§ 2. Биологическое разнообразие как проблема науки биологии

Определения и обозначения

Биологическое разнообразие — разнообразие живых организмов на разных уровнях организации жизни. Оно характеризует не только количество организмов, но и различия между ними, видами и природными системами. Это понятие помогает увидеть природу как сложную совокупность связанных частей.

Генетическое разнообразие — различия наследственной информации между особями и популяциями одного вида. Из-за них отдельные организмы могут неодинаково реагировать на условия среды. Такое разнообразие важно для приспособления и устойчивости вида.

Видовое разнообразие — разнообразие видов на определённой территории. При его оценке учитывают и число видов, и соотношение их численности. Поэтому два сообщества с одинаковым числом видов могут различаться по видовому разнообразию.

Экосистемное разнообразие — разнообразие природных сообществ и экосистем. Оно связано с различиями условий среды и взаимодействий организмов. Понятие позволяет сравнивать не только обитателей территории, но и сами природные системы.

Как это устроено

Разнообразие живой природы проявляется внутри вида, между видами и между экосистемами. Эти уровни связаны, но описывают разные явления: различия наследственных признаков не равны различиям между видами, а перечень видов не показывает, насколько различаются местообитания. Поэтому биологическое разнообразие нельзя свести к подсчёту видов. Чтобы получить полную картину, нужно рассматривать несколько уровней одновременно.

Внутривидовые различия возникают потому, что особи наследуют неодинаковые варианты признаков. Если условия меняются, одни варианты могут оказаться полезнее других: например, некоторые особи лучше переносят болезнь или засуху. Они чаще выживают и оставляют потомство, поэтому популяция получает возможность приспосабливаться. При низком генетическом разнообразии всем особям может не хватить подходящих наследственных особенностей для ответа на перемены.

Видовое разнообразие складывается в ходе эволюции и зависит от того, как организмы взаимодействуют друг с другом и со средой. Для характеристики сообщества важно знать число видов, но этого недостаточно: следует учитывать, сколько особей приходится на каждый вид. Если почти все организмы относятся к одному виду, а остальные представлены единично, сообщество устроено иначе, чем при более равномерной численности. Такое сравнение помогает точнее описать его состав.

Климат, свойства почвы и наличие воды различаются от места к месту. В одних условиях складываются лесные сообщества, в других — степные или болотные; отличаются и связи организмов, например способы питания и конкуренция. Поэтому на территории могут существовать разные экосистемы, каждая со своим набором местообитаний. Чем разнообразнее условия, тем больше возможностей для существования организмов с разными потребностями.

Биологическое разнообразие становится предметом научного изучения, потому что его необходимо выявлять, описывать и сравнивать. Без таких данных нельзя понять, где и как происходят изменения, и оценить их масштаб. Деятельность человека может уничтожать или разделять местообитания, из-за чего меняются популяции и состав видов. В результате нарушаются связи между организмами, а природным системам может стать труднее сохранять устойчивость.

Уровни биологического разнообразия

Пользуйся таблицей, чтобы сначала определить, что именно различается в условии: наследственные признаки, виды или экосистемы. Затем сопоставь это с примером и значением соответствующего уровня. Если в задаче описано несколько изменений, можно отметить сразу несколько уровней.

Разбор задач

Задача 1. В одной популяции особи одного вида различаются окраской и устойчивостью к заболеванию. Определите, какой уровень биологического разнообразия проявляется. Не нужно считать, сколько видов представлено: в условии речь идёт об особях одного вида. Требуется установить, к какому уровню относятся различия между ними.

1. Определяем, между кем есть различия: между особями одного вида.
2. Проверяем, что именно различается: окраска и устойчивость к заболеванию — признаки организмов, связанные с наследственной информацией.
3. Соотносим это с определениями: наследственные различия внутри вида относятся к генетическому уровню.

Ответ: проявляется генетическое разнообразие. Оно может дать популяции разные варианты признаков, которые окажутся полезны при изменении условий или появлении болезни.

