Presentation lecture 5 1_fd

1. Курс по устойчивому развитию в Центральной Азии
для государственных служащих
Глава 5. Экосистемное управление в контексте устойчивого развития
Лекция 5.1: Сохранение биоразнообразия
и потока услуг экосистем
Автор: Владимир Коротенко

2. Содержание
Роль биоразнообразия для
жизнеобеспечения планеты Земля
Экосистемы – единицы жизни
Экосистемные функции
2

3. Роль биоразнообразия для
жизнеобеспечения планеты Земля
3

4. Роль биоразнообразия для жизнеобеспечения планеты
Земля
«Жизнь – явление нетипичное в условиях космоса. Она далека от равновесия и
находится в постоянной борьбе с косной (мертвой) материей. Поддержание жизни
на земле – сложный механизм, который развивался и поддерживался миллионы лет.
Естественные экосистемы – единственно возможный механизм поддержания Жизни
на планете Земля. Экосистемы выполняют такие сложные функции как: регуляция
газового состава атмосферы, поддержание стабильного климата, круговорот воды
и минеральных веществ и другие.
Ни один организм или отдельный вид не сможет в себе совмещать эти функции.
Поэтому только ненарушенные, естественные экосистемы могут быть
единственным потенциалом, который поддерживает Жизнь на планете Земля в
мертвом Космосе».
Э.Д. Шукуров
4

5. Введение
Укрепление природных основ экологической безопасности - это важнейший элемент
обеспечения выживания и устойчивости как Центральной Азии, так и планеты в целом.
Разнообразие природных ландшафтов в регионе создает уникальные условия для
богатого биологического разнообразия видов и экосистем, обеспечивающих основы
жизнедеятельности человеческих сообществ.
Около 70% всех ландшафтов занято равнинными экосистемами, многие из которых
трансформированы и возделываются под сельское хозяйство. Горы занимают всего
около 30% территории региона, но их роль чрезвычайно важна, так как они формируют
климат региона, обеспечивают водные ресурсы, необходимые для развития сельского
хозяйства, и поддерживают богатое генетическое и видовое разнообразие,
обеспечивавшее развитие региона на протяжении тысячелетий.
Сухой и контрастный климат региона делает экосистемы уязвимыми к внешним
воздействиям. Горные экосистемы особенно ранимы и трудно восстанавливаются
после их разрушения, если вообще сохраняют способность к восстановлению.
5

6. Введение
От состояния биоразнообразия прямо или косвенно зависят все без исключения
социально-экономические сектора стран. Прежде всего, биоразнообразие
обеспечивает продовольственную безопасность, а также нормальное санитарно-
гигиеническое состояние окружающей среды, от которого зависит здоровье населения.
В сельскохозяйственном секторе пастбища, сохранившие свой исходный набор видов,
представляют наибольшую кормовую ценность. В полеводстве, садоводстве и лесном
хозяйстве наиболее устойчивые и безопасные меры борьбы с вредителями связаны с
использованием естественных видов, ограничивающих их численность. Благополучие
охотничьего и рыбного хозяйства напрямую зависит от устойчивого использования
объектов их промысла. То же самое можно сказать и о фармакологии, использующей
дикие лекарственные растения. Неисчерпаемый источник для генетических и
селекционных работ - разнообразие диких предков культурных растений и видов,
которые с успехом могут быть введены в культуру.
6

7. Биоразнообразие – как одна из планетарных границ
В 2010 году Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП) провела оценку
«планетарных пороговых значений», определяющих «безопасное пространство» для
человечества в отношении природных систем Земли, которая была выполнена Центром
устойчивого развития Швеции. Рассмотренные пороговые значения связаны с такими
биосферными процессами планеты, как изменение климата, нарушение
биогеохимического цикла, сокращение биологического разнообразия, разрушение
озонового слоя в стратосфере, окисление океана, потребление пресной воды,
изменения в процессах землепользования, воздействие аэрозоля на атмосферу,
загрязнение химическими веществами
7

8. Планетарные пороговые значения, определяющие «безопасное
пространство» для человечества в отношении природных систем Земли.
8

