какое вмешательство в природу помогает справиться с истощением генофонда
Изменение генофонда популяций
Причины, значение и меры по сохранению генофонда
Изменение генофонда популяций – это сигнал о существенном изменении окружающей среды. Генетическое разнообразие обеспечивает правильное развитие популяции и делает ее устойчивой к неблагоприятным факторам окружающей среды и патогенам. Наблюдаемое в настоящее время истощение генофонда многих видов приводит их к уничтожению, которое человек не может предотвратить, несмотря на многочисленные усилия.
Причины изменения генофонда популяции
Есть много видов, генетическое разнообразие которых постоянно сокращается и которым угрожает исчезновение. К ним относятся, например, зубр, сапсан, гепард, арабский орикс, гигантская панда и горная горилла. Эти виды имеют истощенный генетический фонд, что связано с их значительной восприимчивостью к определенным заболеваниям и потерей способности адаптироваться к изменениям в условиях среды обитания, а зачастую и со снижением плодовитости.
Для справки! Гигантская панда очень неохотно размножается в неволе, а в дикой природе встречается редко. Кроме того, ее способность к оплодотворению длится всего 2-3 дня и происходит только один раз в год. Чтобы спасти вымирающий вид, ученые разводят этих животных.
Непосредственной причиной снижения генетического разнообразия является уменьшение количества особей в популяции. Гены передаются из поколения в поколение случайным образом. Чем больше количество особей имеет данный аллель, тем больше вероятность того, что он будет передан потомкам и закреплен в популяции.
Если, с другой стороны, конкретный аллель спорадически встречается в популяции, высока вероятность его исчезновения из генофонда. Следовательно, только достаточно большая популяция гарантирует передачу разнообразного генетического материала следующим поколениям. У большого количества особей также больше шансов на появление мутаций и получение новых аллелей генов, имеющих адаптивное значение.
В чем источник изменений в генофонде?
Важной причиной снижения генетического разнообразия является исчезновение местных подвидов или разновидностей диких организмов, а также появление все большего числа отобранных, генетически однородных разновидностей сельскохозяйственных культур и пород животных. С исчезновением диких разновидностей исчезают все уникальные аллели, которые были в их генотипе и обуславливали адаптацию к местным условиям окружающей среды.
Когда каспийский тигр вымер, все аллели, специфичные для этого подвида, не встречающиеся у других подвидов тигра, исчезли. В девятнадцатом веке вытеснение старых сортов картофеля новыми привело к потере гена, определяющего устойчивость этого растения к фитофторозу, что привело к исчезновению этого овоща и сильному голоду, опустошающему население Ирландии.
Изменение генофонда – величайшая угроза нормальному функционированию жизни
Каждый вид имеет свое место и выполняет определенную функцию в экосистеме. Если он умирает, экосистема становится менее стабильной. Живые организмы влияют друг на друга. Они связаны друг с другом, в том числе пищевыми отношениями, благодаря которым в природе происходит круговорот материи и поток энергии.
Зеленые растения осуществляют процесс фотосинтеза: из воды и углекислого газа под действием света образуются простые органические соединения, называемые продуцентами. Есть и потребители:
Организмы могут конкурировать за свет, пищу, жизненное пространство, воду, минеральные соли или партнера. Два вида могут тесно сосуществовать друг с другом, не причиняя друг другу вреда, от которого выигрывает каждая или только одна из сторон.
Например, одна из них может паразитировать на другой. В этом случае одна сторона выигрывает, а другой причиняется вред. Все организмы в процессе эволюции приспособились к условиям, в которых они живут. Зависимости создают сложную сеть связей.
Какое значение имеет изменение генофонда?
В настоящее время наблюдается резкое сокращение биоразнообразия, а вместе с ним и генофонда популяций. Потеря большего количества видов снижает шансы на выживание. Наиболее важными факторами, способствующими снижению биоразнообразия, являются:
Среды обитания, которые раньше представляли собой огромные пространства, были разделены барьерами в результате деятельности человека:
Следствием этого является истощение генофонда популяции, что может привести к ее исчезновению. Вслед за этим смена эволюционного направления развития – вот какое значение имеет изменение генофонда.
В настоящее время ежегодно вымирает от 5 000 до 50 000 видов растений и животных. Это в 100-1000 раз больше, чем процесс естественного вымирания без влияния человеческой цивилизации. Нужно помнить, что умирают крупные и впечатляющие виды, такие как рысь, тигр, жираф или ныне вымерший черный носорог, а также маленькие незаметные виды, которых, возможно, еще предстоит обнаружить и назвать.
