Введение

Разнообразие и изменчивость форм жизни

Биоразнообразие (или биологическое разнообразие) – это разнообразие и изменчивость жизни на Земле. Его можно измерить на различных уровнях, таких как генетическая изменчивость, видовое разнообразие, разнообразие экосистем и филогенетическое разнообразие. Разнообразие распределено на Земле неравномерно. Оно выше в тропиках благодаря теплому климату и высокой первичной продуктивности в регионе вблизи экватора. Тропические лесные экосистемы занимают менее одной пятой части суши Земли и содержат около 50% всех видов в мире. Для морских и наземных таксонов наблюдаются широтные градиенты в видовом разнообразии. С момента возникновения жизни на Земле шесть крупных массовых вымираний и несколько незначительных событий привели к резкому и значительному сокращению биоразнообразия. Фанерозойский эон (последние 540 миллионов лет) ознаменовался быстрым ростом биоразнообразия в ходе кембрийского взрыва, когда впервые появилось большинство типов многоклеточных организмов. Следующие 400 миллионов лет характеризовались повторными и масштабными потерями биоразнообразия, которые были классифицированы как события массового вымирания. В карбоновом периоде гибель тропических лесов привела к значительной потере растительной и животной жизни. Пермское-триасовое вымирание, произошедшее 251 миллион лет назад, было самым масштабным; восстановление позвоночных заняло 30 миллионов лет. Наиболее недавнее вымирание – мелово-палеогеновое, произошло 65 миллионов лет назад. Этот период привлек больше внимания, поскольку привел к исчезновению нептичьих динозавров. Деятельность человека приводит к продолжающейся потере биоразнообразия и сопутствующей потере генетического разнообразия. Этот процесс часто называют голоценовым вымиранием или шестым массовым вымиранием. Например, по оценкам 2007 года, к 2050 году может вымереть до 30% всех видов. 1967 – Реймонд Ф. Дасманн использовал термин «биологическое разнообразие» в своей книге «Другая страна» для обозначения богатства живой природы, которое природоохранники должны защищать. 1974 – Джон Терборг ввел термин «естественное разнообразие». 1980 – Томас Лавджой представил термин «биологическое разнообразие» научному сообществу в своей книге. Он быстро получил широкое распространение. 1985 – По словам Эдварда О. Уилсона, сокращенная форма «биоразнообразие» была предложена В. Г. Розеном: «Национальный форум по биоразнообразию был задуман Уолтером Г. Розеном. Доктор Розен представлял NRC/NAS на всех этапах планирования проекта и ввел термин «биоразнообразие». 1985 – Термин «биоразнообразие» впервые появился в статье Лауры Тэнгли «Новый план сохранения биоты Земли». 1988 – Термин «биоразнообразие» впервые был опубликован. С 1988 года по настоящее время Специальная рабочая группа экспертов по биологическому разнообразию Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП) начала свою работу в ноябре 1988 года, что привело к публикации проекта Конвенции о биологическом разнообразии в мае 1992 года. С тех пор состоялось 15 конференций сторон (COP) для обсуждения возможных глобальных политических мер реагирования на утрату биоразнообразия. Наиболее недавняя – COP 15 в Монреале, Канада, в 2022 году.

