- •3. Экономика охраны биоразнообразия как проблема
- •4. Сохранение биоразнообразия на видовом и экосистемном уровнях.
- •5. Роль зоопарков, аквариумов, ботанических садов и дендрариев в сохранении видов. Банки семян. Законодательная защита видов.
- •7. Высшие растения. Биологическое разнообразие в мире. Особенности установления редкости. Масштабы исчезновения видов растений.
- •8. Биологическое разнообразие орнитофауны. Масштабы истребления птиц. Характеристика редких птиц мира, России.
- •9. Биологическое разнообразие рептилий и амфибий. Причины исчезновения. Масштабы истребления. Характеристика редких видов мира, России.
- •10. Биологическое разнообразие млекопитающих. Характеристика редких ,исчезающих и исчезнувших видов. Млекопитающие европы ,находящиеся на грани исчезновения.
- •11. Анализ Красных книг. Красная книга рф. Принцип построения.
- •12. Категории охраны по мсоп. Оценки популяций в региональной Красной книге. Примеры видов разных категорий.
- •13. Характеристика редких млекопитающих России, Краснодарского края.
- •14. Проблемы охраны биоразнообразия по таксономическим группам. Биоразнообразие живой природы мира. Роль человека в сокращении биоразнообразия.
- •15. Войны и природа. Влияние Великой Отечественной войны на живую природу России. Химическая война во Вьетнаме и ее последствия.
- •17. Агроценозы как антропогенные экологические комплексы. Особенности живой природы. Три группы организмов. Экологические особенности агроценозов (монокультура, резистентность вредителей и т.Д.).
- •18. Пресноводные экосистемы: болота. Особенности болотных экосистем. Проблемы сохранения биоразнообразия болот.
- •29. Проблемы охраны живой природы и сохранения биоразнообразия по географическим зонам и типам ландшафтов и экосистем. Классификация мсоп – Удварди.
- •30. Биологическое разнообразие. Уровни биоразнообразия (видовое, генетическое, экосистемное). Структура биоразнообразия. Эволюция биоразнообразия. Угрозы биологическому разнообразию.
- •31. Биогеоценотически-биосферный уровень охраны живой природы. Проблемы биогеоценозов. Изменение видового состава экосистем и ценозов.
- •32. Популяционно-видовой уровень. Популяционные проблемы охраны живого. Роль возрастной структуры популяций. Роль половой структуры популяций. Роль пространственно-генетической структуры популяции
- •35.Редкие виды животных и растений лесных экосистем Краснодарского края. Особенности экологии. Лимитирующие факторы. Характеристика и примеры.
- •36. Редкие виды животных и растений степных экосистем Краснодарского края. Особенности экологии. Лимитирующие факторы Характеристика и примеры.
- •37. Редкие виды животных и растений экосистем сухих субтропиков Краснодарского края. Особенности экологии. Лимитирующие факторы Характеристика и примеры.
- •38 Редкие виды животных и растений субтропических колхидских лесных экосистем Краснодарского края. Особенности экологии. Лимитирующие факторы. Характеристика и примеры.
- •39 Редкие виды животных и растений высокогорных экосистем Краснодарского края. Особенности экологии. Лимитирующие факторы. Характеристика и примеры.
- •3. Шафран долинный Crocus vallicola Herb. 1845
- •1. Кудрявый пеликан Pelecanus crispus Bruch, 1832
- •2. Малый баклан Phalacrocorax pygmaeus (Pallas, 1773)
- •41. Редкие виды животных и растений морских экосистем Краснодарского края. Характеристика и примеры. Лимитирующие факторы и мотивы охраны.
- •42. Перечислить редкие виды высокогорий Краснодарского края. Лимитирующие факторы и мотивы их охраны.
- •43. Эволюция природы и общества. Значение природы для человека.
- •48. Редкие виды пресмыкающихся Краснодарского края. Характеристика местообитаний. Причины исчезновения, мотивы охраны.
