Реферат по экологии. Краткий курс общей экологии. Часть 2_Миркин, Наумова_БГПУ, 2011. Краткий курс общей экологии
 Скачать 1.28 Mb.
|
|
1. Чем отличаются целенаправленная и стихийная разновид- ности антропогенной эволюции экосистем? 2. Приведите примеры «экологических взрывов» при антро- погенной эволюции экоситем. 3. К каким результатам приводит антропогенная эволюция экосистем? 14.4.3. Масштабы процесса адвентизации биосферы В числе адвентивных видов имеются представители практи- чески всех групп органического мира, хотя наиболее изучены ад- вентивные виды растений. Расселение наземных адвентивных растений. Растения рассе- лялись человеком при любых миграциях (кочевья, военные похо- ды, торговые маршруты и т. д.). Однако особенно активным пе- реселение растений с материка на материк стало после открытия Америки Колумбом. При этом поток растений из Старого света в Новый свет оказался более мощным, чем в обратном направле- нии. Имеют место уже отмеченные феномены «африканизации» американских саванн и «европеизации» средиземноморских со- обществ Калифорнии. В Калифорнии большая часть видов из ес- тественных однолетних злаковников вытеснена европейскими Bromus mollis и Lolium multiflorum ivagant.ru 99 На сегодняшний день картина адвентизации флор разных ма- териков выглядит следующим образом: Северная Америка – 19%, Австралия – 17 %, Южная Америка – 13 %, Европа – 9 %, Африка – 7 %, Азия – 7 %. Максимальная доля заносных видов выявлена в сельскохозяйственных и городских экосистемах – 31 %, далее сле- дуют леса умеренной полосы, во флоре которых доля заносных ви- дов достигает 22 %. В биоме средиземноморских склерофитных кустарников также много заносных видов – 17 %. Этот показатель резко снижается в альпийской растительности (11 %) в саваннах (8 %) и пустынях (6 %). Адвентивные виды есть в составе флоры любого резервата, кроме Антарктиды (где вообще нет растений). К числу адвентивных относится большинство видов сорных растений, которые перевозились из района в район с культурны- ми растениями, а также многие рудеральные растения, распро- странявшиеся при нарушении человеком естественных экоси- стем. На юго-востоке европейской части России быстро расселя- ются агрессивные рудеральные виды из родов амброзия и цикла- хена, которые образуют чистые заросли. Расселение водных адвентивных растений. Особенно легко расселяются водные адвентивные виды. В последние годы во многих водоемах тропического и субтропического поясов массо- во расселились водный гиацинт и сальвиния назойливая. Они на- носят значительный экономический ущерб, в особенности в стра- нах Африки, Юго-Восточной Азии и в Австралии. В ороситель- ных каналах Европы большой вред наносит элодея канадская, а в водоемах Канады – разросшаяся там европейская уруть колоси- стая. В оросительных системах США много хлопот доставляет африканское растение аллигаторова трава. В Австралии рисовые поля зарастают занесенным из Азии куриным просом. Экосистеме Средиземного моря наносит ущерб тропическая во- доросль каулерпа, выделяющая в воду сильнодействующие токсины (по-видимому, каулерпа занесена с балластными водами, хотя воз- можно, что виновниками ее расселения были аквариумисты). Распространение адвентивных видов животных. Картина распространения адвентивных видов животных менее полная. Среди них есть немало опасных видов, способных из-за отсутст- вия естественных врагов, контролирующих их численность, на- нести значительный ущерб экосистемам. ivagant.ru 100 В последние годы экосистемы Черного, Азовского и Каспий- ского морей страдают от видов гребневика – беспозвоночного животного, занесенного с балластными водами судов. Гребневик поедает икру и молодь рыбы. Экосистемы североамериканских Великих озер изменяются под влиянием европейского окуня, отличающегося прожорливо- стью и уничтожающего молодь местных видов рыб. Большой ущерб этим экосистемам (а также судам и промышленным пред- приятиям) наносят экзотические виды моллюсков (в частности, дрейссена, которая занесена