Биологическое разнообразие, как основа стабильности биосферы

Среди основных экологических проблем современности сокращение биоразнообразия занимает особое место. Сохранение и устойчивое использование биоразнообразия особенно важно для удовлетворения возрастающих потребностей увеличивающегося населения Земли, прежде всего в части обеспечения его продовольствием, здравоохранения и др. Однако биоразнообразие значительно снижается в связи с определенными видами деятельности человека. Очень важно предвидеть, предупредить и устранить причины его сокращения. Основной опасностью существования человека на планете является значительное ускорение темпов изменения экологических условий, к которым биологическая эволюция не успевает приспособиться. Это стало актуальным, когда суммарный результат хозяйственной деятельности человека превысил буферные свойства биосферы, и динамическое равновесие между процессами абиотической и биогенной среды заметно отклонилось от нормы.

Биологическое разнообразие, или как часто теперь используют краткую форму этого термина – биоразнообразие, означает разнообразие всего живого на Земле – от генов до экосистем. В основе биоразнообразия лежит видовое разнообразие. Оно включает в себя кроме всего прочего все существующие на Земле виды растений, животных и микроорганизмов. Это миллионы видов животных, растений, микроорганизмов, а также все разнообразие организмов – от мельчайшего фито- и зоопланктона в океане до гигантских деревьев, растущих в горах Калифорнии – секвой и огромных животных – слонов и китов. Однако биоразнообразие также охватывает и всю совокупность природных экосистем, которые слагаются этими видами. Таким образом, под биоразнообразием можно понимать разнообразие организмов и их природных сочетаний. На основе биоразнообразия создается структурная и функциональная организация биосферы и составляющих ее экосистем, которая определяет их стабильность и устойчивость к внешним воздействиям.

Существует три основных типа биоразнообразия:

■ генетическое разнообразие, отражающее внутривидовое разнообразие и обусловленное изменчивостью особей;

■ видовое разнообразие, отражающее разнообразие живых организмов (растений, животных, грибов и микроорганизмов). В настоящее время описано около 1,7 млн. видов, хотя их общее число, по некоторым оценкам, составляет до 50 млн.;

■ разнообразие экосистем охватывает различия между типами экосистем, разнообразием сред обитания и экологических процессов. Отмечают разнообразие экосистем не только по структурным и функциональным составляющим, но и по масштабу - от биоценоза до биосферы.

Все типы биологического разнообразия взаимосвязаны между собой: генетическое разнообразие обеспечивает разнообразие видов. Разнообразие экосистем и ландшафтов создает условия для образования новых видов. Повышение видового разнообразия увеличивает общий генетический потенциал живых организмов Биосферы. Каждый вид вносит свой вклад в разнообразие - с этой точки зрения не существует бесполезных и вредных видов.

Биоразнообразие характеризует процесс реальной эволюции, который идет на многих уровнях организации живого. По оценкам ученых, общее число видов живых существ составляет от 5 до 30 млн. Из них в настоящее время описано не более 1,5 млн. Количество известных ученым видов живых организмов колеблется по подсчетам разных ученых и научных организаций. В качестве примера можно привести количество описанных видов живых организмов по мнению специалистов ЮНЕП – программы ООН по окружающей человека среде (табл. 2).

Разнообразие доминирует среди насекомых и высших растений из живущих видов всех организмов, зарегистрированных к настоящему времени, но обширные множества видов остается неоткрытыми среди бактерий, грибов и других малоизученных групп. Общее количество организмов всех жизненных форм колеблется между 10 и 100 миллионами видов.