- •49. Животный мир в измененной среде обитания. Особенности среды обитания домашних животных
- •50.Менеджмент и сохранение биоразнообразия.
- •52. Этико-эстетических подходы в охране дикой природы: экологическая этика и религия, морально-религиозные мотивы защиты дикой природы, этика дикой природы.
31. Биогеоценотически-биосферный уровень охраны живой природы. Проблемы биогеоценозов. Изменение видового состава экосистем и ценозов.
Элементарной структурной единицей биосферного уровня организации жизни на Земле является биогеоценоз. Биогеоценоз — совокупностью растений, животных, грибов и микроорганизмов, связанных между собой и образующих «жизненное сообщество».
Подавляющее большинство проблем охраны живой природы так или иначе связано с процессами, происхо дящими на биогеоценотическом уровне.
Чувствительность разных видов к загрязнению оказывается неодинаковой. Общими свойствами выживающих видов оказываются, как правило, их более мелкие размеры тела и меньшая продолжительность жизни. Часто выпадение каких-то видов из экосистемы ведет к усиленному развитию других видов; меняется так называемое ранговое распределение.
Существуют типы биогеоценозов, которые подверглись особенно сильному разрушению. К ним относятся в первую очередь травянистые (степного типа) биогеоценозы повсеместно, на всех континентах замещаемые агробиогеоцепозами. Уничтожению подвергаются некоторые другие типы биогеоценозов, в первую очередь влажные тропические леса, особенно в Африке, Азии, Южной Америке. Эти тропические леса отличаются исключительно высоким видовым разнообразием, они содержат до 40—50 % всего числа видов в биосфере.
32. Популяционно-видовой уровень. Популяционные проблемы охраны живого. Роль возрастной структуры популяций. Роль половой структуры популяций. Роль пространственно-генетической структуры популяции
Популяционно-видовой уровень
Особи в природе не абсолютно изолированы друг от друга, а объединены более высоким рангом биологической организации. Это популяционно-видовой уровень. Он возникает там и тогда, где и когда происходит объединение особей в популяции, а популяций в виды. Популяции - это совокупность особей одного вида, населяющих определенную территорию, более или менее изолированную от соседних совокупностей того же вида. Такие объединения характеризуются появлением новых свойств и особенностей в живой природе, отличных от свойств молекулярно-генетического и онтогенетического уровней.
Популяция (в генетико-эволюционном смысле этого понятия) является элементарной единицей эволюционного процесса, тогда как вид - качественным этапом этого процесса. Оба эти обстоятельства подчеркивают исключительную важность событий, протекающих на этом уровне организации жизни, для глубокого понимания, как существующих опасностей, так и возможностей управления процессами, определяющими само существование видов в биосфере планеты. Популяционные проблемы охраны живого. Одним из существенных свойств популяции является то, что она обладает собственной эволюционной судьбой. Это свойство основано на том, что популяция обычно состоит из достаточно большого числа особей, имеющих определенный запас генетической изменчивости. Эта изменчивость служит элементарным эволюционным материалом, позволяющим при естественном отборе формировать новые адаптации к изменяющимся условиям среды.
