микроорганизмов с их наборами генов и сложных экосистем, образующих живую природу”.

Соответственно, биологическое разнообразие существует и рассматривается на трех уровнях:

  • Первый (базовый) уровень – видовой. Видовое биоразнообразие включает весь набор видов на Земле от бактерий и простейших до высших растений, животных и грибов.
  • Второй, более низкий уровень биоразнообразия это внутривидовое генетическое разнообразие, которое проявляется в наличии популяций.
  • Третий, наиболее высокий уровень – это разнообразие сообществ организмов и экосистем.

Рассмотрим эти пониятия подробнее.

1. Видовое разнообразиеБиологическое разнообразие, Биология

Существует два основных определения понятия вид. Первое: вид представляет собой совокупность особей, которая по морфологическим, физиологическим или биохимическим характеристикам отличается от других групп. Это морфологическое определение вида (морфовид).

В современной биологии для различения видов, которые внешне практически идентичны (например, бактерии), широко используются различия в последовательности ДНК и другие молекулярные маркеры.

Второе определение: вид – это совокупность особей, занимающих определенный ареал, имеющих морфологическое, физиологическое, генетическое и поведенческое сходство, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство (биологическое определение вида).

Морфологическое определение вида (морфовид) обычно используется биологами-систематиками, которые занимаются идентификацией и классификацией видов. Биологическое определение вида обычно применяется в эволюционной биологии. Оно используется несколько реже, т.к. требует проведения более глубоких исследований.

Трудно написать четкие, эффективные законы для защиты вида, если не совсем ясно, как его точно идентифицировать. Поэтому крайне необходимо идентифицировать все существующие в мире виды. Мы сейчас знаем только 10–20% видов, и многие из них – увы – могут исчезнуть до того, как станут известны.

  • 2. Генетическое внутривидовое разнообразие
  • Биологическое разнообразие, Биология
  • Разделяют популяционное разнообразие (наличие разных популяций внутри одного вида) и генетическое внутривидовое разнообразие, которое проявляется и поддерживается в популяции. 

Генетическое разнообразие в популяции определяется количеством генов с более чем одним аллелем (так называемых полиморфных генов) и числом аллелей у каждого такого гена.

 Генетическое разнообразие выражается в разнообразии признаков и свойств у особей одного вида.

 Примером может служить множество сортов травянистого колокольчика – более 300 видов и подвидов дятла – около 210 (см. картинку слева).

Генетическая вариабельность (изменчивость) позволяет видам адаптироваться к изменениям окружающей среды, например, к повышению температуры или вспышке нового заболевания. Редкие виды имеют меньшее генетическое разнообразие, чем широко распространенные, поэтому они более подвержены угрозе вымирания при изменении условий окружающей среды.

3. Разнообразие сообществ и экосистем

Биологическое сообщество определяется как совокупность особей различных видов, обитающих на определенной территории и взаимодействующих между собой. Примеры сообществ – хвойные леса, высокотравные прерии, влажные тропические леса, коралловые рифы, пустыни. Биологическое сообщество в совокупности со средой своего обитания называется экосистемой.

  1. Дополнительно о разнообразии сообществ м экосистем Вы можете почитать здесь.
  2. Биологическое разнообразие, Биология
  3. Биологическое разнообразие, БиологияБиологическое разнообразие, БиологияБиологическое разнообразие, БиологияБиологическое разнообразие, Биология
  4. Глоссарий: 

Алле́ли — различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках гомологичных хромосом и определяющие альтернативные варианты развития одного и того же признака.
 
Генетическая вариабельность (изменчивость, генотипическая, наследственная изменчивость) – изменчивость, обусловленная взаимодействием и различным проявлением генетических факторов. В основе популяционной Г.и. может лежать мутационный процесс и рекомбинантная изменчивость, приводящая к различным сочетаниям аллелей в процессе случайного расхождения хромосом при мейозе.
 
Мейоз — это способ деления клеток, в результате которого из одной диплоидной материнской клетки образуется четыре гаплоидные дочерние клетки.
 
Популяция – это группа особей одного вида, достаточно длительно обитающих на определённой территории, свободно скрещивающихся между собой и изолированных от других популяций. Вид может включать одну или более популяций. Популяция может состоять как из всего нескольких особей, так и из миллионов.

Биология в лицее

Биологическое разнообразие как основное условие устойчивости популяций, биоценозов и экосистем

Огромное разнообразие жизни всегда поражало исследователей. В природе практически нет абсолютно сходных особей, популяций, видов и экосистем. Даже однояйцовые близнецы с одинаковой наследственностью хоть чем-то, но отличаются друг от друга.

Это разнообразие всегда было загадкой для умов и казалось избыточным.

Когда отдельные виды начали исчезать с лица Земли по вине людей, этому сначала не придавали значения, так как видов много, а процессы их вымирания, как установила палеонтология, всегда происходили в природе.

