§ 48. Биологическое разнообразие как основа устойчивости биосферы

Определения и обозначения

Биологическое разнообразие — совокупность разнообразия живых организмов на генетическом, видовом и экосистемном уровнях. Иными словами, учитывают не только количество видов, но и различия внутри видов, а также разнообразие природных сообществ. Такое понятие позволяет оценивать состояние живой природы полнее, чем простой подсчёт видов. Оно помогает понять, насколько природные системы способны сохранять свои функции.

Генетическое разнообразие — различия наследственного материала между особями одного вида и его популяциями. Из-за этих различий особи могут неодинаково реагировать на болезни, засуху или другие изменения. Генетические варианты важны для того, чтобы популяция не состояла из организмов с совершенно одинаковыми возможностями. Поэтому этот уровень показывает запас приспособляемости внутри вида.

Видовое разнообразие — разнообразие видов, их численности и соотношения в сообществе. Важно учитывать не только перечень видов, но и то, сколько представителей каждого вида живёт в сообществе. Два места могут содержать одинаковое число видов, но заметно отличаться по их составу и численности. Такое описание помогает оценить сложность связей между организмами.

Экосистемное разнообразие — разнообразие экосистем, местообитаний и природных сообществ. К нему относятся, например, леса, болота, степи и водоёмы с разными условиями жизни. Разные местообитания поддерживают разные сообщества и природные процессы. Поэтому этот уровень нужен, чтобы видеть разнообразие природы не только внутри одного сообщества, но и на больших территориях.

Как это устроено

Биологическое разнообразие рассматривают сразу на трёх уровнях, потому что различия проявляются и внутри вида, и между видами, и между целыми экосистемами. Если учитывать только виды, останется незамеченным, например, насколько различаются особи одной популяции. Если смотреть лишь на отдельные организмы, нельзя оценить связи сообщества или различия местообитаний. Вместе уровни дают более полное представление о состоянии живой природы.

Наследственная изменчивость помогает популяции сохраняться, потому что особи отличаются по признакам и не одинаково реагируют на перемены среды. При распространении болезни часть особей может оказаться менее восприимчивой, а при засухе — лучше переносить нехватку воды. Такие особи с большей вероятностью выживут и оставят потомство. Если же наследственные различия малы, одно и то же неблагоприятное воздействие может затронуть почти всю популяцию.

Разнообразие видов делает сообщество устойчивее благодаря множеству пищевых связей и экологических ролей. Одни организмы служат пищей другим, растения создают органическое вещество, а грибы и микроорганизмы участвуют в разложении остатков. Если виды частично выполняют сходные функции, ослабление одного из них не всегда сразу останавливает весь процесс. Однако взаимозаменяемость не означает, что любой вид можно без последствий удалить: его связи могут быть уникальными.

Разнообразие экосистем поддерживает биосферу, потому что природные сообщества в разных условиях по-разному участвуют в круговороте веществ и преобразовании энергии. Лес, болото и озеро имеют разные организмы и процессы, поэтому не являются одинаковыми частями природы. Если отдельная экосистема повреждена, другие могут продолжать выполнять свои функции, а сохранившиеся природные участки помогают восстановлению. Это снижает риск того, что локальное нарушение повлияет на всю биосферу.

Снижение разнообразия ослабляет устойчивость, поскольку уменьшает число вариантов приспособления, связей и местообитаний. При исчезновении видов могут нарушиться пищевые цепи и процессы разложения, а однообразные природные территории хуже отвечают на разные угрозы. Если изменения велики и происходят быстро, восстановление становится сложнее, а некоторые потери могут оказаться необратимыми. Поэтому сохранение разнообразия важно не только для отдельных видов, но и для природных процессов в целом.

Уровни биологического разнообразия и их значение для устойчивости биосферы

Сначала определите, на каком уровне описано различие: внутри одного вида, между видами или между природными сообществами. Затем соотнесите пример с соответствующей строкой таблицы. Последний столбец показывает, каким образом каждый уровень поддерживает устойчивость.

Разбор задач

Задача 1. Определите, к какому уровню биологического разнообразия относится наличие у одного вида растений сортов, устойчивых к засухе и болезням. Здесь важно не спутать различия сортов с разнообразием разных видов. Разберём условие по шагам.

1. Определяем, что именно различается: названы сорта растений, но все они относятся к одному виду. Значит, сравнивают не разные виды и не разные экосистемы. Это направляет нас к уровню внутри вида.

2. Смотрим на признаки: сорта неодинаково переносят засуху и болезни. Такие различия связаны с наследственными особенностями, которые могут передаваться потомству. Следовательно, речь идёт о генетической изменчивости.

