Биоразнообразие: возможности его сохранения и восстановления

БИОСФЕРА

Термин «биосфера», введенный Э. Зюссом (1875), в результате работ В.И. Вернадского стал обозначать ту оболочку Земли, в формировании струк­туры, состава и энергетики которой организмы играли и играют основную роль. Заложив основу количественной оценки огромной роли живых орга­низмов в энергетике и геохимии Земли, В.И. Вернадский создал общее уче­ние о биосфере (1926), в которую включил не только современную «живую пленку» Земли, но и всю ту часть верхних слоев литосферы, в образова­нии которых живые организмы играли ведущую роль, то есть биогенные осадочные породы («области былых биосфер»), природные воды и атмо­сферу [!]•

Таким образом, биосфера включает в себя часть атмосферы, гидросфе­ру, литосферу и имеет мощность примерно 30—40 км (рис. 1.1-9). С точки зрения иерархии уровней организации живой материи и системного подходабиосфера - совокупность всех экосистем (биогеоценозов).Все экологические ниши, пригодные для жизни, заняты биосферой, возникшей одновременно с появлением жизни на Земле (около 4 млрд лет назад) в виде примитивных протобиоценозов в первичном Мировом океане. Около 450 млн лет назад живые организмы стали заселять сушу, где их эволюция (возможно, в силу более жестких, чем в океане, экологических условий) ускорилась, и в ре­зультате соотношение числа видов животных и растений в Мировом океане и на суше составляет примерно 1:5.

Структура биосферы.Населенная организмами поверхность Земли изу­чается с разных точек зрения естественноисторическими дисциплинами. Со­ответственно каждая из этих дисциплин выделяет свои элементарные биохо­рологические структурные единицы биосферы. В качестве последних выступают экосистема (экология), биогеоценоз (биогеоценология), фация (география, ландшафтоведение), элементарный ландшафт (геохимия) и др. Указанные понятия весьма сходны и различаются преимущественно акцен­тами (в экосистеме и биогеоценозе упор на живое вещество). Как уже отме­чалось, в этих элементарных единицах биосферы, как правило, не рассмат­риваются горизонтальная (латеральная) структура и взаимосвязи.

Среди единиц более крупных, обладающих пространственной структу­рой, прежде всего следует указать ландшафт, под которым понимают гене­тически единую природную пространственно-территориальную систему (ком­плекс), однородную по зональным и азональным признакам и заключающую в себе специфический набор сопряженных локальных экосистем.

Согласно Н.А. Солнцеву, для обособления самостоятельного ландшафта необходимы следующие основные условия:

• территория, на которой формируется ландшафт, должна иметь одно­родный геологический фундамент;

• после образования фундамента последующая история развития ланд­шафта на всем его пространстве должна протекать одинаково (в единый лан­дшафт, например, нельзя объединять два участка, из которых один покрывался ледником, а другой нет, или один подвергался морской трансгрессии, а другой оставался вне ее);

• климат одинаков на всем пространстве ландшафта, и при любых сме­нах климатических условий он остается однообразным (допускаются вариа­ции микроклимата).

При таких условиях на территории каждого ландшафта создается строго ограниченный набор скульптурных форм рельефа, водоемов, почв, биоге­оценозов и, в конечном счете, простых территориальных комплексов (урочищ, фаций), рассматриваемых как морфологические части ландшафта.

Анализ более крупных, нежели ландшафт, единиц — сущность физико-географического районирования.

Ландшафтная зона — базовая таксономическая единица в зональном ряду. Основной критерий зоны — отношение тепла и влаги (радиационный ба­ланс, сумма температур, коэффициент увлажнения). Примеры: степная зона, тундра, зона тайги. Сложнее с переходными зонами, где существуют подзоны (лесотундра, подтайга).

Под физико-географическим сектором подразумевается крупная часть материка, которая занимает специфическое место в системе континентально-океанической циркуляции воздушных масс и отличается показателями континентальности, увлажнения, сезонной ритмики природных процессов, характерным набором широтных зон. Физико-географические секторы в ряде случаев подразделяются на подсекторы, субконтиненты.