Текущая потеря биоразнообразия

В течение последнего столетия наблюдалось все большее уменьшение биоразнообразия. В 2007 году было подсчитано, что к 2050 году вымрет до 30% всех видов. Из них около одной восьмой известных видов растений находится под угрозой исчезновения. По оценкам, до 140 000 видов в год (на основе теории площади видов). Эта цифра указывает на неустойчивую экологическую практику, поскольку ежегодно появляется лишь небольшое количество новых видов. Скорость исчезновения видов сейчас выше, чем когда-либо в истории человечества, а вымирание происходит в сотни раз быстрее, чем естественный темп вымирания, и, как ожидается, будет продолжать расти в ближайшие годы. По состоянию на 2012 год некоторые исследования показывают, что 25% всех видов млекопитающих могут исчезнуть в течение 20 лет. В абсолютном выражении планета потеряла 58% своего биоразнообразия с 1970 года, согласно исследованию Всемирного фонда дикой природы 2016 года. В "Докладе о живой планете" за 2014 год говорится, что "в среднем количество млекопитающих, птиц, рептилий, земноводных и рыб во всем мире сократилось примерно вдвое по сравнению с показателями 40-летней давности". Из этого числа 39% приходится на исчезновение наземных диких животных, 39% - на исчезновение морских диких животных и 76% - на исчезновение пресноводных диких животных. Наибольший ущерб биоразнообразию был нанесен в Латинской Америке, где оно сократилось на 83%. В странах с высоким уровнем дохода наблюдается увеличение биоразнообразия на 10%, что компенсируется убытками в странах с низким уровнем дохода. Это происходит несмотря на то, что страны с высоким уровнем дохода используют в пять раз больше экологических ресурсов, чем страны с низким уровнем дохода, что объясняется процессом, в результате которого богатые страны переносят истощение ресурсов на более бедные страны, которые несут наибольшие потери экосистем. Исследование 2017 года, опубликованное в PLOS One, показало, что за последние 25 лет биомасса насекомых в Германии сократилась на три четверти. Дэйв Гулсон из Сассекского университета заявил, что их исследование предполагает, что люди "превращают огромные участки земли в непригодные для большинства форм жизни и в настоящее время движутся к экологическому Армагеддону. Если мы потеряем насекомых, то все рухнет". В 2020 году Всемирный фонд дикой природы опубликовал отчет, в котором говорится, что "биоразнообразие уничтожается с беспрецедентной для истории человечества скоростью". В отчете утверждается, что 68% популяции исследованных видов были уничтожены в период с 1970 по 2016 год. Из 70 000 наблюдаемых видов около 48% испытывают сокращение популяции в результате деятельности человека (в 2023 году), в то время как только 3% демонстрируют рост популяции. Темпы сокращения биоразнообразия в ходе нынешнего шестого массового вымирания соответствуют или превышают темпы потерь в пяти предыдущих массовых вымираниях, зафиксированных в летописи окаменелостей. Потеря биоразнообразия является "одним из наиболее критических проявлений антропоцена" (начиная примерно с 1950-х годов); продолжающееся снижение биоразнообразия представляет собой "беспрецедентную угрозу" для дальнейшего существования человеческой цивилизации. Сокращение вызвано главным образом антропогенным воздействием, в частности, разрушением среды обитания. Потеря биоразнообразия приводит к потере природного капитала, который обеспечивает экосистемные блага и услуги. Сегодня виды вымирают со скоростью в 100-1000 раз превышающей базовую, и темп вымирания продолжает расти. Этот процесс разрушает устойчивость и адаптивность жизни на Земле. В 2006 году многие виды были официально классифицированы как редкие или находящиеся под угрозой исчезновения; кроме того, ученые оценили, что миллионы других видов находятся под угрозой, но еще не были официально признаны. Около 40% из 40 177 видов, оцененных по критериям Красного списка МСОП, в настоящее время занесены в список видов, которым угрожает исчезновение, – в общей сложности 16 119. По состоянию на конец 2022 года 9251 вид считались находящимися в критическом состоянии по классификации МСОП. Многие ученые и доклад IPBES о глобальной оценке биоразнообразия и экосистемных услуг утверждают, что рост населения и чрезмерное потребление являются основными факторами этого снижения. Однако другие ученые критикуют этот вывод и утверждают, что потеря среды обитания, вызванная "ростом производства товаров на экспорт", является основной движущей силой. Некоторые исследования, однако, указывают на то, что разрушение среды обитания для расширения сельского хозяйства и чрезмерная эксплуатация дикой природы являются более значимыми факторами современной потери биоразнообразия, чем изменение климата.

Распространение

Биологическое разнообразие распределено неравномерно, а сильно варьируется по всему миру, в пределах регионов и сезонов. Разнообразие всех живых организмов (биоты) зависит от множества факторов, включая температуру, количество осадков, высоту над уровнем моря, почвы, географию и взаимодействие между видами. Наука, изучающая пространственное распределение организмов, видов и экосистем, называется биогеографией. Считается, что биоразнообразие на суше в 25 раз превышает биоразнообразие океана. Большая часть наземного биоразнообразия сосредоточена в лесах. Таким образом, сохранение мирового биоразнообразия напрямую зависит от того, как мы взаимодействуем с лесами и используем их ресурсы. Новый метод, примененный в 2011 году, оценил общее количество видов на Земле в 8,7 миллиона, из которых 2,1 миллиона обитают в океане. Однако эта оценка, вероятно, недооценивает разнообразие микроорганизмов. В лесах обитает 80% видов земноводных, 75% видов птиц и 68% видов млекопитающих. Около 60% всех сосудистых растений встречаются в тропических лесах. Мангровые заросли служат местом размножения и питомником для многочисленных видов рыб и моллюсков, а также способствуют улавливанию отложений, которые в противном случае могли бы негативно повлиять на луга из морской травы и коралловые рифы – среды обитания для множества других морских видов. Биоразнообразие лесов значительно варьируется в зависимости от таких факторов, как тип леса, география, климат, почвы и антропогенное воздействие.

