лог Рафаэль Сарафин, оценивая дискуссию об устойчивости биосферы, отме чает, что «геофизиология Лавлока, в свою очередь, поднимает такие проблемы, как запас устойчивости действующей на планете системы, характер возможных пертурбаций и возможность их погашения. Может ли, например, на ша планета сохранить существующий климат без влажных тропиков в их сего дняшнем виде... Поэтому информирующие понятия Геи и ноосферы” сто ит рассматривать как взаимодополняющие, учитывая, что каждое выросло из аналитической интерпретации биосферы. Понятие “ноосферы” подчеркивает, что именно мы должны знать и понимать о работе и управлении биогеохимическими циклами, тогда как понятие “Геи” акцентирует то, что мы не знаем и не понимаем. Взятые вместе, как часть более великого целого, Гея и ноосфера.могут помочь отличить то, что мы поняли, от того, что мы не понимаем от носительно способности человека вести себя на нашей планете так, чтобы обеспечить выживание и нашего собственного вида и всей биосферы».
Многие исследователи используют понятие “несущая способность биосферы” как возможную характеристику состояния биосферы, однако без особого успеха.
В.И. Данилов-Данильян защищает другой показатель - “хозяйственная емкость биосферы” - предельно допустимое антропогенное воздействие на биосферу, превышение которого переводит ее в возмущенное состояние и со временем должно вызвать в ней необратимые деградационные процессы. В качестве обобщающего критерия хозяйственной емкости биосферы он пред лагает понятие “предельный поток энергии”, который человечество имеет право потреблять, используя все известные источники ее получения и техно логии производства. Предел этого потока энергии, замыкаемого на человече скую популяцию, определяется законом распределения общего потока энер гии в биосфере по размерам живых организмов и не должен превышать 1%.
Поток энергии можно выразить через чистую первичную продукцию биоты. Тогда для оценки хозяйственной емкости биосферы получается ве личина порядка 1-1,6 Гт С/год (в величинах массы органического углерода) или 100-200 ТВт. Таким образом, мощность всего человеческого хозяйства не должна превышать 1-2 ТВт, тогда как она сейчас превосходит 10 ТВт.
Отсюда следует вывод о необходимости скорейшего “возвращения” че ловечества в свою экологическую нишу с соответствующим экономическим регрессом, ибо в противном случае неизбежны потеря устойчивости био сферы и катастрофические изменения окружающей среды с вероятным концом человеческой цивилизации.
Неизбежен в этом случае ряд вопросов. Возможно ли возвращение ус тойчивости биосферы при десятикратном снижении мощности мирового хо зяйства и в каких случаях это возможно? Каково время реализации потери устойчивости биосферы (порог в 1% был превзойден около 1900 г.)? Имею щиеся данные не дают ответов на эти и другие возможные вопросы. Поэто му относиться к рекомендациям, следующим из приведенных и других рас четов, надо с осторожностью. В практической деятельности следует учиты вать наиболее проверенные факты и научные представления.
Большинство специалистов считают, что состояние окружающей среды, которое, как мы полагаем, удобнее выразить в наиболее полном объеме в виде определенного запаса степени устойчивости природных процессов или понятия биосферный ресурс”, наиболее надежно оценивается значениями
следующих составных частей в таком иерархическом ряду (убывание по сте пени значимости при глобальной оценке):
-уровень сохранения видового разнообразия и естественных экосистем;
-состояние лесов, водоемов, земель;
-глобальное изменение климата;
-выбросы и загрязнения.
Сточки зрения методологии ресурсного подхода, удобнее подразделить
эти направления следующим образом:
-биологический подресурс (биота, вода, воздух, земля);
-химический подресурс (изменение климата, формирование выбросов и
загрязнений); - физический подресурс (воздействие на окружающую среду нехимиче
ским путем, радиоактивность, ионизация, электромагнитное излучение и др.).
