Реферат: Биоразнообразие, экосистемные функции и жизнеобеспечение человечества

Благоприятные для человека условия жизни на Земле поддерживаются за счет непрерывной работы природных экосистем. Эффективность механизмов биосферной регуляции обеспечивается биологическим разнообразием на глобальном, биоценотическом, видовом и популяционном уровнях. Современные масштабы разрушения живого покрова планеты заставляют поставить приоритетную цель – безусловное сохранение имеющихся природных систем. Задача статьи – привлечь внимание научной общественности к необходимости сохранения биологического разнообразия как основы стабильности биосферы.


^ Биоразнообразие, экосистемные функции и жизнеобеспечение человечества

Д.С. Павлов, Е.Н. Букварева


Тревожные итоги тысячелетия

Капитан экипажа шаттла Discovery Эллен Коллинз 4 августа 2005 г. передала с орбиты, что шокирована открывшимся ей зрелищем ущерба, который человек нанес природе Земли (http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/4745963.stm). Благодаря проекту Google Earth (http://earth.google.com) сегодня в этом может убедиться каждый, кто имеет доступ в интернет. На рубеже тысячелетий стало ясно, что XX век был не только эрой научно-технической революции, но и эпохой самого массированного разрушения живого покрова Земли за всю историю человечества.

ООН с 1972 г. проводит раз в 10 лет конференции по проблемам окружающей среды и глобального развития. Наиболее важные решения были приняты в 1992 г. в Рио-де-Жанейро: «Повестка дня на XXI век» [1], провозгласившая концепцию устойчивого развития, и Конвенция о биологическом разнообразии 1 [2].

К сожалению, через 10 с лишним лет после принятия этих документов приходится признать, что значимых успехов на пути к прекращению деградации биосферы не достигнуто [3]. Итоговый доклад международного проекта «Оценка экосистем на пороге тысячелетия», опубликованный в 2005 г., [4] убедительно доказывает глобальность масштабов и высокие темпы утраты природных экосистем и биоразнообразия. На сегодняшний день практически все наземные экосистемы Земли претерпели глубокие изменения в результате деятельности человека, в благоприятных для жизни и ведения сельского хозяйства природных зонах люди трансформировали и используют от 20 до 75% территории [4]. Продуктивных природных экосистем на Земле осталось совсем мало – это видно, если с карты мира убрать пустыни, полупустыни, ледники, а также сильно измененные человеком территории (рис.1).





Рис.1. Оставшиеся массивы продуктивных природных экосистем суши. Белым цветом показаны малопродуктивные территории (пустыни, полупустыни, ледники), а также области, более трети которых изменено и используется человеком (по данным [4]). Серым цветом показаны травянистые и кустарниковые сообщества, черным - леса. Карта подготовлена на основе данных Global Land Cower 2000 (http://www-gvm.jrc.it/glc2000/ProductGLC2000.htm)



Одновременно с сокращением площади живого покрова Земли происходит его упрощение. Последний обобщающий доклад, подготовленный в рамках Конвенции по биоразнообразию [5], в очередной раз предостерегает: богатство жизни сокращается на всех уровнях ее организации – от генетического разнообразия внутри отдельных популяций до разнообразия видов и экосистем в биосфере. Темпы этого разрушительного процесса не снижаются. Одним из глобальных индикаторов состояния биразнообразия является Индекс живой планеты, обобщенно показывающий тенденции изменения численности позвоночных животных в мире. Сегодня он включает данные примерно о 3600 популяций для 1300 видов в наземных, пресноводных и морских экосистемах разных регионов Земли. Этот показатель с 1970 г. по 2003 г. снизился на 30% [6].

В настоящее время под угрозой исчезновения согласно критериям МСОП (Всемирного союза охраны природы) находятся от 10 до 50% видов среди хорошо изученных групп растений и животных [7]. Объемы потерь в мало изученных группах организмов точно оценить невозможно, поскольку подавляющая часть видов исчезает, оставшись неизвестной науке2. Происходящее позволяет говорить о «шестом массовом вымирании» (сотни ссылок на публикации об этом можно найти на сайте «The current mass extinction” http://www.well.com/~davidu/extinction.html). Исчезновение видов – это по-настоящему необратимый процесс обеднения биосферы. Из-за утраты местных форм и широкого распространения инвазий распределение видов на Земле становится все более гомогенным.