Таблица 2. Расчетное количество описанных видов на 2000 год

Царство	Описание вида
Бактерии	4 000
Водоросли и простейшие	80 000
Животные: позвоночные	52 000
Животные: беспозвоночные	1 272 000
Грибы	72 000
Растения	270 000
Всего описанных видов	1 750 000
Возможное количество, включая неизвестные виды	14 000 000

О полезных свойствах большинства организмов мы знаем очень немного. В активе человечества, например, всего около 150 видов культурных растений, которые находят широкое применение, а из 265 тыс. видов всех растительных организмов только 5 тыс.видов когда-либо возделывались человеком. В еще меньшей мере учитывается разнообразие микроорганизмов и грибов. Между тем в настоящее время насчитывается около 65 тыс. видов грибов. А много ли мы их используем?

Разнообразие живой природы является основным индикатором влияния человеческой деятельности на живое окружение. С началом развития промысла крупных млекопитающих и птиц, а затем с возникновением земледелия человек вторгся в естественные, созданные природой замкнутые циклы. В каждом таком цикле любой вид живых организмов выполняет свою роль и все они находятся в неразрывной связи. Стараясь изменить природные условия, человек вступил в конфликт с силами естественной саморегуляции. Одним из результатов такого конфликта явилось снижение биологического разнообразия природных экосистем. В настоящее время число видов на Земле стремительно уменьшается. Ежедневно исчезает от 1 до 10 видов животных и еженедельно — 1 вид растений. Гибель одного вида растений ведет к уничтожению примерно 30 видов мелких животных (прежде всего насекомых и круглых червей — нематод), связанных с ним в процессе питания. Есть угроза, что в ближайшие 20-30 лет мы потеряем около 1 млн. видов. Это будет серьезным ударом по целостности и стабильности нашего природного окружения.

Опасность исчезновения отдельных видов и экосистем еще никогда не была так велика, как сегодня, когда рост населения и последствия хозяйственной деятельности приводят к необратимым изменениям окружающей среды. По данным Международного союза охраны природы под угрозой исчезновения находятся до 21% видов млекопитающих, 30% амфибий, 12% птиц, 28% рептилий, 37% пресноводных рыб, 35% беспозвоночных и 70% растений. Причинами этого являются рост населения планеты, вырубка лесов, уничтожение естественной среды обитания объектов животного и растительного мира, широкое распространение интродуцированных видов, высокие темпы развития промышленности, развитие сельского хозяйства, изменение климата и др.

Распределение видов по поверхности планеты неравномерно. Разнообразие видов в естественных средах обитания максимально в тропической зоне и уменьшается с увеличением широты. Самые богатые видовым разнообразием экосистемы - дождевые тропические леса, которые занимают около 7 % поверхности планеты и содержат более чем 90 % всех видов. Коралловые рифы и средиземноморские экосистемы также имеют высокое видовое разнообразие.

Живые организмы ответственны за осуществление широкого спектра экологических функций, поддерживающих экологическое равновесие в природе, таких как регулирование газового состава атмосферы, защита прибрежных зон, регулирование гидрологического цикла и климата, формирование и сохранение плодородия почв, рассеивание и разложение отходов, опыление многих культур и абсорбирование загрязнителей.

Здоровье и благосостояние человека напрямую зависит от биоразнообразия. Например, 10 из 25 наиболее продаваемых в 1997 году в мире лекарств были из влечены из природных компонентов. Общая годовая рыночная стоимость фармацевтических препаратов, полученных из генетических источников, оценивается в 75 000–150 000 млн. долл. США. Примерно 75 процентов населения Земли использует для лечения средства народной медицины, напрямую получаемые из природных компонентов.

Биоразнообразие обеспечивает генетическими ресурсами сельское хозяйство и, таким образом, составляет биологическую базу для всемирной продовольственной безопасности и является необходимым средством существования человечества. Ряд дикорастущих растений, родственных сельскохозяйственным культурам, имеет очень большое значение для экономики на национальном и глобальном уровнях. Например, эфиопские сорта калифорнийского ячменя обеспечивают защиту от болезнетворных вирусных организмов, в денежном выражении составляющую 160 млн. долл. США в год. Генетическая устойчивость к заболеваниям, достигаемая с помощью диких сортов пшеницы, в Турции оценивается в 50 млн. долл.