Наиболее принятая категория азонального районирования — физико-гео­графическая страна (единство геоструктуры и неотектоники, общие черты макрорельефа, структура широтной зональности и другие признаки). При­меры таких стран: Восточно-Европейская равнинная страна (Русская равни­на) занимает основную площадь Восточно-Европейского сектора; Западно­сибирская страна — основная часть одноименного сектора; Туранская страна - основная часть Среднеазиатского сектора.

Среди западных экологов популярен термин «биом», который означает крупное региональное или субконтинентальное подразделение биосферы, характеризующееся каким-либо основным типом растительности или дру­гой характерной особенностью ландшафтов.

В рассмотренном ряду структурных единиц биосферы - биогеоценоз (эко­система, фация, элементарный ландшафт) -ландшафт-ландшафтная зона (биом)-физико-географическая страна-физико-географический сектор -можно говорить об уменьшении роли биологических процессов и об увели­чении роли геоматических процессов при описании их функционирования. В соответствии с принципом эмерджентности (эмерджентные свойства экосистем (от англ. emergence — возникновение, появление Нового) - качественно новые свойства, которые нельзя предсказать, исходя из суммы свойств компонентов экосистем) в этом ряду по мере объеди­нения компонентов в более крупные функциональные единицы, у этих но­вых единиц возникают новые свойства, отсутствовавшие на предыдущем уровне. Такие качественно новые, эмерджентные², свойства экологичес­ких систем нельзя предсказать, исходя из свойств компонентов, составляю­щих рассматриваемый уровень. Поэтому каждый уровень должен изучаться отдельно.

Биогеохимический круговорот.В целом, биосфера, являясь сплош­ной непрерывной оболочкой Земли, состоит из большого количества в раз­ной степени отличающихся друг от друга местообитаний и населяющих их биоценозов (живое вещество, фитоценоз, зоо­ценоз). Общая биогеохимическая работа биосферы выражается в открытом биогеохимическом круговороте вещества.

В отличие от биологического круговорота, совершающегося на уровне экосистем (биогеоцеонозов), имеющего локальный и более замкнутый ха­рактер, биогеохимический круговорот химических элементовимеет глобаль­ный характер. Согласно Ю. Одуму [5], биогеохимические циклы можно под­разделить на два основных типа: круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере или гидросфере (океан) и осадочный цикл с резервным фондом в земной коре. При этом под резервным фондом подразумевается большая масса медленно движущихся веществ, в основном небиологичес­кий компонент; под подвижным, или обменным, фондом - меньший, но более активный, для которого характерен быстрый обмен между организма­ми и их непосредственным окружением.

Анализ биогеохимичвских циклов химических элементов - область ис­следований основанной В.И. Вернадским особой научной дисциплины -биогеохимии, занимающейся изучением обмена веществ между живыми и неживыми компонентами биосферы.

Для иллюстрации принципа круговорота на рис. 1.1-10 приведен цикл азота на Земле, пример очень сложного и хорошо забуференного круговоро­та газообразных веществ.

Если разомкнутость (малого) биологического круговорота в большой сте­пени служит источником вещества для биогеохимического круговорота, то, в свою очередь, биогеохимический круговорот поставляет вещества и од­новременно подпитывается веществом из большого геологического круго­ворота.

Атмосфера

Геологический круговорот веществ — циклические процессы перемеще-дия и трансформации химических элементов в пределах Земли: превраще­ние их в биосфере в кристаллические сланцы и другие породы, дальнейшее погружение в магматическую область Земли, переплавление и выход на по­верхность Земли в виде изверженных магматических пород (вулканизм).

С геологическим круговоротом вещества связано наличие в биосфере на­ряду с биогенными абиотических потоков вещества. Сущность абиотичес­кой миграции вещества состоит в том, что с нею осуществляется латераль­ный перенос материала между ландшафтами и между их морфологическими частями и безвозвратный вынос вещества в Мировой океан, обусловлен­ные твердым и жидким стоками и дефляцией (эоловым переносом ве­щества).

