По современным оценкам ученых планета земля существует более: Проверочная работа по теме «Литосфера» | Методическая разработка по географии (7 класс) на тему:

Проверочная работа по теме «Литосфера» | Методическая разработка по географии (7 класс) на тему:

6 вещей, которые мы до сих пор не знаем о Земле

12 мартаОбразование

Какого цвета были предки растений, отчего бывают неботрясения и куда исчезало Средиземное море.

Поделиться

0

1. Почему деревья образовывают километровые кольца

Лесное кольцо на севере Онтарио. Изображение: Wikimedia Commons

В лесах Австралии, Канады и России деревья иногда группируются^{The mysterious forest rings of northern Ontario / CBC так, что создают своеобразные округлые узоры. Кольца менее плотных зарослей, шириной до 90 метров и диаметром до двух километров, незаметны во время прогулки по земле, но отлично видны на аэрофотоснимках. По оценкам учёных, на планете есть по крайней мере 8 000 таких узоров.}

И до сих пор наука не может ответить, почему всяким соснам и ёлкам приходит в голову расти строго по кругу. Если в случае с узорами на полях, которые якобы оставляют инопланетяне, всё объясняется энтузиазмом местных, кольями и проволокой, то тут такое не прокатит.

Не будет же кто‑то шутки ради высаживать километры леса, только чтобы озадачить географов.

Существует несколько гипотез относительно данного лесного явления.

Первоначально канадские учёные решили, что на корнях исследуемых елей поселились гигантские колонии грибов, которые часто принимают кольцевую форму. Из‑за того, что мицелий вытягивал соки из корней, растения частично вымерли по кругу. Но дальнейшие исследования^{J. J. Veillette. The enigmatic rings of the James Bay Lowland: a probable geological origin / Geological Survey of Canada не подтвердили наличия грибов‑паразитов.}

Другое, более вероятное объяснение^{S. M. Hamilton. Spontaneous potential and redox responses over a forest ringSP and redox of forest rings / Geophysics: почвенные бактерии как‑то хитро влияют на кислотность грунта и подавляют рост деревьев в кольцах.}

Также есть варианты^{J. F. Giroux. Dynamics and morphology of giant circular patterns of low tree density in black spruce stands in northern Quebec / Canadian Journal of Botany, что это скрытые кимберлитовые трубы с магмой заставляют деревья так расти, или газовые карманы подземные мешают ёлкам разгуляться, или круги — следы от давних падений метеоритов. Но однозначного ответа до сих пор нет.}

2. Что такое неботрясения

Небо. Оно трясётся. Изображение: Guillaume Galtier / Unsplash

Рокот при землетрясениях — пусть пугающая, но более или менее привычная штука. Однако иногда страшный шум доносится не из недр планеты, а сверху.

Феномен, получивший название^{Earthquakes, Tides, Unidentified Sounds, and Related Phenomena. Sourcebook Project «неботрясение», ощущали в Японии, России, Индии, Ирландии, Англии, Норвегии, Нидерландах, Аргентине, Бразилии, Джакарте, Италии и во множестве других мест. Японцы называют это уминари, буквально — «крики моря». Но неботрясение не может быть связано с океаном, потому что случается и вдали от побережья.}

С небес звучит отдалённый, но чрезвычайно гулкий гром, хотя нет никаких молний, грозы и даже облаков.

Происхождение неботрясений неизвестно. Их пытаются объяснить^{S. Claflin‑Chalton. Sound and Light Phenomena: A Study of Historical and Modern Occurrences столкновениями коронального вещества Солнца с верхними слоями атмосферы Земли, метеорами, резонансом от солнечной или земной магнитной активности. А также извержениями вулканов, отзвуками лавин, выбросами газа или воздуха из подземных и подводных пещер либо просто особенностямиD. K. Wilson. Sound Propagation in the Nocturnal Boundary Layer / Journal of the Atmospheric Sciences атмосферной акустики, когда гром от обычной грозы раздаётся дальше, чем положено.}

Но точного ответа, почему так бывает, у науки пока нет.

3. Откуда на Земле взялась вода

Вода на Земле, возможно, космическая. Изображение: Jong Marshes / Unsplash

Земля отличается от прочих планет Солнечной системы тем, что примерно 70% её поверхности покрыто океанами жидкой воды. У многих других небесных тел она тоже есть, но не в таких количествах. И до сих пор не вполне понятно^{How Did Water Come to Earth? / Smithsonian Magazine, почему на нашем любимом глобусе столько воды.}

Консенсуса среди учёных нет. Большинство полагает^{A. Peslier. Water in the Earth’s Interior: Distribution and Origin / NASA/ADS, что незадолго после формирования — примерно 4,6 миллиарда лет назад — наша планета имела не больше воды, чем сухой как песок Меркурий. Но позже — 4,1–3,8 миллиарда лет назад, в период так называемой Тяжёлой бомбардировки — на Землю упало множество астероидовR. Gomes. Origin of the cataclysmic Late Heavy Bombardment period of the terrestrial planets / Nature. И некоторые из них привезли с собой целые горы льда. Из него и образовалисьMost of Earth’s Water Came from Asteroids, Not Comets / Space океаны.}

Другие исследователи считают^{G. Budde. Molybdenum isotopic evidence for the late accretion of outer Solar System material to Earth / NASA/ADS, что большую часть воды Земля получила, когда в неё врезалась некая протопланета под названием Тейя.}

Из‑за этого столкновения ещё заодно Луна получилась.

Ещё есть теория, что астероиды с их льдом — так, мелочь, а основная масса воды образовалась^{Earth’s water may have been inherited from material similar to enstatite chondrite meteorites / Science вместе с самой Землёй из аккреционного облака газа и пыли, вращавшегося вокруг молодого Солнца на ранних этапах формирования нашей системы.}

Этому есть два доказательства. Во‑первых, в земной коре такие запасы воды запрятаны^{Where did Earths water come from / Astronomy, что океаны по сравнению с ними просто лужицы. Во‑вторых, в образцах лунного грунта, доставленного миссиями «Аполлон‑15» и «Аполлон‑17», найденыCommon source for Earth and Moon water / Nature следы водорода и дейтерия, характерные для Земли. А значит, на Луну вода попала с нашей планеты.}

Пятна на Солнце. Там столько водяного пара, что хватит на несколько планет. Изображение: NASA / SDO / AIA / HMI / Goddard Space Flight Center

И, наконец, самая оригинальная гипотеза, которая, однако, имеет под собой много веских оснований, гласит, что жидкость на планету прилетела с Солнца. Да, на нашей звезде есть^{Water on the Sun / Science вода, но, естественно, не жидкая, а парообразная — всё-таки там горячо.}

Больше всего такого пара в области пятен. Вот оттуда вместе с солнечным ветром на Землю и надуло океаны. По крайней мере, так утверждают^{Study suggests Sun is likely an unaccounted source of the Earth’s water / Phys.org сотрудники Университета Глазго.}

Но для того, чтобы однозначно определить происхождение наших океанов, данных для астрофизиков пока что недостаточно.

4. Почему идут мясные дожди

Фрагменты мясного дождя 1876 года. Изображение: Kurt Gohde / Transylvania University

3 марта 1876 года в округе Бат в штате Кентукки в США между 11 и 12 часами утра с неба упало^{The Great Kentucky Meat Shower mystery unwound by projectile vulture vomit / Scientific American несколько кусков мяса. Это заметила жена местного фермера миссис Эллен Крауч, которая сочлаT. Tryniski. Old Fulton NY Post Cards произошедшее божьим промыслом.}

Несколько джентльменов из Университета Трансильвании собрали^{Kentucky Meat Shower: Alien animals, vulture vomit? Mystery remains / Courier Journal образцы этих осадков и сохранили в баночке для науки. Двое особо отважных даже попробовали мясо.}

По словам очевидцев, по вкусу это была баранина или оленина. Но один местный охотник по фамилии Эллингтон клялся, что мясо принадлежало медведю.

Исследование Научной ассоциации Ньюарка же показало^{When It Rains Animals: The Science of True Weather Weirdness / Gizmodo, что это хрящи и мышцы, а также лёгочная ткань либо жеребёнка, либо — жуть! — человеческого младенца. У младенцев лёгкие похожиKentucky Meat Shower / Everything по структуре на лошадиные, чтобы вы знали.}

Аналогичные случаи в то же время были зафиксированы^{C. Fort. The Book of the Damned в других местах в Европе. Например, немного позднее, 12 марта 1876 года, в Лондоне тоже были осадки, фрагменты которых напоминали телятину.}

Вообще, известно много феноменов^{When It Rains Animals: The Science of True Weather Weirdness / Gizmodo, когда с неба падают всякие вещи, которых оттуда никак не ожидаешь. Лягушки, рыба, теннисные мячи и прочие интересные штуки. В Гондурасе в городе Йоро, например, дожди из рыбы идут регулярно, так что в мае местные жители даже фестиваль в их честь устраиваютLluvia de Peces (Rain of Fish) – Yoro, Honduras / Atlas Obscura.}

Большинство таких случаев объясняется тем, что торнадо захватывают предметы, поднимают в небо и воздушные массы переносят их в другие места. Но вряд ли можно представить, чтобы смерч, прежде чем засосать целого барана или лошадь, предварительно разделал их.

Колонии цианобактерий носток. Изображение: Wikimedia Commons

Есть пара теорий, объясняющих такой дождь в Кентукки. Например, мясо могло^{C. Fort. The Book of the Damned быть колониями носток — цианобактерий, которые обитают в морях. Периодически они, захваченные морскими тайфунами, падают с неба. Напоминают по виду малоаппетитные хрящи.}

Другой вариант^{The Great Kentucky Meat Shower mystery unwound by projectile vulture vomit / Scientific American: на бедную миссис Крауч просто стошнило пролетающего мимо стервятника. У этих птиц от стресса случается лётная болезнь. Но точные причины произошедшего так и не были установлены.}

5. Были ли океаны Земли в прошлом пурпурными

Озеро Хиллиер, Западная Австралия. Изображение: Wikimedia Commons

Сейчас наша планета голубого, зелёного и белого цвета, если посмотреть на неё из космоса. Но учёные предполагают, что в истории был период, когда Земля могла похвастаться и другими оттенками.

Хлорофилл — это основной пигмент, позволяющий фотосинтезировать всем растительным организмам, начиная от крохотных водорослей и заканчивая столетними секвойями. И он имеет зелёный цвет.

Но у микробных генетиков из Университета Мэриленда есть веские основания полагать^{Early Earth Was Purple, Study Suggests / Live Science, что первые растительные клетки, обитавшие на Земле где‑то 2,3 миллиарда лет назад, использовалиS. DasSarma. Early evolution of purple retinal pigments on Earth and implications for exoplanet biosignatures / International Journal of Astrobiology более простой и эффективный ретиналь — хромофор пурпурного или розового цвета.}

Ретиналь, кстати, содержится в глазах всех позвоночных животных, в том числе и людей. С его помощью сетчатка преобразует свет в метаболическую энергию, что позволяет нам видеть.

Пурпурный аналог хлорофилла используют также галобактерии археи — одни из самых древних обитателей нашей планеты. Они помнят (ну, образно говоря) те времена, когда на Земле ещё и кислорода‑то не было.

Озеро Хиллиер. Примерно так могли выглядеть океаны Земли два миллиарда лет назад. Изображение: Wikimedia Commons

Более чем вероятно, что ранние растительные клетки, научившиеся фотосинтезировать^{S. DasSarma. Early evolution of purple retinal pigments on Earth and implications for exoplanet biosignatures / International Journal of Astrobiology, были подобны им, а не нынешним водорослям. Но потом что‑то пошло не так, и зелёные цианобактерии, предки нынешних водорослей, вытеснилиWas Life on the Early Earth Purple? / Astrobiology пурпурных и стали доминирующим видом. А археи остались на задворках истории.}

Насколько «теория Пурпурной Земли» соответствует истине, пока сказать сложно, так как с палеонтологической точки зрения найти останки бактерий двухмиллиарднолетней давности весьма проблематично. Но если ретиналь действительно был доминирующим хромофором, водоёмы Земли тех времён выглядели бы как розовое озеро Хиллиер на острове Миддл близ побережья Австралии.

6. Почему Средиземное море пересохло, но вернулось обратно

Видео: Wikimedia Commons

В миоцене, 5,96 миллионов лет назад, Средиземное море взяло и высохло, превратившись^{B. Cunliffe. On the Ocean: The Mediterranean and the Atlantic from prehistory to AD 1500 в огромную безжизненную долину глубиной от 3 до 5 километров с двумя крошечными лужицами на дне. И геологи до сих пор гадают, почему так получилось.}

Данное событие получило название Мессинский кризис солёности.

И по сей день в Средиземном море остались^{B. Cunliffe. On the Ocean: The Mediterranean and the Atlantic from prehistory to AD 1500 участки дна, где соль лежит в несколько слоёв — исследовательское судно Glomar Challenger при бурении насчитало 11. Этот «пирог» имеет толщину по крайней мере два километра. И это последствия Мессинского кризиса.}

Сложно представить, что творилось^{J. Gargani. Mediterranean Sea level variations during the Messinian salinity crisis / Geophysical Research Letters на дне пересохшего моря, но условия там были так себе. Очень солёная почва, где ничто не могло выжить, кроме самых суровых бактерий‑экстремофилов, три или четыре очень солёных озера, чрезвычайная сухость и аж до 80 °C жары. Словом, нынешняя Долина Смерти в Америке по сравнению со Средиземным морем была просто курортом.}

Причины кризиса до сих пор неизвестны. Возможно, сказались некие неучтённые тектонические факторы или климат в середине кайнозоя странно начал себя вести. Но как конкретно получилось, что Гибралтар взял и исчез, а следом за ним пропало всё Средиземное море — неясно. Есть, кстати, данные, что за компанию и Красное море могло высохнуть^{J. Gargani. Evaporite accumulation during the Messinian Salinity Crisis: The Suez Rift case / Geophysical Research Letters.}

Гипс, образовавшийся на морском дне в результате испарения. Примерно так выглядело высохшее дно Средиземного поря. Изображение: Wikimedia Commons

Примерно 5,33 миллиона лет назад море снова постепенно наполнилось через Гибралтарский пролив и приобрело современные очертания. Но геологи утверждают^{Z. X. Li, D. A. D. Evans, J. B. Murphу. Supercontinent Cycles Through Earth History, что оно опять может исчезнуть.}

Во‑первых, из‑за повышенной по сравнению с Атлантикой солёностью вода тут испаряется быстрее. А во‑вторых, Африка поджимает — ползёт себе и ползёт на север, видите ли. И когда это произойдёт — примерно через тысячу лет, — на месте водных просторов вырастет новый горный хребет.

Так что стоит посетить Средиземное море, пока оно ещё есть на карте.

Читайте также 🧐

• Гипотеза Геи: почему некоторые учёные считают, что Земля — это огромный организм, и правда ли это
• 5 самых малоисследованных мест на планете Земля
• Правда ли, что пришельцы уже посещали Землю

ЛЕСА НА ПЛАНЕТЕ ЗЕМЛЯ | Наука и жизнь

Нашу Землю часто называют зеленой планетой. Только здесь из всех известных планет существует жизнь во всем ее великолепии и разнообразии — в горах и в пустынях, на морских побережьях и в арктических льдах. Но, пожалуй, главное средоточие жизни на Земле, среда обитания самого большого числа живых организмов — это леса. Они дают и кров и пищу, укрывают от врагов и щедро делятся своими дарами. Из всех природных экосистем именно леса подверглись самому жестокому обращению со стороны человека — их вырубали, сжигали, выкорчевывали под пашни и строительные участки. В настоящее время не существует уже половины лесов, некогда покрывавших поверхность планеты. Большая часть их была уничтожена за последние тридцать лет, и этот процесс продолжает набирать силу. Международный Институт мировых ресурсов, озабоченный положением лесного богатства планеты, предпринял широкомасштабное исследование состояния лесов в разных странах. Ученые, общественные деятели, экологи ищут пути к спасению и сохранению лесов. Об этих усилиях рассказывает публикуемая статья. НА РУБЕЖЕ

Лес — не только источник сырья, топлива и кислорода, но и просто услада для глаз.

По оценкам специалистов, сейчас лишь 22 процента некогда покрывавших сушу лесов остались в нетронутом состоянии. В основном нетронутые леса имеются в России (26 процентов неосвоенных лесов мира) и в Америке.

Оскудение и утрата лесного покрова планеты приведут к исчезновению многих видов животных, которые лишатся своей естественной среды обитания. На диаграмме показана доля видов разных животных, которые занесены в Красную книгу именно из-за сокращения естеств

Потребление древесины растет во всем мире гигантскими темпами. К 2010 году оно может достичь 2250 миллионов кубометров.

Большая часть лесов, сохранившихся в Евразии, находится на территории России:

Березовые рощи издавна считаются символом природы России.

Кедровник близ Байкала.

‹

›

Открыть в полном размере

Взаимоотношения человечества с лесом несколько веков определялись понятием «завоевание». Лес рассматривался либо как препятствие на пути развития прогресса, либо как товар, который можно продать, получив прибыль. Однако такое отношение к природе не оставалось безнаказанным: истории известно немало примеров, когда древние цивилизации вымирали из-за того, что люди вырубали леса: за этим следовали эрозия почв, заиливание рек, оскудение плодородных земель, что вело к упадку земледелия. Так погибли или сошли с исторической сцены древние культуры Месопотамии, Средиземноморья, Центральной Америки.

Сегодня варварское обращение с природой стало причиной резкого ухудшения экологии всей нашей планеты. Поэтому специалисты считают, что в новом тысячелетии мы должны выработать другой подход к лесу. Джонатан Лэш, президент международного Института мировых ресурсов, предлагает придерживаться концепции, которая была названа «рубеж освоения». Речь идет не о захватническом нарушении границ леса, а о разумном взаимодействии с ним на этом рубеже. Аналогия станет понятнее, если представить себе лесные экосистемы и человечество в виде двух независимых государств, которые с уважением относятся к интересам друг друга и сохраняют дипломатические отношения. Особой ценностью объявлены лесные массивы, которые находятся за рубежами освоения, то есть практически не тронутые и не потревоженные человеком. Такие леса остались лишь в некоторых регионах планеты: в Центральной Африке, Азии, Канаде, в бассейне Амазонки и в России. Институт мировых ресурсов предлагает воздействовать на общественные и политические организации, чтобы обеспечить охрану и разумное использование лесов. Это важно, прежде всего, для сохранения биологического разнообразия нашей планеты. Неосвоенные леса дают приют видам животных и птиц, зона обитания которых простирается на десятки тысяч квадратных километров: например, медведям, волкам, тиграм, некоторым видам птиц. С другой стороны, только в таких лесных массивах, где редко ступала нога человека, сохраняются особые условия обитания, необходимые для жизни некоторых видов животных. К примеру, пятнистая сова гнездится в стоящих на корню, но уже мертвых деревьях, которые встречаются только в старых лесах, где никогда не совершались вырубки. К сожалению, большинство лесных массивов планеты постепенно превращаются в так называемые фрагментированные леса. В них идет активное вытеснение видов, обитающих в глубине леса, теми, которым более свойственна жизнь на опушке: известно, что в небольших рощах гнезда певчих птиц постоянно атакуют кукушки, сизоворонки и другие виды, вытесняющие «исконных» обитателей леса.

Фрагментированные леса не могут обеспечить и нормальное функционирование всей биосферы планеты. Только в неосвоенных лесах ассимилированы огромные количества углерода — около 433 млрд. тонн, которые иначе попали бы в атмосферу в виде углекислого газа, создающего парниковый эффект. Защищают леса и водные ресурсы планеты: в тех районах, где исчез лесной покров на водоразделах крупных рек, например в долине Ганга, стали нередки наводнения, являющиеся настоящим экологическим бедствием. Уничтожение леса приводит и к эрозии почв, прогрессирующей со страшной скоростью: ученые подсчитали, что с 1950 года, когда вырубки развивались быстрыми темпами, на планете стало на 580 миллионов гектаров меньше плодородных земель. Эта территория больше, чем вся Западная Европа!