Таким образом, биосфера разрушается в двух направлениях, взаимно усиливающих друг друга:

с одной стороны, живая оболочка планеты становится все меньше и тоньше - сокращается площадь природных экосистем, уменьшаются численность и ареалы видов и популяций, снижается биомасса сообществ;

с другой стороны, нарушается структура оставшихся природных систем, утрачивается видовое и внутривидовое разнообразие, происходит упрощение и гомогенизация живого покрова.

Воздействие человека на биосферу продолжает нарастать. По оценкам экспертов из Global Footprint Network [6] оно уже превысило критический уровень, который биосфера может компенсировать. Использование возобновляемых природных ресурсов (глобальный «экологический след»3) с 1961 г. по 2001 г. выросло в 2,5 раза и сегодня на 25% превышает суммарную биологическую продуктивность Земли. Критический рубеж был пройден в конце 1980-х годов. Сегодня ресурсы биосферы расходуются быстрее, чем они могут восстанавливаться.
^ Средообразующие функции биоразнообразия – система жизнеобеспечения человечества
Представление об экосистемных функциях для биологов не является чем-то новым, оно формировалось одновременно с понятием «экосистема», обозначая ее интегральное влияние на окружающую среду (например, связывание углерода и аккумуляция воды болотами, снижение скорости ветра в лесу и т.д.). Стремление дать экономическую оценку этих функций привело к появлению понятия экосистемных услуг, рассматривающего их с точки зрения пользы, которую экосистемы приносят человеку.

Экосистемные функции и услуги можно сгруппировать в три основные категории [10, 11, с изменениями]:

формирование и поддержание параметров окружающей среды, пригодных для жизни человека – средообразующие функции4;

биомасса, которую человек берет из природы (морепродукты, древесина, корма, топливо, сырье для фармацевтики и промышленности и др.) – продукционные функции и «экосистемные товары»;

информация, которая содержится в природных системах, их культурное, научное и образовательное значение – информационные и духовно-эстетические функции.

^ Ключевое значение для человечества имеют средообразующие функции природных экосистем (другие названия – биосферные, жизнеобеспечивающие). Современные условия жизни на Земле, при которых может существовать человек, – результат эволюции и непрерывной работы живой природы на протяжении миллиардов лет. Самый яркий пример всем хорошо известен - кислородная атмосфера Земли создана и поддерживается деятельностью фотосинтезирующих организмов. Теория биотической регуляции, разработанная российскими учеными [12, 13, 14] в русле идей В.И. Вернадского о биосфере, убедительно показывает, что современное состояние атмосферы, гидросферы и климата Земли поддерживается благодаря работе миллионов видов живых организмов. Если их работа прекратится, планета перейдет в одно из двух физически устойчивых состояний, непригодных для сложных форм жизни - состояния полного испарения воды или полного оледенения.

Масштабы влияния живых систем на формирование характеристик нашей планеты еще далеко не изучены. Например, разработанная при поддержке программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Научные основы сохранения биоразнообразия России» [15] концепция организованности подземной биосферы существенно продвинула границы активности живых организмов вглубь земных недр. Было показано, что органическое вещество литосферы образуется не только из захороненной биомассы, но и в результате хемосинтеза в бактериальных сообществах глубоких и сверхглубоких горизонтов [16]. Эти процессы вносят свой вклад также в формирование углеродного баланса в атмосфере.

Основными средообразующими функциями экосистем можно считать следующие:

поддержание параметров земной атмосферы и глобального климата;

стабилизация среды в локальном масштабе - сглаживание экстремальных погодных явлений (снижение вероятности и силы наводнений, засух и других стихийных катаклизмов);

формирование плодородных почв и их защита от эрозии;

очистка воды и поддержание устойчивого гидрологического режима территорий;

биологическая переработка и обезвреживание многих типов отходов и загрязнений.