Однако в настоящее время обеднение разнообразия жизни под влиянием деятельности человека идет очень быстрыми темпами. Огромные площади заняты немногими видами культурных растений с чистыми сортами, выровненными по наследственным качествам.

Разрушаются многие типы природных экосистем и заменяются культурным ландшафтом. Снижается число видов в биоценозах. Поэтому и с теоретической, и с практической точек зрения очень важно понимать, в чем состоит роль биологического разнообразия.

Ответ на этот вопрос можно найти при изучении структуры и функционирования биоценозов. Как мы видели, природные сообщества могут включать сотни и тысячи видов, от бактерий до вековых деревьев и крупных животных. Биоценозы представляют собой природные системы. Высокое видовое разнообразие обеспечивает следующие свойства этих сложных систем.

Биологическое разнообразие, БиологияВзаимная дополнительность частей

Как мы видели, в сообществах уживаются те виды, которые делят между собой экологические ниши и дополняют друг друга в использовании ресурсов среды. Например, растения первого яруса в лесу перехватывают 70 – 80 % светового потока.

Во втором ярусе растут деревья и кустарники, которым достаточно 10 – 20 % от полного освещения, а растения третьего яруса в таких лесах способны осуществлять фотосинтез всего при 1–2 сотых долях светового потока.

Дополняя друг друга, растения более полно используют солнечную энергию.

Ярусность тропического леса

Такая же дополнительность существует в размещении растений разных видов по поверхности почвы, расположений их корневых систем, полноте усвоения минеральных веществ и т. д.

У животных “разделение труда” в биоценозе ярко выражено в использовании разных видов пищи, времени суточной и сезонной активности, размещении в пространстве. Очень существенно дополняют друг друга разные виды грибов в лесных сообществах.

Одни из них специализируются на разрушении мертвой древесины, другие – свежеопавших листьев, третьи – корней или шишек, четвертые продолжают разрушение уже полуразложившейся массы. Взаимная дополнительность чрезвычайно характерна и для многих микроорганизмов-редуцентов.

Одни из них разрушают целлюлозу, другие – белки, третьи – сахара.

Биологическое разнообразие, Биология

Ярусность хвойного леса умеренного климатического пояса

В рыбоводстве принцип дополнительности используют при выращивании в одном водоеме сразу нескольких видов рыб, использующих разный корм.

Удачный набор составляют: белый толстолобик, питающийся преимущественно одноклеточными водорослями, пестрый толстолобик, поедающий зоопланктон, белый амур, кормящийся донными растениями, а также черный амур и карп, поедающие разные виды донных беспозвоночных.

Взаимозаменяемость видов

Любой вид биоценоза может быть заменен другим, со сходными экологическими требованиями и функциями.

Хотя полностью похожих друг на друга видов в природе нет, но многие перекрываются по основным экологическим требованиям, отличаясь лишь деталями.

Такие виды обычно заменяют друг друга в похожих сообществах, как, например, разные виды елей и пихты в темнохвойных таежных лесах или разные виды насекомых-опылителей (пчелы, бабочки и др.) на лугах.

Замена одного доминирующего вида другим – нормальное явление в многолетней динамике сообществ. Особенно наглядно проявляется в луговой растительности. Например, на некоторых типах приволжских лугов во влажные годы среди злаков преобладает лисохвост, а в сухие – костер и пырей.

После массового размножения нестадных саранчовых, съедающих злаки, на лугах бурно разрастается не поедаемое ими разнотравье. Через 1–2 года оно снова угнетается своими конкурентами – злаками.

В лесах такая многолетняя изменчивость растительного покрова менее заметна и охватывает только нижние ярусы.

Так как экологические ниши многих видов частично перекрываются, выпадение или снижение активности какого-нибудь одного из них не опасно для экосистемы. Его функцию берут на себя другие.

Происходит явление “конкурентного высвобождения”, и разные звенья круговорота веществ продолжают действовать. Взаимозаменяемость видов постоянно происходит при колебаниях погодных условий.

Так, на лугах во влажные годы доминируют короткокорневищные травы, а в сухие – длиннокорневищные, активны разные листогрызущие и хищные насекомые и т. п.

Взаимозаменяемость видов позволяет экосистемам сохранять свои основные свойства, если не меняются масштабы их воздействия на окружающую среду. Например, на пастбищах диких копытных сменили стада домашних животных. В прериях Северной Америки до прихода людей обитало примерно 75 млн. бизонов. Они съедали около 400 млн.

т травы, при расчете на сухой вес, что составляло около половины надземной продукции растительности, и ускоряли круговорот веществ в прериях. Бизоны были полностью уничтожены человеком. Их место на пастбищах заняли стада коров и овец. Но человек в погоне за прибылью склонен сильно увеличивать поголовье скота, и прерии пострадали от перевыпаса.

Падает продуктивность пастбищ, усиливается эрозия почв.

Регуляторные свойства

Способность к саморегуляции – одно из основных условий существования сложных систем. Саморегуляция возникает на основе обратных связей. Принцип отрицательной обратной связи заключается в том, что отклонение системы от нормы приводит в действие силы, направленные на возвращение ее в нормальное состояние.