из Европы). Бурно размножаясь, они забивают водопроводные трубы и облепляют днища судов. В озере Иссыккуль недавно появился занесенный с Дальнего Вос- тока малоценный агрессивный вид рыбы элеотрис, а по рекам и озе- рам европейской части России расселился дальневосточный ротан. Ущерб биологическому разнообразию нанесла и натурализа- ция животных. Пострадала от натурализации природа Новой Зе- ландии, куда в порядке «обогащения» природы было завезено около 600 видов животных, из которых прижились 40 видов мле- копитающих и 25 видов птиц. Это привело к исчезновению мно- гих аборигенных видов животных и растений Особенно большой ущерб нанесли натурализовавшиеся опоссум и европейский олень. Платой за обогащение орнитофауны Гавайских островов, которую пополнили 53 натурализовавшихся вида, была гибель 26 эндемичных видов. Исчезновению местных видов птиц способст- вовали натурализовавшиеся нутрии, крысы, мангусты и кошки. Пчела, завезенная в Америку из Африки с целью получения про- дуктивного гибрида, натурализовавшись, оказалась очень агрес- сивной и уничтожала местных пчел. Кроме того, от ее укусов по- гибли сотни людей. Общеизвестны последствия натурализации кролика в Австралии (см. 10.4). В целом процесс адвентизации экосистем особенно активи- зировался после 1950 г. благодаря быстрому развитию транс- портных средств; после 1970 г. расселению заносных видов спо- собствует развитие процессов глобализации рынка и экономики. В будущем прогнозируется усиление адвентизации вследствие потепления климата. Однако потепление климата может неоди- наково сказаться на разных биомах. Экосистемы тундр, к приме- ру, обладают высокой буферностью, и потому при потеплении ivagant.ru 101 климата их инвазивный потенциал (т. е. способность принимать адвентивные виды) может остаться низким. В тундровых сооб- ществах изменится лишь соотношение между сосудистыми рас- тениями (их доля увеличится) и споровыми растениями (их доля уменьшится), однако сообщества останутся закрытыми для все- ления иноземцев. Анализ последствий антропогенной эволюции показывает, что человек должен быть осмотрительным при плановой интро- дукции вида из одного района в другой и более осторожным в случаях, когда может произойти непреднамеренный занос видов, и принимать меры к уже распространившимся заносным видам, если они пагубно влияют на естественные экосистемы. Контрольные вопросы 1. Какое историческое событие рассматривается как начало интенсивной адвентизации флоры и фауны? 2. Расскажите об «африканизации» американских саванн и «европеизации» злаковников Калифорнии. 3. Дайте общую картину современного уровня адвентизации флоры в глобальном масштабе. 4. Приведите примеры пагубного влияния на экосистемы ад- вентивных видов животных. 5. Какие факторы будут способствовать процессу антропо- генной гомогенизации биосферы в будущем? Темы докладов на семинарских занятиях 1. Значение циклической динамики экосистем для поддержа- ния их устойчивости. 2. Развитие взглядов Ф. Клементса на природу экологической сукцессии. 3. Возможности использования потенциала восстановитель- ных сукцессий для сохранения экосистем. 4. Аллогенные сукцессии как фактор разрушения биосферы. 5. Природная и антропогенная эволюция экосистем: сравне- ние и оценка вклада в изменение биосферы. ivagant.ru 102 ГЛАВА 15. БИОЛОГИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И ЕГО ОХРАНА За счет того, что разные организмы приспосабливались к раз- ным условиям по-разному, в ходе эволюции сформировалось биологическое разнообразие ( биоразнообразие ) – совокупность видов всех организмов и их сообществ. Биоразнообразие – основа устойчивости биосферных круговоротов, важнейший биологиче- ский ресурс для человека. В настоящее время сохранение биораз- нообразия является важнейшей задачей для перехода человечест- ва на устойчивое развитие (см. 16.5). Этим объясняется высокая интенсивность исследования биоразнообразия. 