Одна из важнейших экосистемных функций - регуляция климата [8]. Огромную роль в этом играет Мировой океан, но в данной статье мы рассматриваем лишь наземные экосистемы, наглядно демонстрирующие неразрывную связь процессов деградации биоразнообразия и утраты экосистемных функций.

Последний саммит ООН по устойчивому развитию (Йоханнесбург, 2002 г.) признал, что сегодня одной из первостепенных проблем для человечества становятся неблагоприятные последствия климатических изменений, рост частоты и силы стихийных бедствий [17]. Экономический ущерб от них год от года нарастает [3] и в 2005 г. достиг беспрецедентного уровня, превысив 200 млрд. долларов США [18] (рис.2).


Специалистами из разных областей науки высказано большое количество гипотез (включая чисто астрономические и геологические) о механизмах колебаний климата Земли. Идут споры о том, что является ведущей причиной современных климатических изменений - деятельность человека или природные процессы5. Однако, вне зависимости от того, как будет решен этот «большой климатический спор», очевидно, что один из мощнейших факторов, влияющих сегодня на климат - разрушение природных экосистем человеком. Даже если первичным двигателем климатических изменений являются геологические или астрономические факторы, деятельность человека сильнейшим образом модифицирует этот процесс.

Масштабные антропогенные преобразования природных экосистем оказывают влияние на климатическую систему Земли двумя основными путями: за счет сдвига газового баланса атмосферы и в результате изменения физических характеристик земной поверхности.

Наиболее бурно обсуждаемая сегодня причина климатических изменений - рост концентрации в атмосфере парниковых газов6. Основное внимание приковано к Киотскому протоколу и сокращению выбросов углерода в атмосферу при сжигании топлива. В то же время в тени остается не менее важный фактор – уничтожение природных экосистем и нерациональное землепользование. В результате этих процессов в атмосферу было выброшено больше углерода, чем всей промышленностью7 [21, 22]. Но еще опаснее то, что, уничтожая природные экосистемы, человек разрушает естественный механизм фиксации атмосферного углерода, который мог бы компенсировать его антропогенные выбросы. Ведь СО2 – это не загрязнитель, а такой же «газ жизни», как и кислород, и если глобальная экосистема не сможет адекватно ответить на рост его концентрации увеличением его поглощения, то виноват в этом будет человек, уничтожающий живой покров планеты.

Сохранившиеся к сегодняшнему дню природные экосистемы продолжают выполнять роль огромных резервуаров углерода (прежде всего - почва и фитомасса), причем, по оценкам Межправительственной группы экспертов по изменению климата, наибольшие накопления находятся в бореальных лесах [23]. В этой связи следует заметить, что разрушение этих экосистем приведет к дополнительному выбросу больших количеств углерода в атмосферу. Серьезную опасность представляет усиление эмиссии углекислого газа и метана болотами, тундрами и бореальными лесами, в результате процессов, вызванных потеплением климата - деградации мерзлоты [24], ускорения разложения органики и повышения частоты пожаров.

Еще одна важнейшая причина современных климатических аномалий - нарушение баланса тепло- и водообмена на суше. Природная растительность, в первую очередь леса, оказывает увлажняющее воздействие на приземную атмосферу. В знойный день мы стремимся перебраться с раскаленного асфальта или пыльного поля под прохладную тень деревьев – так мы на себе ощущаем микроклиматическую функцию леса. Но сегодня место лесов заняли сельскохозяйственные угодья, техногенные и урбанизированные территории. Это произошло в масштабах, сопоставимых с площадью целых континентов, и привело к климатическому эффекту глобального характера. Показано, что изменение процессов тепло- и водообмена на суше - не менее важная причина подъема средней температуры приземного слоя воздуха, чем парниковый эффект [25].

В результате глобального преобразования природы человеком биомасса наземной растительности стала почти в два раза меньше, чем могла бы быть в естественных условиях. Энергия, которую не осваивает живое вещество планеты, достается силам косной природы [25], и это ведет к дестабилизации климатической системы, нарастанию погодных аномалий и стихийных бедствий.