2.2.2.1.СОХРАНЕНИЕ БИОРАЗНООБРАЗИЯ И ЕСТЕСТВЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ
Всогласии с большинством специалистов можно утверждать, что самым ярким свидетельством изменения окружающей среды служит не увеличение концентрации углекислого газа и других парниковых газов в атмосфере и не загрязнение окружающей среды слабоили сильнотоксичными веществами, а нарушение экосистем и ландшафтов на поверхности нашей планеты. Именно
вназемных экосистемах произошли и происходят самые большие изменения. Разнообразие видов не причуда природы, а ее необходимое состояние. Ви
ды живых организмов представляют единое целое, в том числе трофическую (пищевую) цепь. Уничтожение вида означает выпадение звена из трофической цепи и приводит к нарушению равновесия природы в целом и человеческой популяции в частности. Наряду с этим человеку необходимы биологические ресурсы, которые ничем заменить нельзя, и прежде всего - природная биота.
Видовое разнообразие и сохранение экосистем являются тесно связан ными понятиями. Поэтому для количественной оценки их изменений часто пользуются едиными критериями.
Известный эколог С.С. Шварц пишет: “Климатические катастрофы, не выходящие, однако, за пределы многовековых колебаний, могут снизить численность мелких млекопитающих в десятки и сотни тысяч раз, но через 2-3 сезона размножения зверьки вновь восстанавливают свою численность до оптимума. Кажущееся же незначительным снижение численности жи вотных, вызванное антропогенным воздействием, нередко приводит к мас совому вымиранию вида” Сохранение или реконструкция достаточно слож ной многовидовой и продуктивной экосистемы в региональном масштабе требует глобального и тщательного научного анализа экосистем региона, что, к сожалению, далеко не всегда возможно при нынешнем уровне разви тия экологии. Представляется, однако, справедливым следующий тезис: не смотря на сложность, дороговизну и длительность экологических разрабо ток, они должны предшествовать любому хозяйственному мероприятию, которое может вызвать экологические сдвиги регионального масштаба.
Число видов организмов, населяющих Землю, очень велико, но оценки этой величины сильно различаются (от 5 до 80 млн). Однако более или ме нее четкая таксономическая принадлежность установлена всего для 1,4 млн видов. Из этого числа видов примерно 750 000 —насекомые, 250 000 —расте ния, 41 000 - позвоночные животные. Остальные виды представлены слож ным набором беспозвоночных животных, грибов, водорослей и микроорга низмов. Видовой “ассортимент” географических зон сильно различается, хотя четко прослеживается тенденция увеличения от полюсов к экватору.
Понятие “биоразнообразие” ныне ставится во главу угла при оценке со стояния экологического благополучия регионов. Оно становится все более широким и приобретает статус специального раздела биологической науки. В настоящее время под биоразнообразием понимают все виды растений, жи вотных, микроорганизмов, а также экосистемы и экологические процессы.
Биоразнообразие рассматривается на трех уровнях: генетическом, видо вом и экосистемном.
Генетическое разнообразие представляет собой объем генетической ин формации, содержащейся в генах организмов, населяющих Землю.
Видовое разнообразие - это разнообразие видов живых организмов, обитающих на Земле.
Разнообразие экосистем - разнообразие различных сред обитания, био тических сообществ и экологических процессов в биосфере, а также сред обитания и процессов в рамках экосистемы.
Следует обратить внимание на то, что в биоценоз входят не только виды, постоянно обитающие в экосистеме, но и виды, проводящие в ней только часть своего жизненного цикла. Так, многие насекомые, такие, как комары, стрекозы, размножаются и проходят личиночные стадии развития в водоеме, а во взрослом состоянии ведут наземный образ жизни, т.е. входят в состав на земных экосистем. Этот пример позволяет понять, что видовой состав и в це лом разнообразие биоценоза могут быть описаны только в определенный мо мент времени, так как набор видов изменяется в результате процессов их им миграции и элиминации, непрерывно происходящих в биоценозе.