Этот принцип обратной связи очень ярко проявляется во внутрипопуляционных и межвидовых взаимоотношениях в биоценозах. Увеличение численности жертв вызывает увеличение численности хищников и паразитов.

Повышение плотности популяции сверх определенных уровней так изменяет связи внутри вида, что падает воспроизводительная способность или усиливается рассредоточение особей в пространстве.

Читайте также:  Общая характеристика и внешнее строение земноводных - биология

Одно из современных направлений в селекции культурных растений – поддержание неоднородности их популяций.

Такие сорта включают растения с колебаниями сроков цветения, разной высоты, с неодинаковым расположением корней, с различной устойчивостью к засухе и т. п.

Внутрипопуляционное разнообразие полевых культур позволяет получать стабильные урожаи при значительных снижениях затрат на уход за растениями.

Чем разнообразнее биоценозы и чем сложнее структура популяций, тем успешнее осуществляется их саморегуляция.

Надежность обеспечения функций

Главные функции биоценоза в экосистеме – создание органического вещества, его разрушение и регуляция численности видов – обеспечиваются множеством видов, как бы страхующих деятельность друг друга.

Например, численность насекомых, как мы видели, могут сдерживать многоядные хищники, при более высокой численности – специализированные паразиты, при еще более высокой – возбудители инфекционных заболеваний или же ужесточение конкурентных отношений и внутрипопуляционные взаимоотношения.

Разложение целлюлозы – сложного и прочного компонента растительных тканей – могут осуществлять специализированные бактерии, разные виды плесневых и шляпочных грибов, мелкие почвенные клещи-сапрофаги, личинки насекомых, дождевые черви и другие животные, в кишечниках которых вырабатываются необходимые для этого ферменты.

В технике системы с множественным обеспечением функций действуют как сверхнадежные.

Этот принцип, как мы видим, взят человеком из природы. Разнообразие видов в экосистемах обеспечивает надежность их функционирования.

Таким образом, биологическое разнообразие – это главное условие устойчивости всей жизни на Земле.

За счет этого разнообразия жизнь не прерывается уже несколько миллиардов лет. В сложные периоды геологической истории, как свидетельствует палеонтологическая летопись, многие виды вымирали, разнообразие понижалось, но экосистемы материков и океанов выдерживали эти катастрофы. Жизнь продолжалась. Появлялись новые виды и сменяли старые в общем поддержании круговорота веществ и потока энергии.

Человеческая деятельность на Земле по влиянию на видовое разнообразие в настоящее время начинает превосходить все известные в прошлом геологические катастрофы. Поэтому очень важно не допустить такого снижения уровня биологического разнообразия, которое отразилось бы на устойчивости и природных, и антропогенных систем и перешло бы границы самовосстановительных возможностей природы.

На юге нашей страны разработан метод восстановления видового богатства растений в нарушенной степи. На нетронутых целинных участках в три-четыре приема за сезон скашивают сено, содержащее созревающие в эти разные сроки семена многих видов растений.

Сеном засевают эродированные и нарушенные почвы. Таким образом почвы получают одновременно богатый набор семян, органическое удобрение и прикрытие оголенной поверхности. Через 3-4 года на таких участках восстанавливается задернованная степь с богатым набором видов.

Естественные же процессы восстановления затягиваются на десятилетия.

Биологическое разнообразие

Живые организмы нашей планеты прошли длительный и сложный путь развития.

В ходе эволюции происходили изменения внешнего и внутреннего строения живых организмов, изменялась система взаимоотношений между группами организмов, между организмами и средой.

В результате естественного отбора у живых организмов формировались качества, которые помогали им выживать в условиях изменяющейся среды обитания.

Итогом такого длительного эволюционного пути стало разнообразие представителей живой природы нашей планеты. Они имеют различные жизненные формы, принадлежат к различным царствам.

На сегодняшний день доказано, что все живые организмы имеют единое происхождение. В пользу этого утверждения говорит единство химического состава живых организмов, их клеточное строение.

Но в то же время одни живые организмы очень отличаются от других. Благодаря наличию этих различий сформировалось биологическое разнообразие живой материи нашей планеты.

Определение 1

Биологическое разнообразие – это совокупность всех форм и разновидностей организации живой материи биосферы.

Причины биологического разнообразия

Причиной биологического разнообразия является способность живых организмов приспосабливаться к определенным условиям окружающей среды – способность к адаптации.

В результате взаимодействия с различными экологическими факторами на Земле сформировались различные экологические группы живых организмов:

  • теплолюбивые,
  • холодоустойчивые,
  • светолюбивые,
  • влаголюбивые,
  • засухоустойчивые,
  • и т.п.

В процессе конкуренции за территорию и питание живые организмы вели разный способ существования – прикрепленный, свободнопередвигающийся, оседлый, мигрирующий. У растений появились такие жизненные формы, как травы, деревья и кустарники. При более детальной адаптации к условиям среды возникали новые виды растений, животных и микроорганизмов.

