ЭВОЛЮЦИЯ ЭКОСИСТЕМ И БИОСФЕРЫ В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ

Особенности эволюции биосферы в современных условиях • разрыв ранее установившихся биоценотических связей, упрощение структуры трофических цепей, • преобразование почв, • преобразование микроклимата, • возникновение новых потоков биогенной миграции атомов и глобальное изменение биогеохимических циклов; • продолжают действовать факторы органической эволюции.

Суммарная продолжительность существования родов отражает совокупный объем освоенного биотой экологического пространства

Продолжительность существования - и рост численности человечества - демографический переход ~11 млрд. чел. (С. П. Капица)

Глобальный коллапс добычи рыбы

История и будущее глобального биоразнообразия

Адаптивная радиация Cerastoderma isthmicum Аральского моря (Андреева, 1997, 2000). 1 – типичное положение, 2 – положение 2 современных форм. 1 1 – моллюски с округлой вздутой раковиной, 2 – моллюски с условно равноплечей уплощенной раковиной (вымерли); 3– 8 — моллюски с удлиненным задним краем раковины и смещенными вперед макушками: 3– 5 — передний лигамент состоит только из слоя слияния, 6– 8 — передний лигамент типичного строения.

Современный антропогенный кризис • резкое изменение "внешних условий" в большинстве природных сообществ; • массовое вымирание (как обычно, первымирают доминанты - крупные млекопитающие); • в отличие от "естественных" вымираний, ведет не к освобождению ниш, а к уничтожению или занятию их человеком (т. е. условия для некогерентной эволюции не могут сложиться).

Когда начался антропогенный кризис? Thylacoleo В Австралии вымирание мегафауны произошло раньше, чем на других континентах - 50 -40 тыс. лет назад, сразу после прихода туда человека разумного. Появление людей в Австралии ознаменовалось не только вымиранием мегафауны, но также резкими колебаниями уровня озер, аридизацией (опустыниванием), увеличением отложений пыли.

Похоже, все-таки именно люди были причиной массового вымирания фауны крупных сумчатых. И это подтверждает гипотезу о массированном выжигании растительности (у аборигенов был такой варварский способ охоты) как о главной причине превращения большей части Австралии в пустыню. Bowler JM, Johnston H, Olley JM, Prescott JR, Roberts RG, Shawcross W, Spooner NA. New ages for human occupation and climatic change at Lake Mungo, Australia. // Nature. 2003 Feb 20; 421(6925): 837 -40. G. J. Prideaux et al. An arid-adapted middle Pleistocene vertebrate fauna from south-central Australia // Nature. 2007. V. 445. P. 422– 425.

Около 12 000 лет назад, такая же катастрофа произошла в Северной и Южной Америке – вскоре после появления там людей. . . Уничтожая крупных зверей, человек ускорил процесс неконкурентного замещения крупных фитофагов мелкими роющими зеленоядами.

Мы сильно недооценивали последствия охотничьей деятельности мезолитического человека в биосфере Земли. Уже 10000 лет назад она спровоцировала мощную волну вымирания мегафауны, которая повлекла за собой глобальную ландшафтную перестройку. С этой точки зрения нынешний ландшафтный лик Земли можно считать антропогенным.

Нынешний экологический кризис является естественным продолжением и развитием кризиса на рубеже плейстоцена и голоцена, в свою очередь, порожденного мезолитической революцией.

Пожары в Монголии

Годовой объем промысла толстоклювой кайры оценивается в 300000 - 400000 особей. Наиболее значительный урон популяции наносится в результате добычи птиц в период гнездования. Так, за последние 60 лет численность популяции в заливе Диско (Гренландия) сократилась с 500 000 до 12 000 особей и продолжает сокращаться

Человек • Феномен акселерации у городского населения. • Отрицательная связь между скоростью полового созревания и долголетием. • Элиминация в социально-стресовых условиях потенциальных долгожителей - более гомозиготных индивидуумов. • Аутбридинг. • Груз мутационной и сегрегационной компонент наследственной отягощенности (в виде инадаптивных особей, по естественным законам подлежащим элиминации). • В промышленно развитых европейских странах не менее половины первичного генофонда не воспроизводится в следующем поколении. • Человеческий вид стремится к ситуации, в которой один вид занимает все жизненное пространство, чего он почти достиг в условиях городской среды.