9. Основным параметром, вышедшим за предельно-допустимое значение, является
сокращение биологического разнообразия (UNEP 2010). Второе место по выходу за
пороговое значение приходится на такие явления, как изменение климата и
нарушение цикла азота.
Ученые предупреждают, что мы можем «в ближайшем будущем приблизиться к
пороговым значениям глобального потребления пресной воды, изменения
землепользования, повышения кислотности океана и вмешательства в глобальный
круговорот фосфора».
Планетарные пороговые значения, определяющие «безопасное
пространство» для человечества в отношении природных систем Земли.
9

10. Экосистемы – единицы жизни
10

11. Пригодные для жизни условия, в том числе пределы изменения температуры земной
поверхности, поддерживаются только благодаря управляющему действию
ненарушенной флоры и фауны, биоты Земли,
Атмосфера Земли поддерживается в таком специфическом состоянии
компенсируемого равновесия механизмом биологической регуляции, который за счет
автоматической термостатики препятствует перегреву или переохлаждению планеты.
Пригодная для жизни человека окружающая среда создается и устойчиво
поддерживается в оптимальном для существования Жизни состоянии естественными,
ненарушенными человеком экологическими сообществами живых организмов -
экосистемами, которые компенсируют нарушения окружающей среды, не
превосходящие порога разрушения этой системы.
Теория биотической регуляции Горшков В. и Макарьева А.
Роль экосистем в поддержании жизни на планете Земля
11

12. Основные компоненты атмосфер некоторых планет Солнечной системы.
12

13. Основные компоненты атмосфер некоторых планет Солнечной системы.
Вода на планете Земля находится в трех агрегатных состояниях – лед, пар и
жидкость. Именно это уникальное явление и создает возможность
существования на нашей планете Жизни. Любая климатическая система
стремится к равновесию. Именно поэтому кислород и другие химически
агрессивные вещества в атмосферах Марса и Венеры практически не
встречаются, и, напротив, преобладают наиболее инертные (не активные)
соединения, например, углекислый газ.
13

14. Роль экосистем в поддержании жизни на планете Земля
С момента того, как современная атмосфера приобрела нынешний вид и
свойства – она изменялась незначительно, даже несмотря на то, что в ней
наблюдаются в высоких концентрациях такие активные вещества как азот и
кислород.
Механизм, обеспечивающий это постоянство был открыт и получил название
принцип Ле-Шателье. Принцип Ле Шателье подразумевает, что когда на
систему (например, химический процесс), находящуюся в термодинамическом
равновесии влияет какое-то внешнее воздействие, то увеличивается скорость
той реакции для этой системы, которая компенсирует это внешнее
воздействие.
В связи с этим в химической промышленности изобретают всевозможные
катализаторы, заставляющие течь химическую реакцию в нужном для человека
направлении и получать необходимые для нас химические вещества.
14

15. Принцип Ле-Шателье
Согласно Принципу Ле-Шателье поддерживается баланс химических веществ в атмосфере
и основную роль в этом процессе играют естественные экосистемы, и, в первую, очередь
естественные леса.
Принцип работает таким образом, что если где-то наблюдается нехватка воды, система
начинать так действовать, чтобы этот недостаток воды компенсировать; где-то произошел
большой выброс углекислого газа, то в другом месте начнется его интенсивное
поглощение, компенсируя выброшенную часть вулканами.
Эти процессы приводят химический состав атмосферы к первоначальному состоянию – к
балансу.
В таком состоянии атмосфера Земли поддерживается механизмом биологической
(биотической) регуляции, который за счет автоматической термостатики препятствует
перегреву или переохлаждению планеты
15