Подводя итог выше сказанному, можно сделать вывод, что причиной биологического разнообразия является результат постоянного взаимодействия живых организмов и окружающей среды. В последнее время на биоразнообразие большое влияние оказывает хозяйственная деятельность человека.

Виды биоразнообразия

При рассмотрении биоразнообразия чаще всего уделяют внимание таким аспектам, как генетический, видовой и экосистемный.

Определение 2

Генетическое биоразнообразие – это совокупность генофондов различных популяций одного вида.

Для обеспечения генетического биоразнообразия необходимо создание экологической сети. Это позволит сохранить представителей вида не только на отдельных охраняемых территориях (в заповедниках), но и на всей территории распространения вида.

Определение 3

Видовое разнообразие – это совокупность всех видов, населяющих определенную территорию.

Задачей человека является сохранение всех существующих ныне видов. Ведь потеря хотя бы одного вида является необратимым процессом. Для сохранения видового разнообразия создаются природоохранные территории.

Определение 4

Экосиситемное биоразнообразие (ландшафтное) – это совокупность уникальных и типичных лесных, горных, болотных, степных, морских, речных сообществ живых организмов.

Основным объектом природоохранной деятельности являются экосистемы. Именно они формируют биогеографическую особенность каждого региона нашей планеты.

Понятия сукцессии и агроценоза

Биогеоценозы являются саморегулирующейся системой. Поэтому в процессе развития биогеоценоза изменяется и его видовое разнообразие.

Определение 5

Сукцессия – это процесс саморазвития биогеоценозов в результате взаимодействия живых организмов и окружающей среды.

Во время сукцессии увеличивается видовое разнообразие, одни виды замещаются другими, более конкурентоспособными в данных условиях. В результате этого повышается устойчивость биоценозов и их способность к саморегуляции.

Человек в ходе своей хозяйственной деятельности создает искусственные экосистемы – агроценозы.

Определение 6

Агроценоз – это обедненные видами группировки растений, животных, микроорганизмов, созданные человеком для получения сельскохозяйственной продукции.

В агроценозах человек культивирует только определенные виды живых организмов, уничтожая всех остальных. Происходит регуляция биоразнообразия в интересах человека.

Ценность и значение биоразнообразия

«Встарь богатейшими странами были те, природа которых наиболее обильна» — Генри Бокль.

Биоразнообразие — это один из фундаментальных феноменов, характеризующий проявление жизни на Земле. Снижение уровня биоразнообразия занимает особое место среди главных экологических проблем современности.

Следствием исчезновения видов станет разрушение существующих экологических связей и деградация природных группировок, неспособность их к самоподдержанию, что приведет к их исчезновению.

Дальнейшее сокращение биоразнообразия может привести к дестабилизации биоты, потери целостности биосферы и ее способности поддерживать важнейшие характеристики среды.

Вследствие необратимого перехода биосферы в новое состояние она может стать непригодной для жизни человека. Человек полностью зависит от биоресурсов.

значение биоразнообразия еда человека

Оснований для сохранения биоразнообразия много. Это необходимость использования биологических ресурсов для удовлетворения потребностей человечества (пища, технические материалы, лекарства и др.), этический и эстетический аспекты и тому подобное.

Однако главная причина сохранения биоразнообразия заключается в том, что биоразнообразие выполняет ведущую роль в обеспечении стабильности экосистем и биосферы в целом (поглощение загрязнения, стабилизация климата, обеспечение пригодных для жизни условий).

Значение биоразнообразия

Чтобы жить и выживать в природе, человек научился использовать полезные свойства компонентов биоразнообразия для получения продуктов питания, сырья для изготовления одежды, орудий труда, строительства жилья, получения энергоносителей. Современная экономика основывается на использовании биоресурсов.

Экономическое значение биоразнообразия заключается в использовании биологических ресурсов — это тот фундамент, на котором построена цивилизация.

Эти ресурсы являются основой большинства видов деятельности человека, таких как сельское хозяйство, фармацевтика, целлюлозно-бумажная промышленность, садоводство и огородничество, производство косметических средств, строительство и переработка отходов.

значение биоразнообразия плавание с китамиБиоразнообразие является также рекреационным ресурсом. Рекреационная ценность биоразнообразия также имеет большое значение для организации отдыха. Главное направление рекреационной деятельности — получение удовольствия без разрушения природы.

Речь идет о пешеходном туризме, фотографировании, наблюдении за птицами, плавании с китами и дикими дельфинами, и тому подобное. Реки, озера, пруды, водохранилища создают возможности для водных видов спорта, водных прогулок, купания, любительского рыболовства.

По всему миру индустрия экотуризма растет быстрыми темпами и включает в свою орбиту до 200 млн человек ежегодно.