Неосвоенные леса — место обитания древних народностей, которых не коснулась цивилизация. Это в первую очередь аборигены Амазонии и Африки. Сегодня уже ясно, что их первобытная культура, тесно связанная с естественной жизнью природы, является ценностью для других жителей Земли. Цивилизованное общество не имеет морального права уничтожать ее.

И последний аргумент в пользу острой необходимости защиты неосвоенных лесов: именно на этой территории сохраняются естественные процессы, протекающие в природе. Только там мы можем наблюдать и изучать ее в том виде, в котором она существовала на Земле до появления человека.

СКОЛЬКО ОСТАЛОСЬ ЛЕСА?

Международный Институт мировых ресурсов совместно со Всемирным центром природоохранного мониторинга предпринял широкое исследование и с помощью самых современных методик получил карту состояния лесного массива планеты за последние 8000 лет.

Оказалось, что за эти 80 столетий под поля, пастбища, фермы, поселения была сведена почти половина некогда существовавших лесов. Из оставшихся лишь 22 процента состоят из естественных экосистем, остальные сильно изменены под натиском человека. Лучше всего сохранились так называемые бореальные леса — широкий пояс хвойных деревьев между арктической тундрой и лиственными лесами более теплой зоны умеренного климата. Это леса России, Скандинавии, Аляски и Канады. Они остались в неприкосновенности благодаря суровому климату, долгим зимам и скудным почвам в зоне их произрастания — все это не слишком способствовало развитию сельского хозяйства. Кроме того, бореальные леса растут очень медленно, разбросаны на большой территории и представляют мало интереса для лесозаготовок.

Лесные массивы умеренного пояса пострадали значительно сильнее. Некогда они простирались на большую часть Европы, Китая, Америки, Австралии, Новой Зеландии, Чили и Аргентины. Мягкий климат и плодородные почвы сослужили им плохую службу: их безжалостно уничтожали. Кто сейчас поверит, что в древности Китай был покрыт лесами? Ведь уже к 100 году до н. э. большая часть этих лесов была сведена под пахотные земли. А леса, окаймляющие Средиземное море, 2000 лет назад уничтожили древние греки и римляне. Неосвоенные леса Европы пали в средние века под натиском бурно растущих городов и поселений.

Под угрозой находятся и тропические леса в зоне экватора. Еще в прошлом веке они оставались в девственном состоянии, однако с 1960 по 1990 год была уничтожена пятая часть лесного покрова тропиков.

А что же осталось? Большая часть неосвоенных лесов — это три крупных лесных массива: один находится в России, второй простирается через часть Канады и Аляски, третий — тропический лес на северо-западе бассейна Амазонки. Немалая часть этих лесов находится под угрозой исчезновения: планируются их использование под сельскохозяйственные угодья, вырубки для лесозаготовок и другие виды человеческой деятельности, которые нарушат природные экосистемы. Поэтому нужны экстренные меры по их охране и экологически грамотному использованию. Иначе и они исчезнут с лица планеты.

ПОИСКИ ВЫХОДА

Международный Институт мировых ресурсов разрабатывает новый подход к использованию лесов, который включает несколько этапов. Прежде всего должна быть собрана вся необходимая информация о состоянии лесов и обеспечен легкий и быстрый доступ к ней организаций, заинтересованных в охране зеленого покрова планеты. Необходимо также создание такой системы платежей за пользование лесными ресурсами, которая бы препятствовала коррупции и хищническому расточению, получению быстрой выгоды. Предложена также система мероприятий по улучшению состояния сохранившихся на планете лесов, как неосвоенных, так и измененных деятельностью человека. Часть лесных территорий должна быть сохранена от вырубок и землепользования: государство может получать от них доход, используя для туризма, защиты водоразделов и охраны биологического разнообразия страны. В государственных, частных и общественных организациях, принимающих решения о судьбе лесов того или иного региона, обязательно должны быть предусмотрены механизмы, позволяющие планировать так называемое ответственное использование леса.

Каждому государству, на территории которого сохранились лесные массивы, институт рекомендует:

• Охранять свои неосвоенные леса, даже если в соседнем государстве тоже существуют сходные с ними экосистемы.

• Сохранять хотя бы два «варианта» каждого типа лесных экосистем.

• Организовать землепользование на территории, прилегающей к неосвоенным лесам, таким образом, чтобы максимально защитить их.

• Попытаться восстановить фрагментированные и исчезающие леса.

Оказывается, даже те леса, которые подверглись разрушительной деятельности человека, могут быть восстановлены, хотя бы частично. В этом убеждает эксперимент, который с середины 80-х годов проводят специалисты-экологи в северо-западной части Коста-Рики. Большой участок сухого тропического леса в охраняемой зоне Гуанакасте был в плачевном состоянии из-за вырубок и частых пожаров, возникавших по вине человека. В результате виды деревьев и трав, которые произрастали там раньше, стали вытесняться видами-захватчиками. Лесные пожарища и вырубки покрылись зарослями травы харагуа, а растения, характерные для этого вида леса, исчезли.

Ученым удалось разработать и осуществить программу, в результате которой частота пожаров уменьшилась на 90 процентов. Затем они стали переносить из соседнего национального парка семена деревьев, которые раньше были «коренными жителями» леса в Гуанакасте. Семена высаживали в тех местах, которые являются естественной средой обитания для коренных видов, и в том сочетании с остальными компонентами экосистемы, которое бывает в природных условиях. Чтобы препятствовать росту травы-паразита, затеняющей саженцы и мешающей их нормальному росту (а эта трава достигает трех метров в высоту), на экспериментальной территории временно разрешили пасти скот. Сегодня подрастающий тропический лес в Гуанакасте состоит из небольших деревьев высотой три-четыре метра. Трава харагуа уже практически исчезла. Ученые рассчитали, что через 20-40 лет кроны деревьев сомкнутся и образуется настоящий полог леса, создающий условия для жизни тропических животных и растений, характерных для экосистемы, а также препятствующий сокрушительным пожарам, уничтожающим все живое. Эксперимент дает надежду, что не все потеряно, что многое можно еще сохранить и вернуть. И хотя опыт удался в далекой от нас Южной Америке, те жители России, которым небезразлична судьба лесов нашей страны, не останутся равнодушными. Ведь для многих из нас тенистый, влажный, шелестящий и поющий на разные голоса лес — это еще и образ малой родины. Неужели мы дадим ей исчезнуть с лица планеты?

ЦИФРЫ И ФАКТЫ

• 70 процентов сохранившихся на Земле неосвоенных лесов находятся на территории трех стран: России, Канады и Бразилии.

• В 11 странах мира, в том числе в Финляндии, Швеции, во Вьетнаме и в Таиланде, сохранившиеся леса находятся под угрозой: только 5 процентов леса в этих странах относятся к неосвоенным, и те уже в опасности. В 76 странах мира уже нет неосвоенных лесов.

• Лесозаготовки грозят стереть с лица Земли 70 процентов неосвоенных лесов, а добыча полезных ископаемых, энергоресурсов и прокладка дорог ставят под удар 40 процентов лесных массивов.

• С 1991 по 1994 год потребление бумаги на душу населения выросло в мире в среднем на 86 процентов, а в развивающихся странах — на 350 процентов! По прогнозам специалистов, к 2010 году потребление продуктов переработки леса увеличится еще в полтора раза.

• Чтобы привлечь внимание широкой общественности к проблемам лесов, в 1990 году по инициативе ООН была проведена глобальная оценка темпов уничтожения леса. Исследование обошлось в четыре миллиона долларов — это лишь одна восьмая той суммы, которую жители США ежедневно тратят на покупку газет.

Миллион под угрозой: ученые предупредили о массовом вымирании | Статьи

Межправительственная научно-политическая платформа по биоразнообразию и экосистемным услугам (IPBES) на базе ООН обнародовала доклад о влиянии деятельности человека на окружающую среду. Согласно выводам 145 ученых, представляющих более 50 стран, человек преобразует природные ландшафты настолько, что в настоящее время существует опасность исчезновения множества видов растений и животных, что, в свою очередь, нанесет непоправимый вред экосистемам. «Известия» разбирались, какие выводы специалистов указывают на самую серьезную опасность, можно ли предотвратить катастрофу и что по этому поводу думают эксперты.

Исчерпаемый ресурс

По подсчетам ученых IPBES, в течение ближайших десятилетий может исчезнуть миллион видов растений и животных, притом что, по приблизительным оценкам, сегодня на планете существует всего около 8,7 млн видов.

В 1800-страничном отчете, представленном 6 мая, утверждается, что в последние десятилетия темпы исчезновения видов ускоряются, что грозит серьезными последствиями для людей во всем мире. По словам председателя IPBES сэра Роберта Уотсона, состояние экосистем, от которых зависит как человек, так и другие виды, ухудшается быстрее, чем когда-либо.

Фото: TASS/AP/Kin Cheung

Забастовка против изменения климата, Гонконг, 2019

По данным специалистов, за последнее столетие численность растений и животных на суше сократилась более чем на 20%. Притом что на планете живет более 7 млрд человек, такие занятия, как сельское хозяйство, лесозаготовки, браконьерство, рыболовство и добыча полезных ископаемых, меняют природный мир «с беспрецедентной скоростью».

Помимо этого, свою роль в сокращении биоразнообразия играет изменение климата. Глобальное потепление вкупе с последствиями деятельности человека приводят в тому, что многие виды не смогут приспособиться к изменениям местного климата и исчезнут. По приблизительным подсчетам, примерно 5% видов растений и животных угрожает вымирание, если средние температуры по Земле окажутся выше доиндустриального уровня на два градуса по Цельсию. В настоящее время превышение составляет один градус.

Согласно прогнозу, к 2050 году скорость сокращения биоразнообразия значительно возрастет, если страны не предпримут кардинальных мер по исправлению ситуации.

«Долгое время люди просто думали о биоразнообразии как о сохранении природы ради самого себя. Но этот отчет проясняет связи между биоразнообразием и природой и такими вещами, как продовольственная безопасность и чистая вода как в богатых, так и в бедных странах», — пояснил сэр Уотсон значение подготовленного документа.

По подсчетам исследователей, из-за того что люди производят больше продуктов питания, чем когда-либо, деградация почв уже наносит ущерб сельскохозяйственной продуктивности на 23% территории планеты. Сокращение популяции диких пчел и других насекомых, которые помогают опылять фрукты и овощи, повышает до 577 млрд стоимость производства сельскохозяйственных культур из-за риска. А в том случае, если исчезнут мангровые леса и коралловые рифы вдоль побережья, до 300 млн человек подвергнутся повышенному риску наводнения.

Фото: TASS/Zuma

При этом биологи подчеркнули, что масштабы изменений таковы, что сосредоточиться только на экологической политике недостаточно, отдельные усилия по созданию заповедников также не смогут помочь. По словам ведущего автора исследования, эколога из Национального университета Кордобы в Аргентине Сары М. Диас, необходимо учитывать аспекты сохранения биоразнообразия при принятии решений в сферах торговли и развитии инфраструктуры.

Согласно выводам экспертов, за последние 50 лет из-за двукратного роста численности населения и четырехкратного роста экономики воздействие человека на окружающую среду стало угрожающим. Вырубка лесов под сельскохозяйственные угодья, расширение сети дорог и городов, ловля рыбы и охота, загрязнение воды — всё это приводит к глобальному сокращению биоразнообразия.

В качестве примера приводится Индонезия, где вырубка тропических лесов под плантации масличных пальм уничтожила среду обитания некоторых животных, поставив под угрозу выживание орангутангов и суматранских тигров.

Фото: ТАСС/Юрий Смитюк

Существованию человека как вида угрозы нет

Российские биологи и экологи по просьбе «Известий» прокомментировали ключевые положения доклада. Так, по мнению доктора наук, главы кафедры биологической эволюции биологического факультета МГУ и профессора РАН Александра Маркова, вымирание видов — естественный процесс, который напрямую зависит от климатических условий на планете.

Он напомнил, что в истории Земли периодически сменялись теплые и холодные эпохи, последние также называют ледниковыми. Для теплых эпох характерно большее разнообразие видов и равномерный климат. Для холодных же периодов с оледенением по полюсам, в один из которых мы живем, нормой является сокращение числа видов в высоких широтах и концентрация биоразнообразия в экваториальной зоне.

При этом Марков отметил, что большая часть того миллиона видов растений и животных, которым грозит вымирание, — это, вероятнее всего, тропические насекомые, многие из которых даже неизвестны науке. Он подчеркнул, что, безусловно, это катастрофа, так как на формирование вида требуются миллионы лет. Однако, по его мнению, эти процессы напрямую не отразятся на повседневной жизни человека.

Эксперт допустил, что изменения в дикой природе могут повлиять на пищевые привычки людей, однако указал, что современные технологии позволяют решить эту проблему. Например, чрезмерный вылов дикой рыбы приведет к тому, что человек станет разводить ее искусственно.

Фото: TASS/Zuma/Dasril Roszandi

По мнению биолога, с моральной и философской точек зрения прогноз IPBES — трагедия, однако если взглянуть на ситуацию более отстраненно и вспомнить различные периоды истории Земли, то становится понятно, что речь идет по сути об очередных циклических изменениях на планете. Они могут быть непривычны и неприятны человечеству, могут повлиять на его образ жизни, но не угрожают существованию ни нашего вида, ни нашей планеты.

При этом Марков подчеркнул, что бороться с вымиранием видов можно и нужно. Так как одной из причин происходящего ООН названа загрязнение окружающей среды, специалист положительно оценил современные инициативы по разработке альтернативного топлива, отказу от угля, раздельному сбору и переработке мусора, отказу от пластиковой посуды и пакетов и т.п.

Фото: TASS/Zuma

«Борьба с глобальным потеплением, на мой взгляд, гораздо менее важна в долгосрочной перспективе. Мы сейчас живем в эпоху межледниковья, которая длится уже 10 тыс. лет и, судя по предшествующим циклам, должна вот-вот закончиться. После этого «по плану» у природы новый ледниковый период, когда ледники снова покроют Северную Европу (примерно до Москвы) и всю Канаду. Это будет в целом, я думаю, хуже для нас, чем потепление. Правда, антропогенное потепление — процесс быстрый, идущий в масштабах десятилетий, а очередное оледенение будет развиваться в масштабе тысячелетий. Но пока масштабы бедствия (антропогенного потепления) не так уж велики.

Доиндустриальный уровень углекислого газа в атмосфере был 200 частей на миллион. Это крайне низкий уровень, соответствующий холодному климату. В результате деятельности человека в индустриальный период этот уровень вырос до 400 с небольшим частей на миллион. Для сравнения, во время так называемого палеоцен-эоценового климатического оптимума (примерно 55 млн лет назад), когда на планете было по-настоящему жарко (в среднем на 14 градусов теплее, чем сейчас), уровень углекислого газа был около 1300 частей на миллион. До этого нам еще далеко. И, что характерно, никакого массового вымирания видов в этот сверхжаркий период не наблюдалось», — рассказал профессор.

Самое страшное — не вымирание видов

Руководитель программы по особо охраняемым природным территориям «Отделения Гринпис в России» Михаил Крейндлин в некоторых вопросах согласен с Марковым, но на проблему вымирания видов он взглянул под другим углом — через призму влияния этого процесса на экосистемы. По его мнению, в этом состоит главная угроза, на которую следует обратить внимание в отчете IPBES.

«Гораздо более страшная вещь (по сравнению с угрозой вымирания видов. — Ред.), которую я прочел [в докладе], как раз связана с уничтожением экосистем — и тропических лесов, и экваториальных, и болот. Потому что, конечно, не система умирает, потому что исчезает вид, а наоборот, виды исчезают, потому что разрушается экосистема как среда их обитания. И это, конечно же, очень опасно для человека», — заявил Крейндлин.

Эксперт уточнил, что вымирание 5% видов на одной территории — такой прогноз также есть в докладе — уже может привести к глобальной перестройке экосистемы. По его словам, те же насекомые являются главными опылителями растений, пищей для более крупных животных, а потому, даже если большая часть того миллиона видов, который находится под угрозой уничтожения, — насекомые, это всё равно может значительно повлиять и на окружающую среду, и на человека.

Фото: TASS/Zuma/Dasril Roszandi

Крейндлин признал, что в истории планеты уже происходили подобные изменения в экосистемах, но подчеркнул, что масштаб был гораздо меньше. Глобальные изменения проходили до появления человека, пояснил он.

Сейчас человек гораздо серьезнее может воздействовать на биосферу, а потому и последствия могут быть серьезнее, полагает специалист.

Он отметил, что, так как прогнозы Римского клуба, сделанные в докладе 1974 года, начинают сбываться, человеку нужно серьезно задуматься о том, что происходит с окружающей средой. «Я не думаю, чтобы сейчас было совсем поздно. То есть, наверное, если человечество сейчас всерьез задумается, в первую очередь речь идет о мировых лидерах, над этими проблемами, начнет реально поворачиваться в сторону образа жизни, связанного с защитой окружающей среды, то, наверное, есть шанс избежать много чего», — считает Крейндлин.

Законсервировать все земли

Кандидат биологических наук Екатерина Самойлова согласна с Крейндлином в том, что является причиной сокращения биоразнообразия, но полагает, что проблема вымирания видов — это больше метафизическая проблема, чем практическая.

Она подчеркнула, что исчезновение видов и изменение климата — это последствия сведения лесов, уточнив, что более всего на климат влияет сжигание ископаемого топлива. Специалист пояснила, что уничтожение мест обитания представляет непосредственную угрозу существованию вида.

«Основной путь спасения природы на суше — законсервировать все земли, не вовлеченные в хозяйственную деятельность человека. В долгосрочной перспективе для человечества это ничего не стоит. Потому что суша Земли и так конечна. У нас уже более 20 млн кв. км земли — это пашни, города и промышленные территории. Осталось еще 40 млн леса. В худшем случае мы можем свести все 100% леса и «вырасти» в три раза. Забудем про любые последствия сведения лесов, чистая философия. Что дальше? Всё, суши больше не осталось, расти всё равно некуда. Человечество вынуждено остановить свою экспансию и законсервироваться на своих 60 млн кв. км», — полагает специалист.

Она отметила, что если человечество остановит свою экспансию сейчас, то сохранит приятный бонус в виде лесов, биоразнообразия, стабильного климата, источника новых идей для химии и фармацевтики и др.

Фото: TASS/Jon Bower

Вид на ледник Менденхолл на Аляске

Что касается угрозы существованию человека, Самойлова призналась, что, по ее мнению, люди погибнут по другой причине. «Если честно, я думаю, что человечество находится в мальтузианской ловушке и вымрет гораздо раньше от изменения климата и исчерпания ресурсов, не из-за сокращения биоразнообразия», — заключила она.

Устанавливать причину

Другую сторону проблемы исчезновения видов отметил сотрудник Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН кандидат биологических наук Владислав Леонов. По его словам, важно понимать, является ли это естественным процессом или же сокращение биоразнообразия происходит в результате деятельности человека.

Он подчеркнул, что во втором случае выводы ученых действительно являются поводом задуматься. Если же вымирание вызвано больше естественными причинами, «то это очередное надувательство, как и ситуация вокруг изменения климата».

Леонов пояснил, что климат действительно меняется, но, вероятно, это мало связано с человеческим фактором, и изменения в численности популяции каждой группы организмов нужно смотреть в отдельности.

«Существуют эндемичные виды, для который исчезновение их местообитания влечет полное уничтожение. Или виды, имеющие потребность в большой территории обитания, сокращение которой также влечет сокращение популяций, как, например, крупные хищные млекопитающие.

Фото: TASS/AP/Shahria Sharmin

Бангладеш признана одной из стран, наиболее уязвимых к изменению климата

Для сравнительно массовых видов или крупных экосистем, как, например, коралловые рифы, губительным оказывается изменение условий обитания в масштабе планеты. Например, пресловутое глобальное потепление, изменение характеристик морских течений», — рассказал Леонов.

