Биоразнообразие – роскошь или жизненная необходимость?

Земля — это гигантский живой пазл, где каждая деталь, от крошечной бактерии до могучего кита, играет свою роль. Это и есть биоразнообразие — все многообразие жизни на нашей планете. Но роскошь ли это, как редкое украшение, или жизненно важный фундамент, без которого всё рухнет? Давайте разберёмся, почему биоразнообразие — это не просто красиво, а необходимо для нашего выживания.

Что такое биоразнообразие? Биоразнообразие — это три уровня жизни: гены, виды и экосистемы. Каждый из них — как глава в книге природы, без которой история будет неполной.

Генетическое разнообразие (genetic diversity) – уникальный код жизни – это совокупность генетических различий между особями внутри вида и между популяциями. Чем больше у вида различных аллелей и генотипов, тем выше его генетическое разнообразие.

Интересно рассмотреть, как генетическое разнообразие может быть проиллюстрировано различными примерами. Например, можно рассмотреть диапазон размеров и поведения, между различными породами домашних собак. Эти различия обусловлены влиянием сотен генов. Есть, например, служебные породы (немецкая, восточно-европейская овчарки) которые служат на границе, ловят преступников. Это заложено у них в генах. А есть породы собак-спасателей. Это сенбернары, ньюфаундленды и другие. Они редко проявляют агрессию к людям.  Спасать людей заложено в их генах. Такие породы, как мареммы или кавказские овчарки, ярко проявляют качества отличных пастухов. Это тоже благодаря их уникальным генам. Другим примером может быть разнообразие культурных растений. Одним из наиболее показательных видов может служить пшеница. Дикие предки пшеницы и множество современных сортов можно рассматривать как свидетельство потенциальной изменчивости и, в частности, их способности давать высокий урожай в различных климатических условиях, а также противостоять грибковым и другим заболеваниям. Наконец, уникальные частоты аллелей по группам крови и ферментам, наблюдаемые среди людей, подчеркивают разнообразие, присущее нашему собственному виду.

Важно: высокий уровень генетического разнообразия позволяет виду быть гибким в эволюции, то есть предоставляет возможность приспосабливаться и переживать кризисные периоды. Кроме того, генетическое разнообразие служит основой для сельскохозяйственной и медицинской селекции.

Видовое разнообразие (species diversity) — это все о том, сколько разных видов — растений, животных, грибов, микробов — живет в одном месте. Видовое разнообразие включает:

1. Видовое богатство (species richness) – число видов в сообществе или на территории. Например, тропический дождевой лес Амазонки включает более 40 000 видов растений, 1 300 птиц, 3 000 рыб, тысячи насекомых, а в травянистых степях Центральной Азии можно встретить более 100 видов злаков и ковылей, 30–40 видов кустарников, множество грызунов, птиц и насекомых. Видовое разнообразие различных территорий может сильно отличаться. В настоящее время в мире выделяют 36 "горячих точек" биоразнообразия (рисунок 1). Более подробную информацию о них можно найти на сайте Conservation International. “Горячие точки” биоразнообразия характеризуются не только высоким видовым биоразнообразием, но и высокой уязвимостью экосистем. Однако существуют не только богатые видами экосистемы, но и сообщества с очень бедным разнообразием. Из природных экосистем к ним можно отнести пустыни и тундры. Кроме этого, пониженным биоразнообразием, как правило, характеризуются сельскохозяйственные угодья.  

Рисунок 1. Горячие точки биоразнообразия

2. Видовое равновесие (species evenness) – степень равномерности распределения обилий особей по видам. Например, на территориях ботанических садов произрастает большое количество видов и сортов, но всех их примерно одинаковое количество. Это означает, что равномерность распределения очень высокая. С другой стороны, в лесных культурах или сельскохозяйственных полях высаживается только один или два вида. Поэтому видовое разнообразие очень низкое при очень неравномерном распределении обилий между видами (явно доминируют один-два культивируемых вида и встречаются малочисленные сорняки). Однако как экосистемы ботанических садов, так и сельскохозяйственные угодья имеют очень низкую устойчивость. Чтобы поддерживать такую видовую структуру и плодородие почвы, необходимо прилагать много усилий.

Важно: чем больше в экосистеме разных видов и чем более равномерно распределены обилия в их популяциях, тем выше видовое разнообразие и тем устойчивей она к внешним воздействиям.

Экосистемное разнообразие (ecosystem diversity) – пестрый мир природы. Это про разные типы экосистем: леса, болота, луга, океаны. Каждая экосистема — как город с жителями (видами), климатом, почвой и потоками энергии. Чем больше разных экосистем, тем богаче природа.  Данное понятие включает не только состав видов, но и абиотические факторы (например, климат, горные породы, почвы, гидрологию), структуру (вертикальную и горизонтальную), потоки энергии и круговорот веществ.

