Лекция № 13-14. Состояние биологических ресурсов Земли. Биоразнообразие Казахстана. Красная книга.
Значение биологического разнообразия для биосферы.
Биологическим разнообразием называют все разнообразие форм и процессов в органическом мире на всех уровнях организации живого:
- молекулярно-генетическом;
- организменном;
- популяционном;
- видовом;
- экосистемном.
Возникновение разнообразия живых систем в процессе эволюции биосферы было обусловлено различиями в жизненных условиях организмов и их разной функциональной ролью в биоценозах.
Существование на Земле биологического разнообразия имеет принципиальное значение.
1. Биологическое разнообразие обеспечивает основные функции биосферы:
- производство органического вещества;
- деструкцию органического вещества;
- ход биогеохимических круговоротов веществ и потоков энергии.
Группировки организмов: продуценты, консументы и редуценты, образуют цепочки, в которых каждый вид и каждая группа выполняет определенные функции. Ни один вид и ни одна функциональная группа не может выполнить все этапы биогеохимических круговоротов, для этого нужно взаимодействие всех групп:
Рисунок 13-14.1 Схема взаимодействия всех групп живых организмов
Продуце́нты — организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических (автотрофы). Зелёные растения - синтезируют органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза. Продуценты являются первым звеном пищевой цепи.
Консументы (от лат. consumе — употреблять) —организмы, потребляющие готовые органические вещества (гетеротрофы), создаваемые продуцентами (автотрофами). В отличие от редуцентов, консументы не способны разлагать органические вещества до неорганических. К консументам относят животных, некоторые микроорганизмы, а также паразитические и насекомоядные растения. Консументы первого порядка — растительноядные (травоядные животные, паразитические растения), питаются непосредственно продуцентами биомассы. Консументы второго порядка — хищные (хищники, паразиты хищников), питаются консументами первого порядка. Любой консумент является гетеротрофом, так как не способен синтезировать органические вещества из неорганических.
Редуценты — микроорганизмы (бактерии и грибы), также являются гетеротрофами, от консументов их отличает способность полностью разлагать органические вещества (белки, углеводы, липиды и другие) до неорганических (углекислый газ, аммиак, мочевина, сероводород), завершая круговорот веществ в природе, создавая субстрат для деятельности продуцентов (автотрофов). Экологическая роль редуцентов, заключается в том что они возвращают минеральные соли в почву и воду, делая их доступными для продуцентов-автотрофов, и таким образом замыкают биотический круговорот. Поэтому экосистемы не могут обходиться без редуцентов (в отличие от консументов, которые, вероятно, отсутствовали в экосистемах в течение первых 2 млрд лет эволюции).
Гетеротрофы- (греч. heteros - другой и trophe - пища) используют для своего питания готовые органические вещества.
Автотрофы (греч. autos— сам и trophe— пища) - живые организмы, синтезирующие органические соединения из неорганических.
2. Биологическое разнообразие на всех уровнях позволяет наиболее эффективно использовать ресурсы среды.
Каждая из имеющихся в настоящее время разновидностей генетических систем организмов приспособлены для наиболее эффективного функционирования в определенных экологических условиях — собственных экологических нишах. При этом многовидовые сообщества, где каждый вид занимает свою нишу, способны использовать ресурсы среды максимально полно.
3. Наличие биологического разнообразия обеспечивает непрерывность живого покрова Земли, «всюдность жизни», по выражению В. И. Вернадского: в разных климатических зонах функционируют разные типы экосистем, в разных средах биосферы (водной, наземной, почве) обитают определенные, приспособленные к ним виды организмов. Даже в пределах одного вида имеется разнообразие генотипов, географических рас, популяций, приспособленных к конкретным условиям.
4. Биологическое разнообразие обеспечивает непрерывность жизни во времени. В разные исторические эпохи на Земле происходили и происходят изменения условий среды обитания, но среди организмов в большинстве случаев находились формы, способные к существованию в новых условиях — преадаптированные к ним, в то время как другие организмы, не имевшие таких преадаптаций, вымирали.
5. Биологическое разнообразие обеспечивает биосферный гомеостаз: каждый вид (популяция) в экосистеме находятся под регулирующим влиянием других видов, которые препятствуют их избыточному размножению, что нанесло бы вред экосистемам. В бедных по видовому составу экосистемах часто происходят вспышки численности отдельных популяций, что действует на экосистемы разрушающе.
Гомеостаз (др.греч.- одинаковый, подобный, неподвижность) — саморегуляция, способность биосферы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия. Стремление экосистемы воспроизводить себя, восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление внешней среды.
Гомеостаз популяции — способность популяции поддерживать определённую численность своих особей длительное время.
