Сохранение генофонда планеты. Изменение видового и популяционного состава флоры и фауны, вызванные антропогенной деятельностью человека

Генофонд (от греч. genes – рождающий, рожденный и франц. fond – основание) – вся совокупность видов живых организмов с их существующими и потенциальными наследственными задатками. Генофондом называют также совокупность генов, которые имеются у особей, составляющих данную популяцию.

По данным науки, первые живые существа появились 3,5 млрд лет назад; многоклеточные – около 2,5 млрд лет назад. В это время в атмосфере Земли возник кислород и она постепенно насыщалась этим газом; 600 млн лет назад содержание кислорода в атмосфере составляло 1% от современного, в этот период возникли многочисленные виды животных. 400 млн лет назад, когда концентрация кислорода достигла уже 10% от современной, возник озоновый экран, защищающий всё живое от жесткого ультрафиолетового излучения, жизнь из океана вышла на сушу, возросла интенсивность реакции фотосинтеза, появились растения. Концентрация кислорода за 100 млн лет достигла современного уровня, в то время как концентрация углекислого газа всё время убывала -- он расходовался как пища для растений при производстве биомассы. Возникновение млекопитающих и птиц произошло около 100 млн лет тому назад; приматов -- 60 млн лет, рода человека – 6 млн лет, Homo sapiens – 60 тыс. лет. На протяжении всей истории планеты сложность биосферы как системы непрерывно возрастала. Следует помнить, что не все составляющие биосферы непрерывно развиваются, некоторые биоценозы останавливаются в развитии, а затем деградируют и гибнут, не выдержав конкуренции. Первобытный человек не пошел по чисто биологическому пути развития, а предпочел общественные формы существования, то есть формирование коллективного интеллекта при развитии индивидуальности. Выделившись из животного мира характером своей эволюции, в остальном человек продолжает принадлежать животному царству, так как он еще не влияет на изменение круговорота веществ в природе.

На протяжении всей своей истории человек оказывал влияние на природу, воздействуя как на отдельные виды растений и животных, так и на сообщества в целом. За последние 100 лет рост населения, а главным образом качественный скачок в развитии науки и техники привели к тому, что антропогенное воздействие на биосферу вышло на один уровень с естественными факторами планетарного масштаба. Преобразованные человеком ландшафты (города, поселения, сельскохозяйственные угодья, промышленные комплексы и т.п.) охватили более 20% территории суши, при этом содержание углекислого газа в атмосфере за этот промежуток времени увеличилось более чем на 20%. Расход кислорода в промышленности и транспорте составляет в масштабе всей биосферы порядка 10% планетарной продукции фотосинтеза (вспомните правило 10%); в некоторых странах техногенное потребление кислорода превышает его производство растениями на территориях этих стран. В наши дни воздействие человека на природные системы становится направляющей силой дальнейшей эволюции экосистем.

Глобальное антропогенное загрязнение атмосферы, почвы и гидросферы выбросами промышленных предприятий, транспортом, бытовыми и сельскохозяйственными отходами, большинство из которых не имеют в природе редуцентов и обладают токсичным воздействием на живые организмы, приводит к серьезным изменениям в природе.

Например, активное загрязнение атмосферы промышленными выбросами («кислотными» выбросами и токсичными газами) и как следствие изменение её исходного газового состава (снижение содержания О₂ и повышение СО₂), а также пылевые загрязнения наносят вред животным, растениям, экосистемам в целом и естественно самому человеку. Выбросы токсичных веществ могут вызвать массовые отравления насекомых, птиц и диких животных. Газообразные загрязнители приводят к частичной или полной гибели растений. Влияние загрязнения атмосферы на здоровье человека см. раздел 3 и приложение 1.