Степень влияния повреждающих, в том числе антропогенных, факторов на популяции с разной возрастной структурой различна. Это связано с тем, что разные возрастные группы внутри популяции обладают, как правило, различными пищевыми спектрами и образуют собственные экологические субниши. Поэтому действующий (повреждающий) агент (например, какое-либо загрязнение) имеет меньше шансов повлиять на популяцию в целом, если для нее характерна сложная возрастная структура. Например, уничтожение всех до единого вылетевших взрослых особей майских жуков в данном году не приведет к катастрофическим последствиям для всей популяции, так как на следующий год вылетят жуки нового поколения (оно еще переживает личиночную фазу в земле). В то же время уничтожение всех перезимовавших землероек ранней весной прекратит существование популяции, так как новые поколения зверьков могут родиться только от перезимовавших особей. Роль половой структуры популяции
Половая структура популяций оказывается не менее лабильным эволюционным параметром, чем возрастная структура. Первичное, генетически определяемое соотношение полов 1:1 (на уровне зигот) у многих видов отличается в ту или другую сторону от вторичного (у новорожденных млекопитающих, при откладке яиц другими животными, образовании семян у растений) и еще более заметно отличается от третичного, характерного для взрослых особей. Как может быть связана половая структура популяции с проблемами ее охраны? Есть основания считать, что более устойчивыми к разного рода воздействиям должны быть популяции, имеющие партеногенетических особей: для размножения партеногенетической самке нет необходимости встречаться с самцом. Есть довольно много данных, указывающих на возможность сравнительно быстрого регулирования вторичного и третичного соотношения полов в результате неблагоприятных воздействий на популяцию. Хотя механизм такой регуляции недостаточно ясен, сам факт возможности ее указывает на существование в популяции резервов, которые могут быть использованы человеком для повышения устойчивости популяций к неблагоприятным воздействиям. Не исключен, наконец, и прямой искусственный отбор в популяциях, находящихся под угрозой исчезновения, в направлении получения большего числа самок. С эволюционной точки зрения, равно как и с позиций охраны генофонда, важно, что в изученных случаях партеногенетические и апомиктические формы сохраняли весь спектр генетической изменчивости, характерный для бисексуальных популяций. Некоторые антропогенные воздействия направлены именно на один конкретный пол, что специфическим образом разрушает структуру популяций (например, промысел уток, оленей, китов и другие). Значение половой структуры популяций для проблем охраны животных и растений должно привлечь большее внимание исследователей. Роль пространственно-генетической структуры популяции. Изменение оптимального соотношения разных возрастно-половых групп может вызвать нарушение генетической структуры популяций и, как результат этого, замедление ее пополнения. При рациональной организации промысла задача сводится к тому, чтобы при неизбежном нарушении генетической структуры популяции свести минимуму отрицательные последствия и, по возможности, вызвать к жизни резервы восстановления и поддержания оптимальной генетической структуры популяции. Иногда с целесообразнее с точки зрения сохранения генетической структуры популяции - изъять из популяции несколько семейных групп полностью, чем, скажем, добыть всех взрослых самцов из большинства существующих группировок. Видовые проблемы охраны живого. Вид является качественным этапом эволюционного процесса и основной таксономической единицей для охраны живой природы как носитель уникального генофонда. Вымирание вида необратимо; восстановить утраченный вид принципиально невозможно. Другие ресурсы хотя бы теоретически могут быть либо заменены, либо получены вне нашей планеты. Разнообразные формы жизни не могут быть ни восстановлены, ни получены вне биосферы. То экологическое равновесие, которое и позволяет человеку существовать в биосфере Земли, возникает и поддерживается живой природой. Уничтожение видов на определенном этапе давления на биосферу должно привести к разрушению этого экологического равновесия. Поэтому уничтожение видов - это не только утрата еще неизвестных полезностей и путей развития, но и реальная угроза существованию биосферы ныне существующего типа. Все это определяет центральное положение вида в проблеме охраны живого. В настоящем разделе мы затронем две главные темы, связанные с видовым уровнем организации жизни: проблему типологии видов и проблему структуры вида, учет которых необходим при организации и планировании мероприятий по охране природы. Роль структуры вида. Между популяциями, одного вида обычно существует определенный обмен особями (генами). Именно этот обмен поддерживает генетическое единство вида, определяя существование его как интегрированной системы взаимосвязанных популяций. Эволюционно наиболее пластичным, а следовательно, и наиболее устойчивым по отношению к антропогенным влияниям оказывается широко распространенный вид, состоящий из множества популяций, приспособленных к несколько различным условиям существования. Популяционный тип организации обеспечивает устойчивость вида по отношению к факторам внешней среды, определяет лабильность его как системы, возможность возникновения разнообразных приспособлений к новым условиям жизни вплоть до образования новых видов. Заметим, что при образовании новых видов (и последующем