16. Принцип Ле-Шателье
Пригодная для жизни человека окружающая среда создается и устойчиво поддерживается в
оптимальном для существования Жизни состоянии естественными, ненарушенными человеком
экологическими сообществами живых организмов - экосистемами, которые компенсируют нарушения
окружающей среды, не превосходящие порога разрушения этой системы.
В противоположность этому, освоение естественных экосистем в ходе хозяйственной деятельности
человека разрушает механизм биотической регуляции в локальных масштабах и непрерывно
ослабляет его глобальную мощность. Нарушенные экосистемы и искусственные биосистемы (поля,
пастбища, эксплуатируемые леса) не способны к биотической регуляции окружающей среды.
Напротив, они действуют как дестабилизаторы окружающей среды и используют накопленный ресурс
стабильности для своего существования.
Таким образом, получается, что именно ЖИЗНЬ СОЗДАЕТ УСЛОВИЯ ДЛЯ ЖИЗНИ. Такое представление
о природных регуляторных свойствах природы полностью опровергает существовавшее ранее
представление о том, что Жизнь развивается только там, где существуют благоприятные для нее
условия, а эволюция Жизни происходит в большинстве своем за счет адаптации живых организмов к
новым условиям.
16

17. Биосфера и экосистемы планеты Земля
В период возникновения жизни на планете атмосфера по своему газовому составу резко отличалась от
современной. В ней практически отсутствовал свободный кислород. Кроме азота, в атмосфере в
заметном количестве присутствовали метан, аммиак, сероводород, водород, углекислый газ, водяные
пары. Атмосфера была восстановительной, и для подавляющего большинства современных видов
смертельной. Более половины всего времени, когда жизнь существует на планете, она протекала в
форме одноклеточных организмов, обитающих в условиях отсутствия кислорода в первичном океане
на достаточно большой глубине, куда не проникали губительные для них ультрафиолетовые лучи.
Возникновение растений, эволюция, рост разнообразия и численность фотосинтезирующих
организмов, побочным продуктом жизнедеятельности которых стал свободный кислород, в конечном
счете, привели к кардинальному изменению газового состава атмосферы и выходу растений и
животных на сушу.
Жизнь на суше появилась всего около 500-600 миллионов лет назад и условия для этого были созданы
самой биосферой. Пример с кислородной атмосферой (атмосферы окисленной) – наиболее яркое
подтверждение средообразующей функции биоразнообразия. Через биогеохимические циклы всей
своей жизнедеятельностью биосфера активно преобразует верхние слои планеты: литосферу (на
глубину в десятки км), гидросферу и атмосферу (Вернадский 1967).
17

18. Биосфера и экосистемы планеты Земля
Созданием климата могут заниматься только естественные экосистемы. Все попытки
человека продвинуться в этой области не обеспечивают технологической замены
естественного механизма биотической регуляции. Кроме того, все, что мы называем
окультуренными землями, пахотными землями, садами, парками т.д. - это все
антропогенные экосистемы, негативно влияющие на работу биотического механизма
управления окружающей среды. Они не создают жизнь, а только ее разрушают и
используют.
Если говорить о роли лесных экосистем в стабилизации климата, то нужно отметить, что
если в результате вмешательства человека происходит упрощение лесной экосистемы, то
она становится более неустойчивой, подверженной нарушениям. Именно поэтому
искусственные древесные насаждения, тем более однопородные и одновозрастные не в
состоянии вносить достаточный вклад в работу биотического механизма регуляции
окружающей среды. Антропогенные экосистемы не обладают тем запасом устойчивости,
который характерен для ненарушенных естественных экосистем.
18

19. Биосфера и экосистемы планеты Земля
Природное разнообразие – это реакция природы на изменения окружающей среды, обеспечивающая
возможность нормального реагирования разнообразия на резкие сезонные и многолетние изменения
климата. В годы с различными гидротермическими режимами получают преимущественное развитие
различные части биоразнообразия - сообщества, чувствующие себя наиболее благоприятно именно в
этих гидротермических условиях. Наличие внутри сообщества видов с разнообразными требованиями
к среде обитания позволяет ему относительно стабильно функционировать при колебаниях внешней
среды. Сокращение биоразнообразия сообщества с этой точки зрения означает сужение
приспособительных возможностей природных сообществ, то есть снижение их устойчивости (Шукуров
и Домашов 2010).
Международное научное сообщество в своих дискуссиях вплотную подошло к учету биотического
механизма регулирования окружающей среды, и в особенности к попытке его экономической оценки.
На основании разнообразных исследований, оценок и анализа специалисты выделили несколько
экосистемных услуг или товаров, значимость которых нельзя переоценить. Части из них хорошо
понятны современному человеку. К ним относятся, например, такие как эстетический и
рекреационный потенциал природы, производство кислорода и усвоение углекислого газа,
обеспечение человека продуктами и материалами. Другие же не для всех напрямую связаны с
благополучием человека.
19