Сопоставление биотических и абиотических потоков вещества в ланд­шафтах показывает, что:

• по своим масштабам биогенные потоки значительно превосходят абио­тические;

• в абиотических потоках доминирует латеральная составляющая, отно­сящаяся к внешним связям экосистем, в биогенных — вертикальная состав­ляющая, относящаяся к внутренним связям;

• абиотические потоки разомкнуты; входные потоки нескомпенсированы с выходными, последние доминируют, что в целом придает абиоти­ческой миграции однонаправленный характер и ведет к потере вещества ландшафтом;

• биогенные потоки квазизамкнутые, они имеют характер круговоротов
и способствуют удержанию вещества в ландшафте, выполняя в нем тем са­мым стабилизирующую функцию [2].

Эволюция биосферы. Ноосфера.Ноосфера [от rp. noos — разум и sphaire — шар] — сфера разума.

Основными факторами эволюции био­сферы являются: абиотические (геологические, космические), биотические (изменчивость, т.е. мутации, наследственность, борьба за существование, естественный отбор), а также антропогенные факторы.

Первые экосистемы, существовавшие 3—4 млрд. лет назад, были заселе­ны крошечными анаэробными гетеротрофными организмами, существовав­шими за счет органического вещества, синтезировавшегося в абиотических процессах. Затем последовали возникновение и популяционный взрыв автотрофных водорослей, которые, как полагают, сыграли одну из главных ролей в превращении восстановительной атмосферы в кислородную. С этого момента на протяжении длительного геологического времени эво­люция биосферы шла по пути создания все более сложных и разнообразных систем, которые контролировали состав атмосферы и содержали в себе все более крупные и высокоорганизованные виды многоклеточных.

Появление человека означало новый этап в развитии биосферы. С одной сто­роны, благодаря разумной деятельности биосфера постепенно обретает чер­ты ноосферы. Современное понятие ноосферы введено В.И. Вернадским (1931) для обозначения этапа эволюции биосферы, характеризующегося ведущей ролью разумной сознательной деятельности человеческого общества в ее развитии. В эпоху ноосферы деятельность человека не противоречит раз­витию природы.

С другой стороны, коэволюция биосферы и человеческого общества, тоесть совместное, взаимосвязанное, органичное развитие биосферы и чело­вечества, может быть нарушено в силу различия законов развития природы и общества, и неуправляемая эволюция последнего может привести к эко­логической катастрофе.

В сложных системах, как правило, есть механизм исправления ошибок — репарации повреждений. Так дефектные участки генетического кода вы­резаются специальными ферментами-рестриктазами. Биосфера до сих пор не имела подобных механизмов, но по логике развития они должны были рано или поздно появиться. Недавнее появление мыслящего существа озна­чает потенциальную возможность сознательной репарации биосферы. Од­нако реализация этой возможности зависит от осознания человеком своей эволюционной миссии.

БИОРАЗНООБРАЗИЕ: ВОЗМОЖНОСТИ ЕГО СОХРАНЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ

Юджин Одум, анализируя состояние видов и экосистем, не использо­вал термин «биологическое разнообразие». Но он отметил, что «в период с 1960 по 1970 годы среди экологов заметно возрос интерес к проблеме раз­нообразия видов. Это, видимо, связано с тем, что быстрое и бездумное сокращение природного разнообразия человеком заставило задуматься над последствиями всего этого для самого человечества. Поэтому в конце семи­десятых годов произошел настоящий «взрыв литературы» на тему о разнообоазии; литературы появилось так много, что ее трудно обобщить и проана­лизировать». Эта констатация помогает понять, почему эколо­гическая наука так бодро вступила на «тропу биоразнообразия» и быстро пошла по ней, ставя все более сложные задачи, наращивая темпы и объеди­няя усилия.

Решительный шаг всепланетного значения был предпринят в 1992 году на конференции в Рио-де-Жанейро. Мировое сообщество приняло Конвен­циюо биологическом разнообразии, которая уже почти десять лет служит основой экологических исследований и соответствующих приклад­ных работ во всем мире. Отметим два очень важных положения Конвенции.