Промышленная деятельность человека приводит к тотальному загрязнению почв. Основные компоненты-загрязнители – промышленные и бытовые выбросы, строительные отходы, зола ТЭЦ, выбросы пустой породы в местах разработки и добычи полезных ископаемых и т.п. Отвалы этих загрязнений скрывают под собой большие площади плодородных почв и, кроме того, они могут содержать большие количества токсичных для всего живого соединений химических элементов: серы, меди, цинка, ртути, свинца, мышьяка, алюминия и др. При геолого-разведочных работах почва засоряется промывочными жидкостями, которые используют при бурении (хлорид и гидроксид натрия), а также дизельным топливом и битумом, что приводит к засолению почв. Растительность на таких почвах как правило погибает. Широкое применение ядохимикатов в сельском хозяйстве, при озеленительных работах в городах, на дачных и садовых участках вызывает массовую гибель не только вредных насекомых и сорняков, но и оказывает губительное действие на другие живые организмы, в том числе и на человека. Часто неумелое использование пестицидов приводит к увеличению численности вредителей из-за уничтожения их естественных врагов и паразитов. Передаваясь по пищевой цепи, отравляющие вещества способствуют гибели зверей и птиц, накапливаются в пищевых продуктах, которые потребляет человек.

Острейшей проблемой современности стало загрязнение пресных вод. Быстрое развитие различных отраслей промышленности и бурный рост народонаселения ведут к нарастающим масштабам загрязнения рек, озёр и других континентальных пресноводных водоёмов бытовыми и промышленными стоками, токсичными для человека и других организмов. В водоемах, загрязненных отходами химических, металлургических, целлюлозно-бумажных и других производств, погибает все живое: водоем становится мертвым. Особую опасность для гидробионтов (жителей водоемов) представляют нефть и нефтепродукты, кислоты, соли, различные токсиканты, изменяющие параметры водной среды. Во многих водоемах загрязнение промышленными и сельскохозяйственными отходами приводит к замене основных промысловых рыб на менее ценные породы. Например, осетровые, лососевые и сиговые породы рыб постепенно заменяются на карповые и окуневые (плотва, лещ, окунь, ерш). Тотальное загрязнение пресных водоемов особенно опасно на фоне общей нехватки пресной воды. Сегодня половина человечества испытывает «водное голодание» причем это относится и к высокоразвитым странам. Местом бесконтрольного сброса различных отходов (в том числе и радиоактивных) служит акватория Мирового океана. Известный путешественник Тур Хейердал, неоднократно пересекавший разные океаны, с горечью отмечал, что все они сильно засорены отбросами с разных судов; морские течения создают в океанах целые острова из этих отбросов. Морские воды тоже сильно загрязнены нефтепродуктами. В случае аварий с крупнотоннажными нефтеналивными судами происходит катастрофическая по масштабам гибель водных птиц и морских животных. Пестициды, попадая из рек в Мировой океан, быстро разносятся морскими течениями и вызывают болезни и даже гибель многих морских обитателей.

Все вышеперечисленные проблемы только условно можно отнести к чисто экологическим. Человек давно решил техническую задачу по разработке и строительству разного рода очистных сооружений. К сожалению, эти сооружения часто не строятся или не функционируют в полной мере не из-за недостатка средств, а из-за непонимания экологической опасности – негативных последствий действия антропогенных факторов. Важен также и юридический аспект проблемы -- соблюдение законодательства, ограничивающего выброс промышленных отходов в окружающую среду. Но главнейшим, конечно, является социальный аспект рассматриваемой проблемы.