«Эти двое говорят, что они пара бюрократов, которые намного важнее для планеты, чем любая другая жизненная форма. »

Россия. . . Национальная Стратегия сохранения биоразнообразия

Россия занимает третье место в мире после США и Китая по объему выбросов парниковых газов – основной причины антропогенного глобального изменения климата, приводящей к дисбалансу климатической системы и резкому росту числа и масштаба стихийных бедствий. Особенно сильный удар глобального потепления придется на Арктику – «холодильник Земли» , а ведь вечная мерзлота занимает около 60% площади нашей страны.

ФОРМИРОВАНИЕ НАЦИОНАЛЬНОЙ СТРАТЕГИИ ПО СОХРАНЕНИЮ БИОРАЗНООБРАЗИЯ • 5 апреля 1995 г. - Россия ратифицировала конвенцию по биоразнообразию. • Эта концепция перехода к устойчивому развитию утверждена Указом Президента Россиской Федерации от 01. 04. 1996 г. № 440. • 31 мая - 1 июня 1999 г. первая Национальная сессия Глобального форума по биоразнообразию в Москве. • Национальная стратегия сформирована в течение 1999 -2003 гг. ведущими российскими академиками, работающими в области биологии.

• В августе 2002 правительство России одобрило “Экологическую доктрину Россиской Федерации” разработанную Министерством Природных Ресурсов. Эта Доктрина - основной документ, определяющий правительственную экологическую политику, ее цели, направления, задачи и принципы на длительный период.

http: //bio. 1 september. ru/2004/28/5. htm

ОБЩИЙ ПОДХОД К СОХРАНЕНИЕЮ БИОРАЗНООБРАЗИЯ ВАЖНЕЙШИЕ МОМЕНТЫ: • единство общества, экономики и природы; • устойчивое развитие, максимальная предсказуемость развития страны, исключающая процессы разрушения и дезинтеграции среды; • проблема сохранения биоразнообразия дожна быть решена в рамках верхнего - социоэкосистемного уровня, включая социально-экономическую и природную части. СОЦИОЭКОСИСТЕМА Социально- экономическая Природная подсистема подсистема Общество Экономика

ПЛАНИРУЕМЫЕ ДЕЙСТВИЯ • Формирование общественного согласия. • Экологическое воспитание всех возрастных категорий. • Улучшение существующего законодательства. • Обеспечение эффективной работы законодательства. • Формирование специальных эколого- экономических механизмов. • Улучшение системы контроля в области охраны и использования биоразнообразия. • Развитие системы охраняемых территорий.

НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ • Инвентаризация биоразнообразия. • Изучение эволюции биоразнообразия. • Изучение современной динамики биоразнообразия. • Разработка научных и методологических основ мониторинга разнообразия. • Охрана редких видов, популяций и сообществ. • Разработка научных основ устойчивого использования биоразнообразия. • Разработка научных основ восстановления биоразнообразия.

Основные проблемы: • Отсутствие действий в указанных направлениях. • Развитие идет в противоположном направлении: - экстенсивного природопользования, - ресурсозатратной политики, - хищническом использовании ресурсов, - “колониального” освоения девственных природных ресурсов. . . Главная причина: • Недопонимание непреходящей ценности естественного биоразнообразия

Приоритетная задача: • Обеспечить устойчивое существование и развитие биоразнообразия с позиций двух концептуальных подходов: а) популяционно-видового и б) экосистемного.

Антропогенная природа: работая с современной эволюцией

Прикладная эволюция - восходящая дисциплина

Вызванное промыслом уменьшение размеров

Вопросы охраны эко-эволюционного биоразнообразия • Когда эволюционное время приближается к экологическому времени? • Какие особенности наиболее желательны, чтобы эволюционировать быстрее? • Можем ли мы управлять эволюцией, чтобы генерировать биоразнообразие? • Можем ли мы управлять эволюцией, чтобы контролировать воздействие инвазивных видов/ климатических изменений? • Можем ли мы реорганизовать сообщества, состоящие из нативных и инвазивных видов с точки зрения устойчивого разнообразия и использования ресурсов?