При попытках снизить биологическое разнообразие экосистем, ограничив его одним или несколькими видами, как это пытается сделать человек в искусственных экосистемах — агроценозах, эффективность использования ими ресурсов среды снижается настолько, что они не могут существовать самостоятельно, без внесения человеком дополнительной энергии.
6. Биологическое разнообразие обеспечивает функцию развития экосистем в ходе экологических сукцессий, восстановление сообществ после повреждений. В ходе сукцессии идет постепенное замещение одних видов другими, более эффективными в изменившихся условиях. Завершают сукцессию, как правило, особые (климаксные) виды, лучше адаптированные к стабильным условиям и насыщенной среде. Но виды, свойственные ранним стадиям сукцессии, не вытесняются климаксными полностью, а образуют с ними динамические равновесные системы. При изменении условий среды или действия на экосистемы внешних стрессовых факторов наличие видов, характерных для разных стадий сукцессии, позволяет экосистемам быстрее «залечивать» повреждения.
Таким образом, наличие биологического разнообразия на всех уровнях организации живого является условием устойчивого функционирования биосферы.
Снижение биологического разнообразия человеком
В настоящее время в биосфере происходит резкое снижение биологического разнообразия на всех уровнях: генетическом, организменном, популяционном, видовом, экосистемном. Причиной этого является активная деятельность человека. Она выражается как в общем давлении на биосферу, так и локальном воздействии на отдельные экосистемы и виды.
Утрата всех без исключения компонентов биоразнообразия нарушает стабильность биосферы, поскольку все они занимают в ней особые, эволюционно определенные места, играют свои роли в «экономике природы».
Вырубая леса, осушая болота, распахивая степи и прерии, человек формирует на месте устойчивых многовидовых природных сообществ упрощенные - поля, лесопосадки, газоны и др., имеющие низкую генетическую вариабельность. Они не способны к производству круговоротов веществ и потоков энергии, уязвимы для неблагоприятных факторов, способствуют массовому размножению вредителей.
Это снижает продуктивность отдельных экосистем и биосферы в целом, их средообразующую функцию, стабильность, способность к саморегуляции. В результате огромные площади степей и лесов превратились в пустыни, а общая продукция биомассы Земли из-за преобразования человеком природных экосистем снизилась не менее чем на четверть.
Состояние и динамика биоразнообразия экосистем являются важнейшими критериями их оценки.
Человек должен быть заинтересован в сохранении биоразнообразия на всех уровнях, поскольку от него зависит устойчивость среды его обитания. Для этого необходимо сохранение природных экосистем в масштабах, позволяющих биосфере функционировать стабильно.
Меры по сохранению биологического разнообразия Земли
Мерами по сохранению биологического разнообразия и устойчивой эксплуатации биологических ресурсов Земли являются:
- снижение антропогенного давления на природные экосистемы;
- защита естественной среды обитания организмов;
- защита отдельных видов от чрезмерной эксплуатации и непреднамеренного уничтожения;
- принятие законов, международных соглашений по сохранению местообитаний и отдельных видов;
- создание особо охраняемых природных территорий (ООПТ);
- сохранение генофонда диких видов и аборигенных пород и сортов в ботанических садах, зоопарках, банках генов, банках репродуктивного материала (семян, зародышевых материалов).
Все без исключения виды бесценны для биосферы. Человек, несмотря на все достижения науки и техники, не способен ни заменить, ни воссоздать ни один из них. Все живые организмы Земли полезны для человека, даже если не включены впрямую в его хозяйственную деятельность.
Виды живых организмов на Земле
К настоящему времени на Земле описано и систематизировано 1,75 млн. видов живых организмов. Хотя общее число биологических видов Земли может составлять до 14 млн.
В течение последних 200 млн. лет каждый миллион лет исчезало по 900 тыс. видов (примерно один вид в год), однако в связи с появлением человека (1 млн. лет назад) и возрастанием его роли в биосфере этот процесс многократно ускорился.
В настоящее время под угрозой находится более 25 тыс. видов, но это число включает только известные, и в основном, относящиеся к высокоорганизованным видам, поэтому истинное число исчезающих видов не установлено.
Документально засвидетельствовано, что за последние 400 лет утрачено более 130 видов млекопитающих и 160 видов птиц, в их числе дикий бык – тур, дикая лошадь – тарпан, крупное морское млекопитающее – Стеллерова корова, нелетающая голубиная птица – дронт, гигантская новозеландская птица – моа, бескрылая гагарка, американский голубь, каролинский попугай и др.
Основными причинами уничтожения живых организмов человеком является:
- разрушение природных местообитаний, их деградация;
- загрязнение окружающей среды;
- чрезмерная эксплуатация (добывание) видов – отстрел, собирание, вылов;
- вытеснение аборигенных видов интродуцированными, т.е. искусственно вселенными человеком из других экосистем;
- целенаправленное уничтожение – для защиты урожаев, домашних животных и других объектов;
- непреднамеренное (случайное) уничтожение.