15.1. Формы биоразнообразия Для оценки биоразнообразия используется система из не- скольких уровней его территориальной организации. Главными уровнями являются альфа-разнообразие, бета-разнообразие и гамма-разнообразие. Альфа-разнообразие. Измеряется числом видов внутри сооб- ществ (фитоценоза, сообществ птиц, насекомых, почвенной фау- ны и т.д.). Ранее обсуждались факторы, определяющие видовое богатство фитоценозов (см. 12.3.1). Бета-разнообразие. Измеряется числом сообщств в конктер- ном районе и зависит от протяженности градиентов ведущих факторов, связанных с рельефом. На равнинной территории бета- разнообразие равно единице, оно возрастает при наличии гор, речных пойм и других форм рельефа. Обычно бета-разнообразие оценивается для географического ландшафта, т.е. территории с одним климатом, единообразным рельефом и одним набором растительных сообществ, индицирующих типы экосистем. Бета- разнообразие может оцениваться по результатам классификации растительности (числу ассоциаций или единиц более высокого ранга) или ее ординации. В этом случае вдоль главных комплекс- ных градиентов опередляется число полусменов (т.е. изменений половины видового состава сообществ). Гамма-разнообразие. Измеряется числом видов одной таксо- номической группы (сосудистых растений, мхов, водорослей, птиц, почвенных беспозвоночных и т. д.) на территории ланд- ivagant.ru 103 шафта. При этом сходное гамма-разнобразие может быть у ланд- шафтов с высоким альфа-разнообразием и низким бета- разнообразием, и наоборот – с низким альфа-разнообразием и высоким бета-разнообразием. Для более крупных, чем ландшафт, территории оценивается географическое разнообразие – флора (всех растений или их от- дельных групп: сосудистых, мхов, водорослей), лихенобиота, фау- на (отдельно для разных таксонов). Сегодня важно оценить разно- образие видов каждой группы организмов на глобальном уровне. Мониторинг состояния биоразнообразия может проводиться на любом уровне: от альфа- и бета-разнобразия до глобального биоразнообразия. 15.2. Изученность биоразнообразия и прогнозы го выявления Общее число известных науке видов составляет 1,75 млн. Около 1 млн. из них – насекомые и многоножки, моллюсков – 70 тыс., ракообразных – 40 тыс., рыб и круглоротых – 25 тыс., нематод – 25 тыс., птиц – 10 тыс., рептилий – 7,5 тыс., амфибий – 6,2 тыс., млекопитающих – 5,3 тыс., протистов – 80 тыс., бакте- рий – 4 тыс., грибов – 72 тыс. Общее число видов растений со- ставляет около 300 тыс., из них 240 тыс. – цветковые, 24 тыс. – мхи, 10 тыс. – папоротникообразные, 800 видов – голосеменные. Водорослей известно немногим более 30 тыс. видов. Около 80 % биоразнообразия составляют виды суши (назем- но-воздушной и почвенной сред жизни) и лишь 20 % – виды вод- ной среды жизни, что вполне понятно: разнообразие условий среды в водоемах ниже, чем на суше. 74 % биологического раз- нообразия связано с тропическим поясом, 24 % – с умеренными широтами и лишь 2 % – с полярными районами. На сегодняшний день биоразнообразие планеты выявлено да- леко не полностью. По прогнозам, общее число видов организ- мов, живущих на Земле, составляет не менее 5 млн. (а по некото- рым прогнозам – 15, 30 и даже 80 млн.). Неизвестные виды – это в основном обитатели тропиков из числа бактерий, мелких насе- комых и грибов. Особенно существенный «прирост» числа видов ожидается у бактерий – с 4 тыс. до 1 млн., протистов – с 80 тыс. ivagant.ru 104 до 600 тыс., насекомых и многоножек – с 963 тыс. до 8 млн., гри- бов – с 72 тыс. до 1,5 млн. В настоящее время тропические леса катастрофически быст- ро исчезают под натиском растущего поголовья скота, увеличе- ния площади пашни для возделывания биотопливных культур (масличной пальмы и сахарного тростника), плантаций гевеи, ба- нанов и других высокорентабельных тропических культур, атак- же заготовки древесины. По этой причине большая часть биоло- гического разнообразия этих экосистем может погибнуть, так и не получив научных названий. Это удручающая перспектива, и пока усилия мирового сообщества экологов не дали сколько- нибудь ощутимого результата по сохранению тропических лесов. Контрольные вопросы 1. Перечислите наиболее крупные группы организмов, сла- гающих биологическое разнообразие планеты. 