Градиенты широты

В целом, биоразнообразие возрастает от полюсов к тропикам. Таким образом, локации на более низких широтах имеют больше видов, чем локации на более высоких широтах. Это явление часто называют градиентом биоразнообразия по широте. Несколько экологических факторов могут способствовать формированию этого градиента, но определяющим фактором для многих из них является более высокая средняя температура на экваторе по сравнению с полюсами. Хотя наземное биоразнообразие уменьшается от экватора к полюсам, некоторые исследования утверждают, что эта закономерность не подтверждается в водных экосистемах, особенно в морских. Широтное распределение паразитов, по-видимому, не следует этому правилу. Кроме того, в наземных экосистемах установлено, что наибольшее разнообразие почвенных бактерий наблюдается в умеренных климатических зонах, что связывают с поступлением углерода и связанностью среды обитания. В 2016 году была предложена альтернативная гипотеза ("фрактальное биоразнообразие") для объяснения градиента биоразнообразия по широте. В этом исследовании размер видового пула и фрактальная природа экосистем были объединены для прояснения некоторых общих закономерностей этого градиента. Данная гипотеза рассматривает температуру, влажность и чистое первичное производство (ЧПП) как основные переменные экологической ниши и ось экологического гиперобъема. Таким образом, возможно построение фрактальных гиперобъемов, чья фрактальная размерность возрастает до трех по направлению к экватору.

Огромные точки биоразнообразия

Горячая точка биоразнообразия – это регион с высоким уровнем эндемичных видов, испытавший значительную потерю среды обитания. Термин «горячая точка» был введен в 1988 году Норманом Майерсом. Хотя горячие точки распространены по всему миру, большинство из них – лесные массивы, и большинство расположены в тропиках. Одним из таких мест является Атлантический лес Бразилии, который содержит около 20 000 видов растений, 1350 позвоночных и миллионы насекомых, примерно половина которых не встречается больше нигде. Особенно примечательны остров Мадагаскар и Индия. Колумбия характеризуется высоким биоразнообразием, с самой высокой плотностью видов на единицу площади в мире и наибольшим количеством эндемиков (видов, не встречающихся в естественной среде обитания где-либо еще) среди всех стран. Около 10% видов, обитающих на Земле, можно встретить в Колумбии, включая более 1900 видов птиц – больше, чем в Европе и Северной Америке вместе взятых. На Колумбию приходится 10% мировых видов млекопитающих, 14% видов земноводных и 18% видов птиц. Высокое соотношение эндемизма характерно для сухих листопадных лесов и низинных тропических лесов Мадагаскара. С момента отделения острова от материковой Африки 66 миллионов лет назад многие виды и экосистемы эволюционировали независимо. 17 000 островов Индонезии занимают площадь 1 904 562 км² и содержат 10% мировых цветковых растений, 12% млекопитающих и 17% рептилий, амфибий и птиц, а также почти 240 миллионов человек. Многие регионы с высоким биоразнообразием и/или эндемизмом формируются в специализированных средах обитания, требующих необычных адаптаций, например, альпийские зоны в высоких горах или торфяные болота Северной Европы.

Эволюция в геологических временных рамках

Биологическое разнообразие – результат 3,5 миллиарда лет эволюции. Происхождение жизни наукой не установлено, однако некоторые данные свидетельствуют о том, что жизнь могла быть уже хорошо развита всего через несколько сотен миллионов лет после формирования Земли. До примерно 2,5 миллиардов лет назад вся жизнь состояла из микроорганизмов – архей, бактерий, одноклеточных простейших и протистов. Биоразнообразие быстро росло в фанерозойский эон (последние 540 миллионов лет), особенно во время так называемого кембрийского взрыва – периода, в течение которого впервые появились почти все типы многоклеточных организмов. В течение последующих примерно 400 миллионов лет разнообразие беспозвоночных не демонстрировало выраженной общей тенденции, а разнообразие позвоночных показывало общую экспоненциальную тенденцию. Этот резкий рост разнообразия сопровождался периодическими массовыми потерями разнообразия, классифицируемыми как события массового вымирания. Однако амниоты, по-видимому, мало пострадали от этих событий; их диверсификация замедлилась позднее, около границы аселиана/сакмария, в раннем цизуралиане (ранний перм), примерно 293 миллиона лет назад. Наиболее катастрофичным было пермско-триасовое вымирание 251 миллион лет назад. Позвоночным потребовалось 30 миллионов лет, чтобы восстановиться после этого события. Биоразнообразие прошлого называется палеобиоразнообразием. Данные палеонтологической летописи указывают на то, что за последние несколько миллионов лет наблюдалось наибольшее биоразнообразие в истории. Некоторые ученые полагают, что с учетом погрешностей выборки современное биоразнообразие может не сильно отличаться от биоразнообразия 300 миллионов лет назад, в то время как другие считают, что ископаемые останки достаточно точно отражают диверсификацию жизни. Разнообразие, по-видимому, постоянно увеличивается в отсутствие естественного отбора.