Для справки! Согласно отчету WWF «Living Planet Report 2016», с 1970 по 2012 год популяция позвоночных сократилась на 58%! Результаты анализа публикаций и проведенных исследований насекомых за последние 40 лет впечатляют. Прогнозируется, что, если люди продолжат ухудшать окружающую среду, до 40% всех видов насекомых могут исчезнуть в течение следующих нескольких десятилетий.
Виды изменения генофонда:
Загрязнители воды, почвы и воздуха также влияют на живые организмы. Реакция на любые изменения в окружающей среде варьируется от вида к виду. Начиная от изменения скорости роста, размножения и заканчивая вымиранием наиболее уязвимых. Здесь также могут быть предприняты действия по сохранению генофонда популяций и биоразнообразия.
Меры по сохранению генофонда популяций
Чтобы предотвратить утрату биоразнообразия, принимаются активные меры защиты. Один из них заключается в восстановлении условий среды обитания для нормального функционирования экосистем, поддержки природных процессов, которые были нарушены, или восстановления популяции.
Остальные – обеспечивают связь между разделенными фрагментами среды обитания, создавая новые или соединяя нарушенные экологические коридоры. Поддержание этой взаимосвязанности всегда следует рассматривать в трех пространственных масштабах:
Некоторые меры, которые население может самостоятельно предпринять для защиты генофонда популяций:
Задачи сохранения генофонда планеты
Оглавление.
Технологические формы воздействия человека на биосферу…….2
Экологические формы воздействия человека на биосферу………6
Введение.
В последние 30 – 40 лет 20 в. внимание общества к проблемам взаимодействия человеческой цивилизации с окружающей средой резко усилилось. Если до 1960 г. слово «экология» знало небольшое количество специалистов-биологов, то после 1960 г. экологическим проблемам уделяется все больше внимания.
Человек издавна оказывал влияние на природу, воздействуя как на отдельные виды растений и животных, так и на сообщества в целом. Но лишь в текущем столетии рост населения, а главным образом качественный скачок в развитии науки и техники привели к тому, что антропогенные воздействия по своему значению для биосферы вышли на один уровень с естественными факторами планетарного масштаба. Преобразование ландшафтов в города и иные поселения человека, в сельскохозяйственные угодья и промышленные комплексы охватило уже более 20% территории суши. Расход кислорода в промышленности и транспорте составляет в масштабе всей биосферы порядка 10% планетарной продукции фотосинтеза; в некоторых странах техногенное потребление кислорода превышает его производство растениями. В наши дни воздействие человека на природные системы становится направляющей силой дальнейшей эволюции экосистем.
Технологические формы воздействия человека на биосферу.
Загрязнение биосферы. Различного рода загрязнения атмосферы, почвы и гидросферы определяются выбросом промышленных, бытовых и сельскохозяйственных отходов, содержащих вещества, не имеющие природных разрушителей и обладающие токсическим воздействием на живые организмы.
При геолого-разведочных работах составные части промывочных жидкостей, используемых при бурении (каустическая сода, хлорид натрия) а также дизельное топливо, битум засоряют почвы и ведут к их заслению. В большинстве случаев это приводит к локальной гибели растительности.
Одной из острейших проблем современности стало загрязнение пресных вод. Рост численности населения и прогрессивное развитие различных отраслей промышленности ведут к нарастающим масштабам загрязнения рек, озер и других континентальных водоемов бытовыми и промышленными стоками, токсичными для человека и многих других живых организмов. В частности, весьма губительны отходы целлюлозно-бумажной промышленности. В водоемах, принимающих сточные воды таких предприятий, погибает почти все население беспозвоночных животных и рыб.
Среди промышленных выбросов особую опасность для живого населения водоемов представляют нефтепродукты, кислоты, соли и различного рода токсиканты, которые вносят существенные изменения в степень солености водоемов, кислородный режим и другие параметры водной среды. Во многих водоемах загрязнение промышленными и сельскохозяйственными отходами приводит к замене основных промысловых рыб на менее ценные. Например, сиговые, лососевые и осетровые рыбы оказываются в особо неблагоприятных условиях и постепенно замещаются карповыми и окуневыми (плотва, лещ, окунь, ерш).
Загрязнение пресных водоемов особенно опасно на фоне общей нехватки пресной воды. Уже сейчас половина человечества испытывает “водное голодание”, причем это относится и к высокоразвитым странам.