Специалист подчеркнул, что в каждом таком случае важно точно устанавливать, является ли исчезновение видов, среды их обитания или изменения экологических условий последствиями деятельности человека.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Дистанционное зондирование и компьютерное моделирование — современные методы изучения вулканов Курило-Камчатского региона

На фото: Ключевская группа вулканов Камчатки (слева направо): Безымянный, Камень, Ключевской. Фото Ю.В. Демянчука

Как ученые исследуют вулканическую активность на Камчатке и Курилах, зачем нужны спутники, и что ждет вулканологию в будущем? Чтобы узнать ответы на эти вопросы, читайте материал Минобрнауки России.  

Как и зачем изучают вулканы

Мы часто слышим новости о «проснувшемся на Камчатке вулкане», однако подавляющее большинство людей и не подозревает, сколько извержений происходит в России, и в чем их опасность.

В геологии есть раздел, посвященный вулканам, — вулканология. На Земле сегодня ученые насчитывают более 1,5 тыс. потенциально активных вулканов, и каждый год порядка 50 из них извергаются. Большинство извержений умеренной силы происходят в незаселенных местах, поэтому не представляют опасности, однако их изучение помогает разработать модели вулканической опасности и методы прогнозирования возможных катастрофических событий.

На сегодняшний день самый распространенный метод исследования действующих вулканов —мониторинг. Существует множество его видов: видео-визуальный, геофизический (сейсмический, гравиметрический, акустический и так далее), геодезический (с применением наклономеров и GPS-приемников), газовый, гидрологический. Однако самый эффективный из них — спутниковый мониторинг.

Спутниковые технологии позволяют исследовать вулканы, расположенные в труднодоступных местах, получать информацию с больших территорий, контролировать извержения и оценивать их интенсивность, наблюдать за развитием лавовых потоков, оценивать параметры пепловых выбросов и прогнозировать распространение пепловых облаков. Ежедневный мониторинг вулканов Камчатки и Курильских островов выполняет Камчатская группа реагирования на вулканические извержения (KVERT).

Взгляд из космоса

На фото: пример экранной формы интерфейса ИС VolSatView: определение температуры термальной аномалии вулкана Безымянный на спутниковом снимке JPSS-1

Прорыв в изучении активности вулканов совершили исследователи Института вулканологии и сейсмологии (ИВиС) Дальневосточного отделения (ДВО) РАН, Института космических исследований (ИКИ) РАН, Вычислительного центра (ВЦ) ДВО РАН и Дальневосточного центра НИЦ «Планета». При поддержке Минобрнауки России, Российского научного фонда и Российского фонда фундаментальных исследований они создали научную информационную систему (ИС) «Дистанционный мониторинг активности вулканов Камчатки и Курил» VolSatView, которой в мае этого года исполнилось 10 лет.

Эта уникальная российская разработка основана на современных возможностях дистанционного зондирования Земли и компьютерного моделирования. Она позволяет комплексно работать с различными спутниковыми данными низкого, среднего и высокого разрешения, с метео- и инструментальной информацией наземных сетей наблюдения, проводить совместный анализ различных данных для непрерывного мониторинга и исследования активности вулканов Курило-Камчатского региона.

Технологическое сопровождение входящих в состав VolSatView многочисленных компьютерных сервисов и подсистем осуществляется Центром коллективного пользования ИКИ РАН (системы архивации, обработки и анализа различных спутниковых данных) (ЦКП «ИКИ-Мониторинг») и Центром коллективного пользования научным оборудованием «Центр обработки и хранения научных данных ДВО РАН» ВЦ ДВО РАН (ЦКП «Центр Данных ДВО РАН»).

«Работа по созданию, развитию и поддержке ИС VolSatView — это отличный пример сотрудничества и совместной работы организаций РАН и Росгидромета. Именно объединение передовых научных компетенций участников проекта в различных областях позволило создать достаточно эффективную систему, которая сегодня обеспечивает решение различных задач комплексного научного мониторинга вулканов Камчатки и Курил. Конечно, особую роль в создании системы сыграли специалисты ИВиС ДВО РАН, которые сформулировали основные задачи и требования к инструментам работы с данными. Именно их опыт по использованию системы позволяет вести ее постоянное совершенствование и развитие», — подчеркнул заместитель директора ИКИ РАН Евгений Лупян.

В системе ежедневно доступны от 70 до 100 спутниковых снимков среднего разрешения (NOAA, Terra и Aqua, Suomi NPP и JPSS-1, Sentinel 3A и 3B,) и 140 снимков Himawari-8, поступающие в VolSatView каждые 10 минут. Это позволяет отслеживать любые изменения в активности вулканов. Например, появление термальной аномалии в районе вулкана указывает на то, что он готовится к извержению, то есть из недр к поверхности земли поступает высокотемпературное магматическое вещество. Увеличение размера и температуры термальной аномалии свидетельствует о близости начала извержения.

В случае, когда происходит эксплозивное извержение вулкана, в атмосферу выносятся крупные объемы пеплов и магматических газов, которые формируют пепловые и аэрозольные облака и шлейфы. Анализ пепловых шлейфов по серии спутниковых снимков в VolSatView позволяет рассчитывать скорость их распространения и предупреждать администрации населенных пунктов Камчатки и Курил о грядущих пеплопадах.

На фото: эксплозивное извержение вулкана Безымянный 28 мая 2022 г. с подъемом пепловой тучи до 10 км над уровнем моря. Фото Ю.В. Демянчука

«Совместно с коллегами нами были разработаны алгоритмы организации вычислений на основе математических моделей распространения пепловых облаков в атмосфере, созданы алгоритмическое обеспечение и компьютерная система для моделирования и визуализации перемещения пепловых облаков во время эксплозивных извержений вулканов Камчатки и Курил. Интеграция с тематическими подсистемами VolSatView позволяет за 10-15 минут получить в автоматическом режиме суточный прогноз движения пепловых облаков в атмосфере, а также совместно анализировать эти результаты с данными дистанционного зондирования Земли», — рассказал врио директора ВЦ ДВО РАН Алексей Сорокин.

На фото: прогноз перемещения пеплового облака вулкана Безымянный

«Сегодня ученые KVERT с помощью ИС VolSatView практически в реальном времени отслеживают активность вулканов Курило-Камчатского региона, оценивают степень опасности эксплозивных извержений для авиации и информируют об этом международное аэронавигационное сообщество. VolSatView позволяет определять скорость движения пепловых облаков и вовремя предупреждать службы МЧС о возможных пеплопадах в населенных пунктах. Решение прикладных задач неразрывно связано с фундаментальными исследованиями вулканизма Камчатки и Курил: с помощью ИС VolSatView за прошедшие 10 лет учеными KVERT было всесторонне изучено 40 извержений 15 вулканов и более 1500 отдельных эксплозивных событий», — отметила руководитель KVERT, ведущий научный сотрудник ИВиС ДВО РАН Ольга Гирина.

На фото: пепловый шлейф вулкана Безымянный на спутниковом снимке JPSS-1 в 15:36 UTC 28 мая 2022 г. в ИС VolSatView

Уникальное явление извержений сразу трех вулканов Северной группы Камчатки отследили с помощью VolSatView 14-18 июня 2017 года. На фоне продолжающегося непрерывно с 1 июня умеренного эксплозивного извержения вулкана Ключевской с выносом пепла до 7-7,5 км над уровнем моря произошло два мощных пароксизмальных извержения вулканов Шивелуч (14 июня в 16:20 UTC) и Безымянный (16 июня в 04:53 UTC) с подъемом пепловых облаков до 12 км над уровнем моря.   По данным со спутника Himawari-8 была создана анимационная картина этих событий, наглядно иллюстрирующая скоротечность мощных эксплозивных извержений и долговременность существования в атмосфере пепловых облаков, представляющих реальную опасность для авиатранспорта:

http://geoportal.kscnet.ru/volcanoes/imgs/2286.gif

Создание и развитие ИС VolSatView дало вулканологам небывалые возможности спутниковых наблюдений за вулканами Камчатки и Курил. В связи с тем, что характер активности вулканов постоянно меняется, поиск ответа на вопрос «как будет работать каждый вулкан России в будущем?» остается актуальным. Чтобы решить ее и глубже понять происходящие вулканогенные процессы, определить потенциальную опасность каждого вулкана для населения и авиаперевозок, найти предвестники их эксплозивных извержений, необходимо продолжать дистанционные наблюдения за вулканами.

Геоэкология как новое междисциплинарное направление на стыке географии и экологии | Санкт-Петербургский научный центр РАН

«Ученик – это не сосуд, который надо наполнить,
а факел, который надо зажечь».
Плутарх (ок. 46-120)

Зарождение геоэкологии связывают с именем немецкого географа Карла Тролля (1899-1975), который ещё в 1930-х гг. понимал под ней одну из ветвей естествознания, объединяющую экологические и географические исследования в изучении экосистем. По его мнению, термины «геоэкология» и «ландшафтная экология» являются синонимами. В России широкое использование термина «геоэкология» началось с 1970-х гг., после упоминания его известным советским географом В.Б. Сочавой (Ямковой, 2013). Впервые термин «геоэкология» был опубликован в 1966 г. Геоэкология —  от греч. gē — Земля, oikos — дом и logos – учение. Как отдельная наука геоэкология окончательно сложилась в начале 1990-х гг. Позднее уже с другой смысловой нагрузкой это понятие стало использоваться не только географами, но и биологами, и геологами. В настоящее время он применяется в географических, геологических, социальных и других науках при решении проблем природоохранной направленности.

Однако, как это ни парадоксально, чёткого и общепринятого определения этот термин до сих пор не получил, предмет и задачи геоэкологии также формулируются по-разному, зачастую весьма разнородно. Практически, в самом общем случае, они сводятся в основном к изучению негативных антропогенных воздействий на природную среду.

Среди наиболее известных определений геоэкологии как самостоятельной науки следует упомянуть некоторые из них (Телеш, 2015). В. Т. Трофимов, Д. Г. Зилинг, Т. И. Аверкина определяют геоэкологию как междисциплинарную науку, изучающую состав, структуру, закономерности функционирования и эволюции естественных (природных) и антропогенно преобразованных экосистем высоких уровней организации. Объектом исследования геоэкологии, по их мнению, являются природные и антропогенно нарушенные (преобразованные) экосистемы высокого уровня организации, предметом исследования – закономерности функционирования и эволюции естественных и антропогенно измененных экосистем высокого уровня организации. По В. И. Осипову, геоэкология – междисциплинарная наука об экологических проблемах геосфер, объектом которой являются геосферные оболочки Земли, а предметом – все знания о них, включая изменения под влиянием природных и техногенных факторов. С. П. Горшков определяет новую отрасль знаний – геоэкологию – как науку о «современных ландшафтах (естественных, преобразованных и созданных человеком), геологической среде, о способах и возможностях использования природных ресурсов и экологических ограничениях при социально-экологическом развитии». В качестве предмета этой науки называется «проблема макроорганизации биосферы, вопросы иерархического соподчинения ее макросистем в связи с необходимостью научно обоснованного использования естественных ресурсов, охраны природы». По Н. Ф. Реймерсу, геоэкология – «раздел экологии (по другим воззрениям – географии), исследующий экосистемы (геосистемы) высоких иерархических уровней – до биосферы включительно». Согласно К. М. Петрову, геоэкология – «наука о взаимодействии географических, биологических и социально-производственных систем». В. Г. Морачевский и другие считают, что геоэкология – это «наука, изучающая необратимые процессы и явления в природной среде и биосфере, возникающие в результате интенсивного антропогенного воздействия, а также близкие и отдаленные во времени последствия этих воздействий».

Связи географии с экологией традиционны и многообразны. В 20-30-х гг. XX в. американские географы называли географию экологией человека.

Место геоэкологии в системе географических наук можно изобразить в виде нанизанных на ось дисков, где каждый диск – частная географическая дисциплина. Осью, связующей всю стопку, является экологическое мировоззрение. Кусок, вырезанный из стопки, — это региональный объект геоэкологических исследований. Он включает природно-территориальный комплекс (ПТК) с присущими ему биоценозами и совмещенный с ним территориально-производственный комплекс (ТПК) с его социально-экологическими проблемами (рис. 1) (Петров, 2000).

Термин «геоэкология» (и его производные) получил в России широкое распространение. Он вошел в названия университетских факультетов и кафедр, учебных специальностей, одного из ведущих академических институтов, солидных периодических изданий (журнал РАН «Геоэкология»), научных трудов, учебной литературы и др. Но притом смысл данного термина истолковывается по-разному, подчас весьма про¬извольно и противоречиво. Более того, несмотря на факт происхождения геоэко¬логии как эколого-ландшафтной науки, ее нередко относят к совершенно иным областям знания. Отдельные авторы посчитали ее даже термином свободного пользования (Прозоров, Экзарьян, 2000).

Рисунок 1. Объект геоэкологических исследований

Подобные воззрения на геоэкологию напоминают ситуацию, возникшую в по-следние десятилетия и вокруг «экологии». Предложенный Э.Геккелем термин (1866г.), изначально сугубо биологический по своему содержанию, нередко стали понимать как некую метанауку о взаимодействии природы и общества и упот¬реблять в различных приложениях, вплоть до самых неожиданных («экология души», «экология литературного творчества», «экологический бензин», «плохая экология – причина аппендицита») (Тимашев, 2008;  Фрумин, 2011). Или такие «шедевры». В витрине одного из магазинов в Германии: «Мы заботимся о вашем здоровье. Наши похоронные венки сделаны из экологически чистых материалов». В выставочном зале «Интенсификация-90» с успехом прошла выставка «Экология женщины», после чего в петербургских газетах промелькнуло выражение «экологически чистые девушки».

Согласно паспорту специальности: «Геоэкология» — междисциплинарное научное направление, объединяющее исследования состава, строения, свойств, процессов, физических и геохимических полей геосфер Земли как среды обитания человека и других организмов. Основной задачей геоэкологии является изучение изменений жизнеобеспечивающих ресурсов геосферных оболочек под влиянием природных и антропогенных факторов, их охрана, рациональное использование и контроль с целью сохранения для нынешних и будущих поколений людей продуктивной природной среды».

Одним из основных понятий геоэкологии является понятие «природная среда», представляющее собой комплекс геооболочек Земли, находящихся в условиях относительного термодинамического равновесия. Природная среда включает в себя ближнее космическое пространство, земную атмосферу, Мировой океан, внутреннюю гидросферу, криосферу и деятельный слой литосферы.
Резюмируя приведённые определения геоэкологии и термины, связанные с ней, следует упомянуть о таком устоявшемся понятии в физической географии, как «географическая оболочка» — природный комплекс, возникший в слое взаимодействия и взаимопроникновения литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы и сформировавшийся под воздействием солнечной энергии и органической жизни. Эта оболочка является естественным природным окружением человека в его жизни и хозяйственной деятельности.

Геоэкология решает следующие задачи:

•  исследование источников антропогенного воздействия на природную среду и биосферу, их интенсивности и пространственно-временного распределения;
• создание и оптимизация геоинформационных систем, обеспечивающих непрерывный контроль за состоянием природной среды (биосферы), в основе которых лежат различные виды мониторинга;
• изучение уровня загрязнения и разрушения компонентов глобальной системы (атмосферы, Мирового океана, внутренних вод, литосферы, криосферы, биосферы), постоянный и повсеместный контроль их динамики;
• изучение антропогенной нагрузки на природные ландшафты и их функционирование как экосистем, нормирование и регулирование нагрузок на экосистемы разных иерархических уровней, исследование реакции биосферы на антропогенные процессы различного характера;
• оценка, прогноз и моделирование последствий антропогенных воздействий, проявляющихся в изменении состояния компонентов глобальной и региональной экосистем, в изменении интенсивности процессов тепло-массо-энергообмена между ними для разных временных масштабов;
• геологическое исследование устойчивости природной среды, подвергнутой антропогенному воздействию;
• разработка рекомендаций по сохранению целостности природной среды и биосферы путем оптимизации хозяйственной деятельности и регламентации ресурсопотребления.

Геоэкологические проблемы, как правило, носят комплексный характер, требуют интеграции геологии, географии, почвоведения, геофизики, геохимии, горных наук в единую систему знаний о геологической среде. Охватывая сведения о Земле, геоэкология является не просто суммирующей, а обобщающей областью знаний. Она имеет свой объект и предмет исследований, которые не следует из теории какой-либо отдельной науки о Земле.

Таким образом, геоэкология трактуется довольно широко и разнообразно. В узком смысле она представляет собой науку, занимающуюся изучением экологических функций частных геосфер, и проблем, связанных с деятельностью человека. В более широком смысле геоэкология является междисциплинарным направлением, которое интегрирует все знания об экологических проблемах Земли и представляет собой триумвират из биологических, геологических и почвенно-географических наук, ставящих основной целью сохранение жизнеобеспечивающей среды и жизни на Земле. Развитие геоэкологии продолжается, поэтому приведённый список определений, скорее всего, будет расширяться, уточняться и дополняться.

В XX в. человечество столкнулось с глобальными экологическими проблемами – экологическим вызовом (Данилов-Данильян, Лосев, 2000; Лосев, 2011). Во второй половине ХХ в. перед человечеством возникла проблема, существовавшая всегда, но ставшая по-настоящему глобальной только в последние полвека. В своей эволюции человечество к началу XXI в. покинуло станцию «Покорение природы», проскочило на полном ходу полустанок «Преобразование природы» и, разогнавшись и не снижая скорости, мчится к станции «Тупик». Эта станция может стать последней. Многообразные и обширные потребности человечества очевидно превышают тот объем ресурсов, которым Земля располагает. Тупик заключается в том, что наша цивилизация построена на ограблении планеты, причем неумелый и жадный грабитель портит намного больше, чем ему было бы нужно для достаточного, но умеренного благоденствия. Аппетиты грабителя возрастают, а возможности для грабежа уже почти не увеличиваются. Неизбежно, раньше или позже, величина потребления превысит сумму ресурсов и «услуг» природы. Возникнет, если уже не возник, грозный глобальный кризис, ведущий к катастрофической деградации экосферы, то есть области взаимодействия геосфер и человечества. При оптимистическом взгляде на глобальную ситуацию кризис еще в будущем, при пессимистической оценке он уже наступил. Пока поезд мчится все по той же колее, он неизбежно летит к станции «Тупик», или, что хуже, «Катастрофа» (Голубев, 2006).

Все общемировые геоэкологические проблемы можно разделить на две большие категории: проблемы глобальные и проблемы универсальные. Глобальные проблемы охватывают всю экосферу в целом, но могут проявляться по-разному в различных районах мира. Универсальные проблемы многократно повторяются, в определенных модификациях, складываясь в общемировую проблему. Разрушение озонового слоя Земли — характерный пример глобальной проблемы, в то время как деградация почв — типичный пример универсальной проблемы. Такое деление удобно, потому что стратегии решения глобальных и универсальных геоэкологических проблем различаются. В частности, в первом случае действенным методом решения проблемы может быть международное соглашение, выполняемое затем на национальном уровне, а во втором случае зачастую достаточно концентрировать действия по решению проблемы на локальном уровне, имея в, виду решение общенациональной или всемирной задачи.

Отношение разных ученых к глобальным проблемам различно. Крайние точки зрения таковы: — Абсолютизация глобальных проблем и фатализм, сводящийся к мнению о невозможности решить глобальные проблемы, проповедь идей катастрофизма и неизбежности гибели человечества. — Полное отрицание существования глобальных проблем и признание лишь проблем локальных.

Геоэкологические проблемы являются фокусом глобальных проблем человечества. Другими словами, геоэкологическая проблема – это противоречие, возникающее при нарушении равновесия в системе «живой организм-окружающая среда».