Природные экосистемы не только являются важнейшим климаторегулирующим фактором, но и многократно смягчают последствия происходящих стихийных бедствий. Например, ущерб, нанесенный европейским странам сильнейшими ливнями и засухой в 2005 г., был таким огромным из-за того, что большинство природных экосистем здесь уничтожено (леса сведены, болота осушены, реки спрямлены, луга распаханы, огромные площади заасфальтированы) [18].

Необходимо подчеркнуть, что регулирование климата – лишь одна из множества средообразующих функций природных экосистем. Последствия их разрушения намного обширнее - эрозия и деградация почв, опустынивание, сокращение источников чистой пресной воды и др.

Человек продолжает уничтожать природные экосистемы, в то время как заменить естественные механизмы биосферной регуляции ему нечем. Искусственное удержание неустойчивой биосферы в пригодном для человечества состоянии - непосильная для современной цивилизации задача. Это наглядно показала огромная стоимость создания искусственной среды для жизни человека на космических станциях и в эксперименте «Биосфера 2» [26]. Заменить биотическую регуляцию техническими средствами сегодня невозможно [27] - сложность и объем потоков информации в биосфере на много порядков превосходят параметры всех современных технических систем. Биосфера Земли – это единственная система жизнеобеспечения человечества сегодня и в обозримом будущем.


^ Биоразнообразие и экосистемные функции Биоразнообразие – важнейший фактор функционирования экосистем
Сегодня к убеждению, что исчезновение видов – это невосполнимая потеря генетических ресурсов, добавилось также осознание того, что этот процесс может иметь гораздо более серьезные последствия – утрату их экосистемных функций. Уникальность каждого вида заключается не только в его генофонде, но и в той роли, которую он выполняет в экосистеме. Представление о том, что функционирование экосистем определяется разнообразием (составом и обилием) входящих в них видов, давно вошло в учебники по экологии. Однако нарастающий процесс уничтожения живой природы заставил искать дополнительные аргументы в пользу сохранения биоразнообразия.

За последние 15 лет исследования роли биоразнообразия в осуществлении экосистемных функций стали одним из наиболее актуальных и быстроразвивающихся направлений экологии. Рост работ в этой области имел лавинообразный характер [28]. В рамках международной программы DIVERSITAS один из главных проектов – «ecoSERVICES» - посвящен изучению экосистемных функций биоразнообразия [29]. Наряду с большим числом отдельных исследований с начала 1990-х годов ведутся масштабные международные экспериментальные проекты по исследованию влияния биоразнообразия на экосистемное функционирование:

программа долговременных экологических исследований в США (LTER - Long Term Ecological Research) [30, 31];

проект BIODEPTH [BIODiversity and Ecosystem Processes in Terrestrial Herbaceous Ecosystems] - эксперименты с травянистыми сообществами разных природных зон в восьми странах Европы [32];

проект Ecotron - изучение искусственных лабораторных сообществ, состоящих из растений и беспозвоночных животных [33].

По результатам этих исследований сделаны следующие основные выводы.

1. Более высокое биоразнообразие (чаще всего рассматривается разнообразие видов или их функциональных групп) повышает интенсивность экосистемных функций (в качестве показателей используются суммарная биомасса сообщества, интенсивность дыхания, продуктивность) [28, 31, 32, 34]. Для объяснения этой зависимости предложены два механизма:

эффект выборки, предполагающий, что с ростом числа видов повышается вероятность присутствия в их числе наиболее продуктивных форм;

комплиментарный эффект, основанный на разделении экологических ниш и более полном использовании ресурсов в сообществе с большим числом видов.

2. Зависимость устойчивости сообществ от видового разнообразия оказалась менее очевидной. Однако, несмотря на некоторую противоречивость результатов, сделан предварительный вывод об общей тенденции повышения устойчивости (упругости, надежности) экосистемных функций при более высоком разнообразии [30, 35]. Для объяснения этого эффекта были предложены следующие основные механизмы:

- асинхронный и разнонаправленный ответ разных видов на колебания условий среды;

- стабилизация суммарной биомассы сообщества, обусловленная конкуренцией видов из-за которой при увеличении численности какого-либо вида, численность его конкурентов - снижается;

- «арифметический» эффект стабилизации при увеличении суммарной биомассы сообщества: если абсолютные значения амплитуды колебаний сохраняются, то их относительные показатели уменьшаются;

- «страховая» гипотеза [36], подразумевающая, что часть видов функционально дублирует друг друга (так называемые «избыточные» виды), но при изменениях среды некоторые из них могут оказаться более эффективными, обеспечивая стабильность суммарной функции – то есть сообщество как бы «страхует» себя от изменений среды.