Катастрофическое влияние человека на природу впервые было реально воспринято и оценено через опубликованные списки истребленных человеком видов растений и животных. Охотясь и убивая животных ради меха, рогов, мяса, человек поставил многих из них на грань вымирания. Считают, что в современной биосфере представлено около 2 млн. видов живых организмов (за всё время существования биосферы их было не менее 1 млрд.!). По данным Международного союза охраны природы (МСОП), только за обозримый исторический период человек истребил более 100 видов крупных млекопитающих, примерно столько же видов и подвидов птиц. Главные причины уничтожения животных -- нарушение механизмов воспроизводства популяций из-за резкого снижения их численности и увеличения плотности населения, а также коренное изменение свойственных виду биотопов, нарушение биоценотических связей в виде появления новых хищников, возбудителей болезней, борьбы с вредителями, интродукции чужих видов, прямого систематического уничтожения видов для защиты продукции, непреднамеренное уничтожение. Одним из первых, кто определил влияние человека на животный мир, был русский ученый К.Ф. Рулье, который писал: «Конечно, человек имеет небольшое значение в природе как материальный ее деятель, однако же и он влияет на жизнь животных. С одной стороны, он изменяет физические условия, посреди которых живут растения и животные, почву, болота, воды, леса, а тем изменяет и приволье в пище, приюте и климате для животных. С другой стороны, человек иногда действует и непосредственно на само животное, находя в нем или врага, или пищу. При этом часто сокращается число животных, а иногда оно исчезает и всем родом – вырождается».

Не менее разрушительной оказалась деятельность человека по отношению к растительности. С давних пор во всех странах мира шла неумеренная вырубка леса. В результате многие страны практически лишились леса. В России с конца ХVII в. до 1914 года лесистость снизилась с 51% до 33%. В настоящее время центр хищнического истребления тропических лесов переместился в Центральную Америку и Юго-Восточную Азию.

Охрана природы не может ограничиваться только «запретительными» мерами (частичный или полный запрет охоты, рыболовства, создание сети заповедников, заказников, резерватов и т.п.). В популяциях зверей и птиц, на которых длительное время запрещена охота, увеличивается количество старых и больных животных, поэтому приходится допускать существование определенного количества хищников или проводить выборочный отстрел. В противном случае появляются признаки вырождения, и численность охраняемых животных падает.

В силу перечисленных негативных факторов воздействия человека на биосферу наблюдается рост так называемой генетической неполноценности человечества. Сегодня каждый 700-й ребенок в силу естественных мутаций рождается с заметными отклонениями от нормы. Раньше такие дети погибали, но успехи современной медицины позволяют им не только выжить, но и давать потомство. На это накладывается давление социальных факторов (алкоголизм, токсикомания, наркомания), перенаселенность городов, загрязнение воздуха и воды, продуктов питания, миграция населения и т.д., что приводит к размыванию генофонда, т.е. к увеличению процента неполноценных особей. Предполагается, что уже к концу ХXI в. человечество может подойти к опасному порогу такого размывания и ослабления генофонда.

Для сохранения природных ресурсов нужно не исключать вмешательство человека в дела природы, а разумно направлять его деятельность, чтобы она обеспечивала восстановление и увеличение природных богатств.

Со всеми вышеперечисленными формами технологического воздействия человечества на природные системы, которые являются прямыми формами негативного влияния на природу, надо бороться. Главное – не допускать, предотвращать такое влияние. Решение всех этих проблем находится во власти человека.

Наряду с прямым влиянием человечество всеми формами своей деятельности вносит косвенные изменения в состави условия существования природных сообществ. Развитие транспорта и связи, грандиозные масштабы гидростроительства и мелиорации, изменение ландшафтов в связи с созданием городов и введением индустриальных методов сельского хозяйства – всё это независимо от желания человека существенно изменяет условия существования окружающих его экосистем и отдельных видов живых организмов.

С развитием транспортных систем и транспортных потоков резко увеличивается переселение животных за пределы их естественных ареалов. Растения и животные «путешествуют» вместе с грузами (проникают в железнодорожные вагоны, салоны самолетов, трюмы судов, прикрепляются к днищам кораблей). Вместе с грузами переселяются крысы, мыши, тараканы, амбарные вредители, семена сорняков, возбудители болезней. Масштабы непредумышленного расселения животных и растений очень велики. Только в крупные порты регулярно завозятся многие виды. Например, в крупный порт Гамбурга в течение трех лет было завезено 490 видов животных (в том числе 4 вида ящериц, 7 видов змей, 2 – амфибий, 22 – моллюсков, остальные – насекомые и паукообразные). При благоприятных кормовых и природных условиях возможно укоренение переселенного вида, этот вид может резко повысить численность (происходит «демографический взрыв»), что сопровождается неприятными воздействиями на те или иные условия жизни человека. Даже самые строгие карантинные меры не всегда могут предотвратить непредусмотренную интродукцию чужеродных видов.

