Изменения биоразнообразия по основным географическим градиентам.

Закономерности распространения биоценозов (сообществ растений, животных и микроорганизмов), видов и популяций изучает наука биогеография, дающая целостное представление об органическом мире в разных областях планеты. Еще не все виды живых существ, обитающих на нашей планете, известны ученым, которые ежегодно открывают сотни новых видов (особенно это касается насекомых), и пока этот поток не иссякает. Однако уже можно, правда, приблизительно, назвать вероятное число видов разных систематических групп современных организмов. Нет ни одного человека, способного знать все уже описанные виды растений и животных, но благодаря разработанной классификации ученые-биогеографы могут ориентироваться в органическом мире таксонов (крупных систематических групп). Большая часть видов организмов обитает в тропических и экваториальных районах с достаточным увлажнением. По направлению к полюсам число видов растений и животных сокращается (в широколиственных лесах — 700 — 800; в тундрах — 200 — 300, на арктических островах — 50 — 100). Среди огромного разнообразия живых существ, населяющих нашу планету, лишь незначительная часть имеет большую численность и биомассу. Наиболее массовые в том или ином районе виды называются фоновыми. Часто именно они представляют особый интерес как с точки зрения их участия в жизни биоценоза, так и с хозяйственной. Огромное число видов современных организмов, насчитывающих буквально астрономическое число особей, в принципе может создавать бесконечное количество сочетаний. Для того чтобы разобраться во множестве биоценозов, создано несколько классификаций, группирующих их по степени сходства и различия. Наиболее разработаны классификации растительности. Наименьшая типологическая единица — ассоциация. Объединяемые в нее отдельные фитоценозы имеют одинаковый видовой состав организмов, причем в первую очередь важно сходство доминирующих видов. Кроме того, фитоценозы одной ассоциации имеют сходное строение и по другим признакам (ярусность, гидротермический режим и т. п.). Примером ассоциаций может служить ельник-зеленомошник-черничник или ельник-зеленомошник-брусничник. Сходные ассоциации образуют группы ассоциаций (например, ельники зеленомошные), которые объединяются в формации. Для формации характерен общий вид, в наибольшей степени влияющий на среду, — вид эдификатор. Дня лесов эдификаторами являются виды древесного яруса. Обычно формации называются по наименованию видов эдификаторов. Так, можно говорить о формации ельников (из того или иного вида ели). Далее следуют группы формаций (например, темнохвойные леса из формаций разных видов елей, пихт, псевдотсуги), классы формаций (хвойные леса — эдификаторы представлены близкими жизненными формами). Классы формаций объединяются в типы растительности (степь, луг, леса умеренных широт, экваториально-тропические дождевые леса). В последнее время ученые зональный тип растительности, а также соответствующий зональный тип биоценозов именуют термином «биом». Опираясь на указанную схему таксономических категорий растительности, получим схему таксономических категорий для всего биотического сообщества, для биоценозов разного ранга. Эта схема выглядит следующим образом: биоценотическая ассоциация — группы биоценотических ассоциаций — биоценотическая формация — группы биоценотических формаций — классы биоценотических формаций. Биогеография описывает, характеризует регионы суши и океана, которые различаются по составу и соотношению обитающих на этих территориях животных, растений и других организмов и образованных этими организмами сообществ. При описании учитываются особенности геологической истории того или иного региона и современные экологические условия, включая воздействие человека. Первая группа факторов определяет в первую очередь состав наборов таксонов, характеризующих регион, вторая — облик растительности и животного мира и экологические особенности сообществ, образуемых растениями и животными. Биота — совокупность всех видов растений, животных и микроорганизмов. Растительное сообщество — это совокупность растений, связанных общностью местообитания и разнообразными взаимоотношениями. В качестве примера комплекса, образующего флору и фауну средней полосы европейской части России, может служить у таежный, связанный с широколиственными лесами. Причерноморский комплекс — по преимуществу степной; туранский — степной и полупустынный западноказахстанский; космополитный — широко распространенный. Представители флористического, фаунистического и в целом биотического комплексов, как правило, возникли в пределах области, где господствовало определенное сообщество. В 1976 Г. американский биогеограф Уиттекер предложил понятия альфа-, бета- и гамма-разнообразия для того, чтобы не путать разнообразие внутри одного местообитания или региона с разнообразием ландшафта или региона, который содержит несколько местообитаний.

Альфа-разнообразие — разнообразие внутри местообитания или одного сообщества.

(разнообразие внутри сообщества, разнообразие «в узком смысле» – видовое богатство, измеряемое числом видов на единицу площади или объема, и соотношение количественных показателей участия видов в сложении сообщества, измеряемое выравненностью видов)

Бета-разнообразие — разнообразие между местообитаниями. Термин “бета-разнообразие” выражает степень изменения видового состава по географическому градиенту. Бета-разнообразие высоко, если, например, видовой состав сообществ мхов существенно отличается на альпийских лугах смежных пиков, но бета-разнообразие низко, если большинство тех же видов занимает весь пояс альпийских лугов.