Таким образом, эти масштабные исследования дали результат, который имеет критическое значение для теории и практики охраны природы: было наглядно доказано, что искусственное снижение видового разнообразия в сообществах ведет к деградации их экосистемных функций [28, 30, 37, 38, 39, 40, 41].

Поэтому огромную опасность представляет не только полное уничтожение природных экосистем, но также снижение в них биологического разнообразия и нарушение их естественной структуры. В частности, один из важнейших результатов антропогенных нарушений – замена зрелых природных сообществ ранними сукцессионными стадиями и различными вариантами вторичных сообществ. Так, подавляющая часть сохранившихся в развитых странах лесов – это вторичные сообщества или лесопосадки. Биоразнообразие и суммарная биомасса (на единицу площади) вторичного европейского леса в два раза меньше, чем в ненарушенном лесу, а у лесопосадок эти показатели еще ниже [21]. Для разных сообществ (тундровых, лесных, степных) показано, что запас фитомассы на ранних сукцессионных стадиях многократно ниже, чем в зрелых сообществах [42]. Главная опасность заключается в том, что при этом снижаются и экосистемные функции. Другие формы антропогенных нарушений природных экосистем, например, в результате загрязнения, также ведут к снижению экосистемных функций.

Ключевое значение биоразнообразия для поддержания стабильности окружающей среды и устойчивого развития общества подчеркивают Конвенция о биологическом разнообразии [2], Национальная стратегия сохранения биоразнообразия России [11], доклад «Оценка экосистем на пороге тысячелетия» [4, 8]. Экологическая доктрина Российской Федерации [43] в качестве одной из основных задач государственной экологической политики определяет «сохранение и восстановление ландшафтного и биологического разнообразия, достаточного для поддержания способности природных систем к саморегуляции и компенсации последствий антропогенной деятельности».
^ Гипотезы о характере зависимости экосистемных функций от разнообразия биосистем
Вопрос о форме зависимости экосистемных функций от биоразнообразия имеет не только теоретическое, но и важное практическое значение, поскольку она определяет темпы изменений экосистемных функций в результате антропогенных и естественных трансформаций биоразнообразия. О характере этой функции выдвинуто несколько десятков гипотез [44], объединяющихся в три группы [38].

1. Виды в значительной степени функционально дублируют друг друга. Из-за этого при большом числе видов экосистемные функции мало меняются при изъятии (добавлении) любого из них, но по мере сокращения числа видов эффект от этого действия становится все более сильным. Зависимость имеет асимптотический вид (1 на рис.3), что чаще всего выявляется в экспериментах и обследованиях сообществ [28, 41].

2. Виды выполняют в сообществе совершенно различные функции, поэтому изъятие/добавление любого из них существенно влияет на экосистемные функции. Примеры: линейная зависимость при равном вкладе всех видов в функционирование сообщества и гипотеза «ключевых видов», предполагающая, что их утрата сразу ведет к сильным нарушениям (2 и 3 на рис. 3).

3. Воздействие видов на экосистемные функции зависит только от их свойств, а не от их числа. Изменение функций при изъятии/добавлении видов непредсказуемо.

Также высказывались предположения о ступенчатом характере изменения экосистемных свойств (5 на рис. 3) и о различной форме зависимости при росте и убывании разнообразия (4 на рис. 3).

Еще одной гипотезой может служить принцип оптимального разнообразия биосистем, сформулированный в рамках исследований по программе Президиума РАН [15, 45]. В его основе лежит предположение о том, что жизнеспособность и эффективность биосистем максимальны при некоторых оптимальных значениях их внутреннего разнообразия, к которым близки характеристики ненарушенных природных систем (6 на рис.3).