Аналогичные закономерности часто проявляются и при направленной акклиматизации видов, представляющих ценность для человека. Стихийная, экологически непродуманная интродукция вида в новые условия может окончиться неудачей. Например, вселение в 1965 г. в систему водоемов Панамского канала чужеродного вида окуня привело к поеданию им популяций местных мелких рыб. В результате появились вспышки массового развития зоопланктона и цветения воды, а также возросла вероятность эпидемических вспышек малярии. Можно привести примеры положительной интродукции, которая не сопровождалась вытеснением местных видов. Так в экосистему Каспийского моря была внедрена полихета – представитель беспозвоночных животных класса червей, составляющий большую часть планктона. Размножившись в большом количестве, новый вид сформировал устойчивую кормовую базу ценных промысловых рыб.

Существенное значение в изменении состава и биотических связей в водных сообществах имеют гидротехнические сооружения. Например, после открытия в 1869 г. Суэцкого канала в Средиземном море появился ряд гидробионтов, обитающих в Красном море. Известно отрицательное влияние плотин гидроэлектростанций на воспроизводство запасов рыб в связи с перекрытием нерестовых путей; специальные каналы для пропуска рыб строятся далеко не везде, и не все рыбы эффективно могут ими пользоваться. Создаваемые плотинами водохранилища также нередко подрывают запасы рыб, затапливая прежние нерестилища.

В современных условиях антропогенное изменение ландшафтов представляет собой наиболее мощный и постоянный фактор, оказывающий влияние на видовой состав, структуру и экологические связи в экосистемах. Антропогенные изменения ведут к обеднению видового состава и упрощению биоценотических связей в экосистеме, что снижает устойчивость экосистем к внешним воздействиям и приводит к нарушению равновесия внутрисистемных взаимосвязей. С другой стороны, введение человеком в исходный тип ландшафта элементов мозаичности, увеличивает биологическое разнообразие и усложняет связи в биоценозе, что повышает устойчивость таких антропогенных биоценозов. В антропогенных «культурных» ландшафтах создаются условия для формирования устойчивого комплекса птиц и насекомых, ограничивающих возможности вспышек вредителей.

Разные виды по-разному реагируют на антропогенное изменение ландшафтов. Основная причина вымирания животных в последние столетия заключается не столько в их физическом истреблении, сколько в нарушении условий нормального существования и воспроизводства. Отсюда следует, что для сохранения исчезающих видов их следует охранять на специальных заповедных территориях, которые сохранили «эталоны» нетронутых зональных экосистем, а если это невозможно – сохранять их в искусственных экосистемах. В то же самое время в составе экосистем всегда есть виды, которые получают в измененных ландшафтах достаточные возможности для реализации экологических требований к среде обитания (животные находят достаточное количество корма и приемлемую гармоничную среду обитания). Особенности городской архитектуры (ниши, щели, уступы, карнизы) открывают широкие возможности для поселения многих видов птиц и других животных. В современных городах рядом с человеком проживают стрижи и сизые голуби, в городских парках и на бульварах можно встретить дроздов, зябликов, белок и других животных. Животные, существование которых тесно связано с человеком и местом его проживания, получили название синантропные организмы (от греч. syn – вместе и anthropos – человек). Синантропными стали паразиты человека и домашних животных, клещи и многие насекомые, которых в настоящее время относят к амбарным вредителям, заселяющим зернохранилища. Некоторые синантропные организмы (мыши, крысы, клопы и тараканы) уже редко встречаются вне места жительства человека. На искусственных водоемах можно встретить гусей, уток и даже лебедей. Получая от людей корм, эти птицы часто остаются зимовать на этих водоемах, чего раньше не наблюдалось. Часть видов птиц связана с городскими свалками (грачи, галки, вороны, голуби и чайки в прибрежных городах). Подземные коммуникации широко используются грызунами.

