Роль разнообразия в живой природе

альпийских лугов (рис. 3).

Рис. 3. Показатели биоразнообразия для трех регионов, с тремя горными пиками

в каждом. Каждая буква представляет популяцию вида. Некоторые виды

обнаруживаются  только на одной горе, а другие –  на двух или трех. Для каждого

региона показано альфа-, бета- и гамма- разнообразие. Если средств хватает для

защиты только одного горного массива, следует  выбрать регион 2, поскольку здесь

наибольшее общее  разнообразие. Однако если возможно защитить только одну гору,

то ее следует  выбрать в регионе 1, поскольку  здесь наивысшее локальное

альфа-разнообразие, т. е. наибольшее среднее число видов  на пик. Каждая вершина

в регионе 3 обладает более ограниченным набором видов, чем горы в двух других

регионах, что показывает ее высокие показатели бета-разнообразия. В целом

регион 3 обладает более низким приоритетом для  охраны.

7. Оптимальные  и критические уровни разнообразия

Разнообразие можно рассматривать, как важнейший параметр биосистем, связанный

с их жизненно важными характеристиками, являющимися критериями эффективности

и экстремизируемыми в ходе их развития (устойчивость, производство энтропии и

т. п.). Экстремальное (максимальное или минимальное) значение критерия

эффективности бносистемы G*(рис.) достигается при оптимальном уровне

разнообразия D*. Иными словами, биосистема достигает своей цели при

оптимальном уровне разнообразия. Снижение или увеличение разнообразия по

сравнению с его оптимальным  значением ведет к снижению эффективности,

устойчивости или других жизненно важных характеристик биосистемы.

Критические или допустимые уровни разнообразия определяются той  же

зависимостью между критерием  эффективности системы и ее разнообразием.

Очевидно, что существуют такие значения критерия эффективности, при которых

система перестает существовать, например минимальные значения устойчивости

или энергетической эффективности  системы Go. Эти критические значения

соответствуют уровням разнообразия системы (Do), которые и являются предельно

допустимыми, или критическими, уровнями.

Возможность существования  оптимальных значений разнообразия в биосистемах

популяционного и биоценотического уровней показана на эмпирических данных и

результатах моделирования биоразнообразия. Представление о критических

уровнях разнообразия — сегодня один из теоретических принципов охраны живой

природы (концепции минимальной  численности популяции, критических  уровней

генетического разнообразия в популяциях,  минимальной  площади  экосистем  и

т. п.).

8. Какое где  биологическое разнообразие?

Наиболее богаты видами тропические  влажные леса, коралловые рифы, обширные

тропические озера и глубоководные  моря. Велико биологическое разнообразие и в

сухих тропических областях с их листопадными лесами, кустарниковыми бушами,

саваннами, прериями и пустынями. В умеренных широтах высокими показателями

выделяются покрытые кустарником  территории со средиземноморским типом

климата. Они есть в Южной  Африке, на юге Калифорнии и на юго-западе

Австралии. Влажные тропические  леса в первую очередь характеризуются

исключительным разнообразием  насекомых. На коралловых рифах и  в глубоководных

морях разнообразие обусловлено гораздо более широким набором систематических

групп. Разнообразие в морях  связано с их огромным возрастом, гигантскими

площадями и стабильностью  этой среды, а также со своеобразием типов донных

отложений. Замечательное  разнообразие рыб в крупных тропических  озерах и

появление на островах уникальных видов обусловлено эволюционной радиацией в

изолированных продуктивных местообитаниях.

Видовое разнообразие почти  всех групп организмов увеличивается  по направлению

к тропикам. Например, в Таиланде обитает 251 вид млекопитающих, а во Франции

– только 93, несмотря на то, что площади обеих стран примерно одинаковы

(табл. 1.2).

Контраст особенно заметен  в случае с деревьями и другими  цветковыми

растениями: на 10 га леса в  Перуанской Амазонии может произрастать 300 и

более видов деревьев, в  то время как такой же по площади  лес в умеренном

климатическом поясе Европы или США может быть образован 30 и менее видами.

Разнообразие морских  видов также увеличивается по направлению к тропикам.

Например, Большой Барьерный  риф в Австралии образован 50 родами кораллов в

его северной части, расположенной  у Экватора, и только 10 родами в более

отдаленной от него южной  части.

Тропические леса выделяются самым большим разнообразием  видов. Хотя эти леса

покрывают лишь 7% поверхности  Земли, в них живет более половины видов

планеты. Эти оценки, основаны главным образом на подсчете насекомых  и других

членистоногих, т. е. групп, на которые в мире приходится большая  часть видов.

Полагают, что число еще  не определенных видов насекомых  в тропических лесах

колеблется от 5 до 30 млн.

Рис. 4. Число описанных  видов обозначено закрашенными частями  столбиков;

традиционные  оценки реального числа существующих видов для этих групп

организмов предполагают, что его надо увеличить на 100 000 видов, они показаны

на закрашенной  колонке справа (позвоночные включены для сравнения). Число

неидентифицированных видов особенно неясно для различных групп микроорганизмов.