вытеснении этими видами породившего их старого вида) не происходит утраты эволюционного генофонда: генофонд нового вида сохраняет основные черты генофонда предкового вида. Вымирание старого вида в результате превращения его в другой вид принципиально отличается от вымирания, наступающего в результате конкуренции с другими видами (или антропогенных воздействий), и бесследного исчезновения генофонда из общего генофонда биосферы, что является невосполнимой утратой. В процессе эволюции живого на Земле «сумма жизни», под которой Ч. Дарвин понимал разнообразие видов и форм живого, постоянно увеличивалась. В настоящий момент развития биосферы наблюдается опасное замедление увеличения и даже снижение «суммы жизни» на планете в результате катастрофического процесса сокращения числа форм живого. Существует и другой тип видовой организации, который условно можно назвать «беспопуляционным»; он характерен, например, для некоторых видов уток, радиус индивидуальной активности которых велик. Внешне это выражается и в том, что среди большинства уток крайне редко выделяются подвиды - группы популяций со специфическими адаптациями и признаками. По-видимому, этот путь организации возможен лишь для видов, достигших высокого уровня индивидуального приспособления к среде обитания или имеющих экологическую нишу, связанную с крайне широко распространенными физико-географическими условиями. Популяционный тип организации преобладает в биосфере. Он потенциально важен тем, что дает основания для формирования новых видов посредством накопления специальных приспособлений и изоляции части популяций старого вида. Как связана структура вида с проблемами охраны живого? Рассмотрим для этого возможные пути антропогенного влияния внешней среды на эту структуру. Прежде всего могут происходить два связанных между собой процесса: сокращение численностей отдельных популяций (вплоть до исчезновения) и сокращение (вплоть до прекращения) связей между популяциями в результате урбанизации и технизации биосферы. Непосредственные следствия этих процессов будут следующие. С одной стороны, исчезновение отдельных популяций и сокращение генетического разнообразия вида в целом. С другой стороны, в результате усиления действия изоляции при сохранении достаточной численности популяций возможно убыстрение темпов формообразования (изоляция - фактор-усилитель различий согласно современному учению о макроэволюции). Сокращение численности видов с беспопуляционной структурой (утки) и доступных им мест обитания в крайних случаях могут привести, по-видимому, к вымиранию таких форм. Окончательный результат пока непредсказуем, поскольку зависит от ряда факторов: уровня генетической изменчивости, скорости протекания процессов изменения среды, темпа уменьшения численности. В целом при сокращении численности происходит дезорганизация как популяционной, так и внутривидовой структуры в целом, что ведет к ослаблению жизнеспособности вида, уменьшению генетической изменчивости, а все вместе взятое — к ослаблению его устойчивости по отношению к действию факторов внешней среды, в первую очередь антропогенных. Роль внутривидовой изменчивости. Очевидно, что чем нее изменчив вид, тем более он способен противостоять давлению внешних повреждающих факторов. Примеров такого рода много. Особенно хорошо изучены случаи воздействия пестицидов на популяции и виды животных и действие гербицидов на растения. К сожалению, большинство видов, требующих защиты, отличается обратными тенденциями - понижением численности особей, составляющих отдельные популяции, и понижением общей видовой численности, этих условиях неизбежно происходит сокращение общего объема наследственной информации, уровня внутривидовой изменчивости. Генетическая изменчивость природных популяций первично зависит от числа возникающих мутаций а вторично - от процессов генетической комбинаторики позволяющих удерживать эти мутации в генофонде вида в разном сочетании. Для оценки величины генетической изменчивости с точки зрения охраны природы необходимо принять во внимание следующие противоречивые обстоятельства. Во-первых, широкое распространение мутагенов в среде неизбежно должно вызвать определенное повышение темпа спонтанного мутационного процесса и тем самым, казалось бы, служить источником для появления новых наследственных вариантов. Во-вторых, изменение условий обитания животных и растений связано прежде всего с влиянием антропогенных причин, которые необычны для естественного хода эволюции жизни на Земле (распространение необычных химических соединений, влияние мощных электромагнитных полей и пр.), и потому приспособление к ним может оказаться сложнее, чем к привычным, биологическим или климатическим изменениям среды. Пока имеется крайне мало точных оценок генетической изменчивости популяций, находящихся на грани вымирания. Накопление и анализ данных внутривидовой генетической изменчивости разных форм, в том числе сравнение этих параметров у разных по числу особей популяций, а также в одной и той же популяции на разных фазах жизни — все эти данные необходимы для дальнейшего теоретического анализа проблемы связи внутривидовой изменчивости с потенциальной резистентностью видов и популяций по отношению к нарушающим факторам среды. Эта проблема, в известной мере, является важнейшей при решении задачи минимальных численностей. 33. Онтогенетический уровень. Процессы и явления, происходящие на уровне индивида. Действие пестицидов. Влияние шумового загрязнения. Тератогенный и эмбриотоксичный эффект химических веществ.