Акватория Мирового океана также служит местом бесконтрольного сброса различных (в том числе и радиоактивных) отходов. Даже центральные части Атлантического океана, по наблюдениям известного путешественника Тура Хейердала, сильно засорены отбросами с различных судов. Особенно широко распространено и весьма опасно загрязнение морских вод нефтепродуктами. В случаях аварий появление “нефтяных островов” вызывает катастрофическую по масштабам гибель водных птиц и многих других животных. Описаны и случаи пестицидного отравления морских рыб. Пестициды, попадая в воду, легко разносятся течениями.
Эксплуатация биологических ресурсов. Катастрофические результаты влияния человека на природу впервые были восприняты через список истребленных человеком видов растений и животных. Масштабы такого влияния впечатляющи: только за историческое время зарегистрировано исчезновение более 100 видов крупных млекопитающих и примерно столько же видов и подвидов птиц. Например, Стеллерова корова (побережье Тихого океана), бескрылая гагарка (Исландия, последний экземпляр погиб в 1844 г.).
Однако не меньшее число видов исчезло с лица Земли по чисто экологическим причинам, таким, как коренное изменение свойственных виду биотопов, нарушение биоценотических связей в виде появления новых хищников, возбудителей болезней и т.п.
Не менее разрушительной оказалась деятельность человека по отношению к растительности. С давних пор во всех странах мира шла неумеренная вырубка лесов. В результате многие страны (например, Греция) практически лишились леса, поскольку восстановление его не происходило из-за деятельности коз и других домашних животных. В России с конца XVII в. до 1914 г. лесистость снизилась с 51% до 33%. В настоящее время центр хищнического истребления лесов переместился в Центральную Америку, Индонезию и некоторые другие страны, еще богатые ненарушенными лесами.
Охрана природы не может ограничиваться только “запретительными” мерами (частичный или полный запрет охоты или иных форм эксплуатации конкретных ресурсов, создание сети заказников, заповедников и т.п.). Запрещение охоты, исключение деятельности хищников и другие способы охраны животных иногда могут не увеличивать, а снижать численность популяций. В популяциях зверей и птиц, на которых долго не охотятся, увеличивается количество старых, больных и ослабевших особей. Для усиления жизнеспособности популяции многих видов копытных приходится проводить выборочный отстрел зверей или допускать существование некоторого количества хищников, уничтожающих из стада в первую очередь больных и слабых животных. В противном случае проявляются признакивырождения, и численность охраняемых животных падает.
Для сохранения природных ресурсов нужно не исключать вмешательство человека в дела природы, а разумно направлять деятельность, чтобы она обеспечивала восстановление и увеличение природных богатств. Использование должно проводиться с учетом взаимосвязи природных комплексов, обеспечивающей восстановление и увеличение используемых ресурсов. В этом случае исчезнет необходимость в запретах природопользования.
Экологические формы воздействия человека на биосферу.
Рассмотренные выше формы технологического воздействия человечества на природные системы представляют собой важнейшую проблему современного экологического кризиса. С прямыми формами негативного влияния на природу надо бороться, тем более что их устранение находится во власти человека.
Влияние транспорта. Известно, что с развитием транспорта резко увеличивается переселение животных за пределы их естественного ареала. Растения и животные “путешествуют” вместе с грузами, прикрепляясь к днищам кораблей, проникая в железнодорожные вагоны, трюмы судов, салоны самолетов. Вместе с грузами доставляются крысы, домовые мыши, амбарные вредители, семена сорняков и др.
В основном подобным путем транспортируются семена растений, насекомые и беспозвоночные животные (прикрепленные к днищам судов гидробионты, попадающие с грузом членистоногие и др.); в меньших количествах, но достаточно регулярно завозятся позвоночные, главным образом амфибии и рептилии, а также млекопитающие, и реже птицы.
При благоприятных кормовых и природных условиях укоренение вида возможно, если численность интродуцентов достаточна для формирования размножающихся групп и если в составе местного биоценоза отсутствуют достаточно мощные конкуренты и хищники.
При соблюдении этих условий по прошествии некоторого времени нередко наблюдается “демографический взрыв” интродуцированного вида, выражающийся в резком повышении численности и часто сопровождающийся неблагоприятными воздействиями на те или иные условия жизни человека.