В ней сохранение биологического разнообразия тесно увязано с устой­чивым использованием его компонентов. «Устойчивое использование озна­чает использование компонентов биологического разнообразия таким обра­зом и такими темпами, которые не приводят в долгосрочной перспективе к истощению биологического разнообразия, тем самым сохраняя его способ­ность удовлетворять потребности нынешнего и будущего поколений и отве­чать их чаяниям». Иными словами, вопреки убеждениям многочисленных скептиков-охранителей, Конвенция еще раз авторитетно подтверждает действенность принципа «охрана через разумное использование».

Настойчиво подчеркивается необходимость и обязательность интернаци­ональных усилий по сохранению и восстановлению биологического разно­образия. В статье 18.1 четко оговаривается, что «Договаривающиеся Сто­роны содействуют международному сотрудничеству в области сохранения и устойчивого использования биологического разнообразия, при необходи­мости через соответствующие международные и национальные учреждения» (с. 106). Установлены механизмы этого сотрудничества. Именно этот прин­цип эффективно реализуется в России в последние годы, в частности, в Программе Глобального экологического фонда (ГЭФ).

Определение биоразнообразия, данное в Конвенции, на практике явля­ется трудно применимым из-за неудачной редакции или плохого перевода. Приведем два определения, не противоречащие официальному, но имеющие, по нашему мнению, более четкий и лаконичный характер.

«Биоразнообразие включает все формы молекулярно-генетического, популяционно-видового и ценотического уровней».

«Биоразнообразие - все разнообразие живущих организмов и систем, частью которых они являются».

Все существующие определения имеют преимуще­ственно количественный характер и возможности некоторых уточнений путем учета качественных параметров. Так, предлагаемые оценки биораз­нообразия не принимают во внимание характер распределения в простран­стве различных сообществ, краевой (приграничный или опушечный) эф­фект. Следует обращать внимание и на структуру, «структурное разнообразие» самих сообществ: характер стратификации (вертикальная ярусность), характер зональности (горизон­тальные подразделения) и т. д. Это несколько усложнит дефиницию, но придаст ей большую точность и конкретность, позволит лучше формулиро­вать тактику сохранения биоразнообразия.

Таким образом, биоразнообразие — все разнообразие живых организмов,систем, частью которых они являются, и особенности их структуры, а так­же распространения в пространстве.

Конвенция дала мощный толчок действиям национального характера. Государственная Дума ратифицировала ее в феврале 1995 года, но работа началась значительно раньше. 4 февраля 1994 г. Президент РФ подписал Указ № 236 «О государственной стратегии Российской Федерации по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития». В нем конста­тируется, что сохранение биологического разнообразия является основным направлением деятельности России в целях развития международного сотрудничества по сохранению, восстановлению и защите экосистем Зем­ли. Постановлением Правительства РФ от 01.07.95 № 669 образована Меж­ведомственная комиссия по проблемам биологического разнообразия. В 1996 году эта Комиссия приняла решение о формировании Национальной стратегии сохранения и устойчивого использования биоразнообразия.

Еще в 1992 году Правительство РФ и Всемирный банк разработали Рамоч­ную Экологическую Программу (РЭП), призванную улучшить систему управ­ления охраной природы. В контексте данной программы Всемирный банк в качестве Исполнительного Агентства Глобального экологического фонда (ГЭФ) оказал помощь Правительству в подготовке и финансировании Про­екта сохранения биоразнообразия. Соглашение о гранте ГЭФ вступило в силу в ноябре 1996 года, а Проект официально начат в феврале 1997 года.