Онтогенетический уровень
Онтогенетический уровень охватывает все отдельные одноклеточные и многоклеточные живые организмы. Термин «онтогенез» ввел немецкий биолог Э. Генель. Он же полагал, что онтогенез в краткой форме повторяет фиогенез (отдельный организм в своем развитии повторяет историю рода).
Поскольку всякий организм начинается с клетки, изучение онтогенетического уровня следует начинать с клетки. Процессы и явления, происходящие на уровне индивида (особи), составляют необходимое и существенное звено функционирования живого, любой формы существования жизни на Земле. Особенности реализации наследственной информации в онтогенезе и закономерности индивидуального развития в целом являются пока наименее изученным разделом современной биологии. Процессы нормального онтогенеза могут быть нарушены какими-то необычными влияниями. Установлено, например, что накопление пестицидов (особенно ДДТ и его производных) в организме хищных птиц ведет к нарушению развития яиц и формирования яйцевых оболочек из-за изменения обмена кальция в организме. Накопление пестицидов, полихлорбифенилов (ПХБ) и некоторых других загрязняющих веществ в организме млекопитающих и человека может приводить к необратимой потере репродуктивной способности. Считается, что концентрация ионов тяжелых металлов и ПХБ в организме балтийских тюленей является причиной болезней и дисфункций органов размножения у самок, снижения плодовитости, прекращения беременности. В Ботническом заливе Балтийского моря, где концентрация ПХБ высока, беременны только 27 % половозрелых самок серых тюленей, в то время как в районах с низким содержанием ПХБ процент беременных самок - до 90 %. Массовым явлением стало отравление водоплавающих птиц свинцовой дробью в некоторых странах Западной Европы и в США. Сублетальные концентрации пестицидов иногда оказывают совершенно противоположное воздействие на насекомых: их малые дозы вместо подавления могут, наоборот, стимулировать размножение некоторых видов. Любые физико-химические факторы, к которым у организмов нет выработанного в эволюции приспособления, также могут отрицательно влиять на процессы воспроизводства. Отрицательное влияние шумового загрязнения среды многократно подтверждено экспериментально на разных организмах - от растений до млекопитающих. В одной из серии опытов мыши «озвучивались» в течение года на протяжении 2 ч ежедневно шумом, записанным в нью-йоркском метрополитене. В результате животные стали плохо размножаться: почти все самцы потеряли способность оплодотворять самок, часть самок оказалась неспособной рожать вообще, а у других резко сократилось число детенышей в пометах. Все больше появляется данных о воздействии шумового загрязнения среды даже на растения. Многочисленны примеры отрицательного действия обычных атмосферных загрязнений на процесс онтогенеза животных и растений. Один из опытов такого рода был поставлен на мышах. Экспериментальные животные жили постоянно в атмосфере с повышенным содержанием С02. Через некоторое время эти животные стали предпочитать не чистую воду, а слабый раствор этилового спирта: стали алкоголиками. Итак, в целом проблемы охраны живого, касающиеся онтогенетического уровня строения жизни, связаны с тем или иным влиянием, которое оказывают антропогенные факторы на процессы индивидуального развития организмов, причем существенным моментом является длительность влияния того или иного фактора. Важно не только астрономическое время, но и время биологическое, а точнее, онтогенетическое, определяемое числом клеточных делений на определенных фазах эмбрионального развития. Пока нет точных и подробных данных о характере изменения онтогенетического времени у разных видов живых существ в результате антропогенных воздействий, но несомненно, что тепловое