Карбозова Б.Е.

Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати, Казахстан

Биологическое разнообразие: сущность и проблемы

Биологическое разнообразие – одно из центральных фундаментальных понятий в комплексе собственно биологических дисциплин: в ботанике, зоологии, микробиологии, экологии, эволюционном учении, палеонтологии, биогеографии, систематике, генетике, морфологии и т.д. Как научное понятие биологическое разнообразие весьма многолико. С одной стороны, это совокупность конкретных параметров сообществ, флор, фаун. При этом понятие разнообразие используется в двух смыслах: как набор, богатство флор и как их соотношение. С другой стороны, это синтетическая категория, соответствующая задачам комплексных исследований в сферах биогеографии, экологии, эволюционной теории.

Биологическое разнообразие – главный параметр эволюционного процесса, одновременно его итог и фактор, действующий по принципу обратной связи. Важнейший фактор видообразования, т.е. повышения разнообразия, – конкуренция. Выход из нее возможен через разделение экологических ниш и адаптивную радиацию. По существу, разнообразие – это итог противоречий, компромисс между генетически заложенным потенциалом формообразования и ресурсами среды. В общем смысле можно считать, что эволюция «направлена» на увеличение разнообразия. Вероятно, правильная точка зрения, согласно которой основное направление ценотической «эволюции», т.е. эволюции экосистем, связано отнюдь не с продукционными процессами, а с проблемой стабильности (Шварц, 1973). Однако стабильность связана с совершенной регуляцией, которая может осуществляться только через разнообразие. Весте с тем важнейшая тенденция развития экологических систем – не усиление жесткости связей, а сохранение и увеличение подвижности, буферности, взаимозаменяемости, т.е. повышение функционального разнообразия.

На разнообразии базируются механизмы устойчивости жизни на всех ее уровнях – от молекулярного и клеточного до биоценотического. Оно составляет основу таких модусов организации сообществ, как принцип конкурентного исключения, комплементарность, множественное обеспечение функций и т.д. Круговорот веществ может осуществляться только при достаточно биологическом разнообразии. И сама жизнь могла возникнуть на основе разделения функций в первичном круговороте веществ.

Биологическое разнообразие в его исходном общем смысле можно определить как меру качественного состава жизни, т.е. как композицию элементов, имеющих не статистическое (например, организмы клетки), а структурно-типологическое (вид, жизненная форма, тип сообщества или экосистемы) содержание. Оценка разнообразия сообщества в этом смысле полярна количественным показателям. Число особей – это показатель количества, число видов – качества, т.е. разнообразие. В экологии количественные показатели(численность, биомасса) и показатели в смысле таксономического или видового богатства обычно используются как взаимодополняющие параметры. Естественно, между этими группами показателей нет резкой границы. Ведь каждая особь в некотором смысле уникальна, т.е. отличается определенным качеством. Кроме того, с некоторых пор в экологии под рубрикой разнообразия кроме композиций таксонов, видового богатства (числа видов) стали широко использоваться показатели, отражающие соотношение количественных выражений их участки в сообществе, в распределении количественных выражений их участия в сообществе, в распределении ресурсов (по численности, биомассе и т.д.). Если эколог говорит о разнообразии, то чаще всего он имеет в виду показатели, совмещающие и число видов, и соотношения их количественных характеристик.

Формы биологического разнообразия в принципе можно выделить на всех уровнях организации жизни. Можно говорить о разнообразии генотипическом, разнообразии жизненных форм, видов популяций, сообществ, и экосистем, а также композиций таксонов разного ранга – флор и фаун. Очевидно, на каждом уровне могут быть свои системы оценки разнообразия. Реально под биологическим разнообразием подразумеваются число и соотношение элементов надорганизменных уровнях организации.

Среди основных фундаментальных направлений изучения биологического разнообразия следует, прежде всего выделить задачу его инвентаризации, базирующие на систематике. С последней тесно связаны флористика и фаунистика, флористическое и фаунистическое районирование, ареология, историческая биогеография. Чрезвычайно важно также проблема факторов и механизмов формирования разнообразия, включающие такие вопросы, как генетические основы разнообразия популяций, экологическая и эволюционная роль полиморфизма, факторы и закономерности адаптивной радиации и процессов секреции экологических ниш. Изучение биологического разнообразия в этих аспектах смыкается с важнейшими направлениями современной теоретической и эволюционной биологии. В последнее время все чаще говорят о важности номенклатуры, типологии и инвентаризации вариантов и типов сообществ и экосистем, т.е. оценки разнообразия элементов живого покрова Земли, что особенно важно для решения задач использования биоресурсов и заповедного дела.