^ Внутривидовое разнообразие - фактор эффективности и устойчивости экосистемных функций
В упомянутых выше многочисленных исследованиях рассматривается, как правило, разнообразие видов. Между тем, внутривидовое разнообразие играет не менее важную роль. Представители каждого вида живых организмов в составе сообщества выполняют определенную роль (занимают определенную экологическую нишу). Их воздействие на биотические и абиотические компоненты среды и можно считать экосистемной функцией вида или популяции. С этой точки зрения предлагается рассматривать популяции как «единицы, обеспечивающие услуги (service-providing units)» [46]. В конечном счете, функционирование экосистемы определяется эффективностью и устойчивостью функций входящих в нее видов и популяций, что, в свою очередь, зависит от их внутреннего разнообразия.

Новые примеры, подтверждающие эту важную закономерность, получены в рамках программы Президиума РАН [15]. В частности, выявлен существенный уровень генетического своеобразия географических форм у ряда видов деревьев семейства сосновых [47]. Эффективность функционирования этих видов в конкретных условиях зависит от сохранения местных форм, а интегральная экосистемная функция на обширном ареале - от сохранения всего внутривидового разнообразия. Исследования озерных популяций арктического гольца в Забайкалье [48] и алтайских османов в водоемах Центральной Азии [49] еще раз продемонстрировали образование у этих видов комплексов внутривидовых форм, различающихся как морфологически, так и экологически (прежде всего – по особенностям питания). Эти результаты подтверждают ключевую роль внутривидового разнообразия в формировании широкого спектра экологических вариаций, позволяющих видам устойчиво существовать в нестабильных и суровых условиях, что было показано ранее на примере арктического гольца и других видов рыб [50, 49]. Один из наиболее ярких примеров получен при исследовании камчатских популяций микижи (один из видов лососевых рыб). Локальные популяции этого вида в разных реках характеризуются специфическим соотношением жизненных стратегий рыб (рис. 4), что можно рассматривать как адаптацию популяций к местным условиям - наличию корма и нерестилищ, температурному режиму водоема и др. [51]. Сложная структура внутривидового разнообразия обеспечивает микиже устойчивость и максимальное использование ресурсов в изменяющейся среде. Комплексы различных жизненных стратегий характерны и для других видов лососевых рыб. Если учесть их ведущую роль в экосистемах лососевых рек и их определяющее влияние на вещественно-энергетические потоки между морскими, речными и наземными экосистемами, то важность внутривидового разнообразия для экосистемных функций становится очевидной.




Таким образом, проведенные исследования продемонстрировали первостепенную роль внутривидового разнообразия в процессах оптимизации экологических функций видов, как в локальных экосистемах, так и на обширном ареале. Внутривидовое разнообразие является основой стабильности и эффективности экологических функций вида в разнообразных и нестабильных условиях среды.

В рамках исследований по программе Президиума РАН [15], сделаны теоретические обобщения, подчеркивающие ключевую роль внутривидового и внутрипопуляционного разнообразия в обеспечении экосистемных функций. Концепция системы компенсационных механизмов [52] рассматривает процессы, происходящие в сообществах и биотических системах в стрессовых условиях при обедненном видовом разнообразии. Часть из них можно рассматривать как способы оптимизации и стабилизации экологической функции видов и популяций за счет резервов их внутреннего разнообразия, а именно:

механизм компенсации плотностью, позволяющий использовать освобождающиеся в стрессовых условиях экологические ниши;

расширение экологических ниш видов;

доминирование одного и того же вида в широком спектре сообществ;

формирование в пределах одной экосистемы комплексов внутривидовых экологических форм.