Красная книга
Для координации действий по охране биологических ресурсов в 1948 г. был создан Всемирный союз охраны природы (МСОП). С 1963 г. он издает Красную книгу, куда заносит находящиеся под угрозой уничтожения виды растений и животных. Первое издание Книги включало 248 видов и 48 подвидов млекопитающих, 287 видов птиц, 36 видов земноводных 119 видов пресмыкающихся и др.
Красная книга постоянно переиздается, в нее вносят новые виды, а виды восстановившие численность, оставляют на контроле.
При определении приоритетности мер охраны все виды, находящиеся под угрозой исчезновения, делят на пять категорий:
- исчезающие – виды, находящиеся под угрозой вымирания и требующие для их сохранения срочных мер. Информацию об этих видах печатают на красных листах, означающих сигнал бедствия;
- уязвимые – виды, численность которых под действием ряда причин сильно сократилась и если действие этих причин будет продолжено, то они могут выйти на грань вымирания – желтые листы;
- редкие- малочисленные виды с ограниченным распространением, которые могут исчезнуть от случайных причин;
- неопределенные – виды, для более точного определения численности которых нет информации;
- восстановленные – виды, ранее бывшие под угрозой, но восстановившие численность благодаря принятым мерам – зеленые листы.
Многие страны имеют свои Красные книги, за сохранение обитающих в них видов они несут моральную ответственность перед мировым сообществом.
Биоразнообразие Казахстана
Обширность территории (272,5 млн. га) Казахстана, расположение в центре Евразии, обилие видов флоры (около 13 000) и фауны (более 800 позвоночных и 50 000 беспозвоночных), разнообразие палеореликтов (2 000 видов), наличие десяти подзон на равнинах и девяти высотных поясов в горах со своеобразием зонально-климатических условий и экосистем создают уникальное по биоразнообразию сочетание лесных, степных, луговых, пустынных и горных ландшафтов. Среди редких эндемичных и реликтовых видов, требующих охраны, насчитывается более 400 видов растений и 300 видов позвоночных животных, значительная часть которых находится на грани исчезновения.
Критическое состояние биоразнообразия связано с хозяйственной деятельностью, загрязнением природной среды и стихийными бедствиями, а также незначительной площадью охраняемых экосистем. Истощение биоразнообразия и деградация экосистем отмечено на 66% площади республики, особенно в зоне пустынь и степей, при распашке земель.
Красная книга Казахстана является основным документом, содержащим совокупность сведений о состоянии редких, сокращающихся в численности и находящихся под угрозой исчезновения видов животных на территории республики.
На территории Казахстана обитают 835 видов позвоночных животных, в т.ч. млекопитающих – 178, птиц – 489 (из них 396 гнездятся здесь, остальные прилетают на зиму или пролетают весной и осенью), пресмыкающихся 49, земноводных – 12, рыб 104.
В целом же, считается, что на территории Казахстана обитает порядка 50 тыс. видов беспозвоночных, в т.ч. не менее 30 тыс. видов насекомых, относящихся к 550 семействам и 28 отрядам, одних только жуков не менее 10 тыс. видов.
Постановлением Правительства РК от 31.10.2006 г. № 1034 утвержден перечень редких и находящихся под угрозой исчезновения видов животных: млекопитающихся – 40; птиц – 57; пресмыкающихся – 10; земноводных – 3; водных животных – 18; кольчатых червей – 2; моллюсков – 6; ракообразных -1; паукообразных -2; насекомых – 85.
В республике ведется большая работа по «Программе сохранения и восстановления редких и исчезающих видов диких животных», принятой Правительством РК от 25 марта 2005 г. (таблица 10.1). Благодаря таким работам в республике идет постепенное восстановление численности сайгаков, популяции которых был нанесен большой урон браконьерами начиная с 1992 г.
Таблице 10.1 - Динамика численности популяции сайгаков за период 2000-2006 гг.
| Наименование популяции сайгаков | 2000 г. | 2001 г. | 2002 г. | 2003 г. | 2004 г. | 2005 г. | 2006 г. | 2007 г. |
| Бетпакдалинская | 1,8 | 6,9 | 9,9 | 18,6 | 22,8 | |||
| Устюртская | 19,1 | 12,8 | 15,0 | 19,6 | 17,8 | 16,4 | ||
| Уральская | 17,5 | 6,9 | 6,5 | 8,8 | 10,1 | 12,9 | 15,6 | |
| Всего | 153,5 | 21,2 | 30,7 | 39,6 | 49,3 | 54,8 |
Источник информации: Комитет лесного и охотничьего хозяйства МСХ РК
К ценным видам животных, являющихся объектами охоты и рыболовства относятся 34 вида млекопитающих, 50 видов водных животных и 59 птиц.