Диверсификация

Обсуждается вопрос о существовании глобальной несущей способности, ограничивающей количество жизни, которое может существовать одновременно, а также вопрос о том, будет ли это ограничение также ограничивать число видов. В то время как записи о жизни в море демонстрируют логистическую модель роста, жизнь на суше (насекомые, растения и тетраподы) показывает экспоненциальный рост разнообразия. С другой стороны, изменения в фанерозое гораздо лучше коррелируют с гиперболической моделью (широко используемой в популяционной биологии, демографии и макросоциологии, а также в изучении ископаемого биоразнообразия), чем с экспоненциальной и логистической моделями. Последние модели предполагают, что изменения в разнообразии определяются положительной обратной связью первого порядка (больше предков – больше потомков) и/или отрицательной обратной связью, возникающей из-за ограниченности ресурсов. Гиперболическая модель предполагает положительную обратную связь второго порядка. Гиперболический характер роста численности населения мира обусловлен положительной обратной связью второго порядка между размером популяции и темпами технологического роста. Гиперболический характер роста биоразнообразия может быть аналогично объяснен обратной связью между разнообразием и сложностью структуры сообществ. Большинство биологов, однако, согласны с тем, что период после появления человека является частью нового массового вымирания, названного вымиранием голоцена, вызванного главным образом воздействием человека на окружающую среду. Утверждается, что нынешние темпы вымирания достаточны для уничтожения большинства видов на планете Земля в течение 100 лет. Новые виды регулярно открываются (в среднем от 5 до 10 000 новых видов каждый год, большинство из них – насекомые), и многие, хотя и обнаружены, еще не классифицированы (по оценкам, почти 90% всех членистоногих еще не классифицированы). Если предположить, что в настоящее время существует максимум около 50 миллионов видов, логично заключить, что более 99% видов на планете вымерли до эволюции человека. Оценки числа существующих на Земле видов варьируются от 10 миллионов до 14 миллионов, из которых около 1,2 миллиона были задокументированы, а более 86% еще не описаны. Однако, согласно научному отчету за май 2016 года, на Земле в настоящее время существует 1 триллион видов, из которых описана лишь одна тысячная процента. Общее количество связанных пар оснований ДНК на Земле оценивается в 5,0 x 1037 и весит 50 миллиардов тонн. Для сравнения, общая масса биосферы оценивается в четыре триллиона тонн углерода. В июле 2016 года ученые сообщили об идентификации набора из 355 генов последнего универсального общего предка (LUCA) всех организмов, живущих на Земле. Возраст Земли составляет около 4,54 миллиарда лет. Самые ранние неопровержимые свидетельства жизни датируются, по крайней мере, 3,7 миллиарда лет назад, в эпоху эоархея, после того как геологическая кора начала затвердевать после более раннего расплавленного эона Гадея. В песчанике возрастом 3,48 миллиарда лет, обнаруженном в Западной Австралии, найдены ископаемые микробных матов. Другим ранним физическим свидетельством биогенного вещества является графит в метаосадочных породах возрастом 3,7 миллиарда лет, обнаруженных в Западной Гренландии. Совсем недавно, в 2015 году, "остатки биотической жизни" были обнаружены в породах возрастом 4,1 миллиарда лет в Западной Австралии. По словам одного из исследователей, "если жизнь возникла на Земле относительно быстро, то она может быть распространена во Вселенной".

Бизнес и промышленность

Многие промышленные материалы получают непосредственно из биологических источников. К ним относятся строительные материалы, волокна, красители, резина и нефть. Биоразнообразие также важно для обеспечения безопасности таких ресурсов, как вода, древесина, бумага, волокна и продукты питания. В результате утрата биоразнообразия является значительным фактором риска для развития бизнеса и угрозой долгосрочной экономической устойчивости. Многие лесозаготовительные компании не соблюдают правила и законодательство, установленные их правительствами; равно как и правительства стран, производящих древесину, не обеспечивают соблюдение собственного лесного законодательства.

Досуг, культурная и эстетическая ценность

Биоразнообразие обогащает такие виды досуга, как наблюдение за птицами или изучение естественной истории. Такие популярные занятия, как садоводство и аквариумистика, в значительной степени зависят от биоразнообразия. Число видов, вовлеченных в эти увлечения, исчисляется десятками тысяч, хотя большинство из них не поступает в коммерческую продажу. Связи между исходными естественными ареалами этих часто экзотических животных и растений и коммерческими коллекционерами, поставщиками, заводчиками, производителями посадочного материала и теми, кто способствует пониманию и наслаждению ими, сложны и недостаточно изучены. Широкая публика положительно реагирует на знакомство с редкими и необычными организмами, что отражает их неотъемлемую ценность. С философской точки зрения можно утверждать, что биоразнообразие само по себе обладает внутренней эстетической и духовной ценностью для человечества. Эту идею можно использовать как аргумент против точки зрения, согласно которой тропические леса и другие экологические системы заслуживают сохранения только благодаря предоставляемым ими услугам.

