Вопрос 4. Биологическое разнообразие как основа развития и существования биосферы. Теория биотической регуляции. Закон необходимого разнообразия экосистем.

Биологическое разнообразие как основа развития и существования биосферы.

1.Биологическое разнообразие обеспечивает основные функции биосферы:

– производство органического вещества;

– деструкцию органического вещества;

– ход биогеохимических круговоротов веществ и потоков энергии.

2. Биологическое разнообразие позволяет наиболее эффективно использовать ресурсы среды. Каждый из имеющихся в настоящее время видов приспособлен для наиболее эффективного функционирования в определенных экологических условиях – собственной экологической нише. При этом полночленные многовидовые сообщества способны использовать ресурсы среды максимально полно и с наименьшей напряженностью конкурентных отношений.

3. Наличие биологического разнообразия обеспечивает непрерывность живого покрова Земли, «всюдность жизни», по выражению В.И. Вернадского: в разных климатических зонах функционируют разные типы экосистем, в разных средах биосферы (водной, наземной, почве) обитают определенные, приспособленные к ним виды организмов. Даже в пределах одного вида имеется разнообразие аллелей, генотипов, географических рас, популяций, приспособленных к конкретным условиям.

4. Биологическое разнообразие обеспечивает непрерывность жизни во времени. В разные исторические эпохи на Земле происходили и происходят изменения условий среды обитания, но среди организмов всегда находились формы, способные к существованию в новых условиях – преадаптированные к ним, в то время как другие организмы, не имевшие таких приспособлений, вымирали.

5. Биологическое разнообразие обеспечивает биосферный гомеостаз: каждый вид в экосистеме находится под регулирующим влиянием других видов, которые препятствуют его избыточному размножению, что нанесло бы вред экосистеме. В бедных по видовому составу сообществах часто происходят вспышки численности отдельных популяций, что действует на эко-системы разрушающе.

При попытках снизить биологическое разнообразие экосистем, ограничив его одним или несколькими видами, как это делает человек в искусственных экосистемах – агроценозах, эффективность использования ими ресурсов среды снижается настолько, что они не могут существовать самостоятельно, без внесения человеком дополнительной энергии.

6. Биологическое разнообразие обеспечивает функцию развития экосистем в ходе экологических сукцессии, восстановление сообществ после повреждений. В ходе сукцессии идет постепенное замещение одних видов другими, более эффективными в изменившихся условиях. Завершают сукцессию, как правило, особые (климаксные) виды, лучше адаптированные к стабильным условиям и насыщенной среде. Но виды, свойственные ранним стадиям, не вытесняются полностью, а образуют с видами зрелого сообщества динамические равновесные системы. При изменении условий среды или действии на экосистемы внешних стрессовых факторов наличие видов, характерных для разных стадий сукцессии, позволяет экосистемам быстрее «залечивать» повреждения.

Таким образом, наличие биологического разнообразия на всех уровнях организации живого является условием устойчивого функционирования биосферы.

Теория биотической регуляции.

Профессор биофизики из Санкт-Петербурга В.Г. Горшков, начиная с 1970 г. разрабатывает теорию биотической регуляции и стабилизации окружающей среды.

Согласно первой концепции - традиционной - окружающая среда пригодна для жизни в силу уникальных условий на поверхности Земли, а естественная биота приспосабливается к любой окружающей среде благодаря главному свойству жизни - способности к эволюции и непрерывной адаптации к меняющимся условиям среды. При этом любые виды организмов, способные адаптироваться к окружающей среде и производить наибольшее количество потомков, могут составлять земную биоту. Согласно традиционной концепции изменение окружающей среды под воздействием человека - это определенный этап естественного эволюционного процесса - превращения биосферы в новую глобальную биосистему, а природное биоразнообразие - генетический ресурс человека, который следует сохранять лишь в заповедниках, зоопарках и генных банках. При этом безостановочный экономический рост возможен лишь за счет непрерывного расширения использования ресурсов биосферы.

По мнению В. В. Горшкова и др. в традиционной концепции практически игнорируются экологические ограничения на численность популяций биологических видов (в том числе человека), а также причины образования естественных сообществ и их среды обитания. Во второй концепции основная роль отводится биотической регуляции окружающей среды. Биота Земли рассматривается как единственный механизм пригодных для жизни условий окружающей среды в локальных и глобальных масштабах. В случае прекращения регулирующего воздействия биоты физически неустойчивая окружающая среда быстро перейдет (примерно за 10 тыс. лет) в устойчивое состояние, как на Марсе или Венере, где жизнь невозможна.

Пригодная для жизни человека окружающая среда создается и устойчиво поддерживается в оптимальном состоянии естественными, не нарушенными человеком экологическими сообществами живых организмов (биотой). Естественная биота компенсирует любые нарушения окружающей среды, не превосходящей порога разрушения самой биоты.

Главным достижением этой теории является определение критерия, который можно обозначить как предел устойчивости экосферы по отношению к антропогенным воздействиям (экологическая техноемкость).

Закон необходимого разнообразия: никакая система не может быть сформирована из абсолютно одинаковых элементов. Общее число функциональных элементов должно быть именно таким, сколько необходимо для устойчивого существования. Создание такой биологической системы маловероятно: это подтверждается тем фактом, что даже так называемая монокультура в сельскохозяйственном производстве таковой, строго говоря, не является — в ней всегда можно встретить сорные растения, животных-вредителей, микроорганизмы поверхностного слоя почвы и т. д.