Глобальные геоэкологические проблемы – энергетическая, водная, продовольственная, демографическая, проблема истощения земельных и лесных ресурсов мира, загрязнение природной среды. Геоэкологические проблемы по большей части междисциплинарны. Проблема возникает часто как общественная, но корни ее лежат в вопросах естественного характера. Для ее решения необходимо предпринять определенные действия в социальной сфере, изменяя тем самым природные условия, к которым, в свою очередь, должно приспосабливаться общество.

Например, катастрофическое снижение уровня Аральского моря привело к существенным экономическим потерям (прекращение рыболовства, засоление почв вследствие разноса солей с обнажившегося дна ветром и др.) и имело очень большой общественный резонанс. Падение уровня произошло в результате изменения составляющих его водного баланса: вследствие развития орошения резко уменьшился приток в море воды Амударьи и Сырдарьи. Для восстановления более высокого, чем сейчас, уровня Арала необходимо такое коренное изменение социальных условий в бассейне, которое бы в конечном итоге способствовало снижению водопотребления (снижение доли сельского населения, изменение структуры посевов, пересмотр стратегии развития сельского хозяйства и пр. ). Таким образом, проблема Арала, внешне видимая как естественная, в основном по происхождению гидрометеорологическая, а фактически социальная.

Рассмотрим некоторые глобальные геоэкологические проблемы, обусловленные сильным антропогенным воздействием на различные географические оболочки (атмосферный воздух, водные объекты, почвы).

Проблема  озонового экрана  Земли. В развитии биосферы выделяют два переломных периода (точки), связанные с газовой функцией.   Первая из них относится ко времени, когда содержание кислорода в атмосфере достигло примерно 1% от современного уровня (первая точка Пастера). Это обусловило появление первых аэробных организмов, способных жить только в среде, содержащей кислород. С этого времени восстановительные процессы в биосфере стали дополняться окислительными. Второй переломный период связывают со временем, когда концентрация кислорода достигла примерно 10 % от современной (вторая точка Пастера). Это создало условия для синтеза озона и образования озонового слоя в верхних слоях атмосферы, что обусловило возможность освоения организмами суши (до этого функцию защиты организмов от губительных ультрафиолетовых лучей выполняла вода, под слоем которой возможна была жизнь).    Для живых организмов критическим считается содержание озона в 0,0005% объемного процента.

Основное содержание озона находится в стратосфере на высотах примерно от 15 до 45 км (этот участок иногда называют озоносферой). Максимальная концентрация озона наблюдается на высотах 20 – 25 км. Толщина озонового слоя, приведенного к нормальным условиям (р = 760 мм рт.ст., t = 0⁰С), в среднем для всей Земли составляет 2,5 – 3 мм.

В атмосфере озон образуется во время грозы, а в более верхних слоях атмосферы — под действием УФ-излучения в присутствии примесей (например, азота). Обратимая реакция образования озона имеет вид: ЗО₂  +  285 кДж ↔  2O₃

УФ-излучение представляет для человека двойную опасность. Оно не только увеличивает возможность заболевания раком кожи, но и  подавляет  способность иммунной системы сопротивляться онкологическим заболеваниям. Это  подавление иммунной системы  также  делает  людей  более  восприимчивыми,  например,  к герпесу и другим инфекционными болезнями. Помимо кожи, другим органом, в большей степени подверженным влиянию УФ-излучения, является глаз. Это  излучение  может  воздействовать  на  роговую оболочку  глаза,  создавая  условия  для  возникновения  «снежной  слепоты», названной  так  потому,  что  она  часто   возникает   у   горнолыжников   и альпинистов. Иногда снежная слепота  очень  болезненна;  ее  рецидивы  могут постепенно уменьшить остроту зрения. УФ-излучение представляет  опасность  и для сетчатки, а также вызывает катаракту хрусталика глаза.

В начале 1980-х гг. было отмечено снижение общего содержания озона в атмосфере над районом научных станций в Антарктиде. Так, в октябре 1985 г. появились сообщения о том, что концентрация озона в стратосфере над английской станцией Халли-Бей уменьшилась на 40% от её минимальных значений, а над японской – почти в 2 раза. Два года спустя американские спутники подтвердили эти данные, и область получила название «озоновой дыры» Этим термином обычно называют локальные (от десятков тысяч до сотен миллионов квадратных километров) области с потерей озона.

Весной 1998 г. озоновая дыра над Антарктидой достигла рекордной площади 26 млн. кв. км (в 3 раза больше территории Австралии). А на высоте 14-25 км в атмосфере произошло почти полное разрушение озона. Аналогичные явления отмечались и в Арктике (особенно с весны 1986 г.), но размеры озоновой дыры здесь были почти в 2 раза меньше, чем над Антарктикой. В марте 1995 г. озоновый слой Арктики был истощен примерно на 50%, причем сформировались «мини-дыры» над северными районами Канады и Скандинавского полуостровом, Шотландскими островами (Великобритания).

Процесс деструкции озонового слоя начал принимать глобальный характер и был зафиксирован не только над Антарктидой, но и в Северном полушарии – на станциях в Риге, Бельске, Санкт-Петербурге. Подобные явления были зарегистрированы и над США, Канадой, над озерами Байкал, Балхаш, полярным Уралом, Памиром. В соответствии с современными представлениями, причина образования «озоновой дыры» над Антарктидой является комплексной и связана как с совокупностью природных явлений (полярный вихрь), так и с антропогенным влиянием на состояние атмосферного воздуха.

Первым международным актом, ограничивающим производство фреонов и других соединений, разрушающих озоновый слой, стал Монреальский протокол. Он был подписан тридцатью странами в 1987 г. и вступил в силу с 1 января 1989 г. Считая разрушение озонового слоя крайне опасным для всей органической жизни на Земле, мировое сообщество предприняло ряд беспрецедентных мер вплоть до того, что объявило 16 сентября Международным днём охраны озонового слоя.

Проблема космического мусора. Под космическим мусором подразумеваются все искусственные объекты и их фрагменты в космосе, которые уже неисправны, не функционируют и никогда более не смогут служить никаким полезным целям, но являющиеся опасным фактором воздействия на функционирующие космические аппараты, особенно пилотируемые (рис. 2). В некоторых случаях, крупные или содержащие на борту опасные (ядерные, токсичные и т. п.) материалы объекты космического мусора могут представлять прямую опасность и для Земли — при их неконтролируемом сходе с орбиты, неполном сгорании при прохождении плотных слоев атмосферы Земли и выпадении обломков на населённые пункты, промышленные объекты, транспортные коммуникации и т. п.

В настоящее время в районе низких околоземных орбит (НОО) вплоть до высот около 2000 км находится, по разным оценкам, порядка 220 тыс. (300 тыс. по данным Управления ООН по вопросам космического пространства, октябрь 2009) техногенных объектов общей массой до 5000 тонн. На основе статистических оценок делаются выводы, что общее число объектов подобного рода (поперечником более 1 см) достаточно неопределенно и может достигать 60 000 − 100 000. Из них только порядка 10% (около 8600 объектов) обнаруживаются, отслеживаются и каталогизируются наземными радиолокационными и оптическими средствами и только около 6% отслеживаемых объектов — действующие. Вклад в создание космического мусора по странам: Китай — 40%; США — 27,5%; Россия — 25,5%; остальные страны — 7%.

Рисунок 2. Космический мусор

Синдром (Эффект) Кесслера — гипотетическое развитие событий на околоземной орбите, когда космический мусор, появившийся в результате многочисленных запусков искусственных спутников, приводит к полной непригодности ближнего космоса для практического использования. Впервые такой сценарий детально описал консультант НАСА Дональд Кесслер. Коварство синдрома Кесслера заключается в «эффекте домино». Столкновение двух достаточно крупных объектов приведёт к появлению большого количества новых осколков. Каждый из этих осколков способен в свою очередь столкнуться с другим мусором, что вызовет «цепную реакцию» рождения всё новых обломков. При достаточно большом количестве столкновений или взрыве (например, при столкновении между старым спутником и космической станцией, или в результате враждебных действий), количество лавинообразно возникших новых осколков может сделать околоземное пространство совершенно непригодным для полетов.

Десятисантиметровые объекты движутся на орбите со скоростью в 26 тысяч км/ч и развивают относительную скорость до 50 тысяч км/ч. При столкновениях освобождается энергия, которая может привести к катастрофическим последствиям. При столкновении с объектом размером один сантиметр освобождается энергия, эквивалентная взрыву ручной гранаты. А миллиметровые частицы могут пробить скафандр.
В последние годы на засорение космического пространства стала обращать внимание ООН. В декабре 2007 года резолюцией Генассамблеи был одобрен «Устав внеземной чистоты».

Проблема опустынивания. Опусты́нивание или дезертификация — деградация земель в аридных, полуаридных (семиаридных) и засушливых (субгумидных) областях земного шара, вызванная как деятельностью человека (антропогенными причинами), так и природными факторами и процессами. Термин «климатическое опустынивание» был предложен в 1940-х годах французским исследователем Обервилем. Понятие «земля» в данном случае означает биопродуктивную систему, состоящую из почвы, воды, растительности, прочей биомассы, а также экологические и гидрологические процессы внутри системы.

Из-за хозяйственной деятельности человека ежегодно пустыни увеличиваются на 60-70 тыс. км² (что примерно равно площади Литвы или Ирландии, или Шри-Ланки), а всего за вторую половину XX в. появилось около 9 млн. км² антропогенных пустынь, что примерно соответствует площади Китая (9,56 млн. км²).

Деградация земель — снижение или потеря биологической и экономической продуктивности пахотных земель или пастбищ в результате землепользования. Характеризуется иссушением земли, увяданием растительности, снижением связанности почвы, в результате чего становится возможной быстрая ветровая эрозия и образование пылевых бурь. Опустынивание относится к труднокомпенсируемым последствиям климатических изменений, так как на восстановление одного условного сантиметра плодородного почвенного покрова уходит в аридной зоне в среднем от 70 до 150 лет.

Последствия опустынивания: сокращение объемов производства продовольствия, снижение плодородия почвы и природной способности земли к восстановлению; усиление паводков в низовьях рек, ухудшение качества воды, осадкообразование в реках и озерах, заиление водоемов и судоходных каналов; ухудшение здоровья людей из-за приносимой ветром пыли, включая глазные, респираторные и аллергические заболевания и психологический стресс; нарушение привычного образа жизни пострадавшего населения, вынужденного мигрировать в другие районы.

По оценкам ООН, опустынивание в перспективе может затронуть более миллиарда человек и около трети всех земель, использующихся в сельскохозяйственных целях. В особенности, это относится к большим частям Северной Африки, Средней Азии, Юго-Восточной Азии, Австралии, частям Северной и Южной Америки, а также к Южной Европе. В России процессу опустынивания подвержена территория в 50 млн га. Нерациональное использование земель, в частности бесконтрольный выпас скота, привело к появлению единственной в Европе пустыни «Черные земли» в Калмыкии. При норме выпаса не более 750 тыс. овец здесь постоянно выпасалось 1 млн 650 тыс. Кроме того, на этой территории постоянно обитало свыше 200 тыс. сайгаков. Перегрузка пастбищ превышала норму в 2,5-3 раза. В результате более трети площади пастбищ (650 тыс. га) превращено в подвижные пески. Постепенно калмыцкая степь становится бесплодной пустыней.

Организация Объединённых Наций в 1995 году установила Всемирный день борьбы с опустыниванием и засухой, затем провозгласила 2006 год международным годом пустынь и опустынивания, а в дальнейшем обозначила период с января 2010 года по декабрь 2020 года Десятилетием ООН, посвящённым пустыням и борьбе с опустыниванием.

Проблема обезлесения. Обезлесение — процесс превращения земель, занятых лесом, в земельные угодья без древесного покрова, такие как пастбища, города, пустоши и другие. Наиболее частая причина обезлесения — вырубка леса без достаточной высадки новых деревьев. Кроме того, леса могут быть уничтожены вследствие естественных причин, таких как пожар, ураган или затопление, а также антропогенных факторов, например, кислотных дождей.

Процесс уничтожения леса является актуальной проблемой во многих частях земного шара, поскольку влияет на их экологические, климатические и социально-экономические характеристики и снижает качество жизни. Обезлесение приводит к снижению биоразнообразия, запасов древесины, в том числе для промышленного использования, а также к усилению парникового эффекта из-за снижения объёмов фотосинтеза. Человечество с давних пор вырубало лес, отвоёвывая землю у леса для ведения сельского хозяйства и просто для добычи дров. Позже у человека возникла потребность в создании инфраструктуры (городов, дорог) и добыче полезных ископаемых, что подхлестнуло процесс обезлесения территорий. Однако главной причиной вырубки лесов является увеличение потребности в еде, то есть площадей выпаса скота и посева сельскохозяйственных культур, как постоянных, так и сменных (рис. 3).

По данным Международного Института мировых ресурсов и Всемирного центра природоохранного мониторинга за последние 8000 лет была сведена почти половина некогда существовавших лесов. Из оставшихся лишь 22 процента состоят из естественных экосистем, остальные сильно изменены под натиском человека.

Рисунок 3. Обезлесение в Гватемале, пляж Чамперико

Проблема дефицита чистой воды. В последнее время все острее ощущается нехватка чистой питьевой воды. С этой проблемой сталкиваются не только развивающиеся страны, а и ведущие государства мира. И по прогнозам ученых, ситуация с каждым годом будет только ухудшаться. Уже сегодня проблемы с чистой питьевой водой возникают у 1 миллиарда человек, а в скором времени могут стать реальностью и боевые действия за обладания запасами чистой воды. Почти 80 % заболеваний в развивающихся странах, от которых каждый год умирает почти 3 млн человек, связаны с качеством воды. Так, от диареи каждый день умирает 5 тысяч детей, то есть каждые 17 секунд умирает по ребенку. В целом же почти 10% болезней в мире можно избежать с помощью улучшения водоснабжения, очистки воды, гигиены и эффективного управления водными ресурсами.

По некоторым данным, к 2040 году 40% населения Земли будет проживать в регионах, где чистой питьевой воды не будет совсем. А еще через 10 лет более 7 миллиарда человек будет употреблять какую угодно воду, но только не чистую, а значит небезопасную для здоровья. Как следствие, целые народы начнут мигрировать, чтобы поселиться возле источников воды, обладать которыми будут только самые могущественные державы, диктующие свою волю государствам. Вода будет цениться на вес золота, ее наличие или отсутствие будет решать судьбу правительств и стран. Само существование человеческой цивилизации может оказаться под угрозой. Из-за дефицита «голубого золота» в самое ближайшее время в зонах конфликтов могут оказаться три миллиарда человек из 50 стран, что приведёт к вооружённым столкновениям, региональным войнам.

Проблема парникового эффекта. Идея о механизме парникового эффекта была впервые изложена в 1827 году Жозефом Фурье в статье «Записка о температурах земного шара и других планет», в которой он рассматривал различные механизмы формирования климата Земли, при этом он рассматривал как факторы, влияющие на общий тепловой баланс Земли (нагрев солнечным излучением, охлаждение за счёт лучеиспускания, внутреннее тепло Земли), так и факторы, влияющие на теплоперенос и температуры климатических поясов (теплопроводность, атмосферная и океаническая циркуляция). В 1990 году крупнейшие климатологи планеты подготовили доклад для Межправительственной группы экспертов по проблемам изменения климата, образованной Генеральной ассамблеей ООН, в котором пришли к заключению, что выбросы в атмосферу парниковых газов приводят к дополнительному нагреву земной поверхности. По мнению экспертов, при сохранении современных темпов потепления через полвека на планете может быть достигнута температура, которой не знало человечество за весь период своего существования.

Механизм парникового эффекта заключается в следующем. Земля находится под воздействием потока излучения Солнца (основной энергетический вклад в поток космического излучения дает Солнце). Атмосфера Земли, ее поверхность частично отражают падающее излучение, частично — поглощают. Поглощение энергии вызывает нагрев земной поверхности. Ее сред¬няя температура составляет около 300К. Нагретая Зем¬ля также излучает, но, так как ее температура намного ниже солнечной, основное излучение энергии происходит на частотах инфракрас¬ного диапазона. Часть этого излучения поглощается парниковыми газами атмосферы. Часть излучения, достигающего поверхности Земли, возвращается в атмосферу. Ее количество зависит от альбедо (отражающей способности).

Парниковые газы пропускают излучение в видимом диапазоне и поглощают в инфракрасном (рис. 4). Таким образом, парниковые газы удерживают на Земле дополнительное количество энергии. Иными словами, атмосфера играет роль своеобразного «одеяла», удерживающего тепло аналогично стеклянной и пластмассовой крышке парника. Газы, задерживающие тепловое излучение и препятствующие оттоку тепла в космическое пространство, называются парниковыми газами.

Еще один фактор чреват резким увеличением парникового эффекта – разрушение огромных запасов газовых гидратов (клатратов) на дне моря, которое приведет к выделению в атмосферу больших количеств метана – сильнейшего парникового газа. Удельное поглощение метаном теплового излучения Земли (радиационная активность) примерно в 21 раз выше, чем углекислым газом. Наибольшую опасность представляют гидраты, которые уже сейчас находятся в метастабильном состоянии (в зонах вечной мерзлоты). Особенно подвержены изменению климата газогидратные отложения континентальных арктических шельфов.

Недавно получила поддержку идея гидратного объяснения тайны Бермудского треугольника. Согласно гипотезе, разложение находящихся в этом районе гидратов приводит к освобождению огромных объемов газа. Поднимаясь вверх, они пре- вращают водную поверхность в пузырящуюся пену, мгновенно поглощающую любой корабль, и созда- ют восходящее в небо облако метана, приводящее к гибели самолета за счет потери управления в этом мощном потоке.

Рисунок 4. Схема образования парникового эффекта

Благодаря парниковому эффекту среднегодовая температура у поверхности Земли в последнее тысячелетие составляет примерно 15°С, без него она опустилась бы до –18°С, и существование жизни на Земле стало бы невозможным. Существующая практика инвентаризации включает шесть основных парниковых газов: диоксид углерода (CO₂), метан (CH₄), закись азота (N₂O), и три газа-предвестника: оксид углерода (CO), оксиды азота (NOx), неметановые летучие органические соединения (НМЛОС).

По данным экспертов ООН, к 2025 г. повышение среднегодовой температуры у поверхности Земли может составить 2,5°С, а к концу столетия — почти 6°С. Это приведет к нарушению природных механизмов поддержания теплового баланса планеты и необратимо превратит Землю в раскаленный ад, подобный Венере. Как остроумно сказал английский ученый и писатель-фантаст Артур Кларк, «такая аномалия нашей соседки по космосу — результат энергетических «шалостей» бывших ее обитателей».

В докладе Межправительственной группы экспертов по проблемам изменения климата при ООН на заседании в Шанхае (январь 2001 г.) отмечено, что за последние десять лет толщина ледового покрова в Северном Ледовитом океане сократилась на 40%, происходит интенсивное разрушение ледовых щитов Антарктиды и Гренландии. Из-за таяния гренландских и арктических льдов происходит замедление течения Гольфстрима, несущее миллионы миллиардов ватт тепла из тропиков, согласно исследованиям американских ученых уже сейчас сила потока уменьшилась на 10%.

В результате таяния льдов под водой окажутся многие прибрежные районы и острова, вторжение фронта соленых морских вод в пресноводные реки вызовет засоление пресноводных прибрежных акваторий. Все эти процессы глубоко затронут человеческое общество, особенно густонаселенные приморские районы. Подъем уровня воды вызовет затопление многих приморских городов, ухудшатся условия их водоснабжения, серьезно пострадают места нерестилищ рыб. Подсчитано, что повышение уровня океана на 1 м повлечет за собой колоссальные потери людских и материальных ресурсов. Сотни миллионов людей на земном шаре вынуждены будут мигрировать из прибрежных зон, дельт рек и с островов.