Причин необходимости сохранения биоразнообразия много: потребность в биологических ресурсах для удовлетворения нужд человечества (пища, материалы, лекарства и др.), этический и эстетический аспекты (жизнь самоценна) и т.д. Однако главная причина сохранения биоразнообразия состоит в том, что оно выполняет ведущую роль в обеспечении устойчивости экосистем и Биосферы в целом (поглощение загрязнений, стабилизация климата, обеспечение пригодных для жизни условий). Биоразнообразие выполняет регулирующую функцию в осуществлении всех биогеохимических, климатических и других процессов на Земле. Каждый вид, каким бы незначительным он не казался, вносит свой вклад в обеспечение устойчивости не только «родной» локальной экосистемы, но и Биосферы в целом.

По мере усиления антропогенного воздействия на природу, приводящего в конечном итоге к обеднению биологического разнообразия, изучение организации конкретных сообществ и экосистем, а также анализ изменения их разнообразия, становится насущной необходимостью.

Проблема численности населения планеты

Современный этап развития человечества характеризуется ускоренным ростом народонаселения.

Десять тысяч лет назад на Земле было 10 млн. людей, к началу нашей эры их стало 200 млн., к 1650 г - 500 млн. к XIX в. - 1 млрд., в начале XX в.- 2 млрд. 12 октября 1999 г. на планете родился 6-миллиардный житель.

Сейчас людей на планете 6,75 млрд., и их численность увеличивается на 2 % в год. Чтобы достигнуть первого миллиарда, человечеству понадобилось более миллиона лет. Второй миллиард был достигнут за 100 лет, третий - за 40, четвертый - за 15, пятый - за 10, а шестой и, возможно, седьмой могут быть достигнуты за оставшиеся до начала второго тысячелетия годы.

Рост населения Земли в середине XX в. приобрел стремительные темпы и получил название «демографического взрыва». Демографический взрыв (от греч. демос – народ) взрыв – резкое увеличение скорости роста народонаселения Земли, связанное с изменением социально-экономических или общеэкологических условий жизни.

На нашей планете в настоящее время в минуту рождается примерно 180 человек, каждую секунду рождаются 21 и умирают 18 человек. Таким образом, население Земли увеличивается на 2 человека в секунду. За год прирост составляет приблизительно 80 млн. чел., и этот прирост практически весь приходится на развивающиеся страны. В наше время удвоение числа людей на планете происходит за 35 лет, а производство пищи растет на 2,3% в год и удваивается за 30 лет.

Основной фактор демографического роста региона - чистая миграция, то есть превышение числа прибывших над число выбывших. Если в 60-е годы она обеспечивала менее 5% общего прироста населения, то затем ее значение постоянно возрастало. В последнее десятилетие миграционный прирост составлял две трети и даже три четверти (в 1999 году) прироста населения Европейского Союза. Если бы население не увеличивалось за счет миграции, его численность в Германии, Греции, Италии и Швеции сокращалась бы, а в Австрии почти не увеличивалась. После периода резкого сокращения миграционного прироста, он начал вновь увеличиваться в конце 1990-х годов, составив 581 тысячу человек в 1998 году, 756 тысяч в 1999, 1068 тысяч в 2000 и около 1 миллиона человек в 2001 году.

Одновременно увеличивался и естественный прирост - в 2001 году число рождений превысило число смертей на 410 тысяч человек против 380 тысяч в 2000 и 261 тысяч в 1999 году.

Благодаря общему увеличению числа рождений, естественный прирост в 2000 году был характерен для всех стран Европейского Союза, кроме Германии, Греции, Италии и Швеции, а в 2001 году - для всех, кроме Германии и Швеции, в которых наблюдалась убыль населения в результате превышения числа смертей над числом рождений.