20. Экосистемные функции
20

21. Экосистемные функции
Экосистемные функции языком экономики называют «Экосистемные услуги», под
которыми понимают все многообразие выгод, которыми природа наделяет общество. В
этом случае, биоразнообразие – это разнообразие, наблюдаемое среди живых
организмов, которое жизненно необходимо для функционирования экосистем и
предоставления услуг.
Экосистемы – это биологические системы, состоящие из сообществ живых организмов,
среды их обитания и системы связей, определяющих обмен веществом и энергией между
ними (Одум 1971). Живые элементы экосистем взаимодействуют друг с другом и с
окружающей их неживой средой и предоставляют обществу выгоды, то есть оказывают
услуги.
Экосистемы через экосистемные услуги создают возможности для жизни людей,
например, путем предоставления им калорийной пищи и чистой воды, регулирования
заболеваний и климата, опыление культур и формирование почв, а также обеспечение
рекреационных, культурных и духовных потребностей людей.
21

22. Экосистемные функции
Экосистемные функции языком экономики называют «Экосистемные услуги», под
которыми понимают все многообразие выгод, которыми природа наделяет общество. В
этом случае, биоразнообразие – это разнообразие, наблюдаемое среди живых
организмов, которое жизненно необходимо для функционирования экосистем и
предоставления услуг.
Экосистемы – это биологические системы, состоящие из сообществ живых организмов,
среды их обитания и системы связей, определяющих обмен веществом и энергией между
ними (Одум 1971). Живые элементы экосистем взаимодействуют друг с другом и с
окружающей их неживой средой и предоставляют обществу выгоды, то есть оказывают
услуги.
22

23. Экосистемные функции
Экосистемы через экосистемные услуги создают возможности для жизни людей,
например, путем предоставления им калорийной пищи и чистой воды, регулирования
заболеваний и климата, опыление культур и формирование почв, а также обеспечение
рекреационных, культурных и духовных потребностей людей.
Экосистемные услуги – это все прямые и непрямые выгоды, которые человечество
получает от экосистем. То есть, по сути это услуги экосистем по обеспечению человечества
природными ресурсами, здоровой средой обитания, иными экологически и экономически
значимыми «продуктами».
23

24. Классификация услуг экосистем
Все природные сообщества по-своему участвуют в процессе предоставления экосистемных
услуг, связанных с регуляцией окружающей среды. Все экосистемные функции влияют на
благополучие человека, причем, по меньшей мере 4 из этих 6-ти типов экосистемных услуг
связаны с участием экосистем в регуляции климата. К таким услугам можно отнести:
24

25. Классификация услуг экосистем
Наука о взаимодействии человека с окружающей средой динамично развивается, и в ней
с момента зарождения произошли качественные изменения, результатом которых стало
более полное понимание сущности экосистемных услуг и применение, хоть и точечное,
этой концепции на практике. Эти исследования находятся на стыке наук и должны
включать в себя естественнонаучные, правовые, экономические, культурные, социальные
и общефилософские аспекты. Стоит понимать, что необходимы совместные усилия
специалистов разного профиля, способных свести воедино различные структурные
элементы экосистемного подхода.
Наиболее важным шагом на пути к осуществлению это задачи стала «Оценка
экосистемных услуг на пороге тысячелетия» (далее ОЭ), крупный научный проект под
эгидой ООН.
25

26. Согласно классификации ОЭ экосистемные услуги делятся на четыре
группы (MEA 2005):
26

27. Виды экосистемных услуг
Обеспечивающие услуги — продукты, получаемые от экосистем.
27

28. Виды экосистемных услуг
Регулирующие услуги — выгоды, получаемые от регулирования экосистемных Процессов.
28

29. Виды экосистемных услуг
Культурные услуги — нематериальные выгоды, которые люди получают от экосистем
посредством духовного обогащения, развития познавательной деятельности, рекреации,
эстетического опыта, рефлексии.
29

30. Виды экосистемных услуг
Поддерживающие услуги — услуги, необходимые для поддержки всех других экосистемных услуг
30