Потепление приведет к высвобождению метана, находящегося в зоне вечной мерзлоты в виде гидрата метана (твердое соединение кристаллов воды и поглощенного под давлением газообразного метана), таянию фунтов. Это создаст угрозу дорогам, строениям и коммуникациям, в том числе газо- и нефтепроводам, буровым установкам и т. п., ухудшит состояние лесных массивов на вечной мерзлоте. Произойдут существенные изменения природных процессов в биосфере: — нарушение круговоротов главных биогенных элементов; — изменение характера облачности и, как следствие, климатические изменения; — изменение распределения осадков по регионам; — смещение климатических зон и, в частности, расширение зон пустынь; — нарушение биологических ритмов развития растений и длительные периоды неурожаев главных сельскохозяйственных культур.

Проблема глобальных климатических изменений антропогенного характера обсуждалась на конференции ООН по окружающей среде и развитию (ЮНСЕД) в Рио-де-Жанейро в 1992 г. По итогам конференции была принята «Конвенция Организации Объединенных Наций об изменении климата», конечная цель ее — стабилизация концентрации парниковых газов в атмосфере на таких уровнях, которые не будут оказывать опасное воздействие на глобальную климатическую систему. Для достижения этого необходимо самое широкое сотрудничество между всеми странами и их участие в соответствующих международных мероприятиях по сокращению выбросов парниковых газов.   Для практической реализации Конвенции по климату в декабре 1997 г. в Киото (Япония) на международной конференции был принят Киотский протокол. В нем определены конкретные квоты на выброс парниковых газов странами-участницами конференции для того, чтобы свести эмиссию парниковых газов (прежде всего углекислого газа) к 2012 г. до уровня 1990 г. В частности, квота России до 2012 г. составляет 3 т парниковых газов в год (по сведениям Росгидромета, сейчас Россия «недовыбрасывает» примерно треть от этой квоты).

Проблема антропогенного эвтрофирования водоемов. Понятие трофности водоемов сформулировано Тинеманном и Науманном в начале XX века. Под этим понятием понимают «кормность», «питательность» водоемов, то есть обеспеченность пищей населяющих их гидробионтов. Само слово эвтрофный происходит от греческого слова «эвтрофос», что в переводе означает «тучность», «жирность». Эвтрофирование — повышение биологической продуктивности водных объектов в результате накопления в воде биогенных элементов под действием антропогенных и естественных (природных) факторов (Дмитриев, Фрумин, 2004).

Основными источниками загрязнения водоемов биогенными веществами служат смыв азотных и фосфорных удобрений с полей, строительство водохранилищ без надлежащей очистки ложа, сброс сточных вод, в том числе и прошедших биологическую очистку. Биогенные компоненты поступают в природные экосистемы как водным, так и воздушным путем; так, сейчас в мире используется свыше 30 млн т/год мыла и детергентов (основанных на фосфатах). В Канаде, например, одному из химиков была присуждена престижная национальная премия за разработку моющих средств (стиральных порошков), не содержащих фосфора.

Эвтрофирование представляет собой естественный процесс эволюции водоема. С момента «рождения» водоем в естественных условиях проходит несколько стадий в своем развитии: на ранних стадиях — от ультраолиготрофного до олиготрофного, далее становится мезотрофным и в конце концов водоем превращается в эвтрофный и гиперэвтрофный — происходит «старение» и гибель водоема с образованием болота.

Однако под воздействием хозяйственной деятельности этот естественный процесс приобретает специфические черты, становится антропогенным. Резко возрастают скорость и интенсивность повышения продуктивности экосистем. Так, если в естественных условиях эвтрофирование какого-либо озера протекает за время 1000 лет и более, то в результате антропогенного воздействия это может произойти в сто и даже тысячу раз быстрее. Такие крупные водоемы как Балтийское море, озера Эри, Тахо и Ладожское перешли из одного трофического состояния в другое всего за 20–25 лет. Данный процесс охватил многие крупнейшие пресноводные озера Европы, США (Великие Американские озера), Канады и Японии. Кстати, в сентябре 1999 г. 350 японских экологов собрались на берегу у озера Бива, чтобы молитвенными песнопениями остановить его эвтрофирование (Гордин, 2007).

По образному выражению Ю. Одума антропогенное эвтрофирование есть злокачественное увеличение первичной продукции в водоеме. Развитие процесса антропогенного эвтрофирования приводит ко многим неблагоприятным последствиям с точки зрения водопользования и водопотребления (развитие «цветения» и ухудшение качества воды, появление анаэробных зон, нарушение структуры биоценозов и исчезновение многих видов гидробионтов, в том числе ценных промысловых рыб).

Первое научное упоминание токсического цветения в пресноводных водоемах Австралии, вызвавшего гибель овец, лошадей, свиней, собак, сделал в 1878 г. Дж. Френсис. С тех пор появилось множество свидетельств таких токсичных цветений в различных водоемах мира. Так, токсичность сине-зеленых водорослей во время их цветения установлена в Киевском водохранилище, на р. Днепр, в Куршском заливе Балтийского моря и т. д. Особенно им благоприятствуют в умеренных широтах подогрев воды в водохранилищах-охладителях и замедленный водообмен. Сине-зеленые водоросли в результате своей жизнедеятельности производят сильнейшие токсины (алкалоиды, низкомолекулярные пептиды и др.), которые сами не используют, но они, попадая в водную толщу, представляют опасность для живых организмов и человека. Токсины могут вызывать цирроз печени, дерматиты у людей, отравление и гибель животных.

По данным мировой статистики, примерно в 40–50% случаев цветения происходит развитие токсигенных цианобактерий. В настоящее время развитие токсигенных цианобактерий приобретает глобальный характер, что обусловлено усилением антропогенного загрязнения водных объектов. Как национальную проблему рассматривают токсичные цветения озер в Англии, Финляндии, Норвегии. В этих странах созданы специальные центры для их изучения и контроля. В литературе описаны наблюдения токсигенных цианобактерий в ряде озер Карелии и в Невской губе.

Интересный пример токсического действия синезеленых планктонных водорослей описан для Южной Африки. Там эти явления привлекли особое внимание после сооружения большого водохранилища на реке Вааль в Трансваале, строительство которого было окончено в 1938 г. С 1940 г. по берегам водохранилища были отмечены случаи падежа скота, принявшие массовый характер в 1942 г. во время сильного цветения водохранилища сине-зелеными водорослями. Погибли тысячи голов крупного рогатого скота и овец, гибли также лошади, мулы, ослы, собаки, кролики и домашняя водоплавающая птица. Отмечалось, что слабым ветром водоросли сгонялись к берегу, где концентрировались, и в этих местах животные гибли за немногие часы.

Основным ограничивающим фактором «цветения» сине-зеленых водорослей является уменьшение сброса биогенных веществ (в основном фосфора) в водные экосистемы.

Поскольку эвтрофирование водоемов стало серьезной глобальной экологической проблемой, по линии ЮНЕСКО начаты работы по мониторингу внутренних вод, контролю за эвтрофированием водоемов земного шара (Фрумин, Гильдеева, 2013).

Проблема закисления (ацидификации) водоемов. Широко известный ныне термин «кислотные дожди» появился в 1872 г. Его ввел в практику английский инженер Роберт Смит, опубликовавший книгу «Воздух и дождь: начала химической климатологии». Детальными, по-настоящему научными исследованиями кислотных дождей стали заниматься только в конце 60-х годов XX века.

О вредном воздействии кислотных дождей свидетельствуют следующие примеры. В Канаде из-за частых кислотных дождей стали мертвыми более 4000 озер, а 12000 озер находятся на грани гибели. В Швеции в 18000 озерах нарушено биологическое равновесие. Одним из наиболее «закисленных» регионов мира является Скандинавия, получая кислоты с ветрами из Германии и Англии. В Швеции насчитывается 90 тыс. озер, из которых 20 тыс. подверглись влиянию кислотных дождей, а в некоторых из них вымерли почти все рыбы. Для борьбы с закислением озер в Швеции с 1980 г. ежегодно проводилось известкование озер. На водную площадь в 6 тыс. км² сбрасывалось с самолетов до 120 тыс. т извести, нейтрализующей кислоту. Кислотные дожди наносят большой урон и лесам. В ФРГ и некоторых районах Швейцарии погибла 1/3 всех елей.
К основным загрязнениям атмосферы, которые являются источниками образования кислотных дождей, относятся диоксид серы (SO2), оксиды азота (в основном оксид азота NO и диоксид азота NO2 ) и летучие органические соединения.

В Средней и Северной Европе, а также Северной Америке кислотные дожди стали важной международной проблемой и даже поводом для конфликтов. Из всего количества кислот, выпавших с дождями над территорией Центральной Европы, в среднем 2/3 приходится на серную кислоту, 1/3 — на азотную. В Москве и Санкт-Петербурге с кислотными дождями на землю в год выпадает до 1500 кг серы на 1 км² (1,5 г/м²).

В 1994 г. в атмосферу поступило более 255 млн. т кислотообразующих оксидов серы и азота, что могло образовать более 500 млн. т кислот. Для перевозки этих кислот потребовалось бы почти 140 тыс. железнодорожных эшелонов, в каждом из которых было бы по 60 цистерн по 60 т в каждой.

Многие страны Европы как бы «экспортирующие» и «импортирующие» серу (имеется в виду поступление и вынос серы через воздушные границы), можно условно разделить на государства с положительным и отрицательным балансом. Так, например, Норвегия, Швеция, Финляндия, Австрия и Швейцария больше получают от своих соседей, чем выпускают через собственные границы. Дания, Нидерланды, Бельгия, Великобритания, Германия и Франция больше направляют выбросов диоксида серы к соседям, чем получают от них.
При изучении кислотности водоемов возникает вопрос, в какой степени кислотность определяется выбросами из антропогенных источников и не связаны ли изменения кислотности с природными факторами. В США проведен глубокий геолого-палеонтологический анализ, результаты которого свидетельствуют о том, что кислотность большинства озер в послеледниковый период была не выше рН 8. В настоящее время для тех же зон кислотность гораздо выше (рН 4,6–5,0 ).

Водоемы с различной естественной кислотностью водной среды населяют гидробионты, адаптированные к определенным интервалам концентраций водородных ионов (эвриионные организмы приспособлены к наиболее значительным колебаниям рН водной среды, стеноионные наоборот, жизнеспособны при незначительных колебаниях рН).

Антропогенное закисление пресноводных экосистем сопровождается глубокими перестройками водных биоценозов на всех трофических уровнях. По мере повышения кислотности водной среды уменьшается видовое разнообразие водных организмов, происходит смена доминантных видов, снижается интенсивность продукционных процессов. Общую направленность экологических изменений при закислении природных вод можно характеризовать как экологический регресс с присущей ему определенной направленностью развития целого комплекса общих по своему экологическому значению признаков: уменьшению видового разнообразия, устойчивости к внешним возмущениям, увеличению энтропии, упрощению межвидовых отношений, уменьшению пространственной гетерогенности, упрощению временной структуры популяций.
Отрицательные экологические последствия закисления пресноводных экосистем обусловлены воздействием на гидробионтов водородных ионов (Н+) и токсичных металлов, концентрации которых при закислении возрастают. Кроме прямого воздействия, связанного с изменением химического состава воды, существенное значение имеет и косвенное воздействие, связанное с изменением межвидовых отношений. Активная реакция водной среды (рН) является одним из важнейших экологических факторов обитания гидробионтов. Когда среда подкислена, яйцеклетки, сперма и молодь водных обитателей погибают. Ущерб не ограничивается гибелью водных организмов. Многие пищевые цепи, охватывающие почти всех диких животных, начинаются в водоемах. Прежде всего, сокращается популяция птиц, питающихся рыбой или насекомыми, личинки которых развиваются в воде.

При рН 5 резко снижается популяция рыб (озерной форели). Развитие популяций рыб отражает суммарные функции экосистемы. При рН воды выше 6 развитие популяций рыб устойчиво, некоторые нарушения наблюдаются при рН 5,5. Поддержание популяции при рН менее 5 практически невозможно. Так, при рН ниже 4,5 не обнаруживаются никакие ракообразные, улитки, мидии, и при этом не может жить никакая имеющая промысловое значение пресноводная рыба.

1. Голубев, Г.Н. Геоэкология: учебник для студентов вузов. М.: Аспект Пресс, 2006. – 288 с.
2. Гордин И.В. Игнорирование экологических угроз. М.: Физматлит, 2007. – 120 с.
3. Данилов-Данильян В.И., Лосев К.С. Экологический вызов и устойчивое развитие. М.: Прогресс-Традиция, 2000. – 416 с.
4. Дмитриев В.В., Фрумин Г.Т. Экологическое нормирование и устойчивость природных систем. Учебное пособие. СПб.: Наука, 2004. – 294 с.
5. Лосев К.С. Мифы и заблуждения в экологии. М.: Научный мир, 2011. – 224 с.
6. Петров К.М. Экология человека и культура: Учебник для вузов. СПб.: Химиздат, 2000. – 384 с.
7. Прозоров Л.Л., Экзарьян В.Н. Введение в геоэкологию. — М.: Пробел, 2000. – 207 с.
8. Телеш И.А. Современные проблемы геоэкологии: пособие. Минск: БГПУ, 2015. – 103 с.
9. Тимашев И.Е. Геоэкология как эколого-ландшафтная наука // Вестник Воронежского государственного университета. Серия География, геоэкология. 2007. №3. С. 114-120.
10. Фрумин Г.Т. Экология и геоэкология: мифы и реальность. СПб.: РГГМУ, 2011. – 236 с.
11. Фрумин Г.Т., Гильдеева И.М. Эвтрофирование водоемов – глобальная экологическая проблема // Экологическая химия. 2013. 22(4). С. 191–197.  
12. Ямковой И.А. Занимательная геоэкология в вопросах и ответах. Благовещенск: БГПУ, 2013. – 235 с.

Планета Земля является домом для 8,7 миллионов видов, подсчитали ученые | Биоразнообразие

Люди делят планету с 8,7 миллионами различных форм жизни, согласно тому, что считается самой точной оценкой жизни на Земле.

Исследователи, которые проанализировали иерархическую категоризацию жизни на Земле, чтобы оценить, сколько существует неоткрытых видов, говорят, что разнообразие жизни неравномерно разделено между сушей и океаном. Три четверти из 8,7 млн ​​видов, большинство из которых составляют насекомые, обитают на суше; только одна четверть, 2,2 м, находится на глубине, хотя 70% поверхности Земли составляет вода.

Исследование, опубликованное в журнале PLoS Biology, подчеркивает, насколько мало люди знают о том, что существует снаружи, и какие растения и животные вымрут еще до того, как ученые смогут зафиксировать их существование.

«Ученые работали над вопросом о количестве видов в течение стольких лет», — сказал доктор Камило Мора из Гавайского университета и Университета Далхаузи в Галифаксе, Новая Шотландия.

Квест становился все более срочным. «Мы знаем, что теряем виды из-за деятельности человека, но мы не можем по-настоящему оценить масштабы потерянных видов, пока не узнаем, какие виды существуют», — сказал он.

В исследовании говорится, что 86% всех растений и животных на суше и 91% в морях еще не названы и не каталогизированы.

Авторы опирались на таксономию или систему категоризации, разработанную Карлом Линнеем около 250 лет назад, чтобы получить свою оценку в 8,7 млн ​​плюс-минус 1,3 млн.

Шведский биолог разработал иерархическую древовидную структуру, в которой каждый отдельный вид был классифицирован в виде ряда постепенно увеличивающихся групп, достигающих кульминации на уровне королевства. Таким образом, единственный вид рака-отшельника относится к отряду десятиногих, который принадлежит к подтипу ракообразных, типу членистоногих и, наконец, к царству животных.

Авторы в своем анализе существующих данных о 1,2 млн видов обнаружили закономерности между этими иерархическими группировками, которые они могли использовать, чтобы сделать вывод о существовании отсутствующих видов, которые ученые еще не описали. Это позволило им использовать данные более высоких порядков, таких как человеконогие, о которых имеется много данных, для прогнозирования количества существ на уровне видов. По их оценке, различные формы жизни на планете включают 7,8 млн видов животных, 298 000 видов растений и 611 000 видов грибов, плесени и других грибков, а также 36 400 видов простейших, одноклеточных организмов и 27 500 видов водорослей или водорослей. хромисты. Исследователи не осмелились оценить количество бактерий.

Ученые пытаются подсчитать и каталогизировать живой мир уже 250 лет, примерно с тех пор, как Линней изобрел свой метод каталогизации и именования живых существ. Текущие оценки варьируются от 3 м до 100 м.

«Дело не в том, что мы просто не знаем имен в телефонной книге. Мы не знаем, насколько велика телефонная книга», — сказал Дерек Титтенсор, соавтор, работающий в Программе ООН по окружающей среде.

Роберт Мэй, бывший научный советник правительства Великобритании, признал, что эта попытка, как и все предыдущие, основывалась на несовершенных знаниях. Но он сказал, что выводы исследования были разумными.

«Это своего рода высказывание о том, что стволы и нижние ветви дерева кажутся одинаковыми от группы к группе. На одном конце у вас есть птицы и млекопитающие, которые действительно полностью известны. На другом конце у вас есть только есть горстка веток и веток. Но если вы сделаете большое предположение, что деревья похожи, тогда это кажется разумным».

Новая оценка — как и предыдущие — вряд ли станет последним словом. «Все еще слишком много неизвестного, чтобы каталогизировать жизнь», — сказал Роб Данн, автор книги «Все живое».

«Я почти гарантирую, что дальше произойдет то, что кто-то напишет ответ, говорящий, что если вы просто измените параметры таким-то образом, вы получите меньше видов или вы получите больше видов», — сказал он.

«Правда в том, что мы до сих пор так невежественны… Нигде в мире до сих пор нет полностью инвентаризированного участка тропического леса — даже гектара.»

Линней в свое время был уверен, что охватил весь мир живых существ: он назвал около 10 000 видов, большинство из которых обитало в Европе.

Более современные попытки классифицировать живой мир основываются на размерах живых существ или их местоположении. Было ли больше видов в жарких, тропических зонах или в более прохладных? А как же глубины океана? Другие сосредоточились на отношениях между видами.

В 1979 году Терри Эрвин, карабидолог — эксперт по жукам — из Смитсоновского института в Вашингтоне, отправился в джунгли Панамы, раскатал по земле листы и опрыскал несколько деревьев пестицидами.

Он обнаружил тела более 1100 новых видов жуков в кронах одного типа деревьев.

Только в тропических лесах может быть до 30 миллионов видов насекомых, подсчитал Эрвин. Это открытие вызвало споры, но Эрвин защищал свой метод от методов последнего исследования. «Практически все они действительно измеряют человеческую деятельность», — сказал он. «Эти ребята основывают их на классификации животных, а классификация животных — это человеческие построения. Причина предсказуемости в том, что люди предсказуемы, особенно в научной сфере. На самом деле они измеряют человеческую деятельность. в дикой природе».

Он продолжил: «Я был первым, кто использовал настоящих тварей, а не какую-то вялую арифметику. Мне пришлось сделать некоторые предположения, и я получил 30 м. Это было своего рода кустарным промыслом оценки всего на планете. .»

Тем не менее, Найджел Сторк, профессор экологических наук в Университете Гриффита на юго-востоке Квинсленда, считает, что текущее исследование ближе к точному подсчету. «Я думаю, что это знаменательная статья», — сказал он, добавив, что успехи в электронных списках видов дали авторам более полный набор данных для работы. «Слишком часто в прошлом они использовали ограниченные данные и экстраполировали далеко за пределы того, что вы могли бы экстраполировать».

Авторы отмечают, что выявление и описание новых форм жизни является дорогостоящим и медленным процессом, особенно в сравнении с количеством видов, которые еще предстоит найти или каталогизировать.

В центральных базах данных зарегистрировано всего 14% существ на Земле — всего 9% обитающих в морях, отмечается в исследовании. И, по словам Дэвида Кавано, эксперта по жукам из Калифорнийской академии наук, финансирование и другие ресурсы недостаточны для решения задачи, поскольку исследовательские институты сокращают расходы, а правительства больше озабочены поиском жизни на Марсе, чем на Земле.