Общее число существующих видов по некоторым оценкам может  достигать 5–10 млн,

или даже 30–150 млн.

Эти малоизученные группы могут насчитывать сотни и  тысячи, даже миллионы

видов. До сих пор наряду с отдельными видами обнаруживаются и совершенно

новые биологические сообщества, особенно в крайне отдаленных или

труднодоступных для человека местах. Специальные методы изучения позволили

выявить такие необычные  сообщества, прежде всего в глубоководных  морях и в

пологе леса:

• разнообразные сообщества животных, в первую очередь насекомых,

приспособленных для жизни  в кронах тропических деревьев; они  практически не

имеют никакой связи с  землей. Чтобы проникнуть в полог  леса, в последние годы

ученые устанавливают  в лесах смотровые вышки и  протягивают в кронах подвесные

тропинки.

• на дне глубоководных  морей, которые остаются до сих пор  малоизученными из-

за технических трудностей в транспортировке оборудования и людей в условиях

высокого давления воды, существуют уникальные сообщества бактерий и животных,

сформировавшиеся около глубоководных геотермальных источников. Ранее

неизвестные активные бактерии обнаружены даже в пятисотметровой  толще морских

отложений, где они несомненно играют важную химическую и энергетическую роль

в этой сложной экосистеме.

• благодаря современным  буровым проектам под поверхностью Земли, вплоть до

глубины до 2,8 км, были найдены  различные сообщества бактерий, с  плотностью

до 100 млн бактерий на г породы. Химическая активность этих сообществ активно

изучается в связи с  поиском новых соединений, которые  потенциально могли бы

быть использованы для  разрушения токсичных веществ, а  также для ответа на

вопрос о возможности  существования жизни на других планетах.

9. Типы вымирания

С момента возникновения  жизни видовое разнообразие на Земле  постепенно

увеличивалось. Это увеличение не было равномерным. Оно сопровождалось

периодами с высокими темпами  видообразования, на смену которым  приходили

периоды с низкой скоростью  изменений и прерывалось пятью  вспышками массовых

вымираний. Наиболее массовое вымирание произошло в конце  Пермского периода,

250 млн лет назад, когда по приблизительным оценкам вымерло 77–96% всех видов

морских животных (рис. 1.7).

Вполне вероятно, что какая-то массовая пертурбация, например повсеместное

извержение вулканов или  столкновение с астероидом вызвала  такие кардинальные

изменения в климате Земли, что многие виды уже не могли существовать в

сложившихся условиях. Процессу эволюции потребовалось около 50 миллионов лет,

чтобы возобновить разнообразие семейств, потерянных во время массового

Пермского вымирания. Однако вымирания видов случаются и  в отсутствие мощных

разрушительных факторов. Один вид может быть вытеснен другим или быть

уничтожен хищниками. Виды в ответ на смену условий окружающей среды или из-за

спонтанных перемен в  генном пуле могут не вымирать, а  постепенно

эволюционировать в другие. Факторы, определяющие устойчивость или  уязвимость

конкретного вида, не всегда ясны, но вымирание является таким же естественным

процессом, как и видообразование. Но если вымирание закономерно, зачем

столько разговоров о потерях  видов? Ответ состоит в относительных  скоростях

вымирания и видообразования. Видообразование, как правило, медленный  процесс,

идущий через постепенное накопление мутаций и сдвиги в частотах аллелей в

течение тысяч, если не миллионов  лет. До тех пор, пока темпы видообразования

равны или превышают темпы  вымирания, биоразнообразие будет  оставаться либо на

одном уровне, либо возрастать. В прошедших геологических периодах вымирание

видов было сбалансировано или увеличивалось за счет становления  новых видов.

Однако нынешние темпы  вымирания в 100–1000 раз превышают  таковые

предшествующих эпох. Этот современный всплеск вымирания, иногда называемый

шестым вымиранием, обусловлен в основном исключительно деятельностью

человека. Эта утрата видов  носит беспрецедентный, уникальный и необратимый

характер.

10. Цели управления  биоразнообразием на современном  этапе

Формулировка целей управления биоразнообразием на современном этапе

необходима для разработки достаточно полной и внутренне непротиворечивой

системы критериев для  определения природоохранного статуса  природных систем.

Некоторые варианты формулировки целей управления биоразнообразием показаны

ниже.

 

Варианты формулировки целей	Необходимые знания
Минимизация изменений существующих в настоящее время уровней  биоразнообразии (для нарушенных систем означает их консервацию в современном  состоянии)	Относительная важность разных биосистем для сохранения биоразнообразия  в целом
Сохранение или восстановление «естественных» уровней биоразнообразия, свойственных ненарушенным природным  системам (огромную роль играют особо  охраняемые природные территории как  эталоны систем)	Характеристики биоразнообразия  ненарушенных природных систем
Сохранение или восстановление уровней разнообразия выше критических, необходимых для сохранения биосистем	Критические значения биоразнообразия
Сохранение или восстановление оптимальных уровней биоразнообразия	Оптимальные значения бноразнообразия

 

Последние два варианта формулировки целей предполагают решение проблемы на

теоретическом  уровне,  вскрытие связи параметров биоразнообразия  с