- •Редакционная коллегия книги:
- •Рецензенты книги:
- •Глобального Экологического Фонда
- •Предисловие
- •Раздел I. Биологическое разнообразие и методы его оценки
- •Введение
- •Глава 1. Биологическое разнообразие
- •1.1. Понятие биоразнообразия
- •1.2. Международная программа «Биологическое разнообразие»
- •1.3. Исследовательская программа «Диверситас»
- •1.4. Реализация Конвенции о биоразнообразии в России
- •Глава 2. Уровни биоразнообразия
- •2.1. Системная концепция биоразнообразия
- •2.2. Генетическое разнообразие
- •2.3. Видовое разнообразие
- •2.3.1. Динамика видового разнообразия
- •2.3.3. Динамика видового богатства по данным палеонтологической летописи
- •2.4. Биоразнообразие, созданное человеком
- •2.5. Экосистемное разнообразие
- •Глава 3. Классификации биоразнообразия
- •3.1. Инвентаризационное и дифференцирующее разнообразие
- •3.2. Таксономическое и типологическое разнообразие организмов
- •3.3. Биохорологическое разнообразие
- •3.4. Структурное разнообразие
- •Глава 4. Таксономическое разнообразие
- •4.1. Научная классификация организмов
- •4.2. Жизненные формы и биологическое разнообразие
- •4.3. Инвентаризация видов
- •Число видов в истории жизни на Земле
- •4.4. Видовое богатство России
- •Разнообразие, эндемизм и состояние видов позвоночных
- •Глава 5. Измерение и оценка биологического разнообразия
- •5.1. Параметры биологического разнообразия (альфа-разнообразие)
- •5.2. Методы построения графиков видового обилия
- •Типы графиков в анализе видового разнообразия
- •5.3. Модели распределения видового обилия
- •5.3.1. Геометрический ряд
- •5.3.2. Логарифмическое распределение
- •5.3.3. Логарифмическинормальное распределение
- •5.3.4. Распределение по модели «разломанного стержня» Макартура
- •5.3.5. Другие теоретические модели
- •5.4. Индексы биоразнообразия
- •5.4.1. Индексы видового богатства
- •5.4.2. Индексы, основанные на относительном обилии видов
- •5.5. Сравнительный анализ индексов разнообразия
- •5.6. Рекомендации для анализа данных по разнообразию видов
- •5.7. Анализ бета-разнообразия: сравнение, сходство, соответствие сообществ
- •5.7.1. Показатели сходства, основанные на мерах разнообразия
- •Мера Коуди разработана для исследования изменений в сообществе птиц вдоль средового градиента:
- •5.7.2. Показатели соответствия
- •5.7.3. Основные индексы общности для видовых списков
- •Основные индексы общности, учитывающие положительные совпадения [Песенко, 1982]
- •5.7.4. Индекс общности для количественных данных
- •5.8. Графический анализ бета-разнообразия
- •5.8.1. Неориентированные и ориентированные графы
- •Матрица сходства выборочных совокупностей
- •5.8.2. Плеяды Терентьева
- •5.8.3. Дендрограмма (кластерный анализ)
- •5.9. Применение показателей разнообразия
- •5.10. Гамма-разнообразие наземных экосистем
- •5.10.1. Пространственные показатели гамма-разнообразия
- •5.10.2. Разномасштабные уровни гамма-разнообразия
- •5.10.3. Информационные показатели гамма-разнообразия фитоценохор
- •Глава 6. Оценка биоразнообразия и охрана природы
- •Раздел II. Разнообразие ландшафта и методы его измерения
- •Введение
- •Глава 1. Общие представления о разнообразии
- •1.1. Что такое разнообразие? (Прагматический аспект)
- •1.4. Разнообразие и функционирование
- •Глава 2. Феноменологические иерархические уровни
- •Глава 3. Измерение ландшафтного разнообразия
- •3.1. Измерение ландшафтного разнообразия на основе дистанционной информации
- •Корреляционная матрица между каналами
- •Собственные значения главных компонент для трех каналов Landsat -7 (1999.10)
- •Факторные нагрузки – коэффициенты корреляции переменных с факторами для трех каналов Landsat- 7 (1999.01)