Ценность для здоровья

Биоразнообразия скрывает от нас еще много неразведанных лекарств. Например, совсем недавно, экологи при помощи дронов обнаружили редкое целебное растение Лаукахи на одной из гавайских скал.

На протяжении долгих веков растительные и животные экстракты использовались человеком для лечения различных заболеваний. Современная медицина проявляет интерес к биологическим ресурсам, надеясь найти новые виды лекарств. Бытует мнение, что чем шире разнообразие живых существ, тем больше существует возможностей для открытия новых лекарств.

значение биоразнообразия растение ЛаукахиЭкологическая ценность видового разнообразия является предпосылкой для выживания и устойчивого функционирования экосистем. Биологические виды обеспечивают процессы образования почвы.

Благодаря накоплению и переносу основных питательных веществ обеспечивается плодородие почвы. Экосистемы ассимилируют отходы, поглощают и разрушают загрязняющие вещества. Они очищают воду и стабилизируют гидрологический режим, задерживая грунтовые воды.

Экосистемы способствуют сохранению качества атмосферы, поддерживая необходимый уровень кислорода с помощью фотосинтеза.

Читайте также:  Царство растений, Биология

Изучение и охрана биологического разнообразия имеет критическое значение для устойчивого развития цивилизации.

Сокращение разнообразия животного и растительного мира неизбежно скажется на жизни человека, поскольку биоразнообразие является фундаментом духовного и физического здоровья любой нации.

Значение биоразнообразия огромно и само по себе, независимо от степени его использования людьми. Если мы хотим сохранить свой менталитет и национальную самобытность, то должны сохранить свою природу. Состояние природы является зеркалом состояния нации.

Сохранение биоразнообразия — необходимое условие выживания человечества.

Источник: http://ruslo.info/bioraznoobrazie/znachenie-bioraznoobraziia…

Биологическое разнообразие — зачем и почему? I. Поиски функционального объяснения

2018 г. Э. Лекявичюс

  • Центр естественных наук
    LT-08412 Литва, Вильнюс, ул. Академиос, 2

  • E-mail: elekevicius@gmail.com

Поступила в редакцию 06.03.2017 г.

Еще Дарвин столкнулся с парадоксом примитивных форм: они сосуществуют с более организованными существами, и нет никаких признаков того, что уступают последним в степени приспособления. В XX в.

кроме этого парадокса обнаружились и другие: «парадокс планктона», «парадокс луга», «парадокс тропического леса», и наконец — «парадокс разнообразия генотипов». Исследователям было неясно, какие силы поддерживают разнообразие видов и генотипов.

Главная цель настоящей стать — обобщить попытки устранения этих парадоксов.

Делается вывод, что эти парадоксы появились ввиду излишнего внимания к антагонистическим отношениям. Игнорировалось то, что на уровне популяции и экологического сообщества «борьбе за существование» противостоит примерно равная по значимости и силе взаимозависимость.

Это зависимость от живых ресурсов, прямой и непрямой мутуализм, внутривидовая кооперация, комплементарность генотипов в полиморфной популяции и видов в гильдии. Парадокс сохранения примитивных форм был решен, когда выяснилось, что в своем большинстве эти организмы не только не конкурируют с высоко организованными, но находятся с ними в мутуалистическом союзе непрямого типа.

Наибольшие трудности возникают при попытке объяснить разнообразие сосуществующих растений, особенно тропических. Но даже тут наметился определенный прорыв. Делается общее заключение, что разнообразие видов в сообществах, как и генотипов в популяциях, поддерживает само себя благодаря дифференциации ниш и обилию отрицательных обратных связей.

Да и изменчивость абиотических условий как в пространстве, так и во времени создает поистине огромное разнообразие ниш и субниш для видов и генотипов.

Еще одно направление исследований — уяснение роли биологического разнообразия в повседневной жизни, на фоне изменчивости условий среды. Эмпирические работы явно указывают на то, что разнообразие видов, как и разнообразие генотипов, проявляет свойство стабилизировать продуктивность и суммарную биомассу сообществ и популяций соответственно.

Кроме того, биологическое разнообразие повышает эффективность использования ресурсов, тем самым способствуя накоплению большей суммарной биомассы. Эти достижения получили дальнейшее развитие в рамках так называемой общей теории адаптации.

Данная теория главное внимание уделила тому, как при подгонке оптимумов под условия среды взаимодействуют разные типы разнообразия — макромолекул, метаболических путей, генотипов и видов. Согласно этой теории индивидуальные механизмы адаптации входят в состав популяционных, а те в свою очередь — в состав биоценотических.

Делается вывод, что в определенный момент времени или в определенной точке пространства в поддержании функций наиболее активно участвует только часть имеющихся в наличии макромолекул, метаболических путей, генотипов и видов. Остальные как бы держатся в резерве и могут быть задействованы при очередной перемене условий.

В этой связи обсуждается также вопрос о том, почему для земной жизни характерен такой тип организации — жесткая взаимозависимость частей на нижних этажах иерархии и ослабленная интеграция на верхних.