Во флоре Казахстана насчитывается 303 вида редких растений, подразделяющиеся на 3 категории:
- А. Виды, находящиеся под угрозой уничтожения – 20;
- Б. Виды редкие – 235;
- В. Виды, широко распространенные, но редкие в Казахстане – 48.
По систематическим группам к редким видам относятся голосемянные (2), папаротникообразные (3), мхи (3), грибы – 10, лишайники – 1, покрытосемянные – 284.
Тестовые вопросы
| 1. Что называется биологическим разнообразием ? A) все разнообразие форм и процессов в органическом мире B) все разнообразие форм и процессов на всех уровнях организации живого C) все разнообразие в органическом мире на всех уровнях организации живого D) все вместе взятое 2. Какие уровни организации живого Вы знаете? A) молекулярно-генетический B) популяционный C)видовой D) все вместе взятое 3. Какие функции биосферы обеспечивают биологическое разнообразие? A) производство органического вещества B) деструкция органического вещества; C) ход биогеохимических круговоротов веществ и потоков энергии. D) все вместе взятое 4. Что означает выражение В.И. Вернадского «Всюдность жизни»? A) наличие биологического разнообразия B) непрерывность живого покрова Земли C) функционирование разных типов экосистем в разных климатических зонах D) все вместе взятое 5. Сколько к настоящему времени описано и систематизировано видов живых организмов? A) 35 тыс B) 75 тыс. C) 1,25 млн. D) 1,75 млн | 6. Сколько к настоящему времени видов живых организмов находится под угрозой исчезновения? A) 2,5 тыс B) 15 тыс. C) 25 млн. D) 75 млн 7. Сколько видов редких эндемичных и реликтовых видов, требующих охраны, насчитывается на территории Казахстана? более 400 видов растений и 300 видов позвоночных животных, значительная часть которых находится на грани исчезновения. A) 200 видов растений и 300 видов животных B) 400 видов растений и 300 видов животных C) 600 видов растений и 300 видов животных D) 800 видов растений и 300 видов животных 8. Сколько к настоящему времени описано и систематизировано видов живых организмов в РК? A) видов флоры 13000 B) видов фауны 800 C) беспозвоночных 50000 D) все вместе взятое 9. Как называется документ, куда заносятся находящиеся под угрозой уничтожения виды растений и животных? A) Акт B) Указ C) Красная книга D) Журнал переписи 10. Сколько видов животных включает в себя первое издание Красной книги? A) 248 видов и 48 подвидов млекопитающих, B) 287 видов птиц C) 36 видов земноводных, 119 видов пресмыкающихся D) все вместе взятое |
Глоссарий
| На русском языке | На казахском языке | На английском языке |
| Биологическое разнообразие | Биологиялық әртүрлілігі | Biological variety |
| Органический мир | Органикалық әлем | Organic world |
| Молекулярно-генетический уровень | Молекула-генетикалық деңгей | Molecular-genetic level |
| Организмы | Ағзалар | Organisms |
| Популяция | Популяция | Population |
| Виды | Түрлер | Types |
| Экосистема | Экожүйе | Ecosistem |
| Биологические виды | Биологиялық түрлер | Biological types |
| Живые организмы | Тірі ағзалар | Alive organisms |
| Исчезновение видов | Түрлердің жоғалуы | Disappearance type |
| Млекопитающие | Сүтқоректілер | Mammals |
| Местообитание | Өмір сүру аймағы | Habitat- |
| Защита животных | Жануарларды сақтау | Protection animal |
| Красная книга | Қызыл кітап | Red book |
Темы СРС
1. Приведите примеры восстановления биоразнообразия отдельных видов на территории нашей страны (Л1, стр. 260-273).
2. Составьте свою «Красную книгу» – мировую или Вашей родины (Л1, стр.
274-276).
Темы СРСП
1. Составить таблицу факторов, влияющих на численность видов растений и животных на Земле .Л1, стр. 260-273.
2. Составьте таблицу критериев по которой можно определить самые ценные виды животных и растений, которые должны быть спасены в первую очередь (Л1, стр. 275-276).
Список основной литературы
1.Чебышев Н.В., Филиппова А.В. Основы экологии. – Москва, 2004 г.
2.Национальный доклад о состоянии окружающей среды в Республике Казахстан, МООС РК, Алматы, 2007 г.
3. В.Г.Игнатов, А.В.Кокин. Экология и экономика природопользования., Р-на-Д, 2003 г.
4. Л.И.Губарева, О.М.Мизирева, Т.М. Чурилова. Экология человека. М., 2005
5 Г.С.Оспанова, Г.Т.Бозшатаева. Экология. – Алматы, 2002
6. Под редакцией А.С.Степановских . Общая экология. М., 2001.