Аналитические пределы

Менее 1% всех описанных видов были изучены более чем просто констатация их существования. Подавляющее большинство видов на Земле – это микроорганизмы. Современная физика биоразнообразия "упорно сосредоточена на видимом [макроскопическом] мире". Например, микробная жизнь метаболически и экологически более разнообразна, чем многоклеточная жизнь (см., например, экстремофилов). "На древе жизни, построенном на основе анализа малых субъединиц рибосомальной РНК, видимая жизнь представлена лишь едва заметными ветвями. Обратная зависимость между размером и численностью видов повторяется выше по эволюционной лестнице – с первой точностью, все многоклеточные виды на Земле – это насекомые". Высокие темпы вымирания насекомых подтверждают гипотезу о вымирании голоцена.

Внедренные и инвазивные виды

Такие барьеры, как крупные реки, моря, океаны, горы и пустыни, способствуют разнообразию, обеспечивая независимую эволюцию по обе стороны барьера посредством процесса аллопатрического видообразования. Термин «инвазивный вид» применяется к видам, преодолевающим естественные барьеры, которые обычно сдерживают их распространение. Без барьеров такие виды заселяют новые территории, часто вытесняя местные виды, занимая их экологические ниши или используя ресурсы, которые в противном случае поддерживали бы местные виды. Число инвазий видов растет, по крайней мере, с начала 1900-х годов. Виды все чаще перемещаются человеком (намеренно и случайно). В некоторых случаях инвазивные виды вызывают серьезные изменения и повреждения в новых средах обитания (например, мидии-зебры и изумрудный ашаборон в районе Великих озер, и рыба-лев вдоль атлантического побережья Северной Америки). Некоторые данные свидетельствуют о том, что инвазивные виды конкурентоспособны в новых средах обитания из-за меньшего воздействия патогенов. Другие приводят противоречивые данные, которые иногда указывают на то, что сообщества, богатые видами, одновременно содержат множество местных и чужеродных видов, в то время как некоторые утверждают, что разнообразные экосистемы более устойчивы и сопротивляются инвазивным растениям и животным. Важный вопрос заключается в том, «вызывают ли инвазивные виды вымирание?». Многие исследования указывают на влияние инвазивных видов на местные виды, но не на вымирание. Инвазивные виды, по-видимому, увеличивают местное (т.е. альфа-разнообразие) разнообразие, что снижает смену разнообразия (т.е. бета-разнообразие). Общее гамма-разнообразие может снижаться, поскольку виды вымирают по другим причинам, но даже некоторые из самых опасных инвазивных видов (например, голландская болезнь вязов, изумрудный ашаборон, каштановая болезнь в Северной Америке) не привели к вымиранию видов-хозяев. Гораздо чаще встречаются локальное исчезновение, сокращение численности популяций и гомогенизация регионального биоразнообразия. Человеческая деятельность часто позволяет инвазивным видам обходить свои барьеры, вводя их для пищевых и других целей. Таким образом, деятельность человека позволяет видам мигрировать в новые районы (и, следовательно, становиться инвазивными) за периоды времени, значительно более короткие, чем те, которые исторически требовались для расширения ареала вида. Не все интродуцированные виды являются инвазивными, и не все инвазивные виды были интродуцированы намеренно. В таких случаях, как с мидией-зеброй, вторжение в водоемы США было непреднамеренным. В других случаях, например, с мангустами на Гавайях, интродукция была преднамеренной, но неэффективной (ночные крысы не были уязвимы для дневных мангустов). В других случаях, например, с масличными пальмами в Индонезии и Малайзии, интродукция приносит значительные экономические выгоды, но эти выгоды сопровождаются дорогостоящими непредвиденными последствиями. Наконец, интродуцированный вид может непреднамеренно нанести вред виду, который зависит от заменяемого им вида. В Бельгии Prunus spinosa из Восточной Европы распускается гораздо раньше, чем его западноевропейские аналоги, нарушая кормовое поведение бабочки Thecla betulae (питающейся листьями). Интродукция новых видов часто лишает эндемичные и другие местные виды возможности конкурировать с чужеродными видами и выживать. Чужеродные организмы могут быть хищниками, паразитами или превосходить местные виды в конкуренции за питательные вещества, воду и свет. В настоящее время некоторые страны импортировали так много чужеродных видов, особенно сельскохозяйственных и декоративных растений, что их местная фауна/флора может быть по численности превзойдена. Например, интродукция кудзу из Юго-Восточной Азии в Канаду и Соединенные Штаты угрожает биоразнообразию в определенных районах. Другой пример – сосны, которые вторглись в леса, кустарники и луга в южном полушарии.