- •Оценка разнообразия (бит) подстилающей поверхности по многоканальным изображениям
- •Разнообразия изображения по объединенным данным осенней и летней съемки
- •Расчет фрактальной размерности по модели «изменение масштаба– изменение длины береговой линии»
- •Оценка фрактальной размерности по двухмерному спектру для всего изображения
- •Линейные корреляции между ландшафтными метриками разнообразия для иерархического уровня 9 пикселей (2 км)
- •3.2. Измерение ландшафтного биоразнообразия на основе использования топографических карт совместно со сканерной съемкой
- •3.3. Организация полевых исследований для оценки ландшафтного разнообразия
- •Глава 4. Прикладные задачи ландшафтного планирования, решаемые на основе измерения ландшафтного
- •Смысл индексов разнообразия, применительно к задачам ландшафтного планирования
- •Заключение
- •Основные характеристики спектральных каналов
- •Некоторые полезные ссылки на ресурсы Интернете
- •Литература
- •Раздел III. Мониторинг биоразнообразия Введение
- •Глава 1. Научные основы мониторинга биологического разнообразия. Определения и терминология
- •Глава 2. Методы оценки состояния и динамики биоразнообразия на разных иерархических уровнях
- •2.1. Биофизические и биохимические методы
- •2.1.1. Биолюминесценция
- •2.1.2. Фотосинтетическая активность
- •2.2. Генетические методы
- •2.3. Биоэнергетические методы
- •2.4. Иммунологические методы
- •2.4.1. Митогенная активность спленоцитов позвоночных животных
- •2.4.3. Применение иммунологических методов при изучении иммунозащитных реакций у рыб и беспозвоночных животных
- •2.5. Морфологические методы
- •2.5.1. Флуктуирующая асимметрия
- •2.5.2. Фенодевианты
- •2.6. Патологоанатомические и гистологические методы
- •2.6.1. Общая анатомия и гистология внутренних органов
- •2.6.2. Гистология репродуктивной системы
- •2.7. Токсикологические методы
- •2.8. Эмбриологические методы
- •2. 9. Паразитологические методы
- •2.10. Популяционные и экосистемные методы
- •Глава 3. Геоинформационные системы – интегрирующее ядро мониторинговой системы биоразнообразия
- •Глава 4. Средства обеспечения мониторинга биоразнообразия
- •4.1. Аппаратно-технические средства
- •4. 2. Программное обеспечение
- •4. 3. Организационное обеспечение
- •Раздел IV. Картографирование биоразнообразия Введение
- •Глава 1. Биогеографические основы картографирования биоразнообразия
- •Глава 2. Картографирование разнообразия организмов
- •Глава 3. Картографирование экологического разнообразия
- •Глава 4. Картографирование генетического разнообразия
- •Глава 5. Комплексное картографирование биоразнообразия
- •Р ис.2. Видовое разнообразие животных суши
- •Число видовое животных (на 100км2 суши)
- •Литература
- •117218, Москва, б. Черемушкинская ул., 34
- •109088, Москва, Шарикоподшипниковская ул., 4
Глава 5. Комплексное картографирование биоразнообразия
Картографическое обеспечение такой сложной и многоплановой проблемы, как сохранение биоразнообразия, должно создаваться на основе комплексного подхода. Оно формируется из карт разной тематики и степени пространственно-временной интеграции информации, разного масштаба и назначения. В него, кроме карт собственно биоразнообразия, включаются также карты землепользования и землевладений, расположения особо охраняемых природных территорий, разных по статусу охраны, карты экологически важных параметров среды (климата, рельефа, литологии и др.). При этом необходимо использовать карты физико-географического, природно-экологического (почвенно-экологического, эколого-геохими-ческого и др.), биогеографического и других видов районирования.