2. Какое количество видов известно сейчас, и каковы прогно- зы его увеличения? 3. В каких таксонах ожидается наибольший «прирост» видов. 15.3. Ценности биоразнообразия Биоразнообразие планеты является ее важнейшим невоспол- нимым ресурсом, который необходимо охранять. Предлагается различать четыре основных варианта ценности биоразнообразия (Примак, 2002). Прямая экономическая ценность биоразнообразия. Эта цен- ность определяется качеством продуктов, получаемых в результате использования разных видов организмов, например древесины и даров моря, дающих до 25 % белка, потребляемого населением планеты. В свою очередь прямые экономические ценности разде- ляются на потребительские (использование биологических ресур- сов на месте) и рыночные (определяются при продаже продуктов на внутренних и внешних коммерческих рынках). Потребительская ценность биоразнообразия распространяет- ся на множество продуктов растительного и животного происхо- ждения, которые используются местным населением. Более 5 тыс. видов растений используются для медицинских целей в Китае и около 2 тыс. видов – в бассейне реки Амазонки. Белок ivagant.ru 105 диких животных служит основным источником протеина в Конго (75 % общей потребности) и Ботсване (40 %). В развитых странах зависимость от местных природных ре- сурсов значительно ниже, чем в развивающихся, тем не менее, древсина ипользуется как топливо для электростанций в Велико- британии, Австрии и некоторых других странах. В США, Канаде или Великобритании сотни тысяч людей используют дрова для каминов. Кроме того, в США значительные доходы извлекаются за счет рационального использования популяций охотничье- промысловых животных (см. 11.2). Предметом особой заботы го- сударства являются пернатые, за популяциями которых ведется постоянное наблюдение с момента из возвращения после мигра- ции в теплые страны. Основными объектами охоты являются ви- ды местной фауны, тем не менее, значительная часть охотничьих трофеев – это интродуцированные фазаны, численность которых составляет несколько миллионов. Охота является высокодоход- ной отраслью хозяйства. Только частные землевладельцы полу- чают доход 3 млрд долларов, такую же сумму составляют общие налоговые отчисления в бюджет страны. К сожалению, в России ситуация противоположная: падает как численность основных промысловых животных, так и их до- быча, причем ввиду крайней скудности средств, выделяемых на организацию охотничьего дела, на территории страны буквально свирепствует браконьерство. В итоге за последние 20 лет количе- ство добываемых лосей снизилось в 4 раза. Еще хуже ситуация с сайгаком, поголовье которого уменьшилось в 20 раз. Аналогично неблагополучна ситуация в рыбном хозяйстве, особенно резко снизилась численность осетровых рыб. Косвенная экономическая ценность биоразнообразия. Эта ценность связана с естественными экосистемными процессами и приносит экономическую выгоду без изъятия продукта и нару- шения экосистем. Этот вид ценности связан с предотвращением наводнений и эрозии почв, с использованием водных экосистем как естественных очистных сооружений, рекреационным потен- циалом экосистем. Общий ежегодный объем полезных услуг эко- систем планеты составляет 33 трлн. долл., что лишь ненамного меньше суммы 43 трлн. долл., которой оценивается стоимость всех создаваемых ежегодно товаров и услуг в мировой экономике ivagant.ru 106 (Браун, 2003). Это показывает, насколько человечество зависит от естественных экосистем и делает сохранение биоразнообразия важнейшей экономической задачей. Беспрецедентные катастрофические наводнения в Бангладеш, Индии, на Филиппинах и Таиланде связаны с недавним сведени- ем лесов в бассейнах рек. Во многом той же причиной объясняет- ся катастрофический характер паводков на многих реках России. Пример естественной экосистемы, «работающей» в качестве эффективного очистного сооружения – бухта Нью-Йорка при впа- дении реки Гудзон (площадь бухты 5200 км 2 ). Она бесплатно пере- рабатывает канализационные стоки двадцатимиллионного города. Значительна стоимость рекреационных услуг, т. е. отдыха в природных экосистемах с высоким биоразнообразием. Высокую косвенную экономическую ценность имеют системы полезных сим- биотических связей между организмами в агроэкосистемах: расте- ниями и опылителями, насекомыми-фитофагами и хищниками, па- тогенами и микроорганизмами, сдерживающими их развитие, и т.