Среди ключевых характеристик можно особо отметить экосистемное богатство, которое выражается в количестве различных экосистем на определенной территории (например, различные типы лесов, лугов, болот). Также имеет важное значение экосистемное равновесие – относительная протяженность различных экосистем (т.е. доля каждой экосистемы среди других экосистем ландшафта). Кроме этих двух основных характеристик следует отметить структурную сложность (например, количество трофических уровней, ярусность) и функциональное разнообразие, которое отражает разнообразие функций видов в экосистеме.

Важно: экосистемное биоразнообразие обеспечивает широкий спектр экосистемных услуг, усиливает устойчивость ландшафта к природным и антропогенным факторам (например, таким, как пожары, наводнения, засухи), а также служит базой для сохранения генетического и видового разнообразия внутри экосистем.

Зачем сохранять биоразнообразие?

1. Поддержание устойчивости экосистем

Разнообразие видов делает природу более устойчивой к болезням, изменениям климата и катастрофам.

Чтобы проиллюстрировать это, рассмотрим лес, в котором растут разные виды деревьев. Если один вид поражен короедом, остальные деревья продолжат расти. Если в лесу растет только один вид деревьев, весь лес может оказаться под угрозой гибели от одной болезни. Поэтому можно сказать, что монокультурные леса более уязвимы, чем смешанные леса из хвойных и лиственных деревьев. Приведу еще один пример: разные виды пчел, бабочек и мух опыляют разные растения. Возможно, стоит отметить, что, если один вид опылителей исчезнет, ​​есть вероятность, что его заменят другие. Если же исчезнут все — нарушится урожай фруктов, овощей, ягод.

2. Ресурсы для человека

• Продукты питания (зерно, овощи, фрукты, рыба и др.)
• Лекарства (многие лекарства созданы на основе природных веществ)
• Материалы (древесина, волокна, натуральные красители)

Этот пункт, пожалуй, является самым понятным. Ни у кого не возникает сомнений в необходимости разнообразия питания, строительных материалов и лекарственных препаратов. 

3. Другие экологические услуги

• Очищение воздуха и воды (наземные растения фильтруют воздух, уменьшая количество частиц пыли; вырабатываемые растениями различные фитонциды убивают вредных микробов и делают воздух чище и безопаснее для здоровья; водные растения и микроорганизмы фильтруют воду и снижают количество различных токсинов и взвесей, вода становится чище и прозрачнее).
• Опыление растений (опыление растений различными насекомыми более эффективно, это способствует повышению урожаев).
• Регулирование климата (леса с богатым видовым составом лучше аккумулируют углерод и продуцируют кислород, создают более комфортный микроклимат под пологом леса для людей и животных, чем на открытых пространствах, лучше сохраняют почву от эрозии и более эффективно регулируют сток рек, делая его более равномерным снижая паводки и периоды засухи).
• Плодородие почв (каждый вид растений, грибов и микроорганизмов вносит свой вклад в плодородие почвы, чем больше биоразнообразие, тем стабильнее и эффективнее почвообразование).

В связи с изменением климата и усилением воздействия людей на природу экологические услуги (часто их отождествляют с термином «экосистемные услуги») приобретают все большую значимость. Однако не всегда их ценность понимается в полной мере. До сих пор очень часто отдается предпочтение ресурсной функции (т.е. способности экосистем производить, например, древесину или продукты питания). Но постепенно приходит понимание, что стабильность биосферы и благополучие людей во многом зависят именно от всего комплекса экологических функций, и именно естественные экосистемы играют важную роль в смягчении последствий климатических смен и экологических кризисов. О последствиях изменений экосистем и их функций на благосостояние людей можно более подробно прочитать в докладе по оценке экосистем (Millennium Ecosystem Assessment), который был опубликован в 2005 году, но до сих пор не потерял своей актуальности.

4. Эстетическая и культурная ценность

Человек в современном мире очень часто находится в состоянии постоянного стресса, что приводит к ухудшению здоровья и качества жизни. Отдых на природе позволяет восстановить здоровье. Это не случайно. Жизнь человека раньше была связана с природой. Это первичная среда обитания для него. В настоящее время уже является общепризнанным, что природа является источником для поддержания физического и психологического здоровья. Есть очень интересная книга Владимира Усольцева, которая формирует новый взгляд на лес и виды деревьев. Прочитайте. Не пожалеете!

5. Этическая ответственность

Человек — часть природы. Мы несем ответственность за сохранение жизни во всех ее проявлениях. Это должен понимать каждый.