«Самое неприятное — это осознавать, как мало ресурсов уходит на ответ на этот вопрос», — сказал он. «Один из этих полетов на Марс финансировал бы нас в течение десятилетий для изучения жизни на этой планете», — сказал он. «Очень трудно получить хоть какие-то деньги, чтобы выйти на улицу, и все же они могут пойти и взорвать ракету на стартовой площадке, которая профинансировала бы мою карьеру и карьеру еще 100 человек».

Большинство видов, ожидающих открытия, будут небольшими, и они, вероятно, будут сосредоточены в отдаленных районах или в глубинах океана. Но авторы сказали: «Многих можно было найти буквально у себя во дворах».

Но при нынешних темпах 300 000 специалистов понадобилось бы 1200 лет, чтобы пройти кропотливый процесс описания новых открытий в научных журналах, а затем внесения их в электронные базы данных. «Описание видов — очень трудоемкий процесс», — сказал Титтенсор. «Хотя найти новый вид будет относительно просто — их там миллионы — не всегда легко описать их в научной литературе».

Многие из этих видов вымрут еще до того, как ученые зарегистрируют их присутствие.

Ученые и защитники природы регулярно обновляют список живых организмов, открывая новые виды. На прошлой неделе ученые Смитсоновского института сообщили об обнаружении примитивного угря на рифе у побережья южнотихоокеанского островного государства Палау. Новый вид, Protoanguilla palau , имел мало общего с 19 другими формами угря, существующими в настоящее время, а некоторые его характеристики, такие как вторая верхняя челюсть, больше соответствовали окаменелостям 65-миллионной давности.

Среди других недавних находок, составленных Международным институтом изучения видов (IISE) Университета штата Аризона, — вечный светлый гриб, или Mycena luxaeterna , который излучает яркий желтоватый свет. Новый вид был собран в лесах недалеко от Сан-Паулу, Бразилия. Еще одним ярким событием стал золотой пятнистый варан ( Varanus bitatawa ), двухметровый зверь, обнаруженный на острове Лусон на Филиппинах. Он избежал раннего обнаружения, проводя большую часть своего времени на деревьях.

Но большинство ученых ожидают, что следующий поток открытий будет связан с еще более мелкими организмами, такими как бактерии. IISE также подчеркнул открытие новых бактерий, растущих на корпусе потерпевшего кораблекрушение Титаника. Halomonas titanicae — это бактерия, питающаяся оксидом железа, которая в конечном итоге может съесть обломки.

Сколько людей когда-либо жило на Земле?

В любом случае, жизнь была коротка. Ожидаемая продолжительность жизни при рождении, вероятно, составляла в среднем всего около 10 лет на протяжении большей части истории человечества. Средняя продолжительность жизни во Франции железного века (с 800 г. до н. э. до примерно 100 г. н. э.) оценивалась всего в 10–12 лет. В этих условиях уровень рождаемости должен был бы составлять около 80 живорождений на 1000 человек только для того, чтобы вид выжил. Для сравнения: сегодня высокий уровень рождаемости составляет от 35 до 45 живорождений на 1000 человек населения, и он наблюдается только в некоторых странах Африки к югу от Сахары.

Такая короткая продолжительность жизни означает, что человеческая популяция с трудом увеличивалась. Согласно одной оценке, население Римской империи, простиравшейся от Испании до Малой Азии, в 14 году н. э. составляло 45 миллионов человек. Другие историки, однако, называют эту цифру в два раза выше, показывая, насколько неточными могут быть оценки численности населения в ранние исторические периоды.

К 1650 году население мира увеличилось примерно до 500 миллионов человек, что невелико по сравнению с оценкой в ​​300 миллионов в 1 году н. э. Среднегодовой темп прироста в этот период был на самом деле ниже, чем предполагаемый для 8000 года до н. э. до 1 года н. э. Одной из причин необычно медленного роста была Черная смерть. Эта страшная чума не ограничивалась Европой 14-го века, но могла начаться в Западной Азии примерно в 542 году н. э. и распространиться оттуда. Эксперты считают, что половина Византийской империи была уничтожена чумой в шестом веке, унесшей в общей сложности 100 миллионов жизней. Такие большие колебания численности населения в течение длительных периодов значительно усложняют оценку количества когда-либо живших людей.

Однако к 1800 году население мира превысило отметку в 1 миллиард и с тех пор продолжает расти до нынешних 7,8 миллиардов (наша последняя оценка на 2020 год). Этот рост во многом обусловлен достижениями в области общественного здравоохранения, медицины и питания, которые снизили уровень смертности, позволив большему количеству людей дожить до репродуктивного возраста.  

Предположения помогают нам оценить человеческую популяцию в истории

Предположение о количестве когда-либо родившихся людей требует определения численности населения для различных периодов предыстории и истории человечества и применения предполагаемых коэффициентов рождаемости к каждому периоду. Мы начинаем с самого начала — всего с двумя людьми (минималистский подход!). Хотя маловероятно, что люди произошли от двух человек, такой подход упрощает нашу оценку.

Одним из усложняющих факторов является характер роста населения. Поднялся ли он до какого-то уровня, а затем сильно колебался в ответ на голод и изменения климата? Или он рос с постоянной скоростью? Мы не можем знать ответы на эти вопросы, хотя палеонтологи выдвинули множество теорий. Для целей этого упражнения мы приняли постоянную скорость роста, применяемую к каждому периоду вплоть до современности. Коэффициент рождаемости был установлен на уровне 80 на 1000 человек населения в год в течение 1 года н. э. и на уровне 60 на 1000 человек со 2 года н. э. до 1750 года. Затем к современному периоду этот показатель снизился до уровня ниже 20 (см. Таблицу 1).

Этот полунаучный подход дает оценку около 117 миллиардов рождений с момента зарождения современного человечества. Ясно, что период 190 000 г. до н. э. до 1 года н. э. является ключом к нашей оценке, но, к сожалению, мало что известно о численности населения той эпохи. Если бы мы вообще оспаривали наш вывод, возможно, наш метод в некоторой степени занижал число рождений. Предположение о постоянном, а не сильно колеблющемся приросте населения в более ранний период может привести к недооценке средней численности населения в то время.

На нас приходится большой процент людей, которые когда-либо жили

Учитывая, что в настоящее время население мира составляет около 7,8 миллиарда человек, пересмотренная оценка означает, что живущие в 2020 году составляют почти 7% от общего числа людей, которые когда-либо жили ( см. Таблицу 2). Поскольку мы существуем на Земле примерно 200 000 лет, это на самом деле довольно большой процент.

ТАБЛИЦА 2. Краткий обзор истории населения

Когда мы скорректировали дату появления первых Homo sapiens на Земле с 50 000 г. до н.э. до 190 000 г. до н. э. наша оценка общего числа когда-либо родившихся людей увеличилась со 109 миллиардов до 117 миллиардов, что не является большим изменением. Но, возможно, эти два набора оценок образуют своего рода границу возможных взлетов и падений в этом скользком вопросе. По мере того, как новые археологические открытия делаются и анализируются с использованием все более инновационных методов, расширяющих наше понимание истории человеческой популяции, мы с нетерпением ждем возможности снова заняться этим всегда интригующим предложением!

Тошико Канеда — технический директор по демографическим исследованиям в PRB; Карл Хауб — бывший старший демограф PRB, а также автор оригинальной версии этой статьи в 1995 году.

Сколько видов на Земле? Около 8,7 миллиона, согласно новой оценке — ScienceDaily

Это новое предполагаемое общее количество видов на Земле — самый точный расчет из когда-либо предлагавшихся — из них 6,5 миллиона видов обитают на суше и 2,2 миллиона (около 25 процентов всего) обитающих в океанских глубинах.

Объявленная сегодня учеными Census of Marine Life цифра основана на новаторской проверенной аналитической методике, которая резко сужает диапазон предыдущих оценок. До сих пор считалось, что количество видов на Земле составляет от 3 до 100 миллионов.

Кроме того, в исследовании, опубликованном PLoS Biology , говорится, что ошеломляющие 86% всех видов на суше и 91% морских видов еще предстоит открыть, описать и каталогизировать.

Говорит ведущий автор Камило Мора из Гавайского университета и Университета Далхаузи в Галифаксе, Канада: «Вопрос о том, сколько существует видов, интересовал ученых на протяжении веков, и ответ, в сочетании с другими исследованиями распределения и численности видов, таков: особенно важно сейчас, потому что множество видов человеческой деятельности и влияний ускоряют темпы вымирания. Многие виды могут исчезнуть еще до того, как мы узнаем об их существовании, их уникальной нише и функциях в экосистемах, а также об их потенциальном вкладе в улучшение благосостояния людей. .»

«Эта работа выводит самое основное число, необходимое для описания нашей живой биосферы», — говорит соавтор Борис Ворм из Университета Далхаузи. «Если бы мы не знали — хотя бы на порядок (1 миллион? 10 миллионов? 100 миллионов?) — количество людей в нации, как бы мы планировали будущее?»

«То же самое и с биоразнообразием. Человечество взяло на себя обязательство спасти виды от вымирания, но до сих пор у нас было мало реального представления даже о том, сколько их.»

реклама

Доктор Ворм отмечает, что в недавно обновленном Красном списке, выпущенном Международным союзом охраны природы, указано 59 508 видов, из которых 19 625 классифицируются как находящиеся под угрозой исчезновения. Это означает, что Красный список МСОП, самое сложное постоянное исследование в своем роде, отслеживает менее 1% мировых видов.

Исследование опубликовано вместе с комментарием лорда Роберта Мэя из Оксфорда, бывшего президента Королевского общества Великобритании, который хвалит «новый изобретательный подход» исследователей.

«Замечательным свидетельством нарциссизма человечества является то, что мы знаем, что количество книг в Библиотеке Конгресса США на 1 февраля 2011 г. видов растений и животных, с которыми мы делим наш мир», — пишет Лорд Мэй.

«(Мы) все больше осознаем, что такое знание важно для полного понимания экологических и эволюционных процессов, которые создали и которые борются за сохранение разнообразных биологических богатств, наследниками которых мы являемся. Такое биоразнообразие — это гораздо больше, чем красота и Удивительно, но это важно. Это также лежит в основе экосистемных услуг, от которых, хотя и не учитываются в обычном ВВП, зависит человечество».

Подводя итоги 253 лет таксономии со времен Линнея

Шведский ученый Карл Линней создал и опубликовал в 1758 году систему, которая до сих пор используется для формального наименования и описания видов. За прошедшие 253 года около 1,25 миллиона видов — примерно 1 миллион на суше и 250 000 в океанах — были описаны и внесены в центральные базы данных (считается, что еще около 700 000 видов были описаны, но еще не попали в центральные базы данных). ).

До сих пор наилучшее приближение общего количества видов на Земле основывалось на обоснованных догадках и мнениях экспертов, которые по-разному оценивали цифру в диапазоне от 3 до 100 миллионов — сильно различающиеся числа подвергались сомнению, потому что нет способа их проверить. .

Др. Мора и Ворм вместе с коллегами из Далхаузи Дереком П. Титтенсором, Сина Адл и Аластер Г.Б. Симпсон, уточнил предполагаемое общее количество видов до 8,7 миллионов, определив числовые закономерности в системе таксономической классификации (которая группирует формы жизни в виде пирамидальной иерархии, восходящей от вида к роду, семейству, отряду, классу, типу, царству и домену). ).

Анализируя таксономическую группировку 1,2 миллиона видов на сегодняшний день в Каталоге жизни и Всемирном регистре морских видов, исследователи обнаружили надежные числовые отношения между более полными более высокими таксономическими уровнями и уровнем видов.

Говорит доктор Адл: «Мы обнаружили, что, используя числа из высших таксономических групп, мы можем предсказать количество видов. Подход точно предсказал количество видов в нескольких хорошо изученных группах, таких как млекопитающие, рыбы и птицы, обеспечение уверенности в методе».

Применительно ко всем пяти известным эукариотным* царствам жизни на Земле подход предсказал:

1. ~7,77 миллиона видов животных (из которых 953 434 были описаны и каталогизированы)
2. ~298 000 видов растений (из них 215 644 описано и каталогизировано)
3. ~611 000 видов грибов (плесени, грибов) (из них 43 271 описано и каталогизировано)
4. ~36 400 видов простейших (одноклеточных организмы с поведением, подобным животным, например, подвижные, из которых 8 118 были описаны и каталогизированы)
5. ~27 500 видов хромист (включая, например, бурые водоросли, диатомовые водоросли, водяные плесени, из которых 13 033 были описаны и каталогизированы)

Всего: 8,74 миллиона видов эукариот на Земле.

(* Примечания: Организмы из группы эукариот имеют клетки, содержащие сложные структуры, заключенные в мембраны. В исследовании рассматривались только формы жизни, которым ученые присвоили или потенциально присвоили статус «видов». Не включены: некоторые микроорганизмы и «типы» вирусов, например, которых может быть очень много.)

Из общего числа 8,74 миллиона примерно 2,2 миллиона (плюс-минус 180 000) морских видов всех видов, около 250 000 (11%) из которых были описаны и каталогизированы. Когда она официально завершилась в октябре 2010 года, перепись морской жизни предложила консервативную оценку более 1 миллиона видов в морях.

«Как и астрономы, морские ученые используют сложные новые инструменты и методы, чтобы заглянуть в места, которые никогда не видели», — говорит австралиец Ян Пойнер, председатель Научного руководящего комитета переписи населения. «Во время 10-летней переписи сотни морских исследователей получили уникальный человеческий опыт и привилегию встречать и называть животных, новых для науки. Мы явно можем наслаждаться эпохой географических открытий в течение многих лет».

«Огромные усилия по внесению всех известных видов в таксономические базы данных, такие как Каталог жизни и Всемирный регистр морских видов, делают возможным наш анализ», — говорит соавтор Дерек Титтенсор, который также работает с Microsoft Research и Программой ООН по окружающей среде. Всемирный центр мониторинга охраны природы. «По мере того, как эти базы данных растут и совершенствуются, наш метод может уточняться и обновляться, чтобы обеспечить еще более точную оценку».

«Мы только начали открывать огромное разнообразие жизни вокруг нас», — говорит соавтор Аластер Симпсон. «Считается, что самой богатой средой для поиска новых видов являются коралловые рифы, ил морского дна и влажные тропические почвы. Но более мелкие формы жизни нигде не известны. Некоторые неизвестные виды буквально живут у нас на заднем дворе».

«Нашего открытия ждут полмиллиона грибов и плесеней, чьи родственники дали человечеству хлеб и сыр», — говорит Джесси Осубель, вице-президент Фонда Альфреда П. Слоуна и соучредитель Переписи морской жизни. «Для открытия видов 21 век может стать веком грибов!»

Г-н Осубел отмечает загадку того, почему существует такое разнообразие, говоря, что ответ может заключаться в представлении о том, что природа заполняет каждую нишу и что редкие виды готовы извлечь выгоду из изменения условий.

В своем анализе Лорд Мэй говорит, что таксономические открытия имеют множество практических преимуществ, ссылаясь на создание в 1970-х годах нового сорта риса, основанного на скрещивании традиционных видов и видов, обнаруженных в дикой природе. Результат: увеличение урожая зерна на 30%, после чего последовали усилия по защите всех дикорастущих сортов риса, «что, очевидно, можно сделать, только если у нас есть соответствующие таксономические знания».

«Учитывая надвигающиеся проблемы с питанием все еще растущего населения мира, потенциальные выгоды от наращивания таких исследований очевидны.»

Исходя из текущих затрат и требований, исследование предполагает, что для описания всех оставшихся видов с использованием традиционных подходов может потребоваться до 1200 лет работы более 300 000 систематиков при приблизительных затратах в 364 миллиарда долларов США. К счастью, новые методы, такие как штрих-кодирование ДНК, радикально сокращают затраты и время, необходимые для идентификации новых видов.

Подводит итог д-р Мора: «Поскольку часы вымирания многих видов сейчас тикают быстрее, я считаю, что ускорение инвентаризации видов Земли заслуживает высокого научного и общественного приоритета. Возобновление интереса к дальнейшим исследованиям и таксономии может позволить нам полностью ответить на этот вопрос. Основной вопрос: Что живет на Земле?»

Геологическое время: Возраст Земли

Геологическое время: возраст Земли

Пока ученые не нашли способ определить точный возраст Земли непосредственно с Земли.
скалы, потому что самые старые горные породы Земли были переработаны и разрушены в процессе тектоники плит.
Если какие-либо первичные горные породы Земли и остались в своем первоначальном состоянии, они еще не были
найденный. Тем не менее ученым удалось определить вероятный возраст Солнечной системы и
вычислить возраст Земли, предполагая, что Земля и остальные твердые тела в
Солнечная система сформировалась в одно и то же время и, следовательно, является одного возраста.

Возраст земных и лунных пород и метеоритов измеряется распадом долгоживущих радиоактивных
изотопы элементов, встречающихся в природе в горных породах и минералах и распадающихся с периодом полураспада
от 700 миллионов до более чем 100 миллиардов лет до стабильных изотопов других элементов. Эти знакомства
методы, которые прочно основаны на физике и известны под общим названием радиометрическое датирование,
используются для измерения последнего времени, когда датируемая порода была либо расплавлена, либо нарушена
достаточно для повторной гомогенизации его радиоактивных элементов.

Древние горные породы, возраст которых превышает 3,5 миллиарда лет, обнаружены на всей территории Земли.
континенты. Самые старые породы на Земле, найденные до сих пор, — это гнейсы Акаста.
на северо-западе Канады, недалеко от Большого Невольничьего озера (4,03 млрд лет назад) и надкоровой области Исуа.
породы в Западной Гренландии (от 3,7 до 3,8 млрд лет), но хорошо изученные породы почти такого же возраста
встречаются также в долине реки Миннесота и северном Мичигане (3,5–3,7
млрд лет), в Свазиленде (3,4-3,5 млрд лет) и в Западной Австралии
(3,4-3,6 млрд лет). [См. примечание редактора.] Эти
древние породы были датированы рядом радиометрических методов датирования и
непротиворечивость результатов дает ученым уверенность в том, что возраст
правильно с точностью до нескольких процентов. Интересная особенность этих древних скал
заключается в том, что они не из какой-либо «первобытной коры», а представляют собой потоки лавы
и отложения, отложившиеся на мелководье, что свидетельствует о том, что история Земли
началось задолго до отложения этих пород. В Западной Австралии одинокие
кристаллы циркона, обнаруженные в более молодых осадочных породах, имеют радиометрический возраст
целых 4,3 миллиарда лет, что делает эти крошечные кристаллы древнейшими материалами.
можно найти на Земле до сих пор. Исходные породы для этих кристаллов циркона имеют
еще не найдено. Измерен возраст самых старых горных пород и самых старых кристаллов Земли
показывают, что Земле не менее 4,3 миллиарда лет, но не раскрывают
точный возраст образования Земли.

Лучший возраст Земли (4,54 млрд лет) основан на старых, предположительно одноэтапных выводах.
в сочетании с отношениями Pb в троилите из железных метеоритов, особенно в
Каньон Дьябло метеорит. Кроме того, минеральные зерна (циркон) с U-Pb возрастом
4,4 млрд лет недавно было сообщено из осадочных пород в западно-центральной части
Австралия.

Луна — более примитивная планета, чем Земля, потому что ее не трогали.
тектоникой плит; таким образом, некоторые из его более древних пород более многочисленны.
Только небольшое количество камней было возвращено на Землю шестью Аполлонами и тремя
Миссии Луны. Эти породы сильно различаются по возрасту, что является отражением их различных
эпохи формирования и их последующая история. Самые старые датированные лунные породы,
однако имеют возраст от 4,4 до 4,5 миллиардов лет и обеспечивают минимальный возраст
для образования нашего ближайшего планетарного соседа.