Охрана растительного и животного мира требует усилий и компетенции самых различных специалистов и организаций. Подчас человек изменяет окружающую среду быстрее, чем ее изучает, а это таит в себе опасность невосполнимого ущерба флоре и фауне. Это одна из главных причин, которая вызвала к жизни Красную книгу.Красный цвет – это сигнал тревоги, действенное средство для привлечения внимания к тому или иному виду, который оказался под угрозой исчезновения. В Красную книгу Российской Федерации занесены редкие и исчезающие виды, приводится их строгое научное описание: систематическое положение, внешний вид, распространение, основные сведения по биологии, численности и необходимые меры охраны. Состав видов, включаемых в Красную книгу не остается постоянным, он меняется от выпуска к выпуску этой книги, как в результате накопления новых знаний, так и в результате изменения ситуации с тем или иным видом в лучшую или худшую сторону. В зависимости от ситуации и степени угрозы исчезновения все виды, вносимые в Красную книгу РФ, делятся на пять категорий – от видов, находящихся под непосредственной угрозой полного исчезновения, до видов, которые с помощью принятых мер уже восстановили свою численность, но нуждаются в постоянном контроле.

Красная книга –список и описание редких и находящихся под угрозой исчезновения животных, растений и грибов, аннотированный перечень их видов и подвидов с указанием современного и прошлого распространения, численности и причин её сокращения, особенности воспроизводства, уже принятых и необходимых мер охраны вида. Существуют международный (МСОП – Международный союз охраны природы), национальный (в масштабах государств) и локальный варианты Красной книги. В Международную Красную книгу входят следующие тома: «Млекопитающие» - 310 видов, «Птицы» - 320 видов, «Земноводные и пресмыкающиеся» - 162 вида, «Рыбы» - 40 видов. Международная красная книга растений включает 250 таксономических групп (в охране нуждаются примерно 20 тыс. видов высших растений, что составляет около 10% мировой фауны).

Международный союз охраны природы (МСОП) собирает информацию о состоянии природы в разных регионах мира, организует кампании против торговли продуктами животного происхождения и мероприятия по спасению растений и животных от вымирания.

Пути решения проблемы сохранения генофонда планеты:

1) Разработка и осуществление согласованной международной программы охраны окружающей среды, включающей следующие мероприятия:

· создание международного экологического фонда для организации и проведения природоохранных мер мирового значения (по прекращению вырубки тропических лесов, улучшению качества питьевой воды и пр.);

· установление международных экологических стандартов и контроля за состоянием природной среды (с правом инспектирования любой страны);

· введение международных квот (норм) на вредные выбросы в атмосферу (такой опыт уже существует с 1987 г. в отношении фтор-, хлорсодержащих углеводородов – фреонов, разрушающих озоновый слой);

· объявление природной среды достоянием всего человечества и введение в международную практику принципа «платит загрязняющий» (например, введение международного «зеленого налога» на вредные выбросы).

2) Постоянное, полное и правдивое информирование людей о состоянии среды их обитания, экологическое просвещение и воспитание, формирование экологического мировоззрения в обществе.

3) Создание обоснованного природоохранного законодательства, в котором должны быть предусмотрены высокая ответственность за его нарушение и действенные стимулы, побуждающие к охране окружающей среды (например, введение специальных «экологических налогов» на применение наиболее «грязных» технологий и, наоборот, -- налоговых льгот для экологически чистых производств).

4) Переход к новой экологичной технологической культуре (рациональные подходы к использованию природных ресурсов, применение наиболее «чистых» и наименее редких из них, забота о воспроизводстве возобновляемых ресурсов, внедрение безотходных и малоотходных, ресурсо- и природосберегающих технологий, экозащитных систем и т.д.).

5) Непрерывность экологического образования.