Закон минимума Либиха. Пути сохранения биоразнообразия и генофонда биосферы. Экологические проблемы России

Содержание

1 Закон минимума Либиха………………………………………………………..3

2 Пути сохранения биоразнообразия  и генофонда биосферы…………………4

2.1 Пути сохранения биоразнообразия……………………………….......4

2.2 Охрана генофонда редких и исчезающих видов…………………….9

3 Экологические проблемы  России…………………………………………….11

3.1 Экологическая ситуация в России…………………………………...11

3.2 Экологическая политика современной России…………………….13

3.3 Выводы………………………………………………………………...22

Список литературы………………………………………………………………26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Закон минимума Либиха

Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора или закон минимума Либиха — один из фундаментальных законов в экологии, гласящий, что наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения. Поэтому во время прогнозирования экологических условий или выполнение экспертиз очень важно определить слабое звено в жизни организмов.

Бочка Либиха

Именно от этого, минимально (или максимально) представленного  в данный конкретный момент экологического фактора зависит выживание организма. В другие отрезки времени ограничивающим могут быть другие факторы. В течение  жизни особи видов встречаются  с самыми разными ограничениями  своей жизнедеятельности. Так, фактором, ограничивающим распространение оленей, является глубина снежного покрова; бабочки озимой совки (вредителя  овощных и зерновых культур) —  зимняя температура и т. д.

Этот закон учитывается  в практике сельского хозяйства. Немецкий химик Юстус Либих установил, что продуктивность культурных растений, в первую очередь, зависит от того питательного вещества (минерального элемента), который представлен в почве наиболее слабо. Например, если фосфора в почве лишь 20 % от необходимой нормы, а кальция — 50 % от нормы, то ограничивающим фактором будет недостаток фосфора; необходимо в первую очередь внести в почву именно фосфорсодержащие удобрения.

По имени учёного названо  образное представление этого закона — так называемая «бочка Либиха». Суть модели состоит в том, что  вода при наполнении бочки начинает переливаться через наименьшую доску  в бочке и длина остальных  досок уже не имеет значения.

 

 

 

2 Пути сохранения биоразнообразия  и генофонда биосферы

2.1 Пути сохранения биоразнообразия

Биология сохранения живой природы  преследует три цели: во-первых, изучать  и описывать разнообразие живой  природы; во-вторых, выявить и оценить  влияние деятельности человека на виды, сообщества и экосистемы; и в-третьих, разобрать практические междисциплинарные  подходы к защите и восстановлению биологического разнообразия. Биология сохранения живой природы возникла в связи с тем, что ни одна из традиционных прикладных дисциплин  не охватывает проблему угрозы биологическому разнообразию достаточно всесторонне. Сельское и лесное хозяйство, управление дикой природой, рыбоводство главным  образом занимаются разработкой  методов управления небольшим количеством  видов, используемых для торговли и  отдыха. Хотя эти дисциплины все  большие соприкасаются с проблемами сохранения, в целом они все  же не нацелены на необходимость защиты всего спектра видов в биологических  сообществах или рассматривают  этот аспект как вторичный. Биология сохранения живой природы отличается от этих прикладных дисциплин более  общим теоретическим подходом к  защите биологического разнообразия. Приоритетной задачей биологии сохранения живой природы является обеспечение  долговременного сохранения всех биологических  сообществ, а экономические аспекты  учитываются как вторичные. Такие  академические дисциплины, как популяционная  биология, таксономия, экология, ландшафтная  экология и генетика составляют ядро биологии сохранения живой природы, и многие ученые, занимающиеся сейчас проблемами биологи сохранения, являются представителями именно этих наук. Кроме этого, многие ведущие специалисты  в области биологии сохранения пришли из зоопарков и ботанических садов, принеся с собой опыт содержания и разведения видов в неволе. Поскольку  в основном кризис биоразнообразия  обусловлен антропогенным процессом, биология сохранения живой природы  исходит из идей и оценок, сформулированных в различных небиологических  дисциплинах. Например, природоохранительное законодательство и политика обеспечивают базу для защиты редких и исчезающих видов и находящихся в критическом состоянии мест обитания. Природоохранная этика формирует поведение, обеспечивающее сохранение видов и их мест обитания. Социальные науки, такие как антропология, социология и география, позволяют понять, как следует образовывать людей, чтобы пробудить в них желание и умение сохранять природные ресурсы и виды, живущие в непосредственной близости. Экологическая экономика обеспечивает анализ экономической ценности биологического разнообразия, создавая аргументы в пользу его сохранения. Экология экосистем и климатология изучают биологические и физические характеристики окружающей среды и разрабатывают модели для прогнозирования ее реакции на разные формы нарушений. Таким образом, биология сохранения живой природы в определенном смысле становится наукой о кризисах. Решения по вопросам сохранения биологического разнообразия принимаются каждый день, часто при ограниченной информации и под жестким временным прессом. Биология сохранения живой природы пытается заготовить ответы на различные вопросы, которые можно использовать в реально возникающих ситуациях.