Например, в 1884 г., на выставке хлопка в Новом Орлеане (США) в качестве декоративного растения использовался водяной гиацинт. Многие посетители брали отводки и высаживали в местные водоемы. Огромный воспроизводительный потенциал этого вида, размножающегося как семенами, так и вегетативно, привел к настоящему бедствию. Оказалось, что отростки только одного экземпляра способны в течение 10 месяцев плотным ковром покрыть до 4 тыс. м2 водной поверхности. На некоторых реках южных штатов США прекратилось судоходство. Вид начал интенсивно расселяться, внедрившись вначале в Мексику, а к началу ХХ в. пересек океан и заселил водоемы южной Азии, Центральной Африки, проник на Мадагаскар и, наконец, попал в Австралию. Помимо помехи судоходству, сплошной ковер водяных гиацинтов, препятствуя проникновению кислорода из атмосферы в воду, вызывает дефицит его в толще воды и замор рыбы и других водных животных.
Акклиматизация. Аналогичные закономерности часто проявляются и при направленной акклиматизации видов, представляющих ценность для человека. Стихийная, экологически непродуманная интродукция вида в новые условия может окончиться неудачей при неблагоприятных экологических факторов, либо при недостаточной численности исходной колонизирующей группы. В случае благоприятного сочетания “стартовых” условий искусственная акклиматизация чаще всего приводит через некоторое время к резкому повышению численности интродуцента, что не всегда соответствует первоначальным планам, либо к изменению видовых характеристик.
Например, вселение в 1965 г. в систему водоемов Панамского канала чужеродного вида окуня привело к выеданию им популяций местных мелких рыб. В результате появились вспышки цветения воды и массового развития зоопланктона, а также возросла вероятность эпидемических вспышек малярии.
В озере Балхаш интродуцированный судак вытеснил окуня. Примером интродукции, не сопровождающейся вытеснением местных видов, было внедрение в Каспийское море полихеты. Размножившись в большом количестве, этот вид сформировал устойчивую кормовую базу ценных промысловых рыб.
Гидротехническое строительство. Существенное значение в изменении состава и биотических связей в водных сообществах имеют гидротехнические сооружения. Известно, что открытие в 1869 г. Суэцкого канала привело к появлению в Средиземном море ряда видов гидробионтов из Красного моря.
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 их используют. Создаваемые плотинами водохранилища также нередко подрывают запасы рыб, затапливая прежние нерестилища.
Изменение ландшафтов. В современных условиях антропогенное изменение ландшафтов представляет собой наиболее мощный и постоянный фактор, оказывающий влияние на видовой состав, структуру и экологические связи в экосистемах:
1. Антропогенные изменения ведут к обеднению видового состава и упрощению биоценотических связей в экосистеме, это снижает устойчивость экосистем к внешним воздействиям и приводит к нарушению равновесия внутрисистемных взаимосвязей.
Известно, что серые полевки до вырубки лесов и распашки освобожденных земель под сельское хозяйство обитали в поймах рек, на лесных полянах и т.п., не давая вспышек высокой численности. Введение на месте бывших лесов обширных полей злаковых культур открыло возможность резкого повышения численности этих грызунов.
2. Связанное с деятельностью человека введение в исходный тип ландшафта элементов мозаичности увеличивает биологическое разнообразие и усложняет связи в биоценозе; это повышает устойчивость антропогенных биоценозов такого типа.
При создании лесных монокультур (удобных для механизированной обработки и эксплуатации) специально конструируются сложные опушки, создающие условия для формирования устойчивого комплекса птиц и насекомых, ограничивающих возможности возникновения вспышек вредителей.
3. Антропогенные (“культурные”) ландшафты всегда в чем-то несут черты, свойственные каким-либо естественным. Это определяет их пригодность, и даже привлекательность для организмов определенных жизненных форм. На этом строится формирование биотических комплексов антропогенных экосистем.
В этом плане могут иметь значение даже небольшие, на первый взгляд, изменения местности. Прослежено, например, что кучи камней, вынесенных с полей при обработке, привлекают змей, повышая их численность вблизи сельскохозяйственных угодий.
Вместе взятые, эти свойства антропогенно измененных ландшафтов определяют реакцию живых организмов на новые условия и лежат в основе антропогенных изменений преобразуемых человеком экосистем.
Примеров “тяготения” рядов видов к районам деятельности человека накоплено много. Это явление особенно выражено там, где в сознании населения успешно укоренились идеи охраны природы и гуманного отношения к животным.