31. Современное состояние биоразнообразии
и тенденции деградации услуг экосистем
За последние 50 лет качество примерно 60% мировых экосистемных услуг, включая 70%
регулирующих и культурных услуг, деградировало в результате деятельности человека. В
настоящее время происходит их дальнейшая деградация в результате роста населения
Земли, экономической экспансии, применения новых технологий в землепользовании и
климатических изменений. Наиболее существенным двигателем трансформации
экосистем является расширение сельского хозяйства. На данный момент около 35%
земной поверхности используется аграрным сектором. (Бобылев и др. 2009).
В работах экологов Юджина и Говарда Одумов было показано, что максимальный урожай
(а шире эколого-социально-экономический эффект) может быть получен при
определенном сочетании площадей, преобразованных человеком, и естественных
экосистем. Это сочетание достигает максимального значения биопродукции при
распределении 40%:60% (40% - искусственные экосистемы и 60% естественные
экосистемы) (Реймерс 1994). Дальнейшее свое развитие эта модель получила за счет
выделения искусственных экосистем – города и села, то есть урбанизированных
территорий
31

32. Оптимальное процентное
соотношение территорий для
обеспечения экологической
устойчивости
10% урбо ландшафты
30% сельскохозяйственные территории
60% естественные экосистемы
32

33. «Пределы роста»
В 70-х годах прошлого века соотношение 40% / 60% было нарушено и тенденция
сокращения естественных экосистем все еще сохраняется. Эта ситуация приводит к
понижению потенциала биотического управления окружающей среды на всей планете.
Наибольший общественный резонанс был вызван работами ученых Римского клуба,
подготовившими серию докладов, таких, например, как «Пределы роста» (Медоуз и др.
1991), «За пределами роста» (Медоуз и др. 1994) и др. Эти работы были посвящены
вопросам устойчивого развития, лимитам природных ресурсов на планете и факторам,
лимитирующим экспоненциальный рост населения Земли.
Именно в работе «Пределы роста» впервые детально рассматривались динамика и
прогнозы развития нашей планеты. В этой работе авторы отмечали тенденцию
усугубления системного кризиса, который набирает обороты в связи с интенсивным
использованием невозобновляемых источников энергии, ростом населения и
загрязнением. Все эти тенденции напрямую связаны с разрушением биотического
потенциала управления окружающей среды.
33

34. «Пределы роста»
Освоение естественных экосистем в ходе хозяйственной деятельности человека
разрушает механизм биотической регуляции в локальных масштабах и непрерывно
ослабляет его глобальную мощность. Нарушенные экосистемы и искусственные
биосистемы (поля, пастбища, эксплуатируемые леса) не способны к биотической
регуляции окружающей среды. Напротив, они действуют как дестабилизаторы
окружающей среды и используют накопленный ресурс стабильности для своего
существования.
Организация социальной и экономической сфер жизни базируется на использовании
ресурсов естественных экосистем. Важным элементом этой модели является понимание
того, что разрушение фундамента приведет к тому, что верхние части существовать не
смогут. Естественные экосистемы образуют благоприятную среду обитания для живых
организмов и обеспечивают условия для устойчивого развития.
34

35. Современное состояние биоразнообразии
и тенденции деградации услуг экосистем
Потеря и сокращение биоразнообразия наносит непоправимый урон возможностям
биосферы к осуществлению экосистемами своих функций, среди которых можно
выделить: Создание среды, благоприятной для жизни, Регуляция и стабилизация
климата, Водорегуляция, Снижение количества стихийных бедствий, Почвообразование,
Поддержание круговорота химических элементов и др.
Пока естественные экосистемы сохраняют свой исходный состав и структуру, то эти
сообщества могут гибко реагировать на колебания климата, смягчать его резкие
колебания и снижать последствия негативных явлений. Сохранение растительного
покрова предохраняют потерю плодородного слоя на склонах гор, предотвращает
образование разрушительных паводков и селей, которые приносят громадные убытки.
Таким образом, сохранившиеся естественные экосистемы – это очаги стабилизации
жизни всех нас без исключения. И это базовая интегративная ценность естественных
экосистем.
35