Наиболее предпочтительным может оказаться такой ответ: жесткая организация на всех без исключения этажах иерархии превратила бы экологическое сообщество в настоящий суперорганизм и могла бы повысить эффективность работы, но непременно снизила бы степень приспособляемости, так необходимой для жизни в переменчивых условиях.

DOI: 10.7868/S004445961803003X

Полный текст статьи доступен на сайте Elibrary.ru (необходимо зарегистрироваться).

Тема: Биологическое разнообразие. Понятие и определение. Категории разнообразия

Биоразнообразие
– сокращенное от “биологическое
разнообразие” – означает разнообразие
живых организмов во всех его проявлениях:
от генов до биосферы.

Вопросам изучения,
использования и сохранения биоразнообразия
стало уделяться большое внимание после
подписания многими государствами
Конвенции
о биологическом разнообразии
(Конференция ООН по окружающей среде и
развитию, Рио-де Жанейро, 1992).

Существует
три основных типа
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
экосистем

охватывает 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 выделяют
разнообразие ландшафтов
,
отражающее особенности территориального
устройства и влияние местных, региональных
и национальных культур общества.

Все типы
биологического разнообразия взаимосвязаны
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.

Распределение
видов 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.

В геологической
истории Земли в биосфере постоянно
происходило возникновение
и исчезновение видов
– все виды имеют конечное время
существования. Вымирание компенсировалось
появлением новых видов, и в результате,
общее число видов в биосфере возрастало.
Вымирание видов – естественный процесс
эволюции, который происходит без
вмешательства человека.

В настоящее время
под воздействием антропогенных факторов
происходит сокращение
биологического разнообразия за счет
элиминации (вымирания, уничтожения)
видов.

В последнее столетие под влиянием
человеческой деятельности скорость
вымирания видов во много раз превысила
естественную (по некоторым оценкам в
40000 раз).

Происходит необратимое и
некомпенсированное разрушение уникального
генофонда планеты.

Элиминация видов
в результате деятельности человека
может происходить по
двум направлениям
– прямое истребление (охота, промысел)
и косвенное (разрушение среды обитания,
нарушение трофических взаимодействий).

Чрезмерный промысел – наиболее очевидная
прямая причина прямого сокращения
численности видов, однако он гораздо
менее влияет на вымирание, чем косвенные
причины изменения среды обитания
(например, вследствие химического
загрязнения реки или вырубки леса).

Разнообразие
биотического покрова, или биоразнообразие,
– это один из факторов оптимального
функционирования экосистем и биосферы
в целом. Биоразнообразие обеспечивает
устойчивость экосистем к внешним
стрессовым воздействиям и поддерживает
в них подвижное равновесие.

Живое от
неживого в первую очередь отличается
на несколько порядков большим разнообразием
и способностью не только сохранять это
разнообразие, но и существенно увеличивать
его по мере эволюции.

Вообще эволюцию
жизни на Земле можно рассматривать как
процесс структурирования биосферы,
процесс увеличиения разнообразия живых
организмов, форм и уровней их организации,
процесс возникновения механизмов,
обеспечивающих устойчивость живых
систем и экосистем в постоянно изменяющихся
условиях нашей планеты.

Именно способность
экосистем поддерживать равновесие,
используя для этого наследственную
информацию живых организмов, и делает
биосферу в целом и локальные экосистемы
вещественно-энергетическими системами
в полном смысле.

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

Русский геоботаник
Л.Г.
Раменский

в 1910 г. сформулировал принцип экологической
индивидуальности видов – принцип, который
является ключом к пониманию роли
биоразнообразия в биосфере.

Мы видим,
что в каждой экосистеме одновременно
совместно обитает много видов, но вот
какой в этом экологический смысл,
задумываемся редко.

Экологическая
индивидуальность
видов растений, сообитающих в одном
растительном сообществе в одной
экосистеме, позволяет сообществу быстро
перестраиваться при изменении внешних
условий.

Например, в засушливое лето в
данной экосистеме главную роль в
обеспечении биологического круговорота
играют особи вида А, которые более
приспособлены к жизни при дефиците
влаги. Во влажный год особи вида А
оказываются не в оптимуме и не могут
обеспечить биологический круговорот
в изменившихся условиях.

В этот год
главную роль в обеспечении биологического
круговорота в данной экосистеме начинают
играть особи вида Б. Третий год оказался
более прохладным, в этих условиях ни
вид А, ни вид Б не могут обеспечить полное
использование экологического потенциала
данной экосистемы. Но экосистема быстро
перестраивается, так как в ней имеются
особи вида В, которые не нуждаются в
теплой погоде и хорошо фотосинтезируют
при пониженной температуре.

Читайте также:  Класс пресмыкающиеся, биология

Каждый вид живых
организмов может существовать в некотором
диапазоне значений внешних факторов.
За пределами этих значений особи вида
погибают. На схеме мы видим пределы
выносливости (пределы толерантности)
вида по одному из факторов.