На основе моделирования оптимального разнообразия биосистем [45] показано, что адаптивной реакцией биосистем на антропогенную или естественную дестабилизацию среды является увеличение внутривидового разнообразия при сокращении числа видов в сообществе. Таким образом, можно говорить о том, что в менее стабильных условиях регуляторная нагрузка перераспределяется с уровня видового разнообразия на внутривидовой и внутрипопуляционный уровни, что обеспечивает стабильность функционирования отдельных популяций и экосистем в целом

^ Сохранение средообразующих функций природных систем – экологический императив современности Функции биоразнообразия и цели управления природными системами
Тысячелетиями для человека на первом месте была сугубо утилитарная выгода от использования живой природы – получение биопродукции. Продукционные функции (прежде всего – добыча морепродуктов и древесины) продолжают играть существенную роль в мировой экономике. Однако сегодня человеку необходимо в корне изменить свое отношение к живой природе и осознать, что самой важной является ее средообразующие функции. Этот сдвиг в понимании ценности природы принципиально важен, так как он определяет выбор целей управления в сфере природопользования.

Чтобы проанализировать цели управления всем комплексом основных функций биоразнообразия, нужно кроме продуктивности биосистем (объема изымаемой из них биомассы) учитывать также их разнообразие и объем постоянно поддерживаемой биомассы (Табл.1).


^ Табл.1. Цели управления природными системами при использовании разных функций биоразнообразия.

Используемые функции

Цели

Средообразующие функции

Сохранение разнообразия и постоянно подерживаемой cуммарной биомассы биосистем на естественном уровне

Информационная и духовно-эстетическая функции

Сохранение разнообразия биосистем на естественном уровне

Продукционная функция

Максимальная продуктивность (максимальный объем биомассы, устойчиво изымаемой из системы)


Таким образом, цели управления при использовании средообразующих и информационных функций совпадают с поддержанием естественного уровня биоразнообразия, а вот цель управления при использовании продукционной функции противоречит этому [53]. При изъятии из экосистем и популяций максимально возможных объемов биомассы, так же как и при искусственном увеличении их продуктивности за счет разного рода «удобрений» следует ожидать деградации их разнообразия и средообразующих функций. Анализ результатов многолетних исследований пресноводных экосистем, проведенный при поддержке программы Президиума РАН [15], продемонстрировал неизбежность упрощения структуры сообществ при искусственном повышении их продуктивности [54]. Как отмечалось выше, деградация средообразующих функций происходит и при эксплуатации наземных экосистем, в том числе при вырубке лесов. У сообществ, восстанавливающих свою структуру после изъятия из них больших объемов биомассы, способности к биотической регуляции ослаблены [27]. Примеры нарушения средообразующих функций в результате целенаправленной модификации экосистем для увеличения производства продукции приведены в докладе «Экосистемы и благосостояние человека» [4].

Если мы не можем сегодня полностью отказаться от изъятия биопродукции из природных экосистем, то при определении целей управления эта задача должна быть подчинена приоритету средообразующей функции. Объемы и формы ресурсной эксплуатации должны жестко ограничиваться требованием сохранения разнообразия и средообразующей функции экосистем, видов и популяций.

Экономическая недооценка средообразующей функции биоразнообразия – основная причина его разрушения

Как подчеркивается в докладе «Экосистемы и благосостояние человека» [4], природные экосистемы и их «услуги» - это важнейший капитал каждой страны. Но из-за того, что они не включены в стандартные системы экономических индикаторов, их разрушение не отражается на формальных показателях богатства стран и благосостояния населения. В стране могут уничтожаться леса и истощаться рыбные запасы, но ВВП будет расти – сиюминутная видимость экономического роста будет создаваться за счет разрушения «основного природного капитала», подрывая возможности будущего развития страны.

Хуже всего обстоит дело с экономической оценкой самой важной функции биоразнообразия – средообразующей. Этот вид экосистемных услуг, в отличие биопродукции, не проходит через рынок и не имеет денежного выражения. Какова цена биосферы, атмосферы или всей почвы Земли? Вопрос о стоимости глобальных средообразующих функций не имеет смысла - она бесконечна. И все же, попытки оценить экономический масштаб глобальных экосистемных услуг предпринимались и показали следующее [26]:

стоимость учтенных экосистемных услуг намного превысила глобальный валовой продукт8;

стоимость продукционных функций (продовольствия и сырья) составила всего около 6% от общей стоимости экосистемных услуг.