Гибридизация и генетическое загрязнение

Эндемическим видам может угрожать вымирание в результате процесса генетического загрязнения, то есть неконтролируемой гибридизации, интрогрессии и генетического вытеснения. Генетическое загрязнение приводит к гомогенизации или замене местных геномов в результате численного и/или преимущественного выживания интродуцированных видов. Гибридизация и интрогрессия – побочные эффекты интродукции и инвазии. Эти явления могут быть особенно вредны для редких видов, вступающих в контакт с более многочисленными. Многочисленные виды могут скрещиваться с редкими, вытесняя их генофонд. Эта проблема не всегда очевидна только по морфологическим (внешним) признакам. Определенная степень потока генов является нормальной адаптацией, и не все генные и генотиповые комбинации могут быть сохранены. Однако гибридизация, с интрогрессией или без нее, может, тем не менее, угрожать существованию редких видов. В сельском хозяйстве и животноводстве «зеленая революция» популяризировала использование обычной гибридизации для повышения урожайности. Часто гибридизированные породы возникли в развитых странах и затем гибридизировались с местными сортами в развивающихся странах для создания высокоурожайных штаммов, устойчивых к местному климату и болезням. Местные органы власти и промышленность поддерживают гибридизацию. Ранее обширные генофонды различных диких и местных пород сократились, вызвав широко распространенную генетическую эрозию и генетическое загрязнение. Это привело к потере генетического разнообразия и биоразнообразия в целом. Генетически модифицированные организмы содержат генетический материал, измененный с помощью генной инженерии. Генетически модифицированные культуры стали распространенным источником генетического загрязнения не только диких, но и одомашненных сортов, полученных в результате классической гибридизации. Генетическая эрозия и генетическое загрязнение могут уничтожить уникальные генотипы, угрожая будущему продовольственному обеспечению. Снижение генетического разнообразия ослабляет способность культур и скота к гибридизации для устойчивости к болезням и выживания в условиях изменения климата. Иллюстрация показывает, как действия, стратегии и планы по сохранению могут влиять на факторы, вызывающие текущий кризис биоразнообразия на местном, региональном и глобальном уровнях. Биология сохранения сформировалась в середине 20-го века, когда экологи, натуралисты и другие ученые начали исследовать и решать проблемы, связанные с сокращением глобального биоразнообразия. Этика сохранения природы выступает за управление природными ресурсами с целью поддержания биоразнообразия видов, экосистем, эволюционного процесса, а также человеческой культуры и общества. Биология сохранения реформируется вокруг стратегических планов по защите биоразнообразия. Сохранение глобального биоразнообразия является приоритетом в стратегических планах сохранения, направленных на вовлечение государственной политики и решение проблем, затрагивающих местные, региональные и глобальные масштабы сообществ, экосистем и культур. Планы действий определяют способы поддержания благосостояния человека посредством использования природного капитала, рыночного капитала и экосистемных услуг. В Директиве ЕС 1999/22/EC зоопарки рассматриваются как играющие роль в сохранении биоразнообразия диких животных путем проведения исследований или участия в программах разведения.

Методы защиты и восстановления

Удаление инвазивных видов позволит видам, на которые они оказали негативное влияние, восстановить свои экологические ниши. Инвазивные виды, ставшие вредителями, могут быть идентифицированы таксономически (например, с помощью цифровой автоматизированной идентификационной системы (DAISY), используя штрих-код жизни). Удаление экономически целесообразно только применительно к большим группам особей. По мере обеспечения устойчивости популяций оставшихся местных видов в регионе, виды, утратившие присутствие и являющиеся кандидатами на реинтродукцию, могут быть определены с использованием баз данных, таких как Энциклопедия жизни и Глобальный информационный центр по биоразнообразию. Банкирование биоразнообразия предполагает присвоение денежной стоимости биоразнообразию. Одним из примеров является Австралийская структура управления местной растительностью. Генные банки – это коллекции образцов и генетического материала. Некоторые банки планируют реинтродуцировать виды из хранилищ в экосистему (например, через питомники деревьев). Сокращение объемов и повышение точности применения пестицидов способствует выживанию большего числа видов в сельскохозяйственных и урбанизированных районах. Подходы, ориентированные на конкретную территорию, могут быть менее эффективны для защиты мигрирующих видов. Одним из решений является создание экологических коридоров, соответствующих путям миграции животных. Государственные и другие границы могут затруднить создание таких коридоров.