В этих
пределах имеется зона оптимума,
наиболее благоприятная для вида, и две
зоны угнетения. Правило Л.Г.

Раменского
об экологической индивидуальности
видов утверждает, что пределы выносливости
и зоны оптимумов у разных видов, обитающих
совместно, не совпадают.

В природе мы находим
массу факторов или механизмов,
обеспечивающих и поддерживающих высокое
видовое разнообразие локальных экосистем.

В первую очередь, к таким факторам
следует отнести избыточное размножение
и перепроизводство семян и плодов.

В
природе семян и плодов производится в
сотни и тысячи раз больше, чем это
необходимо, чтобы восполнить естественную
убыль в связи с преждевременной гибелью
и умиранием от старости.

Благодаря
приспособлениям к распространению
плодов и семян на большие расстояния,
зачатки новых растений попадают не
только на те участки, которые благоприятны
для их произрастания сейчас, но и на
такие, условия которых неблагоприятны
для роста и развития особей данных
видов. Тем не менее, эти семена здесь
прорастают, какое-то время существуют
в угнетенном состоянии и гибнут.

Так
происходит до тех пор, пока экологические
условия стабильны. Но если условия
изменяются, то прежде обреченные на
гибель проростки несвойственных этой
экосистеме видов начинают здесь расти
и развиваться, проходя полный цикл
своего онтогенетического (индивидуального)
развития.

Экологи говорят, что в природе существует
мощное давление разнообразия жизни

на все локальные экосистемы.

Общий генофонд
растительного покрова ландшафтного
района

его флора- локальными экосистемами
этого района используется наиболее
полно именно благодаря давлению
биоразнообразия. При этом локальные
экосистемы в видовом отношении становятся
более богатыми.

При их формировании и
перестройках экологический подбор
подходящих компонентов осуществляется
из большего количества претендентов,
диазачатки которых попали в данное
местообитание.

Таким образом, вероятность
формирования экологически оптимального
растительного сообщества увеличивается.

Таким образом,
фактором устойчивости локальной
экосистемы является не только разнообразие
видов, обитающих в этой локальной
экосистеме, но и разнообразие видов в
соседних экосистемах, из которых возможен
занос диазачатков (семян и спор).

Сказанное
относится не только к растениям, ведущим
прикрепленный образ жизни, но еще в
большей степени к животным, могущим
перемещаться из одной локальной
экосистемы в другую.

Многие особи
животных, не принадлежа конкретно ни к
одной из локальных экосистем
(биогеоценозов), тем не менее играют
важную экологическую роль и участвуют
в обеспечении биологического круговорота
сразу в нескольких экосистемах.

Мало
того, они могут в одной локальной
экосистеме отчуждать биомассу, а в
другой выбрасывать экскременты,
стимулируя рост и развитие растений в
этой второй локальной экосистеме. Порой
такой перенос вещества и энергии из
одних экосистем в другие может быть
чрезвычайно мощным. Этот поток связывает
между собой совершенно разные экосистемы.

Разнообразие видов
и разнообразие жизненных форм или
экобиоморф – это далеко не одно и то же.
Продемонстрирую это на таком примере.
На лугу видов, родов и семейств растений
может обитать в 2-3 раза больше, чем в
темнохвойном лесу.

Однако в пересчете
на экобиоморфы и синузии окажется, что
биоразнообразие темнохвойного леса
как экосистемы значительно выше, чем
биоразнообразие луга как экосистемы.
На лугу мы имеем 2-3 класса экобиоморф,
а в темнохвойном лесу 8-10 классов.

На
лугу видов много, но все они относятся
либо к классу экобиоморф многолетние
мезофитные летнезеленые травы, либо к
классу однолетние травы, либо к классу
зеленые мхи.

В лесу же разными классами
экобиоморф являются: темнохвойные
деревья, листопадные деревья, листопадные
кустарники, листопадные кустарнички,
многолетние мезофитные летнезеленые
травы, зеленые мхи, эпигейные лишайники,
эпифитные лишайники.

Биоразнообразие
организмов в биосфере не исчерпывается
разнообразием таксонов и разнообразием
экобиоморф живых организмов. Например,
мы можем попасть в район, который целиком
занят одной локальной элементарной
экосистемой – верховым болотом, или
сырым ольховым лесом в устье большой
реки.

В другом районе на такой же по
площади территории мы встретим не менее
10-15 типов локальных элементарных
экосистем.

Экосистемы хвойно-широколиственного
леса на дне долин рек закономерно
сменяются здесь экосистемами
кедрово-дубовых разнотарвно-кустарниковых
лесов на южных пологих склонах гор,
лиственично-дубовых разнотравных лесов
на северных пологих склонах гор,
елово-пихтовых лесов в верхней части
северных крутых склонов гор и экосистемами
остепненных лугов и куртинной
растительности на крутых южных склонах
гор. Нетрудно понять, что такое
внутриландшафтное
разнообразие экосистем

определяется не только разнообразием
слагающих их видов и экобиоморф, но и
разнообразием
экологического фона ландшафта
,
связанного в первую очередь с разнообразием
форм рельефа, разнообразием почв и
подстилающих их горных пород.