Тысячи метеоритов, осколков астероидов, падающих на Землю,
были восстановлены. Эти примитивные объекты обеспечивают лучший возраст для того времени.
образования Солнечной системы. Здесь более 70 метеоритов, разных
типы, возраст которых был измерен с помощью методов радиометрического датирования.
результаты показывают, что метеориты и, следовательно, Солнечная система сформировались между
4,53 и 4,58 миллиарда лет назад. Лучший возраст для Земли наступает не от свиданий
отдельных горных пород, а рассматривая Землю и метеориты как часть одного и того же
развивающаяся система, в которой изотопный состав свинца, особенно соотношение
свинца-207 в свинец-206 изменяется со временем из-за
распад радиоактивных урана-235 и урана-238,
соответственно. Ученые использовали этот подход для определения времени, необходимого для
для изотопов в древнейших свинцовых рудах Земли, которых всего несколько,
эволюционировать из своего первоначального состава, измеренного в фазах, не содержащих урана
железных метеоритов, к его составу в то время, когда эти свинцовые руды разделились
из их мантийных резервуаров. Эти расчеты приводят к возрасту Земли.
и метеоритов, а значит и Солнечной системы, 4,54 миллиарда лет с неопределенностью
составляет менее 1 процента. Чтобы быть точным, этот возраст представляет собой последний раз, когда
изотопы свинца были однородны по всей Солнечной системе и во времена
что свинец и уран вошли в состав твердых тел Солнечной системы.

Установленный для Солнечной системы и Земли возраст в 4,54 миллиарда лет согласуется
с текущими расчетами от 11 до 13 миллиардов лет для возраста Млечного
Путь Галактики (на основе стадии эволюции звезд шарового скопления) и
возраст от 10 до 15 миллиардов лет для возраста Вселенной (на основе рецессии
далеких галактик).

Дополнительную информацию по этому вопросу см. в G. Brent Dalrymple’s The
Age of the Earth , опубликованная Стэнфордским университетом.
University Press (Стэнфорд, Калифорния) в 1991 г. (492 стр.).

URL этой страницы: usgs.gov/gip/geotime/age.html>

Последнее обновление: 9 июля 2007 г. (акр)

Поддерживается Службой публикаций

вымираний — Наш мир в данных

Сколько видов вымерло?

Вымирания были естественной частью эволюционной истории планеты. 99% из четырех миллиардов видов, которые эволюционировали на Земле, уже исчезли. ¹ Большинство видов вымерло.

Но когда люди задают вопрос, сколько видов вымерло, они обычно имеют в виду количество вымираний в новейшей истории. Виды, которые вымерли, в основном из-за давления человека.

Красный список МСОП подсчитал количество исчезновений за последние пять столетий. К сожалению, мы не знаем всего обо всех видах в мире за этот период, поэтому вполне вероятно, что некоторые из них вымерли, а мы даже не знали об их существовании. Так что, скорее всего, это заниженная оценка.

На графике мы видим эти оценки для разных таксономических групп. По его оценкам, с 1500 года вымерло 900 видов. Наши оценки для лучше изученных таксономических групп, вероятно, будут более точными. Сюда входят 85 млекопитающих; 159птица; 35 амфибий; и 80 видов рыб.

Виды, которым сегодня угрожает исчезновение

В этом разделе

• Сколько видов находятся под угрозой исчезновения?
• Какой процент видов находится под угрозой исчезновения?

Чтобы понять проблему биоразнообразия, нам нужно знать, сколько видов находятся под угрозой; где они; и какие угрозы. Для этого Красный список видов, находящихся под угрозой исчезновения МСОП, оценивает виды по всему миру по уровню риска их исчезновения. Он проводит эту оценку каждый год и продолжает расширять охват.

МСОП не провел оценку всех известных в мире видов; на самом деле, во многих таксономических группах он оценил лишь очень небольшой процент. В 2021 г. было оценено только 7% описанных видов. Но это очень сильно зависит от таксономической группы. На диаграмме мы видим долю описанных видов в каждой группе, которая была оценена по уровню риска их исчезновения. Как и следовало ожидать, среди животных, таких как птицы, млекопитающие, амфибии, оценивается гораздо большая доля их видов — более 80%. Только у 1% насекомых есть. И менее 1% мировых грибов.

Отсутствие полного охвата видов в мире подчеркивает два важных момента, которые необходимо помнить при интерпретации данных Красного списка МСОП:

1. Изменения числа находящихся под угрозой исчезновения видов с течением времени не обязательно отражают возрастающий риск исчезновения . Красный список МСОП — это проект, который продолжает расширяться. С каждым годом оценивается все больше и больше видов. В 2000 году было оценено менее 20 000 видов. К 2021 году их было 140 000 человек. По мере того, как будет оцениваться все больше видов, неизбежно будет больше видов, находящихся под угрозой исчезновения. Это означает, что отслеживание данных о количестве видов, находящихся под угрозой исчезновения, с течением времени не обязательно отражает ускорение угроз исчезновения; многое объясняется просто ускорением числа оцениваемых видов. Вот почему мы не показываем тенденции изменения количества видов, находящихся под угрозой исчезновения, с течением времени.
2. Количество видов, находящихся под угрозой исчезновения, занижено . Поскольку было оценено только 7% описанных видов (для некоторых групп это гораздо меньше), оценочное количество видов, находящихся под угрозой исчезновения, вероятно, будет намного меньше, чем фактическое количество. Среди 93% видов, которые не были оценены, неизбежно больше видов, находящихся под угрозой исчезновения.

Мы также должны более четко определить, что на самом деле означает , которому угрожает исчезновение . Красный список МСОП классифицирует виды на основе предполагаемой вероятности их исчезновения в течение определенного периода времени. Эти оценки учитывают размер популяции, скорость изменения численности популяции, географическое распределение и степень воздействия на них окружающей среды. «Находящиеся под угрозой исчезновения» виды представляют собой сумму следующих трех категорий:

• Находящиеся на грани исчезновения виды имеют вероятность исчезновения более 50% через десять лет или три поколения;
• Исчезающие виды имеют более чем 20%-ную вероятность через 20 лет или пять поколений;
• Уязвимые имеют вероятность более 10% в течение столетия.

Сколько видов находятся под угрозой исчезновения?

Красный список МСОП оценил 40 084 вида во всех таксономических группах, которым грозит исчезновение в 2021 году. Как мы отмечали ранее, это сильно занижено истинное число, поскольку большинство видов не подвергались оценке.

На диаграмме мы видим количество видов, находящихся под угрозой в каждой таксономической группе. Поскольку наиболее изученными группами являются птицы, млекопитающие и амфибии, их численность является наиболее точным отражением истинной численности. Цифры для малоизученных групп, таких как насекомые, растения и грибы, будут сильно занижены.

Какой процент видов находится под угрозой исчезновения?

Какая доля известных видов находится под угрозой исчезновения? Поскольку количество видов, риск исчезновения которых был оценен, составляет такую ​​малую долю от общего числа известных видов, нам не имеет большого смысла рассчитывать это число для всех видов или для групп, которые значительно недостаточно изучены. Это очень мало расскажет нам о фактическая доля видов, находящихся под угрозой исчезновения.

Но мы можем вычислить его для хорошо изученных групп. В Красном списке МСОП эта цифра указана для групп, в которых оценено не менее 80% описанных видов. Они показаны на диаграмме.

Около четверти млекопитающих мира; 1 из 7 видов птиц; и 40% земноводных находятся в группе риска. В более нишевых таксономических группах, таких как мечехвосты и голосеменные, большинство видов находятся под угрозой исчезновения.

Массовые вымирания «большой пятерки»

Многие говорят, что мы переживаем шестое массовое вымирание. Что человеческое давление на дикую природу — вырубка лесов, браконьерство, чрезмерный вылов рыбы и изменение климата — толкает многие виды в мире на грань. Прежде чем мы посмотрим, есть ли в этом хоть какая-то правда, мы должны взглянуть на исторические события массового вымирания. Когда и почему они произошли?

Что такое массовое вымирание?

Во-первых, мы должны четко понимать, что мы подразумеваем под «массовым вымиранием». Вымирания — нормальная часть эволюции: они происходят естественным образом и периодически с течением времени. ² Существует естественная фоновая скорость для времени и частоты вымираний: 10% видов исчезают каждый миллион лет; 30% каждые 10 миллионов лет; и 65% каждые 100 миллионов лет. ³ Было бы неправильно полагать, что вымирание видов не соответствует нашим ожиданиям. Эволюция происходит через баланс вымирания — конца видов — и видообразования — создания новых.

Вымирания происходят периодически с так называемой «фоновой скоростью». Таким образом, мы можем определить исторические периоды, когда вымирания происходили намного быстрее, чем эта фоновая скорость — это говорит нам о том, что существовало дополнительное экологическое или экологическое давление, приводящее к большему количеству вымираний, чем мы ожидали.

Но массовые вымирания определяются как периоды с более высокими темпами вымирания, чем обычно. Они определяются как величиной, так и скоростью. Величина — это процент исчезнувших видов. Скорость — это то, как быстро это происходит. Эти показатели неизбежно связаны, но нам нужны и те, и другие, чтобы квалифицировать их как массовое вымирание.

При массовом вымирании не менее 75% видов вымирает в течение относительно (по геологическим меркам) короткого периода времени. ⁴ Обычно менее двух миллионов лет.

«Большая пятерка» массовых вымираний

В истории Земли было пять массовых вымираний. По крайней мере, с 500 миллионов лет назад; мы очень мало знаем о событиях вымирания в докембрии и раннем кембрии, которые предшествуют этому. ⁵ По понятным причинам их называют «большой пятеркой».

На схеме мы видим время событий в истории Земли. ⁶ Он показывает изменяющуюся скорость вымирания (измеряется как количество вымерших семей за миллион лет). Опять же, обратите внимание, что это число никогда не равнялось нулю: фоновые темпы вымирания были низкими — обычно менее 5 семей на миллион лет — но всегда присутствовали во времени.

Мы видим всплески темпов вымирания, отмеченные пятью событиями:

1. Конец ордовика (444 млн лет назад; млн лет назад)
2. Поздний девон (360 млн лет назад)
3. Конец 844920 Пермь
4. Конец триаса (200 млн лет назад) — многие люди ошибочно принимают это за событие, уничтожившее динозавров. Но на самом деле они были уничтожены в конце мелового периода – пятого из «большой пятерки».
5. Конец мелового периода (65 млн лет назад) — событие, уничтожившее динозавров.

Наконец, в конце временной шкалы у нас возникает вопрос о том, что будет дальше. Возможно, нас ждет шестое массовое вымирание. Но сейчас мы далеки от этого. Существует ряд траекторий, по которым скорость вымирания может пойти в последующие десятилетия и столетия; какой из них мы следуем, определяется нами.

Что вызвало массовые вымирания «Большой пятерки»?

Все «Большой пятерке» были вызваны тем или иным сочетанием быстрых и резких изменений климата в сочетании со значительными изменениями в составе окружающей среды на суше или в океане (например, закисление океана или кислотные дожди в результате интенсивной вулканической деятельности). ).

В этой таблице я детализирую предлагаемые причины для каждого из пяти событий исчезновения. ⁷

Extinction Event	Age (mya)	Percentage of species lost	Cause of extinctions
End Ordovician	444	86 %	Интенсивные ледниковые и межледниковые периоды вызывали большие колебания уровня моря и резко перемещали береговую линию. Тектоническое поднятие Аппалачей вызвало сильное выветривание, секвестрацию CO 2 , а вместе с ним и изменения климата и химического состава океана.
Поздний девон	360	75%	Быстрый рост и диверсификация наземных растений привели к быстрому и серьезному глобальному похолоданию.
Конец перми	250	96%	Интенсивная вулканическая деятельность в Сибири. Это вызвало глобальное потепление. Повышенные уровни CO 2 и серы (H 2 S) из вулканов вызвали закисление океана, кислотные дожди и другие изменения в химическом составе океана и суши.
Конец триаса	200	80%	Подводная вулканическая активность в Центрально-Атлантической магматической провинции (CAMP) вызвала глобальное потепление и резкое изменение химического состава океанов.
Конец мелового периода	65	76%	Падение астероида на Юкатане, Мексика. Это вызвало глобальный катаклизм и быстрое похолодание. Некоторые изменения, возможно, произошли еще до этого астероида, с интенсивной вулканической активностью и тектоническим поднятием.

Четвертичное вымирание мегафауны

В этом разделе

• Человек вызвал четвертичное вымирание мегафауны?

Люди оказали такое глубокое влияние на экосистемы и климат планеты, что Земля может быть определена новой геологической эпохой: антропоценом (где «антроп» означает «человек»). Одни считают, что эта новая эпоха должна начаться с промышленной революции, другие — с появлением сельского хозяйства 10 000–15 000 лет назад. Это подпитывает популярное представление о том, что разрушение окружающей среды — явление недавнее.

Вместо этого жизнь наших предков-охотников-собирателей романтизирована. Многие думают, что они жили в равновесии с природой, в отличие от современного общества, где мы боремся с ней. Но когда мы смотрим на свидетельства антропогенного воздействия на протяжении тысячелетий, трудно понять, насколько это было правдой.

Наши древние предки истребили более 178 крупнейших в мире млекопитающих («мегафауну»). Это известно как «четвертичное вымирание мегафауны» (QME). Масштабы этих вымираний по континентам показаны на диаграмме. Между 52 000 и 9000 г. до н.э. было уничтожено более 178 видов крупнейших в мире млекопитающих (тяжелее 44 кг — от млекопитающих размером с овцу до слонов). Имеются веские доказательства того, что в первую очередь ими управляли люди — мы рассмотрим это более подробно позже.

Африка пострадала меньше всего, потеряв всего 21% своей мегафауны. Люди эволюционировали в Африке, и гоминины уже давно взаимодействовали с млекопитающими. То же самое, вероятно, верно и для всей Евразии, где было потеряно 35% мегафауны. Но особенно сильно пострадали Австралия, Северная Америка и Южная Америка; очень скоро после прибытия людей большинство крупных млекопитающих исчезли. Австралия потеряла 88%; Северная Америка потеряла 83%; и Южная Америка, 72%.

Совсем немногочисленные популяции охотников-собирателей, далекие от баланса с экосистемами, изменили их навсегда. К 8000 г. до н.э. – почти к концу QME – в мире насчитывалось всего около 5 миллионов человек. Несколько миллионов уничтоженных сотен видов, которых мы никогда не вернем.

Люди стали причиной четвертичного вымирания мегафауны?

Драйвер QME обсуждался веками. Дебаты были сосредоточены вокруг того, сколько было вызвано людьми, а сколько изменением климата. Сегодня все согласны с тем, что большинство этих вымираний было вызвано людьми.

Есть несколько причин, по которым мы думаем, что виноваты наши предки.

Время вымирания точно соответствует времени появления человека. Время вымирания мегафауны не было одинаковым во всем мире; вместо этого время их кончины точно совпало с прибытием людей на каждый континент. На карте показано время прибытия людей и событий вымирания.

Люди достигли Австралии где-то между 65 и 44 000 лет назад. ⁸ Между 50 и 40 000 лет назад было уничтожено 82% мегафауны. Это было за десятки тысяч лет до вымирания в Северной и Южной Америке. И еще несколько до этого произошли на Мадагаскаре и Карибских островах. Птицы-слоны на Мадагаскаре все еще обитали через восемь тысячелетий после того, как в Америке были уничтожены мамонты и мастодонты. События вымирания следовали по стопам человека.

Значительные климатические изменения ощущаются во всем мире. Если бы эти вымирания были вызваны исключительно климатом, мы бы ожидали, что они произойдут в одно и то же время на всех континентах.

QME избирательно воздействовал на крупных млекопитающих. В истории Земли было много вымираний. Произошло пять крупных массовых вымираний и несколько более мелких. Эти мероприятия обычно не нацелены на определенные группы животных. Крупные экологические изменения, как правило, затрагивают все, от крупных до мелких млекопитающих, рептилий, птиц и рыб. Во времена высокой изменчивости климата за последние 66 миллионов лет («кайнозойский период») ни мелкие, ни крупные млекопитающие не были более уязвимы перед исчезновением. ⁹

QME был другим и уникальным в летописи окаменелостей: он выборочно убивал крупных млекопитающих. Это говорит о сильном влиянии людей, поскольку мы выборочно охотимся на более крупных. Есть несколько причин, по которым крупные млекопитающие, в частности, подвергались большему риску с момента появления людей.

Острова пострадали сильнее, чем Африка. Как мы видели ранее, Африка в этот период пострадала меньше, чем другие континенты. Этого можно было ожидать, поскольку гоминиды задолго до этого взаимодействовали с млекопитающими. Эти взаимодействия между видами повлияли бы на популяции млекопитающих более постепенно и в меньшей степени. Возможно, они уже достигли некоторой формы равновесия. Когда люди прибыли на другие континенты, такие как Австралия или Америка, эти взаимодействия были новыми и представляли собой пошаговое изменение в динамике экосистемы. Люди были эффективным новым хищником.

В настоящее время было проведено множество исследований, посвященных вопросу о том, были ли люди ключевым двигателем QME. Консенсус — да. Климатические изменения могли усугубить давление на дикую природу, но QME не может быть объяснен климатом сам по себе. Наши предки охотники-собиратели сыграли ключевую роль в исчезновении этой мегафауны.

Таким образом, воздействие человека на экосистемы насчитывает десятки тысяч лет, несмотря на парадигму антропоцена, согласно которой это недавнее явление. Мы не только были в прямой конкуренции с другими млекопитающими, но и изменили ландшафт до неузнаваемости. Давайте посмотрим на это преобразование.

Нас ждет шестое массовое вымирание?

Сокращение популяций диких животных ужасно. Но вымирание целого вида — это трагедия другого уровня. Это не просто тенденция к снижению; это знаменует пошаговое изменение. Сложная форма жизни, которая потеряна навсегда.

Но в вымирании нет ничего нового. Они являются естественной частью эволюционной истории планеты. 99% из четырех миллиардов видов, которые эволюционировали на Земле, уже исчезли. ¹⁰ Виды вымирают, а новые образуются. Такова жизнь. Время и частота вымираний имеют естественную фоновую скорость: 10% видов исчезают каждый миллион лет; 30% каждые 10 миллионов лет; и 65% каждые 100 миллионов лет. ¹¹

Экологов беспокоит то, что вымирание сегодня происходит намного быстрее, чем предсказывает природа. Это случалось пять раз в прошлом: они определяются как события массового вымирания и метко названы «Большой пятеркой» [мы расскажем о них более подробно здесь ] . В каждом случае вымирания мир терял более 75% своих видов за короткий промежуток времени (здесь мы имеем в виду «краткий» в его геологическом смысле — менее двух миллионов лет).

Мы посреди другого? Многие предупреждают, что нас ждет шестое массовое вымирание, на этот раз по вине человека. Так ли это на самом деле, или эти утверждения преувеличены?

Откуда мы знаем, что нас ждет шестое массовое вымирание?

Прежде чем мы сможем даже рассмотреть этот вопрос, нам нужно определить, что такое «массовое вымирание». Большинство людей определили бы это как уничтожение всей или большей части дикой природы мира. Но есть техническое определение. Вымирание определяется двумя показателями: величиной и скоростью. Величина — это процент видов, которые вымерли. Скорость измеряет, насколько быстро произошли эти вымирания — количество вымираний в единицу времени. Эти две метрики тесно связаны, но обе они нужны нам для «диагностики» массового вымирания. Если за очень длительный период времени (скажем, 1 миллиард лет) вымирает множество видов, это не массовое вымирание. Скорость слишком низкая. Точно так же, если бы мы потеряли некоторые виды очень быстро, но в итоге это не составило большого процента видов, это также не соответствовало бы критериям. Величина слишком мала. Чтобы считаться массовым вымиранием, планета должна потерять много его видов быстро .

При массовом вымирании мы должны потерять более 75% видов за короткий период времени: около 2 миллионов лет. Некоторые массовые вымирания происходят быстрее.