Важно: чем больше видов в экосистеме, тем ей легче справляться с изменениями, болезнями и катастрофами; если биоразнообразие резко сокращается, то нарушаются природные балансы, ухудшается качество жизни людей, повышается риск исчезновения важных видов и возникновения экологических кризисов.

В чем заключаются основные угрозы биоразнообразию?

Понимание угроз биоразнообразию сегодня исключительно важно. Эта проблема приобрела глобальный характер,  по этой теме проводятся многочисленные исследования (как по контролю за биоразнообразием, так и по поиску эффективных методов его сохранения). Только глубокое понимание механизмов угроз и их последствий позволит своевременно реагировать на вызовы, сохранять важные экосистемы и поддерживать качество жизни человека.

Основные угрозы биоразнообразию приведены на рисунке 2.

Рисунок 2. Угрозы биоразнообразию

1. Исчезновение и фрагментация местообитаний — одна из ключевых причин утраты разнообразия жизни на Земле. Сокращение площади приводит к тому, что малые участки не могут поддерживать полные трофические взаимосвязи и существование крупных видов животных. Кроме того, усиливается изоляция животных и растений, так как прерываются пути миграции животных, снижается распространение семян растений между участками. Исчезновение и фрагментация местообитаний отмечаются повсеместно по всему миру. Ее негативные проявления общепризнаны.
2. Изменение климата уже сегодня меняет облик природных сообществ, сокращает и трансформирует биоразнообразие. Изменение климата угрожает биоразнообразию на всех уровнях: генетическом, видовом и экосистемном. Климатические изменения проявляются в повышении среднегодовой температуры воздуха и воды, изменении режима осадков, учащении и усилении экстремальных явлений, повышении уровня Мирового океана и солености прибрежных вод. Эти изменения приводят к сдвигам ареалов видов (но часть видов «не успевает» мигрировать), стрессу от экстремальных температур (может вызвать массовое вымирание, падение урожаев), нарушению водного режима (высыхание прудов и рек приводит к гибели амфибий, рыб и водных беспозвоночных), увеличению частоты пожаров (степи и хвойные леса теряют восстановительный потенциал, сокращается численность видов).
3. Влияние загрязнения воздуха, почв и воды на биоразнообразие также проявляется на всех уровнях — от генов и видов до экосистем и действует синергетически, усугубляя утрату биоразнообразия и снижая устойчивость экосистем. Последствия загрязнения проявляются по-разному на различных уровнях организации: на генетическом уровне происходит увеличение частоты мутаций; на видовом – исчезновение чувствительных и распространение толерантных к загрязнению видов; на экосистемном наблюдается трансформация видовой структуры, снижение продуктивности и устойчивости. Поэтому для сохранения жизни на планете остро необходим комплексный мониторинг, развитие чистых технологий и экологоориентированное управление ландшафтами.
4. Интенсивное природопользование также остается одной из главных причин утраты биоразнообразия и деградации экосистем. Интенсивным может быть сельское хозяйство, лесозаготовки, рыболовство, водохозяйственные и горнодобывающие работы в случае, когда они ориентированы на максимальную краткосрочную выгоду с минимизацией затрат, часто без учета восстановительного потенциала экосистем.
5. Влияние инвазивных чужеродных видов на биоразнообразие проявляется через прямое вытеснение местных видов, разрушение экосистемных связей и изменение функций экосистем. К чужеродным относятся виды, которые намеренно или случайно были переселены за пределы своего естественного ареала. Такие виды в новых условиях могут быстро размножаться, захватывать большие площади и причинять ущерб экологии, экономике или здоровью людей.

Главный вывод:

Биоразнообразие – это не «роскошь» природы, а базовый «жизненный фундамент» человечества. Наши продовольствие, вода, климат, здоровье и экономика зависят от многообразия видов и экосистем. Каждый исчезнувший вид — это утраченный механизм в сложной системе природы. Без пчёл не будет урожая, без лесов — чистого воздуха, без океанов — благоприятного климата. Сохраняя природу, мы сохраняем себя. Чтобы обеспечить устойчивое и благополучное будущее, необходимо:

• остановить разрушение природных местообитаний и деградацию экосистем;

• перейти к устойчивым моделям производства и потребления, которые сохраняют или восстанавливают природные ресурсы;

• объединить усилия государств, бизнеса, ученых и местных сообществ;

Только переосмыслив нашу связь с живой природой, мы сохраним биоразнообразие, и вместе с ним - наше собственное будущее.

Для тех, кто хочет более подробно вникнуть в проблемы биоразнообразия и его сохранения, есть учебник

Автор статьи

доктор биологических наук,

ведущий научный сотрудник Ботанического сада УрО РАН

Наталья Сергеевна Иванова

Наш проект существует благодаря вашей помощи! Если вы нашли материал полезным, вы можете оставить комфортное для вас вознаграждение.