загрязнение биосферы неизбежно должно коснуться этого параметра жизни. Установлено, что диапазон толерантности (выносливости) многих организмов к тем или иным неблагоприятным факторам сужается на некоторых стадиях онтогенеза. Это означает, что и различные антропогенные воздействия (в том числе загрязнение) действуют более губительно именно на определенных этапах индивидуального развития. Например, для ряда организмов, в том числе многих гидробионтов, таковыми являются начальные стадии онтогенеза. Антропогенные воздействия могут нарушать и сложные формы поведения животных, что в конечном итоге мешает нормальному прохождению важных этапов постнатального (послеродового) онтогенеза. Так, ПХБ и другие загрязняющие вещества могут снижать способность детенышей высших животных (например, приматов) к обучению - это установлено экспериментально. Воздействие на онтогенез часто приводит к уменьшению или увеличению плодовитости, а следовательно, влияет на численность популяции.
Молекулярно-генетический уровень. Действие антропогенных загрязнений на структурно-функциональные системы клетки. Нарушения генетических систем. Мутагенное влияние загрязнений.
Молекулярно-генетический уровень Относящиеся к нему проблемы охраны живого включают прежде всего действие загрязняющих веществ и других антропогенных факторов на молекулярные структуры и процессы в клетках. Ряд проблем возникает и в связи с молекулярными превращениями загрязняющих веществ в экосистемах. Действие антропогенных загрязнений на структурно-функциональные системы клетки. Можно считать, что наибольшую опасность для функционирования живых систем на внутриклеточном уровне представляют различные воздействия: на структуры, связанные с хранением и передачей наследственной информации; 2) на мембраны; 3) на ферментные системы. Мутагенное влияние загрязнений. Несколько групп загрязняющих веществ являются сильными мутагенами. Среди них - многие пестициды, некоторые металлы, нитрозосоединения и нитриты, их образующие, нитраты, легко переходящие в нитриты, ароматические углеводороды, многие соединения, используемые в производстве полимеров, кислот, бумаги ит.д. Многие мутагены одновременно являются и канцерогенами. Мутагенная активность обнаружена у многих сравнительно обычных соединений, таких, как акридиновые красители, перекиси, азотистая кислота, уретан, формальдегид, гидроксиламин, а также у кофеина и целого ряда лекарственных препаратов. Подчеркнем здесь известный в генетике феномен: нижнего порога мутагенного действия не существует — любые концентрации, даже ничтожные, способны вызвать появление новых мутаций. На одном из генетически наиболее изученных объектов - дрозофиле - было обнаружено влияние применения ДДТ, что вызывало изменение хромосомного состава природных популяций этой плодовой мушки. Некоторые другие пестициды, подвергаясь трансформации в организмах, образуют более мутагенные соединения, чем исходные вещества. Возможность взаимного усиления действия нескольких мутагенов, испытываемых одновременно, в принципе установлена. Однако совместная мутагенная активность комбинаций загрязняющих веществ изучена недостаточно - работ по этим вопросам еще мало. Объяснением, но не оправданием такой ситуации может служить высокая пока еще стоимость работ: изучение только одного соединения с учетом его возможных генетических и экологических эффектов требует затрат до 500 тыс. долларов. Мутагенным действием обладает и ряд физических факторов, в первую очередь ионизирующее и ультрафиолетовое изучение. Конечно, для генетических систем клеток имеет значение не абстрактная мутагенность вещества или фактора, а то, во сколько раз (при конкретных концентрациях и дозах) антропогенные мутагены увеличивают темп естественного мутационного процесса.