Примерная схема • Адаптация, инадаптивные изменения, пластичность, эволюция. • Например: климатические изменения, инвазии. • Частное исследование - программа оценки быстрых эволюционных изменений. • Управляемая эволюция - не слишком ли консервативна природоохранная биология?

Глобальные изменения и текущая эволюция

Эволюционные ответы на изменение климата Абиотические Организм Изменения в Эволюционный Макс. изменения ходе отбора ответ лет Раннее Грызун Раннее 10 потепление созревание размножение Теплая зима Птица Новые Новое зимнее 40 местообитания распространение Долгое тепло Комар Снижение Укорочение 25 риска диапаузы замерзания? Ранняя засуха Горчица Ранний срок Раннее 8 гибели размножение Широтный Дрозофила Широтный 20 «подъем» тепла теплового толерантности стресса

Современная эволюция в ответ на биотическую инвазию Объект Организм Изменения в Эволюционный Макс. эволюции: ходе отбора ответ лет Вид-вселенец Дерево Фитофаги Защита <200 Вид-вселенец Трава Фитофаги Защита ~100 Нативный вид Лягушка Хищники Избегание 35 Нативный вид Дерево Фитофаги Защита 100 Нативный вид Насекомое Новый Видообразование 1 гибридный хозяин

Управление биоразнообразием с помощью эволюции • Практические ответы на антропогенную эволюцию для управления популяциями, взаимодействиями, обслуживанием. • Предсказание, обнаружение и количественная оценка несоответствий и адаптаций в ответ на несоответствия. • Решения и обслуживание будут иногда эволюционировать сами по себе. • Планирование эволюции для улучшенного контроля. • Содействие некоторым инвазивным видам. • Стимулирование адаптивной радиации. • Расширение центров биоразнообразия. • Изменение популяционной структуры и эксперименты с ней.

Антропогенное воздействие • Разрушение местообитаний. • Фрагментация местообитаний. • Переэксплуатация. • Загрязнение. • Инвазивные виды. • Изменения климата. • . . . ГМО Сабина Хилле (Австрия)

Приоритетные направления: • Изучение эволюционного потенциала реликтовых популяций, анализ генетической изменчивости. • Идентификация эпигенетических механизмов, как одной из основ адаптивного потенциала. • Исследование генетической изменчивости популяций для оценки адаптивного потенциала. • Изучение прошлых и настоящих адаптаций видов к культурным ландшафтам (на предмет выявления скрытых эволюционных процессов, влияния ГМО и т. п. ) • Необходимость междисциплинарного подхода для объективной оценки параметров, меняющихся под действием климатических изменений (кормовая база, паразиты и пр. )

Отбор на уменьшение размеров у большой синицы

• Эволюционные последствия антропогенной фрагментации среды (нарушение потока генов, генетический дрейф). • Изменение эволюционного потенциала видов из-за появления видов вселенцев (гибридизация, замещение, межвидовые интрогрессии, оценка возможного влияния трансгенного материала). • Изучение эндокринных нарушений под действием поллютантов (дисфункция гонад, снижение репродуктивного потенциала популяций). • Анализ состояния коэволюционных систем на предмет изменения системных взаимодействий (опылители, микориза и т. п. ). • Оценка потенциальных последствий изменения ареалов (появление инвазивных видов с новыми паразитарными системами и др. ).

Инвазия видов рода Fallopia в Чешской республике

• Современный экологический кризис: 1) медленный переход к ноосфере, 2) когерентная фаза эволюции, 3) уничтожение или занятие свободных ниш человеком. • Особенности геохимического круговорота сейчас: 1) стабилизация биогеохимических потоков, 2) глобальные изменения биогеохимических циклов, 3) повышение эффективности круговорота веществ. • Крупные урбанистические популяции человека: 1) уход от естественного отбора, 2) рост устойчивости за счет гетерозиса, 3) рост генетической отягощенности.