Как правило, система таких карт входит в состав комплексных атласов мира и крупных регионов [Atlas of Environment, 1990]. Остановимся только на одном примере. Атлас природных ресурсов мира [Resources and Environment.World Atlas, 1998], состоящий из 4 крупных разделов, включает целую серию карт по биоразнообразию – Биомы мира; Флористическое и фаунистическое районирование суши; Ареалы эндемичных и субэндемичных позвоночных животных; Растительность; Запасы фитомассы; Первичная продукция фитомассы и др.
В настоящее время, кроме аналитических карт биоразнообразия, уже достаточно распространенных, появились картографические произведения в виде отдельных карт и атласов, представляющих проблему отображения биоразнообразия на основе комплексного системного подхода. Обратимся к некоторым из них как примерам реализации этих принципов в картографическом изучении биоразнообразия на федеральном уровне. Ограничимся их кратким обзором, не ставя задачу критического анализа этих произведений.
Большим достижением в картографировании биоразнообразия является первый атлас по биоразнообразию – «Атлас биологического разнообразия лесов Европейской России и сопредельных стран», тиражированный в полиграфической версии Всемирным союзом охраны природы [1996]. Атлас подготовлен в рамках проекта «Оценка потребностей по сохранению и поддержанию биологического разнообразия в лесах Европейской части России», в задачи которого входила отработка новой стратегии устойчивого развития и сохранения разнообразия лесных экосистем. Несмотря на сверхмелкий масштаб карт, Атлас представляет большой интерес с точки зрения разработки новых концептуальных подходов, оригинальных сюжетов, попытки обоснования новых интегральных показателей оценки биоразнообразия, связанных с устойчивым развитием территории. В подготовке Атласа использовались компьютерные способы обработки данных с привлечением материалов дистанционного зондирования. Атлас включает более 130 аналитических и синтетических (на разных уровнях интеграции информации) карт в основном м-ба 1:40 000 000, сгруппированных в 10 разделов и 18 подразделов. Структура Атласа реализует комплексный подход к изучению биоразнообразия в системе карт, представляющих динамику и современное состояние разнообразия лесов, количественные и качественные характеристики видового разнообразия, роль разнообразия в обеспечении устойчивости лесных систем, влияние деятельности человека на леса, охрану и управление лесами и биологическим разнообразием. Наличие компьютерных баз данных в распространении разных видов сделало доступными более сложные алгоритмы анализа, чем простая оценка региональных различий в видовом обилии. При том что пространственное разрешение карт невелико, Атлас дает целостное наглядное представление по географии биоразнообразия лесов Европейской России в контексте их устойчивого развития.
Аналогичные принципы картографирования при участии тех же авторов реализованы в «Систематизированном каталоге информационных ресурсов национальной стратегии и плана действий по сохранению биоразнообразия России». Он включает более 320 карт, сгруппированных в 8 разделов: Живая природа и биоразнообразие России; Природные факторы формирования биоразнообразия; Социальные факторы воздействия на живую природу и биоразнообразие; Хозяйственные факторы воздействия на живую природу и биоразнообразие (Ресурсопользование и трансформация природных экосистем); Загрязнение; Общая социально-экономическая ситуация в России и возможности управления развитием страны; Управление природоохранной деятельностью в России. Карты собственно биоразнообразия содержат интегральную оценку видового обилия флоры и фауны (13 карт). Серия карт показывает среднее число видов, занесенных в списки Красной книги России (по 6 таксонам). Карта интегральной оценки таксономической уникальности показывает процент монотипичных форм во флоре и фауне, карта интегральной оценки узкоареальности отображает преобладание в фауне и флоре локально распространенных таксонов. Серия морфометрических карт отражает биогеографические границы, интегральную оценку густоты границ ареалов растений и животных. Завершается раздел картами сбалансированности структуры биоразнообразия и картой интегральной оценки устойчивости коренных типов экосистем (в % от максимума на территории России).