Ответ: это генетическое разнообразие, потому что различаются наследственные признаки сортов одного вида.

Задача 2. Объясните, почему исчезновение одного вида насекомых может повлиять на устойчивость лесной экосистемы. Недостаточно сказать, что в лесу станет на один вид меньше: нужно проследить возможные последствия для связей. Рассуждаем последовательно.

1. Устанавливаем роль насекомого. Оно может опылять растения, служить пищей другим животным или участвовать в разложении органических остатков. Одна и та же группа организмов может быть связана сразу с несколькими процессами.

2. Проверяем, кто зависит от этой роли. Если насекомое опыляло растения, после его исчезновения у некоторых растений может снизиться образование семян. Если оно было пищей, животным придётся искать другой корм, и это изменит отношения в пищевой сети.

3. Связываем последствия с устойчивостью. Нарушение одной связи может затронуть другие виды и изменить работу сообщества. Сила эффекта зависит от роли насекомого и от того, есть ли виды, способные выполнять сходную функцию.

Ответ: исчезновение насекомого может нарушить пищевые связи или важный природный процесс, а затем повлиять на зависимые от него виды и устойчивость леса.

Задача 3. Сравните два региона: в первом сохранились леса, болота и озёра, а во втором большинство природных территорий заменено одним типом сельскохозяйственных угодий. В каком регионе биосфера устойчивее и почему? Сравним не число особей на отдельных участках, а разнообразие местообитаний и возможности восстановления.

1. В первом регионе представлены разные экосистемы. У них отличаются условия среды, сообщества организмов и выполняемые природные функции. Это означает более высокое экосистемное разнообразие.

2. Во втором регионе большая часть территорий однотипна. Если одинаковые участки подвергнутся неблагоприятному воздействию, пострадает значительная доля однообразных местообитаний. Кроме того, возможностей для сохранения разных сообществ там меньше.

3. Сопоставляем способность противостоять нарушениям. Разнообразные экосистемы могут поддерживать разные природные процессы, а сохранившиеся участки — быть источником восстановления. Поэтому первый регион лучше защищён от последствий нарушения одной экосистемы.

Ответ: устойчивее регион с лесами, болотами и озёрами, потому что его экосистемное разнообразие выше и природные комплексы не сводятся к одному типу.

Типичные ошибки

• Сводить биологическое разнообразие только к числу видов — ошибка, потому что при таком подсчёте забывают различия внутри видов и разнообразие экосистем. Так думают, когда смешивают слово «разнообразие» с простым перечнем организмов. Проверьте себя: можете ли вы назвать для примера генетический и экосистемный уровни?

• Считать большое число особей одного вида высоким видовым разнообразием неверно: многочисленная популяция всё ещё может состоять из одного вида. Путаница возникает, когда численность принимают за количество видов. Для проверки отдельно спросите, сколько особей насчитывают и сколько разных видов присутствует.

• Устойчивость экосистемы не означает, что она никогда не меняется. Это ещё и способность противостоять нарушениям и восстанавливаться после них. Ошибку допускают, когда устойчивость понимают как полную неподвижность природы; проверьте себя, учитываете ли вы восстановление и реакцию на воздействия.

• Нельзя заранее считать исчезновение любого одного вида незначительным. Его последствия зависят от места вида в пищевых сетях и круговороте веществ, а иногда его функция особенно важна. Такое упрощение возникает из-за внимания лишь к числу видов; проверьте себя, проследив, от каких организмов вид зависит и кто зависит от него.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны представления об уровнях организации живой природы, популяции, виде, экосистеме, пищевых цепях и круговороте веществ. Связь с эволюцией состоит в том, что наследственная изменчивость даёт материал для приспособления популяций к условиям среды. Экология помогает объяснить, как взаимодействия организмов поддерживают работу сообщества и почему изменение одной связи может отразиться на других. Эти знания пригодятся при изучении охраны природы, Красной книги, особо охраняемых природных территорий и последствий хозяйственной деятельности человека.

Что запомнить

• Биологическое разнообразие включает генетический, видовой и экосистемный уровни.
• Генетическое разнообразие повышает приспособляемость популяций.
• Видовое разнообразие поддерживает сложность и устойчивость сообществ.
• Экосистемное разнообразие повышает устойчивость биосферы в целом.
• Чем разнообразнее пищевые связи и экологические роли, тем меньше зависимость сообщества от одного вида.
• Сокращение биологического разнообразия ослабляет устойчивость биосферы.
• Сохранение разнообразия — важнейшее условие охраны природы.