Приоритеты распределения ресурсов

Сосредоточение усилий на ограниченных территориях с высоким потенциалом биоразнообразия обещает более быструю отдачу от инвестиций, чем равномерное распределение ресурсов или концентрация на территориях с низким разнообразием, но представляющих больший интерес с точки зрения биоразнообразия. Вторая стратегия направлена на сохранение территорий, сохранивших большую часть своего изначального биоразнообразия, которые, как правило, не требуют или требуют минимального восстановления. Это обычно неурбанизированные и несельскохозяйственные земли. Тропические регионы часто отвечают обоим критериям, благодаря своему естественному высокому биоразнообразию и относительно слабому развитию.

Защищенные территории

Защищенные территории, включая лесные заповедники и биосферные заповедники, выполняют множество функций, в том числе обеспечивают защиту диких животных и их среды обитания. Охраняемые территории созданы по всему миру с конкретной целью – защита и сохранение растений и животных. Некоторые ученые призвали мировое сообщество к 2030 году выделить в качестве охраняемых 30 процентов планеты, а к 2050 году – 50 процентов, чтобы смягчить потерю биоразнообразия, вызванную антропогенными факторами. Цель по защите 30% площади планеты к 2030 году («30 к 30») была принята почти 200 странами на Конференции Организации Объединенных Наций по биоразнообразию в 2022 году. На момент принятия (декабрь 2022 года) 17% суши и 10% океана находились под охраной. Охраняемые территории сохраняют природные и культурные ресурсы и способствуют обеспечению средств к существованию, особенно на местном уровне. В настоящее время в мире насчитывается более 238 563 официально выделенных охраняемых территорий, что составляет 14,9% суши Земли. Они различаются по площади, уровню охраны и типу управления (IUCN, 2018). [[File:Percentage of forest in legally protected areas, 2020. svg|thumb|Процент лесов в официально охраняемых районах (по состоянию на 2020 год)]. Особенно важную роль играют лесные охраняемые территории, являясь источником среды обитания, убежища, пищи и генетического материала, а также служа буфером против стихийных бедствий. Они обеспечивают стабильные поставки многих благ и экологических услуг. Роль охраняемых территорий, особенно лесных, в смягчении последствий изменения климата и адаптации к ним все больше признается в последние годы. Охраняемые территории не только хранят и секвестрируют углерод (то есть глобальная сеть охраняемых территорий хранит не менее 15% наземного углерода), но и позволяют видам адаптироваться к меняющимся климатическим условиям, предоставляя убежища и коридоры для миграции. Охраняемые территории также защищают людей от резких климатических явлений и снижают их уязвимость к проблемам, вызванным погодными условиями, таким как наводнения и засухи (UNEP–WCMC, 2016).

Национальные парки

Национальный парк – это обширная природная или близкая к природе территория, выделенная для защиты крупномасштабных экологических процессов, которые также служат основой для экологически и культурно совместимых, духовных, научных, образовательных, рекреационных и туристических возможностей. Эти территории выбираются правительствами или частными организациями для сохранения природного биоразнообразия, включая его базовую экологическую структуру и поддерживающие экологические процессы, а также для продвижения образования и отдыха. Международный союз охраны природы (МСОП) и его Всемирная комиссия по охраняемым территориям (WCPA) определили «национальный парк» как охраняемую территорию II категории. Национальными парками обычно владеют и управляют национальные или региональные правительства. В некоторых случаях устанавливается ограничение на количество посетителей, которым разрешено посещать определенные хрупкие участки. Обустраиваются специальные тропы или дороги. Посетителям разрешается вход только в целях изучения, культурного обогащения и отдыха. Лесохозяйственная деятельность, выпас скота и охота регулируются, а эксплуатация среды обитания или диких животных запрещена.

Лесные запасы

По оценкам, во всем мире в охраняемых районах леса занимают 726 миллионов гектаров. Из шести основных регионов мира Южная Америка имеет самую большую долю лесов в охраняемых районах – 31 процент. Леса играют жизненно важную роль в поддержании более 45 000 видов флоры и 81 000 видов фауны, из которых 5150 видов флоры и 1837 видов фауны являются эндемичными. Кроме того, в мире насчитывается 60 065 различных видов деревьев. Растительные и животные виды, обитающие исключительно в определенной географической области, называются эндемичными видами. В лесных заповедниках права на такие виды деятельности, как охота и выпас скота, иногда предоставляются общинам, проживающим на окраинах леса, которые частично или полностью обеспечивают свое существование лесными ресурсами или продуктами. Неклассифицированные леса занимают 6,4% от общей площади лесов и характеризуются следующим:

Они представляют собой обширные, труднодоступные лесные массивы. Многие из них необитаемы. Они имеют меньшее экологическое и экономическое значение. Примерно 50 миллионов гектаров (или 24%) европейских лесных земель защищены для сохранения биоразнообразия и ландшафта. Лесные угодья, выделенные для сохранения почвы, воды и других экосистемных услуг, занимают около 72 миллионов гектаров (32% площади лесов Европы).