Карты по биоразнообразию России включены и в Веб-атлас «Окружающая среда и здоровье народа России» [1998]. Особо следует выделить Веб-атлас «Биоразнообразие» (пособие по биоразнообразию для детей и министров), рассматривая его как важный вклад в экологическое образование, реализацию планов по сохранению биологического разнообразия и пропаганду идей гармонизации взаимоотношений природы и общества.
Воздействие человека на биосферу приобрело глобальный характер, а его масштабы и темп продолжают возрастать. В результате как прямого, так и косвенного антропогенного воздействия многие биологические виды исчезают или их популяции находятся на критическом пределе численности, ставящем под угрозу возможность воспроизводства вида. Воздействие человека на сообщества живых организмов стало настолько мощным, что они уже не в состоянии противостоять процессам антропогенной трансформации и утрачивают важнейшее свойство природных сообществ – способность к самовосстановлению. Постоянно идет сокращение площади, занятой естественной растительностью, и прежде всего сокращение площади тропических и бореальных лесов; идет расширение пустынных территорий за счет сокращения площади сообществ саванн, степей, где происходят процессы так называемого антропогенного опустынивания [Субрегиональная национальная программа.., 1999].
В Экологический атлас России (полиграфическая и электронная версии) [2002] включены две карты, посвященные современному состоянию биотического покрова территории – «Обеднение растительного мира» и «Обеднение животного мира» м-ба 1: 20 000 000. Обеднение растительного мира рассматривается как снижение естественного разнообразия видов растений и растительных сообществ под влиянием хозяйственной деятельности человека [Микляева, Котова, 2000]. Для конкретных территорий оно выражается суммарным показателем снижения естественного разнообразия видов растений и растительных сообществ. Обеднение оценивается посредством косвенной качественной оценки степени нарушенности современного растительного покрова, которая определяется по следующим критериям: соотношению видов коренных сообществ с учетом их современного состояния и синантропных видов, степенью трансформации сообществ в результате антропогенных воздействий и соотношением площадей коренных сообществ и разных стадий производности, а также территорий, лишенных растительного покрова. Суммарная оценка нарушенности растительности с учетом всех параметров проводится по 5-и ступеням обеднения растительного мира (от очень сильного до незначительного) (рис. 14 Приложения).
Вторая карта «Обеднение животного мира» является первой попыткой целостного отображения изменений животного мира России, которое при всем разнообразии и разнонаправленности трансформаций можно определить как обеднение естественного потенциала животного мира. Оно раскрывается через тенденции его изменения, прослеженные на примере наиболее хорошо изученных классов животных – млекопитающих и птиц. Тенденции изменения выявляются на двух уровнях организации: популяционно-видовом (генофонд) и экосистемном (ценофонд). Основными критериями оценки послужили: сокращение видового разнообразия, синантропизация, упрощение структуры животного населения, смена видов доминантов и т. д. Широко использовались также косвенные показатели, характеризующие степень нарушенности естественных местообитаний животных. В соответствии с этими показателями выделено три тенденции изменения животного мира.
Ближайшей перспективой развития картографического обеспечения проблем сохранения биоразнообразия будет «Атлас биоразнообразия Северной Евразии», планируемый как целостная система с целью обобщения имеющейся в стране информации о состоянии различных объектов биоразнообразия. Атлас должен стать необходимой базой для создания постоянно действующей информационной системы о биологическом разнообразии, основой будущей сетевой информационной системы. Вместе с тем это будет самостоятельное произведение, которое может быть использовано для информационной поддержки принятия решений в области охраны и использования биоразнообразия, быть ценным пособием для образовательных целей.
Рис.1. Глобальное биоразнообразие: число видов сосудистых растений