Достаточно полный обзор, подготовленный в рамках Проекта ГЭФ, представлен в виде Первого национального доклада о сохранении биоразно­образия в России». В докладе подробно описано состояние ландшафт­ного и биологического разнообразия в связи с физико-географическими особенностями России, ее наземных, водно-болотных и морских экосис­тем, охарактеризовано видовое и генетическое разнообразие, состояние

¹ Нельзя не упомянуть, что в 1995 г. и позже были приняты важные федеральные доку­менты, без которых эффективное продвижение «по пути биоразнообразия» было бы невоз­можным: законы «О ратификации Конвенции о биологическом разнообразии» (17.02.95 № 16-ФЗ); «Об особо охраняемых природных территориях» (14.03.95 № 33-ФЗ); «О живот­ном мире» (26.04.95 № 52-ФЗ); «Об экологической экспертизе» (23.11.95 № 174-ФЗ); «О континентальном шельфе Российской Федерации» (30.11.95 № 187-ФЗ); «О мелиорации земель» (10.01.96 № 4-ФЗ); кодексы «Водный кодекс Российской Федерации» (16.11.95 № 167-ФЗ); «Лесной кодекс Российской Федерации» (29.01.97 № 22-ФЗ). К этому следует доба­вить десятки Постановлений Верховного Совета и Государственной Думы, Указов Прези­дента РФ, сотни Постановлений и Распоряжений Правительства РФ, ведомственных нор­мативных актов [15]. Подготовлены некоторые нормативно-методические документы по экономике биоразнообразия [11J. В то же время безо всяких убедительных причин на мно­гие годы задерживается принятие Государственной Думой давно уже подготовленных и совершенно необходимых законов о растительном мире, о рыбном хозяйстве, об охоте и охотничьем хозяйстве и других.

флоры и фауны, редких видов растений и животных и т. д. В очень обоб­щенном виде складывается такая картина.

Неупорядоченная хозяйственная деятельность нанесла серьезный, вплоть до почти полного разрушения, ущерб всем природно-географическим зо­нам страны. Сильнее всего пострадала зона степей, практически исчезнув­шая на равнинных территориях России. Доля полностью трансформирован­ных земель степи и лесостепи составляет 40—50%. Главные разрушающие факторы: распашка земель, перевыпас скота, водная эрозия, гидрострои­тельство, населенные пункты и коммуникации. Хронические перерубы рас­четной лесосеки, варварские методы рубок, однобокие, диктуемые инте­ресами целлюлозно-бумажной промышленности лесокультурные работы серьезнейшим образом изменили породный и возрастной состав лесов, на­рушили в них экологический баланс, вызвали распространение необлесившихся и заболоченных лесосек. Доля полностью трансформированных зе­мель составляет в тайге от 8% (северная подзона) до 10-20% (южная тайга), а в широколиственных и смешанных лесах достигает 32—65%. К перечислен­ным отрицательным факторам добавляются частые пожары, гидростроитель­ство, распашка земель, строительство населенных пунктов и др.

Помимо полностью трансформированных земель, значительные площади природных зон приходятся на экосистемы, находящиеся на разных стади­ях деградации или восстановления. Так, в полярных пустынях и тундрах полностью разрушено всего 0,06 % площади. Но перевыпас оленей при­вел к тому, что 20% оленьих пастбищ находятся в состоянии пастбищной дигрессии. Обширные территории вокруг крупных промышленных центров (Мончегорск, Норильск) поражены последствиями выбросов в атмосферу соединений серы и азота. Усиливается воздействие на тундровые экосис­темы аварийных разливов нефти (Республика Коми), вездеходного транс­порта.

Страдают ценные интразональные экосистемы. Исчезли естественные поймы рек в центре и на юге Европейской территории страны. Они почти лишились системы питающих их полевых притоков, обмелели, их перестали промывать (и удобрять) ежегодные полые воды, что вызвало зарастание и исчезновение пойменных озер-стариц; изуродованные перевыпасом и бес­хозяйственностью богатейшие некогда пойменные луга утратили высокую биологическую и хозяйственную продуктивность. Разрушающие воздействия вследствие нефтяного загрязнения, неурегулированного водопользования, гидроэнергетики, избыточной рекреации, браконьерства и иных причин испытывают и водно-болотные угодья других регионов страны.

Если говорить о видовом разнообразии, то в последние десятилетия скорость исчезновения видов рас­тений и животных растет. Теоретически с лица Земли должно исчезать 4 вида в год. Однако исчезают десятки тысяч видов организмов, и этот процесс все ускоряется. Не исключается возможность потери половины видов наземных организмов в течение ближайших 50 лет.