При исследованиях зависимостей разнообразия от климатических условий возникает множество вопросов, как частного, так и фундаментального свойства. Например, весьма по-разному трактуются причины снижения видового разнообразия к полюсам. На наряду неоднократно высказывалось мнение о молодости приполярных ландшафтов и их биоты как главной причины бедности ее таксономического состава.

Общая картина распределения глобального разнообразия достаточно ясно, но представление о многих ее деталях и характере ведущих связей пока в значительной степени предположительны и противоречивы. И тут много сложных фундаментальных проблем, особенно важных сейчас в связи с усиливающейся международной координацией биологических исследований.

При анализе структуры сообществ удается выявить весьма четкие корреляции уровня видового разнообразия с различными, количественными параметрами – биомассой, плотностью населения, продуктивностью и т.д. (Гиляров, 1969; Чернов, 1978). Это свидетельствует об определяющей роли разнообразия в организации сообществ, процессах сингенеза и филогенеза.

Функциональная роль видового разнообразия в экосистемах особенно ярко выявляется при изучении процессов развития сообществ – сукцессии (Чернова, 1977). В ходе сукцессии постепенно формируется относительная сбалансированность вещественно-энергетических связей между видами, что лежит в основе стабилизации биологического круговорота веществ в данном биотопе. В природе ярко выражено множественное обеспечение основных функций круговорота, выполняемое конкурирующими и дополняющими друг друга видами. Стабилизация сообщества связана с ростом биологического разнообразия, усложнением и разветвлением пищевых цепей и усилением роли организмов – регуляторов удерживающих численность других видов. Характеризуется обычно высокой структурированностью, т.е. установившимися количественными отношениями между популяциями, определенным набором доминирующих групп, жизненных форм и т.п. Поэтому на заключительных климаксовых этапах сукцессии исследователи часто регистрируют некоторое снижение биологического разнообразия по сравнению с предклимаксовыми стациями. Показатели разнообразия обычно возрастают в периоды смены этапов, когда одновременно функционируют старый, сменяющийся, и новый, возникающие, наборы видов, а также на границах сообществ при их пространственной смене. С этими соотношениями прямо связана важнейшая практическая проблема преимуществ моно- или поликультуры, поли-, олиго- или монодоминантных сообществ при их эксплуатации и конструировании для разных целей. Многие зависимости между разнообразием и параметрами структур и сообществ исследуются в сферах островной экологии, агроценологии, экологии микроорганизмов. Но в целом следует признать, что в современной экологии сейчас еще мало достоверных данных по этим вопросам.

Закономерности, выявленные при анализе проблемы разнообразия, важны для развития разных прикладных направлений и экологической инженерии – конструирования сообществ, экологических комплексов с заданным свойством: биотехнологии, рекультивации, агроценологии, монокультуры, лесного хозяйства, зеленого строительства и т.д. Важен выбор оптимального варианта структуры конструируемого сообщества в зависимости от назначения (например, больше продукции или выше устойчивость, интенсивное или «щадящее» использование ресурса и др.) Важен вопрос о выгодности поли-, олиго- или монокультуры в биотехнологических системах.

Снижение биологического разнообразия на нашей планете следует рассматривать как важнейшую составную часть возможного глобального экологического кризиса. Между тем все более осознается, что именно достаточный уровень биологического разнообразия – необходимое условие нормального функционирования экосистем и биосферы в целом и поддержания среды обитания человека, резерва генофонда живых организмов. Понимание важности для будущей планеты и человечества сохранение биологического разнообразия привело к тому, что эта проблема заняла главнейшее место в сфере международного природоохранного сотрудничества.

Литература

1. Чернов Ю.И. Экология и биогеография. – М.: КМК, 2008. – 576 с.

2. Алтухов Ю.П. Генетические процессы в популяциях. – М: Наука, 1989. – 328 с.

3. Буко А. Эволюция и темпы вымирания. – М.: Мир, 1979. – 318 с.