Гамма-разнообразие — разнообразие в обширных регионах биома, континента, острова и т. д. Гамма-разнообразие применимо в больших географических масштабах; оно учитывает число видов на большой территории или континенте.

Три типа разнообразия можно проиллюстрировать на теоретическом примере трех альпийских лугов. Область 1 обладает более высоким альфа-разнообразием, с большим средним числом видов на луг (6 видов), чем две другие области. В области 2 наивысшее гамма-разнообразие; общее количество видов достигает десяти. В области 3 наивысшее бета-разнообразие (3,0) по сравнению с областью 2 (2,5) или 1 (1,2), поскольку все эти виды обнаружены на каждом лугу. На практике эти три показателя часто коррелируют между собой. Растительные сообщества Амазонии, например, демонстрируют высокие уровни альфа-, бета- и гамма-разнообразия. Эти количественные характеристики используются главным образом как первичные в практической экологической литературе и охватывают только часть широко понимаемого биологами биологического разнообразия. Однако они полезны при обсуждении моделей распределения видов и для выявления ареалов с высоким разнообразием, требующих охраны.

В 1979 г. Крюгер и Тейлор добавили к этой классификации еще

дельта-разнообразие — разнообразие, определяемое изменениями климатических факторов, что выражается в смене растительных зон, провинций и т. д.

В настоящее время биогеографы Г. Н. Огуреева и Н. Н. Дроздов ставят вопрос о венчающем этот ряд биомном разнообразии, или омега-разнообразии, которое характеризует соотношение биомов на участке поверхности регионального географического уровня.

Биоразнообразие в последние десятилетия — одно из самых распространенных понятий в науке и природоохранном движении. Научными исследованиями доказано, что необходимым условием нормального функционирования экосистем и биосферы в целом является достаточный уровень природного разнообразия на нашей планете. В ряде стран именно характеристика биологического разнообразия становится основой экологической политики государства, стремящегося сохранить свои биологические ресурсы, чтобы обеспечить устойчивое экономическое развитие. Разнообразие — это понятие, которое предполагает широкий диапазон изменчивости или различий между некоторыми множествами или группами объектов. Биологическое разнообразие, следовательно, предполагает разнообразие живого мира. В результате многих научных исследований стало гораздо больше известно о видовом разнообразии жизни на Земле. Если сейчас описано 1 701 000 видов растений, животных, микроорганизмов, то, по мнению ведущих специалистов-систематиков, их реальное число достигает не менее 10 — 35 млн. видов, в том числе 1 млн. видов микроорганизмов, I млн. видов нематод (круглые черви), 10 млн. видов насекомых и около 10 млн. видов грибов. Еще плохо изучены влажные тропики, где, как полагают, описан только 1 из 20 обитающих видов, особенно среди насекомых, грибов, а также представителей почвенной фауны. При всей неполноте наших знаний нельзя не отметить, что в XX в. науке стало известно, по меньшей мере, в 500 раз большее число таксонов животных и растений, чем в конце XIX в. Организмы можно классифицировать по родству (таксоны) или по другим признакам, не сводимым к родству, например по структурным, функциональным, структурно-функциональным, географическим, экологическим и т. д. Круг признаков, учитываемых в анализе типологического разнообразия, может быть неограниченно широк и зависеть от задач исследования. Представители разных таксонов растений, животных и микроорганизмов, взаимно дополняя друг друга, образуют биоценозы и биоты — биотические ядра экосистем. Поэтому для сохранения экосистем важно не допустить исчезновения конкретных видов животных и растений. Прямое действие факторов связано с изменением физических и химических свойств биосферы, таких, как соленость Мирового океана (региональное и локальное опреснение морских вод), содержание углекислого газа и озона в атмосфере, потепление и похолодание, оледенение, дрейф континентов и т. д. Именно это определяет кардинальные изменения биот во времени и пространстве, подталкивая эволюцию живых организмов или их вымирание на рубежах геологических эпох и периодов. Географические процессы определяют изменение биоразнообразия и опосредованно, через экологию не только сообществ, но также видов и популяций. Особую роль в изменении структуры сообществ играют климатические и почвенные факторы. Анализ картографических данных по распространению сообществ и экосистем свидетельствует, что их структура и пространственное размещение находятся в теснейшей зависимости от физико-химических параметров среды. Структура сообществ может и сама быть фактором, определяющим процесс эволюции биоты за счет вытеснения одних видов другими и натурализации мигрантов. Классический пример — островная география, например, Мадагаскара, Новой Зеландии, Австралии, где ход эволюции животного мира, структура сообществ определялись отсутствием в составе сообществ хищных плацентарных млекопитающих. Для выявления закономерностей изменения биоразнообразия обычно используют картографические методы. Одна из первых карт по оценке богатств флоры различных территорий земного шара — карта Е. В. Вульфа (1934). Обобщение данных о числе видов в пересчете на стандартные площади (100, 1000,10 000 и 100 000 км2) позволило составить серию картосхем, отражающих закономерности изменения уровней флористического богатства по широтному градиенту Северной Евразии.