На национальном, региональном и локальном уровнях могут быть получены вполне конкретные экономические оценки, которые можно использовать в процессе принятия решений. Уже частичный учет лишь некоторых средообразующих функций (в том числе через величину возможного ущерба хозяйству и здоровью людей при их утрате) показывает, что экономический эффект от сохранения природных экосистем намного превышает ту выгоду, которую можно извлечь при их интенсивной эксплуатации или трансформации в сельскохозяйственные угодья [4].

Один из возможных подходов – оценить, сколько будет стоить воспроизведение экосистемных услуг технологическими установками. Широкую известность получил случай с водообеспечением Нью-Йорка. Уничтожение природных экосистем, застройка и развитие сельского хозяйства на территории его водосборного бассейна привели к тому, что в середине 1990-х годов качество воды опустилось ниже приемлемого уровня. Расчеты показали, что восстановление средообразующих функций экосистем на территории бассейна (организация водоохранных зон и ограничение хозяйственного использования территории) обойдется дешевле, чем строительство дополнительных установок для очистки воды [55].

Сегодня при поддержке крупнейших международных организаций (ООН, Всемирный банк, Европейское сообщество) активно идет разработка экономических критериев и индикаторов, учитывающих ущерб от разрушения природной среды. С их помощью показано, что экономический рост многих стран сопровождается деградацией их истинного богатства и резервов устойчивого развития [4]. Реально работающие механизмы определения стратегических целей и принятия важнейших решений в области природопользования на национальном и международном уровнях еще крайне далеки от учета ценности средообразующих функций природы.

Принципиальная многократная недооценка биоразнообразия и, прежде всего, его средообразующей функции, неизбежно ведет к его уничтожению, потому что проекты утилитарно-коммерческого использования биоресурсов и хозяйственной трансформации природных территорий в данный момент кажутся более выгодными. И этот губительный механизм продолжает действовать, несмотря на то, что «бумеранг уже вернулся» - ущерб, обусловленный уничтожением природных экосистем, стал существенным экономическим фактором.

Безусловное сохранение природных экосистем – жизненно важная задача

Поддержание устойчивости биосферы – необходимое условие выживания человечества. Для обеспечения глобальной биотической регуляции нужны глобальные по своим размерам территории, занятые природными сообществами [27]. Современные масштабы разрушения живого покрова Земли заставляют поставить цель безусловного сохранения всех имеющихся сегодня природных экосистем. На самом деле, правильнее говорить даже не о прекращении наступления человека на природу, а о необходимости планомерного «отступления» и восстановления природы на значительной части территорий, где она уничтожена [21]. В отношении частично трансформированных человеком экосистем (которые занимают сегодня около 24% суши [8]), необходима политика строгого выполнения требований сохранения биоразнообразия и его средообразующих функций в ходе любых видов природопользования.

Для снижения темпов утраты биоразнообразия необходимо предпринять беспрецедентные усилия, поскольку большинство механизмов, вызывающих его утрату, будут сохранять или усиливать свою активность в ближайшем будущем [8]. При этом надо понимать, что этот путь не сулит сиюминутных выгод, напротив, он потребует существенных сил и средств [56], но чем раньше человечество осознает эту необходимость и перейдет от разрушения природы к ее восстановлению, тем меньше будут эти затраты.



^ Ключевая роль России в сохранении устойчивости биосферы

Средообразующая функция экосистем России – основа биосферной устойчивости

Как отмечается в Докладе ПРООН о развитии человеческого потенциала в России (2005 г.), в мире растет понимание, что наша страна является главным «экологическим донором» планеты, внося самый большой вклад в обеспечение устойчивости биосферы [58]. На территории России сохранились крупнейшие в мире природные массивы (рис.5), представлены практически все типы экосистем и сосредоточено основное видовое разнообразие самого большого континентального региона планеты – Северной Евразии, [11]. В России находится около 22% мировых лесных экосистем [11], имеющих особую ценность для поддержания биосферной регуляции.





^ Рис.5. Общая площадь и доля природных экосистем суши в крупнейших странах мира. По данным [57] .



Если придерживаться представлений Киотского протокола о механизмах современных климатических изменений, то с этой точки зрения Россия занимает совершенно исключ