Генетическое разнообразие в популяции  определяется как числом генов с  более чем одним аллелями (так  называемых полиморфных генов), так  и числом аллелей каждого полиморфного гена. Существование полиморфного гена приводит к появлению в популяции  гетерозиготных особей, получающих от родителей различные аллели гена. Генетическая вариабельность позволяет  видам адаптироваться к изменениям окружающей среды, например, повышению  температуры или к вспышке  нового заболевания. В целом установлено, что редкие виды имеют меньшее  генетическое разнообразие, чем широко распространенные, и соответственно они более подвержены угрозе вымирания  при изменении условий окружающей среды. 1.6. Разнообразие сообществ и  экосистем Биологическое сообщество определяется как совокупность особей различных видов, обитающих на определенной территории и взаимодействующих между собой. Примеры сообществ – хвойные леса, высокотравные прерии, влажные тропические леса, коралловые рифы, пустыни. Биологическое сообщество в совокупности со средой своего обитания называется экосистемой. В наземных экосистемах вода испаряется биологическими объектами с поверхности Земли и с водных поверхностей, чтобы снова пролиться в виде дождя или снега и пополнить наземные и водные среды. Фотосинтезирующие организмы поглощают энергию света, которая используется растениями для их роста. Эта энергия поглощается поедающими фотосинтезирующие организмы животными или высвобождается в виде тепла как в процессе жизнедеятельности организмов, так и после их отмирания и разложения. В процессе фотосинтеза растительные организмы поглощают углекислый газ и производят кислород, а животные и грибы при дыхании поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Минеральные элементы питания, такие как азот и фосфор, совершают круговорот между живыми и неживыми компонентами экосистемы. Физические свойства окружающей среды, особенно годовой режим температур и осадков, влияют на структуру и характеристики биологического сообщества и определяют становление либо леса, либо луга, либо пустыни или болота. Биологическое сообщество, в свою очередь, также может изменять физические характеристики среды. В наземных экосистемах, например, скорость ветра, влажность, температура и почвенные характеристики могут быть обусловлены влиянием обитающих там растений и животных. В водных экосистемах такие физические характеристики, как турбулентность и прозрачность воды, ее химические характеристики и глубина определяют качественный и количественный состав водных сообществ; а такие сообщества, как коралловые рифы, сами в значительной степени влияют на физические свойства окружающей среды. Внутри биологического сообщества каждый вид использует уникальный набор ресурсов, который составляет его нишу. Любой компонент ниши может стать лимитирующим фактором, когда он ограничивает размер популяции. Например, популяции видов летучих мышей с узко- специализированными требованиями к условиям среды, формирующие колонии только в известковых пещерах, могут быть ограничены числом пещер с подходящими условиями. Ниша вида может быть приурочена к определенной стадии сукцессии. Сукцессия – процесс постепенного преобразования видового состава, структуры сообщества и физических характеристик среды, который происходит вслед за естественными или антропогенными нарушениями в экосистеме.

