КОНСПЕКТ ЛЕКЦИИ
Концепция сохранения биоразнообразия
План
биоразнообразие экологический редкий международный
1. Значение экологического образования, воспитания и просвещения в концепции сохранения и восстановления биоразнообразия
2. Биоразнообразие как фактор устойчивости экосистем
3. Сохранение редких видов. Критерии сохранения видов
4. Создание баз данных и геоинформационных систем (ГИС)
5. Биоиндикация и биотестирование
6. Мониторинг биоразнообразия
7. Глобальная система наземных наблюдений (GTOS)
8. Законодательная защита видов
9. Международная деятельность в деле сохранения биоразнообразия
Список литературы
1. Значение экологического образования, воспитания и просвещения в концепции сохранения и восстановления биоразнообразия
Цель лекции: сформировать представление о значении формирования и развития концепции сохранения и восстановления биоразнообразия
Формирование экологической культуры населения реализуется в большей степени через непрерывное экологическое образование, просвещение и воспитание.
Направления непрерывного экологического образования, воспитания и просвещения включает в себя дошкольное и общее образование, среднее и высшее профессиональное образование, дополнительное образование, а также распространение экологических знаний, в том числе и через музеи, библиотеки, учреждения культуры, природоохранные учреждения, общественные экологические организации и средства массовой информации.
Образование в области сохранения биоразнообразия. Возрастающая антропогенная нагрузка на природные сообщества поставила мировое сообщество на грань экологического бедствия, что обусловило резкое снижение запасов биологических ресурсов. Запасы некоторых из них сократились в десятки раз. Многие виды занесены в Красную книгу РФ и мира. Сокращаются площади зон по сохранению биоразнообразия. Возросла мутагенность среды.
Для того чтобы создать полноценную программу сохранения, способную защитить и даже восстановить находящиеся в опасности виды, жизненно необходимо понять состояние их популяций в дикой природе, выявить, как реагируют эти популяции на различные условия, знать естественную историю и экологию этих видов. Этому способствует развитие системы экологического образования, просвещения и воспитания, подготовка квалифицированных кадров в области различных направлений и сфер экологии.
Специалист в области экологии, в частности - биоэкологии способен охарактеризовать сущность биосферных процессов, оценить роль биологического разнообразия как ведущего фактора устойчивости биосферы.
Объектом профессиональной деятельности биоэкологов являются биоценозы, популяции, сообщества живых организмов и их взаимодействие со средой обитания.
Используя современные научные методы познания природы, изучая экологические принципы рационального природопользования, а также механизмы взаимодействия различных техногенных систем с природными экосистемами, биоэколог способен дать оценку эколого-экономической сбалансированности регионов.
Знание особенностей влияния загрязнений на биоценозы и основ токсикологического нормирования позволяет оценить воздействие факторов среды на организм и пределы его устойчивости. Изучение нормативно-правовых основ управления природопользованием позволит планировать и осуществлять меры по охране природы.
Таким образом, профессиональная деятельность эколога заключается в охране природы и рациональном использовании ее ресурсов, а также в разработке мер по предотвращению кризисных экологических ситуаций.
По окончании обучения бакалавры биологии, экологии и природопользования могут заниматься научно-исследовательской и профессиональной деятельностью в области биологии, экологии, оптимизации природопользования, охраны природы.
Студенты должен проходить обучение не только в аудиториях и лабораториях университета, но и на предприятиях и в научно-исследовательских организациях, как своего региона, так и по России в целом, участвовать в международных образовательных проектах. Это позволит закреплять и углублять полученные знания, приобрести умения по всем направлениям профессиональной деятельности.
Отличительная черта всех образовательных программ в области сохранения биоразнообразия состоит в сочетании глубокой теоретической подготовки с практической направленностью. Важное место отводится летней полевой практике, во время которой студенты изучают жизнь отдельных видов животных и растений, исследуют принципы функционирования различных экосистем и знакомятся с методами исследования биоразнообразия, которыми им придется пользоваться в своей работе. Будущий специалист должен знать, как отличить в полете чаек разного вида и как определить видовое разнообразие обитателей ствола в лесной экосистеме. Кроме того, в учебном плане студентов представлены предметы, без освоения которых невозможно свободно ориентироваться в сложном мире природы при решении различных задач сохранения биоразнообразия. К числу таких предметов относятся: «Генетика популяций и охрана генофонда», «Основы охотоведения», «Лесопользование и лесное хозяйство».