Временной фактор в той или иной мере учитывается в службах монито ринга окружающей среды. Так, в частности, программы гидробиологиче ского мониторинга в России требуют обязательного проведения анализа в разные сезоны года и оценки состояния водных объектов на основе данных, полученных в весенний, летний и осенний периоды.
Количественная оценка биоразнообразия встречает определенные тру дности, так как требует знания сложных функций (скорость иммиграции, элиминации, скорость видообразования, вымирания и т.д.).
Наиболее простой моделью являются биоценозы, которые находятся в стационарном состоянии, когда общее число видов и численность отдель ных видов остаются постоянными во времени. Для описания таких стацио нарных биоценозов используются различные показатели.
Примером может служить показатель разнообразия по Симпсону “Д”:
S
(2. 1)
где Р —нормированная величина относительной значимости видов рассмат риваемого сообщества; S - число видов.
Показатель разнообразия Шеннона “Я” рассчитывают следующим об разом:
(2.2)
Оба показателя принимают максимальные значения при равенстве до лей всех видов в сообществе, т.е. при Р\=Рг = ••• - P s = 1/5. Если же доля ка кого-либо вида стремится к 1, а всех остальных —к нулю, то оба показате ля также стремятся к нулю. С увеличением числа видов S в сообществе зна чения показателей растут. Для получения не зависящих от числа видов ха рактеристик прибегают к нормированию путем деления текущего показате ля на его максимальное значение. В частности, получил распространение показатель выровненности Е, принимающий значения от 0 до 1:
E(Pi - PS) = |
Hs(Pi ••• р$) _ Я5(Р] ••• р$) |
(2.3) |
||
Я™х " |
InS |
|||
|
|
|||
Эволюционные процессы, происходившие в различные геологические пе риоды, привели к существенным изменениям видового состава обитателей Земли. Около 65 млн лет назад в конце мелового периода произошло наибо лее крупное исчезновение видов, полностью вымерли динозавры. Позже био логические ресурсы утрачивались быстрее, причем в отличие от “великого вымирания” мелового периода, вызванного, скорее всего, природными явле ниями, утрата видов происходила вследствие деятельности человека.
По мнению некоторых экспертов, в ближайшие 20-30 лет под серьезной угрозой исчезновения будет находиться около 25% биоразнообразия Земли. Между 2000 и 2020 гг. могут исчезнуть от 5 до 15% видов по причине обезлесивания в тропиках. Это составит от 15 000 до 50 000 видов (от общего числа 30 млн), или от 40 до 140 видов в день.
В последнее время выявлено, что функционирование экосистем не нахо дится в прямой связи с биоразнообразием. Устойчивость экосистем может не быть нарушена при уменьшении биоразнообразия, так как она может быть обусловлена не реальным, а потенциальным биоразнообразием. Дру гими словами, виды, которые в данный момент не являются доминирующи ми, могут стать доминантами при изменении условий среды. Поэтому пока нельзя предсказать, как отразится на функционировании экосистем сниже ние биоразнообразия.
Такие сложные взаимосвязи не позволяют пока использовать показате ли биоразнообразия для оценки обсуждаемого более сложного объекта “биоразнообразие и сохранение экосистем”. Поэтому в настоящее время следует применять более общие и точно определяемые критерии. Таким по казателем может служить доля не нарушенных человечеством территорий нашей планеты. К началу 90-х годов XX в. наиболее надежные оценки сво дились к тому, что не нарушенные человеком территории суши (без учета Антарктиды) составляли 39%. Следовательно, 61% основной части сути в той или иной мере “освоен” человеком с неизбежным давлением на окружа ющую среду. По ориентировочным оценкам, сохранение устойчивости при родных процессов требует обратного соотношения - 60% не нарушенных человеком и 40% освоенных человеком территорий. Приблизительность та-