Задача 2. На двух лугах обнаружено одинаковое число видов растений, но на одном большинство особей принадлежит одному виду, а на другом численность видов распределена более равномерно. Одинаково ли их видовое разнообразие? Сравнивать нужно не только перечни видов, но и то, насколько каждый вид представлен в сообществе. В условии как раз указано, что соотношение численности различается.

1. Отмечаем, что видов на обоих лугах поровну; только по этому признаку различий нет.
2. Сравниваем распределение особей: на первом лугу резко преобладает один вид, на втором виды представлены равномернее.
3. Учитываем оба показателя видового разнообразия — число видов и их относительную численность.

Ответ: видовое разнообразие лугов нельзя считать одинаковым только потому, что число видов совпадает. Более равномерное соотношение численности означает, что виды представлены полнее; луг с резким преобладанием одного вида отличается по структуре сообщества.

Задача 3. В регионе распахали степь, осушили болото и разделили лес дорогами. Определите, какие уровни разнообразия могут измениться и каковы возможные последствия. Здесь перечислены изменения местообитаний, поэтому важно проследить цепочку от экосистем к организмам. Оцениваем не только непосредственную утрату природных участков, но и дальнейшие эффекты.

1. На экосистемном уровне сокращаются или меняются степь, болото и лесные местообитания.
2. На видовом уровне условия для части организмов исчезают, поэтому их численность может снизиться, а некоторые виды — утратиться.
3. Дороги могут разделить популяции и уменьшить обмен наследственными вариантами; значит, возможно изменение и генетического разнообразия.

Ответ: изменения затрагивают все три уровня. Утрата местообитаний и разделение популяций могут сократить число организмов и нарушить связи между ними, а это способно снизить устойчивость природных систем.

Типичные ошибки

• Сводить биологическое разнообразие к числу видов — значит упускать различия внутри видов и разнообразие экосистем. Так ошибаются, потому что видовое разнообразие проще всего заметить и посчитать. Проверь себя: спроси, не описаны ли в условии наследственные признаки или разные местообитания.

• Смешивать генетическое и видовое разнообразие — значит путать различия между особями одного вида с разнообразием самих видов. Это случается, когда внимание обращают на слово «различия», не уточняя, между кем они наблюдаются. Проверь себя: если особи принадлежат к одному виду, речь о генетическом уровне; если сравниваются разные виды — о видовом.

• Считать сообщества одинаковыми по видовому разнообразию только из-за одинакового числа видов — ошибка. Её допускают, забывая о соотношении численности: один вид может преобладать, а остальные встречаться редко. Проверь себя: сравни не только перечни видов, но и долю особей каждого из них.

• Полагать, что сокращение разнообразия касается только отдельных видов, — значит не учитывать последствия для связей организмов и устойчивости экосистем. Такая мысль возникает, если рассматривать исчезновение каждого вида отдельно от его роли в сообществе. Проверь себя: проследи, какие местообитания и взаимодействия изменятся вслед за потерей вида.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны понятия вида, популяции, сообщества и экосистемы. Популяция — группа особей одного вида, обитающих на общей территории; наследственные признаки могут передаваться от родителей потомству. Эти знания помогают различать уровни биологического разнообразия и понимать, что именно меняется в конкретном случае.

Тема связана с эволюцией, экологическими закономерностями и охраной природы. Представления о разнообразии помогают объяснять приспособление популяций, оценивать состояние сообществ и выбирать способы сохранения редких видов и экосистем. Они также нужны, чтобы понимать последствия изменения среды человеком.

Что запомнить

• Биологическое разнообразие рассматривают на генетическом, видовом и экосистемном уровнях.
• Генетическое разнообразие существует внутри видов.
• Видовое разнообразие характеризует состав видов сообщества.
• При оценке видового разнообразия важны и число видов, и соотношение их численности.
• Экосистемное разнообразие связано с различиями природных условий и взаимодействий организмов.
• Изменения среды и деятельность человека могут приводить к сокращению биологического разнообразия.
• Изучение и сохранение биологического разнообразия — важные задачи биологии.