Прирост населения Европейского Союза составляет лишь около 1% прироста мирового населения. В 2000 году население мира увеличилось на 80 миллионов человек, из которых 15% пришлось на Китай и 21% на Индию. При этом прирост населения США (на 9%) был почти втрое выше, чем в Европейском Союзе. В то же время в большинстве других развитых стран прирост населения либо был ниже, чем в Европейском Союзе, - например, в Японии (+1,8‰), либо был отрицательным - например, в России (-5,2‰).

Одно популярное американское издание опубликовало следующие расчеты. Если бы все население Земли «сжать» до размеров деревушки с населением в 100 человек, а все существующие соотношения современного человечества остались бы прежними, то получилась бы следующая картина:

- в ней проживало бы 57 азиатов, 21 европеец, 14 представителей Северной, Центральной и Южной Америки, 8 африканцев;

- 70 из 100 были бы «цветными»;

- 50 % всех богатств оказалось бы в руках 6 человек, и все они были бы гражданами США;

- 70 человек не умели бы читать;

- 50 страдали бы от недоедания;

- 80 человек жили бы в жилищах, для проживания не приспособленных;

- только 1 человек имел бы университетское образование.

В докладе, составленном в 1998 г. Институтом наблюдения за миром приводится прогноз роста народонаселения на ближайшие 50 лет в различных странах (табл. 3). По мнению авторов доклада, в 2050 г. наиболее населенной страной станет Индия, опередив лидирующий в последнее тысячелетие Китай. Прирост населения в развитых странах будет умеренным, а в Германии и Японии его численность даже уменьшится. Аналогичная тенденция будет наблюдаться и в России в связи с экономическими трудностями. Вперед же вырвутся некоторые страны третьего мира, население которых уже сейчас увеличивается с угрожающей быстротой. Наибольшая динамика роста — в три-четыре раза — ожидается в некоторых африканских странах. Предполагается, что пятое место в 2050 г. займет Нигерия (339 млн.), девятое — Эфиопия (213 млн.), а на одиннадцатом окажется Конго (165 млн.).

Эксперты ООН считают, что в 2050 году население Земли достигнет 9 млрд. Наиболее оптимистично настроенные демографы полагают, что в ближайшем будущем рождаемость в мире стабилизируется на уровне, обеспечивающем лишь обновление поколений без роста численности (2,1 ребенка на женщину). Уже сейчас уровень рождаемости в развивающихся странах снизился с 6,1 ребенка на каждую женщину в 50-х годах до 3,7.

Таблица 3. Наиболее населенные страны в 1998 г. с прогнозом на 2050 г.

Однако уменьшение темпов роста численности населения приведет к иной проблеме. Через полвека почти четверть людей на Земле будет старше 60 лет. Человечество начнет неумолимо стареть. Так, в России средняя продолжительность жизни к середине столетия должна вырасти до 74,2 года. Для сравнения, это уровень нынешнего Уругвая. При этом по прогнозам, население России сократится к 2050 году со 143 миллионов до 101 миллиона. Помимо России, на убыль пойдет население еще в 43 странах, причем, на Украине, в Эстонии, Латвии к 2050 году вымрет почти половина народу (табл. 4). После 2050 года начнет снижаться даже население Китая – результат внедрения программы снижения рождаемости. На первое место в мире выйдет Индия.

Существует своеобразная биологическая закономерность, заключающаяся в том, что любые виды бактерий, растений, животных, попав в благоприятные условия, увеличивают свою численность в такой зависимости от времени, которая носит название «экспоненциальной». В этом случае увеличение численности идет по J-образной кривой.

Таблица 4. Динамика изменения численности населения

в некоторых странах мира

Россия 143,1 101,0

Украина 49,0 30,0

Эстония 1,3 1,0

Латвия 2,5 1.7

США 285,0 409,0

Италия 57,6 45,0

Япония 126,9 100,0

Китай 1,295 млрд. 1,4 млрд.

Индия 1,0 млрд 1,5 млрд.

Пакистан 143,0 349,0