На тех же экологических основах строится формирование фауны городов. Особенности городской архитектуры открывают широкие возможности для поселения многих видов птиц и других животных. Часть из них прямо связаны с каменными строениями, имеющими множество ниш, щелей, уступов, карнизов (сизые голуби и стрижи). Другие виды заселяют городские парки, бульвары и другие озелененные участки города (белки, дрозды, зяблики и др.) или искусственные водоемы (утки). Часть видов связана с городскими свалками (грачи, вороны, галки, голуби). Подземные коммуникации широко используются грызунами.
Красная книга.
Рассмотрим несколько видов животных зоны Дальнего Востока, занесенных в Красную книгу СССР.
Красный волк. Область распространения охватывает южную часть Дальнего Востока. Численность его неизвестна. В последние 30 лет достоверных встреч в СССР не было. Уменьшение численности красного волка в пределах нашей страны связано в основном с уменьшением числа копытных животных, которыми он питается. Охота в СССР запрещена с 1971 г. Включен в Красные книги МСОП и СССР.
Уссурийский белогрудый медведь. Ареал распространения в зоне Дальнего Востока охватывает Хабаровский и Приморский края. Численность этих медведей оценивается в 7-8 тысяч голов. Снижение численности связано с прямым уничтожением человеком, разрушением дупел, в которых медведь проводит зиму, и с освоением человеком его мест обитания. Включен в Красную книгу СССР. Охраняется в заповедниках: Сихотэ-алинском, Уссурийском, Кедровая Падь, Лозовском, Большехехцирском, Хинганском, Комсомольском.
Амурский тигр. В СССР амурский тигр еще относительно недавно населял обширную площадь в Приморском, Хабаровском краях, Приамурье, Забайкалье вплоть до Байкала. В настоящее время встречается на Дальнем Востоке в Хабаровском и Приморском краях.
Амурский леопард. Распространен в южном Приморье. Численность очень низка. На Дальнем Востоке на январь 1973 г. насчитывалось 20-25 постоянно живущих леопардов и 18-21 заходящих из Китая и Кореи. Уменьшение численности, сокращение ареала связаны с охотой, а также со снижением численности копытных, которыми питается леопард, и, что наиболее существенно, с изменением среды обитания леопарда. Охота запрещена с 1956 г. Подвид включен в Красные книги МСОП и СССР. Охраняется в заповеднике Кедровая Падь.
Заключение.
Глобальная экологическая проблема состоит в трудностях преодоления экологического кризиса, возникшего на нашей планете из-за разрушительного воздействия людей на природу. В качестве основных проявлений экологического кризиса чаще всего называют следующие:
1. Загрязнение воздушного и водного бассейнов Земли, образование парникового эффекта, “озоновых дыр”, “кислотных дождей”, отравленных рек и озер, целых зон экологического бедствия с заболеваниями людей и т.д.
2. Глобальные изменения климата, угрожающие в будущем климатической катастрофой (общее потепление, неустойчивость погоды, засухи, таяние полярных ледниковых шапок, повышение уровня Мирового океана, затопление огромных территорий, плодородных земель и т.д.).
3. Сокращение пахотных угодий и ухудшение плодородия почв из-за их чрезмерной эксплуатации, эрозии, отравления, засоления, заболачивания, опустынивания, поглощения городами и промышленностью и т.д.
4. Уничтожение и вымирание лесов, обеднение животного и растительного мира, огромное количество отходов и т.д.
Среди путей решения экологической проблемы можно выделить следующие:
1. Разработка и осуществление согласованной международной программы охраны окружающей среды, включающей такие мероприятия, как:
а) создание международного экологического фонда для организации и проведения, природоохранных мер мирового значения (по прекращению вырубки тропических лесов, улучшению качества питьевой воды и пр.);
б) установление международных экологических стандартов и контроля за состоянием природной среды (с правом инспектирования любой страны);
в) введение международных квот (норм) на вредные выбросы в атмосферу (такой опыт еще существует с 2987 г. в отношении озоноразрушающих газов);
г) 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 и формирование экологического мировоззрения в обществе.
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 (или малоотходных), ресурсо- и природосберегающих технологий, экозащитных систем и т.д.).
Литература.
1. Шилов И.А. Экология: Учебник для биолог. и мед. фак. и специальностей вузов. – М.: Высшая школа, 1997. – 512с.
2. Коробкин В.А., Передельский Л.В. Экология. – Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2001 – 576с.
3. Константинов В.М. Охрана природы: Учеб. Пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. – М.:Издательский центр «Академия», 2000 – 240с.
4. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. – М.:Издательский центр «Академия», 2002 – 480с.