Эти малоизученные группы могут  насчитывать сотни и тысячи, даже миллионы видов. Бактерии тоже изучены  очень слабо. Из-за сложностей в их выращивании и идентификации, микробиологи научились определять только около 4000 видов бактерий. Однако проводимые в Норвегии исследования по анализу  ДНК бактерий показывают, что в  одном грамме почвы возможно присутствие  более чем 4000 видов бактерий, и  примерно столько же можно их обнаружить в морских донных отложениях . Такое  высокое разнообразие, даже в малых  пробах, подразумевает существование  тысяч или даже миллионов неописанных  еще видов бактерий. Современные  исследования пытаются определить, каково соотношение числа широко распространенных видов бактерий по сравнению с  региональными или узколокальными видами. Отсутствие полных коллекций не позволяет надежно судить о количестве видов, обитающих в морских средах. Морская среда стала своеобразной границей наших знаний о биологическом разнообразии. Так, абсолютно новая группа животных, Loricifera, впервые была описана в 1983 году в образцах, добытых на больших глубинах . Другая новая группа мелких созданий, Cycliophora, обнаруженная в ротовой области норвежского омара, была впервые описана в 1995 году . В 1999 году у побережья Намибии была обнаружена самая большая в мире бактерия размером с глаз плодовой мушки . Несомненно, еще много не описанных морских видов ждут своего часа. До сих пор наряду с отдельными видами обнаруживаются и совершенно новые биологические сообщества, особенно в крайне отдаленных или труднодоступных для человека местах. Специальные методы изучения позволили выявить такие необычные сообщества, прежде всего в глубоководных морях и в пологе леса: • разнообразные сообщества животных, в первую очередь насекомых, приспособленных для жизни в кронах тропических деревьев; они практически не имеют никакой связи с землей . Чтобы проникнуть в полог леса, в последние годы ученые устанавливают в лесах смотровые вышки и протягивают в кронах подвесные тропинки. • на дне глубоководных морей, которые остаются до сих пор малоизученными из-за технических трудностей в транспортировке оборудования и людей в условиях высокого давления воды, существуют уникальные сообщества бактерий и животных, сформировавшиеся около глубоководных геотермальных источников . Ранее неизвестные активные бактерии обнаружены даже в пятисотметровой толще морских отложений, где они несомненно играют важную химическую и энергетическую роль в этой сложной экосистеме . • благодаря современным буровым проектам под поверхностью Земли, вплоть до глубины до 2,8 км, были найдены различные сообщества бактерий, с плотностью до 100 млн бактерий на г породы. Химическая активность этих сообществ активно изучается в связи с поиском новых соединений, которые потенциально могли бы быть использованы для разрушения токсичных веществ, а также для ответа на вопрос о возможности существования жизни на других планетах . 1.11. Вымирание видов и экономика: утрата ценностей Для обнаружения, систематизации и сохранения биологического разнообразия необходимо подготовить новое поколение специалистов по биологии сохранения и уделить приоритетное внимание музеям, университетам, природоохранным организациям и другим структурам, работающим в этой области.

 

2.2 Охрана генофонда редких и исчезающих видов. 

При существующей тенденции усиления воздействия  человеческой деятельности на природную  среду уже через 20 лет возможна потеря по меньшей мере половины видов  живых организмов. Для сохранения генофонда популяций редких и  находящихся под угрозой исчезновения видов животных, растений, грибов и  т.д. разработана система природоохранных  мероприятий, которая сводится к  следующему:

• создание охраняемых территорий (заповедников, заказников, нацио нальных парков);
• разработка систем наблюдения — мониторинга;
• принятие законов, обеспечивающих правовую основу природоохранных мероприятий и предусматривающих формы ответственности за нарушение режима заповедных территорий, загрязнение биосферы, браконьерство, жестокое обращение с животными и т.д.;
• разработка методов разведения редких и исчезающих видов живот ных и растений и их интродукция (переселение) на охраняемые террито рии, новые места обитания и т.д.;
• создание генетического банка (банка генов) — хранилища семян, глубо- козамороженных тканей, половых и соматических клеток растений и живот ных, пригодных для последующего воспроизведения исчезнувших либо исче зающих видов, сортов и пород живых организмов. Особенно важны банки генов семян культурных растений, необходимых для селекционной работы;

Российское  национальное хранилище мировых  растительных ресурсов расположено  на Кубанской станции Всероссийского научно-исследовательского института  растениеводства им. Н.И. Вавилова (ВИР) в Краснодарском крае. Банки генов  замороженных клеток исчезающих видов  животных имеются в Научном центре биологических исследований Российской Академии наук в г. Пущино-на-Оке, в Техасском медицинском центре и зоопарке г. Сан-Диего (США).

6) проведение просветительской работы  — разъяснение населению за  дач и методов системы охраны  природы, недопустимости хозяйственного  использования охраняемых территорий, бережного отношения к редким  и исчезающим видам растений  и животных и т.д.

А.Г. Банников и В.Е. Флинт (1982) писали: «Каждый  вид обладает неповторимым генофондом, сложившимся в результате естественного  отбора в процессе эволюции. Все  виды имеют потенциальную экономическую  ценность и для человека, поскольку  невозможно предсказать, какие виды могут стать со временем полезными  и даже незаменимыми. Возможности  использования видов настолько  непредсказуемы, что было бы величайшей ошибкой дать вымереть какому-то виду только потому, что сегодня мы не знаем его полезности».