Процессы вымирания
видов в биосфере компенсируются
процессами видообразования. Если баланс
этих двух процессов нарушится в пользу
вымирания, то Землю, скорее всего, ждет
судьба Венеры – то есть атмосфера из
углекислого газа и паров воды, температура
на поверхности порядка +200 градусов по
Цельсию, испарившиеся океаны и моря.

Жизнь на белковой основе в таких условиях,
разумеется, просто невозможна. Став
мощной геологической силой, человечество
обязано взять на себя ответственность
не только за будущее своих детей и
внуков, но и за будущее всей биосферы.

А это будущее во многом будет зависеть
от того, насколько процесс вымирания
видов в биосфере Земли отстает от
процесса образования новых видов.

Для учета
видов, находящихся на грани вымирания,
во многих странах создаются Красные
Книги
– списки редких и исчезающих видов живых
организмов. Для сохранения и поддержания
биологического разнообразия создаются
особо охраняемые природные территории
– ООПТ (заповедники, национальные парки
и др.), генетические банки данных.

Сохранение отдельного вида возможно
лишь при условии охраны его среды
обитания со всем комплексом входящих
в нее видов, климатических, геофизических
и других условий. Особую роль играет
при этом сохранение средообразующих
видов (видов-эдификаторов), которые
формируют внутреннюю среду экосистемы.

Создание ООПТ направлено на охрану не
только отдельных видов, но и целых
комплексов и ландшафтов.

Заповедники служат
также для оценки и мониторинга
состояния биоразнообразия. Единой
системы мониторинга состояния
биоразнообразия на сегодняшний день в
России не существует. Наиболее полный
и постоянный контроль за изменением
компонентов биоразнообразия осуществляется
в заповедниках.

Ежегодно заповедники
готовят отчеты о состоянии экосистем
(“Летописи природы”) – сводки данных
о состоянии заповедных территорий,
охраняемых популяций растений и животных.

Некоторые заповедники ведут “Летописи
природы” более 50
лет,
которые включают в себя непрерывные
ряды данных по численности животных,
биологическому разнообразию, динамике
экосистем, а также приводятся данные
по климатическим наблюдениям.

Часть
заповедников России (18) входит в состав
международной сети биосферных
заповедников, специально созданных для
мониторинга состояния биоразнообразия,
климатических, биогеохимических и
других процессов в масштабах Биосферы.

Причин
необходимости сохранения
биоразнообразия
много: потребность в биологических
ресурсах для удовлетворения нужд
человечества (пища, материалы, лекарства
и др.), этический и эстетический аспекты
(жизнь самоценна) и т.д.

Однако главная
причина сохранения биоразнообразия
состоит в том, что оно выполняет ведущую
роль в обеспечении устойчивости экосистем
и Биосферы в целом (поглощение загрязнений,
стабилизация климата, обеспечение
пригодных для жизни условий). Биоразнообразие
выполняет регулирующую функцию в
осуществлении всех биогеохимических,
климатических и других процессов на
Земле.

Каждый вид, каким бы незначительным
он не казался, вносит свой вклад в
обеспечение устойчивости не только
“родной” локальной экосистемы, но и
Биосферы в целом.

  • ЭКОЛОГИЯ
    ПОЧВ
  • ЛЕКЦИЯ
    № 8,9,10
  • ТЕМА:

Экологические
функции почв. Биохимическое преобразование
верхних слоев литосферы. Трансформация
поверхностных вод в грунтовые и участие
в формировании речного стока. Регулирование
газового режима атмосферы
.
Экологическая функция почв. Участие
почв в формировании геохимического
потока элементов.

Почвенный
покров образует одну из геофизических
оболочек Земли – педосферу. Основные
геосферные функции почвы как природного
тела обусловлены положением почвы на
стыке живой и неживой природы. И главная
из них – обеспечение жизни на Земле.

Именно в почве укореняются наземные
растения, в ней обитают мелкие животные,
огромная масса микроорганизмов. В
результате почвообразования именно в
почве концентрируются жизненно
необходимые организмам вода и элементы
минерального питания в доступных для
них формах химических соединений.

Таким
образом, почва – условие существования
жизни, но одновременно почва – следствие
жизни на Земле.

В категорию
глобальных функций почв входят функции,
реализуемые почвенным покровом в его
взаимодействии с литосферой, гидросферой,
атмосферой, биосферой в целом и этносферой.

 Глобальные
функции почв в биосфере базируются на
следующих основополагающих ее качествах.

Во-первых, почва служит средой обитания
и физической опорой для огромного числа
организмов; во-вторых, почва является
необходимым, незаменимым звеном и
регулятором биогеохимических циклов,
практически круговороты всех биогенов
осуществляются через почву.

Ссылка на основную публикацию