Подготовка специалистов для работы в области сохранения биоразнообразия основана на базовом биологическом образовании и включает четыре блока специальных дисциплин: генетическое разнообразие, разнообразие видов, разнообразие экосистем и ландшафтов. Не меньшее внимание должно быть уделено подготовке к практической работе в сети «Особо охраняемых природных территорий» (ООПТ): владение методами инвентаризации фауны и флоры, мониторингом окружающей среды, знание основ экологического законодательства и управления ООПТ, умение решать экономические, социальные и другие проблемы, связанные с существованием охраняемых территорий. Важный аспект образования в области сохранения биоразнообразия состоит в том, что эта деятельность не может замыкаться в границах одного государства, так как сохранение биоразнообразия требует внимания и взаимодействия на международном уровне. Например, если шельф Северного моря будет загрязнен, то это отразится и на жизни птиц, прилетающих из Сибири. Миллионы птиц высиживают птенцов в Сибири и прилетают зимовать в Нидерланды, Испанию и даже в Африку. Дельфины и многие другие морские животные переплывают множество морей. Таким образом, проблема охраны природы приобретает интернациональный характер. Для координации взаимодействия разрабатываются и внедряются системы интерактивного и дистанционного обучения. Создаются различные мультимедийные продукты: базы данных, справочники, определители и т.п.
2. Биоразнообразие как фактор устойчивости экосистем
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:
- продуценты - синтез органического вещества;
- консументы - поток энергии по этапам пищевой цели;
- редуценты - деструкция и минерализация органического вещества.
2. Биологическое разнообразие позволяет наиболее эффективно использовать ресурсы среды. Каждый из имеющихся в настоящее время видов приспособлен для наиболее эффективного функционирования в определенных экологических условиях - собственной экологической нише. При этом полночленные многовидовые сообщества способны использовать ресурсы среды максимально полно и с наименьшей напряженностью конкурентных отношений.
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 аллелей, 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 всегда находились формы, способные к существованию в новых условиях - преадаптированные к ним, в то время как другие организмы, не имевшие таких приспособлений, вымирали.
5. Биологическое разнообразие обеспечивает биосферный гомеостаз: каждый вид в экосистеме находится под регулирующим влиянием других видов, которые препятствуют его избыточному размножению, что нанесло бы вред экосистеме. В бедных по видовому составу сообществах часто происходят вспышки численности отдельных популяций, что действует на экосистемы разрушающе.
При попытках снизить биологическое разнообразие экосистем, ограничив его одним или несколькими видами, как это делает 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 сукцессии, 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, не вытесняются полностью, а образуют с видами зрелого сообщества динамические равновесные системы. При изменении условий среды или действии на экосистемы внешних стрессовых факторов наличие видов, характерных для разных стадий сукцессии, позволяет экосистемам быстрее «залечивать» повреждения.
Исследуя закономерности, определяющие разнообразие видов и устойчивость биоценозов, Н.Ф. Реймерс предложил очень наглядную аналоговую модель, имеющую форму волчка (Рис. 2). Диаметр колес (цилиндров) волчка пропорционален числу видов, а толщина (высота цилиндров) -- биомассе соответствующего трофического уровня. При этом автором взято минимальное называемое число видов консументов, хотя в литературе оно приводится многократно большим (не менее 5 млн. видов), что делает модель только нагляднее. Волчок вращает энергия Солнца, что на рисунке показано стрелками сверху. Модель справедлива для любого конкретного биоценоза. Из анализа модели следует, что система становится устойчивее с наращиванием подводимой к ней мощности (количества энергии в единицу времени) и с увеличением диаметра среднего колеса волчка, т. е. количества консументов. Таким образом, консументы служат управляющим (балансирующим) звеном в системе биоценоза. Именно они порождают спектр разнообразия в биоценозе (сообществе) и препятствуют монополии доминантов.
Рисунок 1. - «Волчок жизни» (по Н.Ф. Реймерсу): а - для упрощенной модельной экосистемы Ю. Одума: люцерна - телятина - мальчик (с включением других консументов и редуцентов); б - для биоценоза Земли в целом.
Поскольку эволюционные переходы в природе занимают сравнительно небольшое время, считается, что предельная совокупность видов могла быть образована в эволюции жизни всего за 70 млн. лет. Дальнейшее нарастание количества видов практически исключено из-за ограниченности числа экологических ниш и принципа конкурентного исключения. За последние 500 млн. лет число видов оставалось практически одинаковым. Исходя из этого, Н.Ф. Реймерс сформулировал правило константности видов в ходе стационарной эволюции биосферы: число нарождающихся видов в среднем равно числу вымерших и общее видовое разнообразие в биосфере есть константа.
Таким образом, наличие биологического разнообразия на всех уровнях организации живого является условием устойчивого функционирования биосферы.
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 любого компонента 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, человек формирует на месте устойчивых многовидовых природных сообществ упрощенные - поля, лесопосадки, газоны и др., имеющие низкую экологическую пластичность. 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.