д. Наконец, биоразнообразие имеет научную и образовательную ценность (фильмы о природе) и выступает индикатором состоя- ния окружающей среды. К примеру, лишайники вследствие вы- сокой чувствительности к загрязняющим веществам являются «системами раннего оповещения». Опционная ценность биоразнообразия. Этот вариант ценно- сти отражает потенциальную пользу, которая может быть полу- чена от организмов – растений, животных, грибов, бактерий, пока не имеющих практического применения. К примеру, энтомологи заняты поиском насекомых, которые могут быть использованы для биологической защиты культурных растений. Выявлены рас- тения, которые могут накапливать значительное количество зо- лота, что позволит извлекать его из хвостохранилищ предприятий золотодобывающей промышленности. Огромные резервы для по- лучения лекарственных препаратов таят в себе растения, которые пока не включены в список лекарственных. Только за последние 20 лет в Китае получила развитие индустрия возделывания гинк- го для производства препаратов из листьев. В настоящее время эта индустрия дает доход 500 млн. долларов в год. До сих пор лишь незначительная часть диких животных ис- следована на содержание лекарственных веществ. Так, недавно в ivagant.ru 107 губке Tethya crypta из Карибского моря было обнаружено веще- ство, представляющее собой сильнейший ингибитор при различ- ных формах рака, в частности лейкемии. Из той же губки было выделено вещество, которое оказалось эффективным при лече- нии вирусного энцефалита. Ряд новых препаратов для лечения гипертонии и сердечно-сосудистых заболеваний получено из других видов губок, а также актиний, моллюсков, морских звезд, кольчатых червей, т.е. животных, которые до настоящего време- ни считались совершенно бесполезными для человека. Многоще- тинковый морской червь Lumbrineris brevicirra является сырьем для производства инсектицида «падан», который обладает высо- кой эффективностью при контроле колорадского жука, хлопково- го долгоносика, рисового точильщика, капустной моли и других вредителей культурных растений. Планктонный кокколит ( Um- bilicosphaera ) способен в 10 тысяч раз концентрировать продукты распада урана, что открывает совершенно новые пути для очист- ки окружающей среды от радиоактивных отходов. Резко повысила опционную ценность биоразнообразия био- технология. Для генной инженерии могут быть использованы ор- ганизмы, которые до этого не представляли никакой ценности, например, бактерии, живущие в экстремальных средах – горячих источниках и глубоководных геотермальных расщелинах. Ценность существования биоразнообразия. По мере того, как снижается биоразнообразие и уменьшается доля сравнительно хорошо сохранившейся природы, у значительной части людей просыпается внутренняя генетическая ностальгия к естественной природе. Люди готовы платить за то, чтобы не допустить исчез- новения видов и сред их обитания. Особенно сильный отклик в душе людей находят проблемы сохранения «харизматической мегафауны», представленной львами, слонами, ламантинами, би- зонами, котиками, дельфинами, многими видами птиц и т. д. В США ежегодные пожертвования на сохранение биоразнообразия составляют миллиарды долларов. Осознанием ценности существования объясняется тяга горо- жан к общению с животными, населяющими город. Тысячи лю- бителей природы подкармливают синиц и белок в городских пар- ках. Даже наблюдение за семьей ворон, гнездо которых располо- жено на дереве рядом с домом, может быть источником радости. |