Меры по сохранению лесного покрова

Следует проводить масштабную программу лесовосстановления и лесоразведения. Необходимо использовать альтернативные, экологически безопасные источники топлива, такие как биогаз, вместо древесины. Потеря биоразнообразия из-за лесных пожаров – серьезная проблема, требующая немедленных мер по их предотвращению. Чрезмерный выпас скота может нанести серьезный ущерб лесу. Поэтому необходимо принять меры для предотвращения перевыпаса скота. Охота и браконьерство должны быть запрещены.

Зоологические парки

В зоопарках живые животные содержатся для отдыха, образования и сохранения видов. Современные зоопарки предоставляют ветеринарные услуги, создают условия для размножения находящихся под угрозой исчезновения видов в неволе и, как правило, воссоздают естественную среду обитания животных, находящихся под их опекой. Зоопарки играют важную роль в повышении осведомленности о необходимости сохранения природы.

Ботанические сады

В ботанических садах растения выращивают и демонстрируют главным образом в научных и образовательных целях. Они состоят из собрания живых растений, выращенных на открытом воздухе или в теплицах и оранжереях. Кроме того, ботанический сад может включать в себя коллекцию засушенных растений, или гербарий, а также такие помещения, как лекционные залы, лаборатории, библиотеки, музеи и экспериментальные или исследовательские посадки.

Трансформационные изменения

В 2019 году было опубликовано резюме для политиков крупнейшего и наиболее всестороннего на сегодняшний день исследования биоразнообразия и экосистемных услуг – Глобального отчета об оценке биоразнообразия и экосистемных услуг, подготовленного Межправительственной научно-политической платформой по биоразнообразию и экосистемным услугам (IPBES). В нем утверждалось, что "состояние природы ухудшается беспрецедентными и ускоряющимися темпами". Для решения этой проблемы человечеству потребуются коренные преобразования, включая устойчивое сельское хозяйство, сокращение потребления и образования отходов, установление квот на вылов рыбы и совместное управление водными ресурсами.

Наука для граждан

Гражданская наука, также известная как участие общественности в научных исследованиях, широко применяется в науках об окружающей среде и особенно популярна в контексте биоразнообразия. Она используется для привлечения широкой общественности к исследованиям биоразнообразия, что позволяет ученым собирать данные, которые они не смогли бы получить иным способом. Онлайн-опрос, проведенный среди 1160 участников гражданской науки в 63 проектах по биоразнообразию в Европе, Австралии и Новой Зеландии, выявил положительные изменения в: (a) понимании содержания, процессов и природы науки, (b) навыках научного поиска, (c) уверенности в своих силах в области науки и охраны окружающей среды, (d) интересе к науке и окружающей среде, (e) мотивации к науке и окружающей среде и (f) отношении к окружающей среде. Волонтеры-наблюдатели внесли значительный вклад в знания о биоразнообразии, полученные непосредственно в полевых условиях, а недавние технологические усовершенствования способствовали увеличению объема и качества данных, поступающих от участников гражданской науки. Исследование 2016 года, опубликованное в журнале Biological Conservation, подтверждает значительный вклад, который ученые-граждане уже вносят в данные, передаваемые через Глобальный информационный центр по биоразнообразию (GBIF). Несмотря на некоторые ограничения анализа данных на уровне наборов, очевидно, что почти половина всех записей о встречах видов, которыми обмениваются через сеть GBIF, поступает из наборов данных, в создании которых приняли участие волонтеры. Запись и обмен наблюдениями обеспечиваются несколькими глобальными платформами, включая iNaturalist и eBird.

Правовой статус

Большая работа ведется для сохранения естественного облика водопада Хоптун-Фоллс в Австралии, при этом доступ для посетителей сохраняется.

Европейский союз

В мае 2020 года Европейский Союз опубликовал свою Стратегию сохранения биоразнообразия на 2030 год. Эта стратегия является важной частью стратегии Европейского Союза по смягчению последствий изменения климата. Из 25% бюджета Европейского Союза, выделяемого на борьбу с изменением климата, значительная часть будет направлена на восстановление биоразнообразия. Необходимо увеличить биоразнообразие в сельском хозяйстве, выделяя 20 миллиардов евро в год на решение этой задачи и интегрируя ее в бизнес-практику. Примерно половина мирового ВВП зависит от природных ресурсов. В Европе многие сектора экономики, генерирующие триллионы евро ежегодно, зависят от природы. Только экономическая выгода от сети Natura 2000 в Европе оценивается в 200–300 миллиардов евро в год.