Конечно, это не означает, что «только» потеря 60% видов в мире — это не проблема. Или что вымирание — единственный показатель биоразнообразия, о котором мы заботимся: значительное сокращение популяций диких животных может вызвать такое же нарушение экосистем, как и полная потеря некоторых видов. Мы смотрим на эти изменения в других частях нашей работы [см. нашу статью об индексе живой планеты ] . Но здесь мы собираемся придерживаться официального определения массового вымирания, чтобы проверить, верны ли эти утверждения.

Есть несколько вещей, которые усложняют эту задачу. Во-первых, как мало мы знаем о видах в мире и о том, как они меняются. О некоторых таксономических группах, таких как млекопитающие, птицы и земноводные, мы знаем очень много. Мы описали и оценили большинство их известных видов. Но мы гораздо меньше знаем о растениях, насекомых, грибах и рептилиях, окружающих нас. По этой причине массовые вымирания обычно оцениваются для тех групп, о которых мы знаем больше всего. В основном это позвоночные. Что мы знаем, так это то, что уровни риска исчезновения для небольшого числа видов растений и беспозвоночных, которые были оценены, аналогичны рискам исчезновения позвоночных. ¹² Это дает нам некоторое указание на то, что позвоночные могут дать нам разумное представление о других группах видов.

Вторая трудность заключается в понимании современного вымирания в контексте более длительных временных рамок. Массовые вымирания могут происходить в течение миллиона лет и более. Мы наблюдаем вымирание в течение столетий или даже десятилетий. Это означает, что нам придется сделать некоторые предположения или сценарии того, что может произойти в будущем.

Есть несколько показателей, которые исследователи могут использовать для ответа на этот вопрос.

1. Вымирание на миллион видово-лет (E/MSY). Используя реконструкцию летописи окаменелостей, мы можем подсчитать, сколько вымираний обычно происходит каждый миллион лет. Это «фоновая скорость вымирания». Чтобы сравнить это с текущими темпами, мы можем оценить недавние темпы вымирания (доля видов, вымерших за последнее столетие или два) и предсказать, какой будет эта пропорция за один миллион видово-лет.
2. Сравните текущие темпы вымирания с предыдущими массовыми вымираниями . Мы можем сравнить расчеты текущего E/MSY с фоновыми темпами исчезновения (как указано выше). Но мы также можем сравнить эти темпы с предыдущими массовыми вымираниями.
3. Рассчитайте количество лет, необходимое для вымирания 75% видов, исходя из текущих темпов . Если это число меньше нескольких миллионов лет, это будет означать «массовое вымирание».

Рассчитайте темпы вымирания за последние 500 лет (или 200 лет, или 50 лет) и спросите, были ли темпы вымирания в предыдущие периоды такими же высокими.

Сколько видов вымерло за последние столетия?

Возникает очевидный вопрос: сколько видов уже вымерло? Насколько мы близки к «порогу» 75%?

На первый взгляд кажется, что мы довольно далеко. С 1500 года вымерло от 0,5% до 1% оцененных позвоночных в мире. Как мы видим на графике, это около 1,3% птиц; 1,4% млекопитающих; 0,6% земноводных; 0,2% рептилий; и 0,2% костных рыб. Из-за множества проблем с измерениями для этих групп — и из-за того, как наше понимание видов изменилось за последние столетия — прогнозируемые ими темпы вымирания, вероятно, занижены (подробнее об этом позже).

Итак, мы потеряли около 1% этих видов. Но мы также должны учитывать большое количество видов, которым грозит исчезновение. К счастью, мы еще не потеряли их, но есть большой риск, что мы потеряем. Виды, которым угрожает исчезновение, определены Красным списком МСОП и включают в себя несколько категорий:

• Находящиеся на грани исчезновения вида имеют вероятность исчезновения более 50% через десять лет или три поколения;
• Исчезающие виды имеют более 20% вероятности через 20 лет или пять поколений;
• Уязвимые имеют вероятность более 10% в течение столетия.

Существует высокая вероятность того, что многие из этих видов вымрут в ближайшие несколько десятилетий. Если они это сделают, то эта доля вымерших видов существенно изменится. На диаграмме мы также видим долю видов в каждой группе, которым угрожает исчезновение. Мы бы очень быстро перешли от 1% почти к четверти видов. Мы бы прошли треть пути к линии «75%».

Опять же, вы можете подумать, что 1% или даже 25% — это мало. По крайней мере, намного меньше, чем 75% определение массового вымирания. Но что важно, так это скорость , что это произошло. Предыдущие вымирания происходили в течение миллиона лет и более. Мы уже далеко продвинулись по кривой всего за несколько столетий или даже десятилетий. Мы увидим это яснее позже, когда сравним недавние темпы вымирания с теми, что были в прошлом. Но мы можем быстро понять это из быстрого расчета на обратной стороне конверта. Если бы нам потребовалось 500 лет, чтобы потерять 1% видов, то нам потребовалось бы 37 500 лет, чтобы потерять 75%. ¹³ Гораздо быстрее, чем миллионы лет предыдущих событий вымирания. Конечно, это предполагает, что будущие вымирания будут продолжаться с той же скоростью — большое предположение, к которому мы вернемся позже. Это может быть даже консервативным — могут быть виды, которые вымерли, а мы даже не знали, что они вообще существовали.

Являются ли недавние темпы вымирания выше, чем мы ожидали?

Есть два способа сравнить недавние темпы вымирания. Во-первых, к естественным «фоновым» темпам вымирания. Во-вторых, к темпам вымирания предыдущих массовых вымираний.

Исследования совершенно ясно показывают, что темпы вымирания за последние несколько столетий были намного выше, чем мы ожидали. Фоновая скорость вымирания позвоночных, которую мы ожидаем, составляет от 0,1 до 1 вымирания на миллион видов в год (E/MSY). ¹⁴ На диаграмме мы видим сравнение с разбивкой по их показателям до и после 1900 года.

Современные темпы вымирания составляют в среднем около 100 E/MSY. Это означает, что птицы, млекопитающие и земноводные вымирают в 100–1000 раз быстрее, чем мы ожидали.

Исследователи считают, что это может быть даже занижение. Одна из причин заключается в том, что некоторые современные виды недостаточно изучены. Некоторые, возможно, вымерли до того, как у нас появилась возможность их идентифицировать. Позже они появятся в летописи окаменелостей, но пока мы даже не знаем, существовали ли они. Это может быть особенно верно для видов сто лет назад, когда гораздо меньше ресурсов было затрачено на исследования и сохранение дикой природы.

Другим важным моментом является то, что у нас есть много видов, которые не далеки от исчезновения: виды, находящиеся под угрозой исчезновения или находящиеся под угрозой исчезновения. Существует высокая вероятность того, что многие из них могут вымереть в ближайшие десятилетия. Если бы они это сделали, темпы вымирания значительно увеличились бы. В другом исследовании, опубликованном в Наука , Майкл Хоффман и его коллеги подсчитали, что 52 вида птиц, млекопитающих и амфибий ежегодно перемещаются на одну категорию ближе к исчезновению в Красном списке МСОП. ¹⁵ Пимм и др. (2014) оценивают, что это даст нам скорость вымирания 450 E/MSY. Опять же, от 100 до 1000 раз выше, чем фоновая скорость.

Каковы темпы недавнего вымирания по сравнению с предыдущими массовыми вымираниями?

Совершенно очевидно, что мы уничтожаем виды гораздо быстрее, чем можно было бы ожидать. Но попадает ли это на территорию «массового вымирания»? Достаточно ли он быстр, чтобы его можно было сравнить с «Большой пятеркой»?

Один из способов ответить на этот вопрос — сравнить недавние темпы вымирания с темпами предыдущих массовых вымираний. Исследователь Малкольм МакКаллум провел это сравнение для массового вымирания в мелово-палогеновом (K-Pg) периоде. ¹⁶ Это событие привело к гибели динозавров около 65 миллионов лет назад. На диаграмме мы видим сравнение скорости вымирания позвоночных (не динозавров) во время массового вымирания K-Pg с недавними темпами. Это показывает, во сколько раз быстрее вымирают виды, чем тогда.

Мы ясно видим, что скорости с 1500 года оцениваются в 24-81 раз быстрее, чем событие K-Pg. Если мы посмотрим на еще более поздние показатели, начиная с 1980 года, они увеличиваются до 165 раз быстрее. Опять же, это может даже преуменьшать темпы нынешних вымираний. У нас есть много видов, которым угрожает исчезновение: существует высокая вероятность того, что многие из этих видов вымрут в течение следующего столетия. Если бы мы включили виды, классифицированные как «находящиеся под угрозой исчезновения» в Красном списке МСОП, вымирание происходило бы в тысячи раз быстрее, чем вымирание K-Pg.

Это проясняет суть вопроса: мы не только теряем виды гораздо быстрее, чем мы ожидали, мы теряем их в десятки и тысячи раз быстрее, чем редкие массовые вымирания в истории Земли.

Сколько времени нам понадобится, чтобы достичь шестого массового вымирания?

Недавние темпы вымирания, если они продолжатся, поставили бы нас на путь шестого массового вымирания. Последний способ проверить цифры — оценить, сколько времени нам потребуется, чтобы добраться туда. На нашем нынешнем пути, сколько времени прошло до того, как 75% видов вымерли? Если это число меньше 2 миллионов лет, это можно квалифицировать как массовое вымирание.

Ранее мы сделали грубую оценку этого числа. Если бы нам потребовалось 500 лет, чтобы потерять 1% видов, то нам потребовалось бы 37 500 лет, чтобы потерять 75%. ¹⁷ Это предполагает, что вымирание продолжается со средней скоростью за это время. Анализ Малкольма МакКаллума дал аналогичный порядок величины: 54 000 лет для позвоночных, исходя из темпов вымирания после 1500 года. ¹⁸ За последние 50 лет темпы вымирания были выше. Так что, если мы возьмем темпы вымирания после 1980 года, мы доберемся туда еще быстрее: всего за 18 000 лет.

Но опять же, это не объясняет большое количество видов, которым сегодня угрожает исчезновение. Если бы эти виды действительно вымерли в ближайшее время, темпы нашего вымирания были бы намного выше, чем в среднем за последние 500 лет. В исследовании, опубликованном в журнале Nature , Энтони Барноски и его коллеги рассмотрели время, необходимое для вымирания 75% видов в четырех сценариях. ¹⁹

1. Если все виды, классифицированные как «находящиеся под угрозой исчезновения», вымрут в следующем столетии;
2. Если все виды, классифицированные как находящиеся под угрозой исчезновения, вымрут в следующем столетии;
3. Если все виды, классифицированные как «находящиеся под угрозой исчезновения», вымрут в ближайшие 500 лет;
4. Если все виды, классифицированные как находящиеся под угрозой исчезновения, вымрут в ближайшие 500 лет.

Для ясности: это , а не предсказания будущего. Мы можем думать о них как о гипотетических возможных событиях, если мы не примем меры для защиты видов, находящихся под угрозой исчезновения. В каждом случае предполагаемая скорость вымирания будет очень разной, и это оказывает значительное влияние на время, необходимое для преодоления порога «массового вымирания». Результаты показаны на диаграмме.

В самом крайнем случае, когда мы потеряем все виды, которым угрожаем, в ближайшие 100 лет, потребуется всего от 250 до 500 лет, прежде чем вымрет 75% птиц, млекопитающих и амфибий. Если бы только наши находящиеся под угрозой исчезновения животные вымерли в следующем столетии, это увеличилось бы до нескольких тысяч лет. Если бы эти вымирания происходили намного медленнее — более 500 лет, а не столетие — это было бы от 5000 до 10000 лет. При любом раскладе это произошло бы намного быстрее, чем миллионы лет предыдущих массовых вымираний.

Это проясняет два момента. Во-первых, вымирание происходит с большой скоростью — до 100 раз быстрее, чем события «Большой пятерки», определяющие историю нашей планеты. Текущие темпы указывают на шестое массовое вымирание. Во-вторых, это сценарии того, что может произойти. Так быть не должно.

Хорошие новости: мы можем предотвратить шестое массовое вымирание

Есть одна вещь, которая отличает шестое массовое вымирание от предыдущих пяти. Его можно остановить. Мы можем это остановить. Массовые вымирания «Большой пятерки» были вызваны каскадом разрушительных событий — вулканизмом, закислением океана, естественными колебаниями климата. Не было никого и ничего, чтобы нажать на тормоза и изменить ситуацию.

На этот раз все по-другому. Мы являемся основной движущей силой этих экологических изменений: обезлесения, изменения климата, закисления океана, охоты и загрязнения экосистем. Это удручает. Но это также и лучшая новость, на которую мы могли надеяться. Это означает, что у нас есть возможность (а некоторые утверждают, что и ответственность) остановить это. Мы можем защитить находящиеся под угрозой исчезновения виды в мире; мы можем замедлить и обратить вспять обезлесение; медленное глобальное изменение климата; и позволить природным экосистемам восстановиться. Есть ряд примеров, когда мы удалось предотвратить это вымирание [см. нашу статью о сохранении видов] .

Вывод о том, что мы находимся на пути к шестому массовому вымиранию, основывается на предположении, что вымирание продолжится такими же темпами. Или, того хуже, что они будут ускоряться. В этом нет ничего неизбежного. Чтобы остановить это, нам нужно понять, где и почему виды в мире вымирают. Это первый шаг к пониманию того, что мы можем сделать, чтобы изменить ситуацию. Именно на это направлена ​​наша работа в области биоразнообразия.

Сколько видов удалось спасти от исчезновения?

Трудно найти хорошие новости о состоянии дикой природы в мире. Многие предсказывают, что нас ждет шестое массовое вымирание; Индекс живой планеты сообщает о сокращении популяций диких животных в среднем на 68% с 1970 года; и мы продолжаем терять тропическую среду обитания, которая поддерживает наши самые разнообразные экосистемы. Конвенция Организации Объединенных Наций о биологическом разнообразии установила двадцать целей – Айтинских задач в области биоразнообразия – которые должны быть достигнуты к 2020 году. Мир не выполнил ни одной из них. ²⁰ Не встретили ни одного.

Возможно, тогда потеря биоразнообразия неизбежна. Может быть, мы ничего не можем сделать, чтобы изменить ситуацию.

К счастью, есть признаки надежды. Как мы увидим, природоохранных мероприятий могло быть недостаточно для достижения наших целей, принятых в Айти, но они имели значение. Благодаря этим вмешательствам были спасены десятки видов. Есть и другие доказательства того, что охраняемые территории сохранили разнообразие птиц в тропических экосистемах. И каждый год в Красную книгу МСОП попадает ряд видов, которые удаляются от зоны вымирания.

Мы должны сделать так, чтобы эти истории успеха были услышаны. Конечно, мы не должны использовать их для маскировки плохих новостей. Они определенно не компенсируют большие потери дикой природы, которые мы наблюдаем по всему миру. На самом деле риск здесь асимметричен: рост одной популяции диких животных не компенсирует вымирание вида. Вымерший вид — это вид, потерянный навсегда. Мы не можем восполнить эту потерю, просто увеличив население чего-то другого. Но мы можем убедиться, что два сообщения передаются одновременно.

Во-первых, мы стремительно теряем наше биоразнообразие. Во-вторых, что с этим можно что-то сделать. Если бы не было надежды на то, что второе окажется правдой, какой смысл было бы пытаться? Если наши действия действительно ничего не меняют, то зачем правительствам поддерживать дальнейшие усилия по сохранению? Нет, нам нужно заявить о положительных и отрицательных сторонах, чтобы было ясно, что прогресс возможен. И, что важно, понять, что мы сделали правильно, чтобы мы могли сделать больше.

В этой статье я хочу рассмотреть некоторые из этих положительных тенденций и лучше понять, как мы их достигли.

Спасение животных от вымирания

Для всех, кто интересуется сохранением дикой природы, исчезновение вида — трагедия. Спасение вида, безусловно, является одним из величайших успехов в жизни.

Усилия по сохранению могли бы спасти десятки красивых видов за последние несколько десятилетий. 12-я цель Айти заключалась в том, чтобы «предотвратить исчезновение известных исчезающих видов». Возможно, мы пропустили это, но усилия не были полностью напрасными.

В недавнем исследовании, опубликованном в Conservation Letters , исследователи подсчитали, что от 28 до 48 видов птиц и млекопитающих вымерли бы, если бы не усилия по сохранению, предпринятые, когда в 1993 году вступила в силу Конвенция о биологическом разнообразии. ²¹ 21 to 32 вида птиц и от 7 до 16 видов млекопитающих оказались на грани исчезновения. Только за последнее десятилетие (с 2010 по 2020 гг.) было предотвращено от 9 до 18 вымираний птиц и от 2 до 7 случаев вымирания млекопитающих. Это сохранило сотни миллионов лет эволюционной истории. Это предотвратило потерю 120 миллионов лет эволюционной истории птиц и 26 миллионов лет для млекопитающих.

Это означает, что темпы вымирания за последние два десятилетия были бы как минимум в три-четыре раза выше, если бы не усилия по сохранению.

Это не означает, что эти виды вне опасности. На самом деле популяции некоторых из этих видов все еще сокращаются. Мы видим это на диаграмме, которая показывает, как меняются популяции этих видов птиц и млекопитающих, которые, как предполагалось, должны были исчезнуть. 16% этих видов птиц и 13% видов млекопитающих вымерли в дикой природе, но охрана позволила им выжить в неволе. В категориях находящихся под угрозой исчезновения, находящихся под угрозой исчезновения и уязвимых видов 53% видов птиц и 31% видов млекопитающих имеют растущую или стабильную популяцию. Это положительно, но ясно показывает, что многие из этих видов все еще находятся в состоянии упадка. Сохранение смогло только замедлить эти потери.

Здесь рассматриваются только виды, находящиеся на грани исчезновения. Многим видам из серьезных, но менее угрожаемых категорий удалось предотвратить приближение к исчезновению. Около 52 видов млекопитающих, птиц и амфибий ежегодно приближаются к исчезновению на одну категорию. Без сохранения это число было бы на 20% выше. ²²

Есть и другие примеры. Исследования показали, что охраняемые территории оказали положительное влияние на сохранение видов птиц в тропических лесах. ²³ Это одни из самых уязвимых экосистем в мире. И хотя Красный список МСОП обычно производит удручающее впечатление, есть и несколько историй успеха. В этом году зубры, крупнейшие наземные млекопитающие Европы, были переведены из категории «Уязвимые» в категории «Находящиеся под угрозой исчезновения» (что означает, что им меньше угрожает исчезновение) благодаря постоянным усилиям по сохранению. Позже мы рассмотрим другие европейские истории успеха.

Фридерике Болам и др. (2021) рассмотрели, какие природоохранные действия сыграли ключевую роль в спасении видов млекопитающих и птиц, которые, как считается, обречены на исчезновение. ²⁴ Как для птиц, так и для млекопитающих важна правовая защита и расширение охраняемых территорий. Охраняемые территории не идеальны — существует бесчисленное множество примеров плохо управляемых территорий, где население продолжает сокращаться. Мы рассмотрим, насколько эффективны охраняемые территории, в последующей статье . Но в среднем они имеют значение. Очевидно, что эти усилия имели решающее значение для видов, вымерших в дикой природе. Другими важными факторами были контроль за распространением инвазивных видов в новых средах; реинтродукция старых видов в среду, где они ранее были утрачены; и восстановление естественных мест обитания, таких как водно-болотные угодья и леса.

Восстановление популяций диких животных по всей Европе

Европейский зубр может затмить заголовки, но в Европе есть много хороших новостей. Многие факторы утраты биоразнообразия — вырубка лесов, чрезмерная охота и утрата мест обитания — происходят сегодня в тропиках. Но такие же изменения также произошли в Европе и Северной Америке. Только произошли они раньше – столетия назад.

В настоящее время Европа пытается восстановить утраченную дикую природу и места обитания с помощью программ восстановления дикой природы. Зоологическое общество Лондона, Birdlife International и Европейский совет по переписи птиц опубликовали отчет, в котором подробно рассказывается, как идут эти усилия. ²⁵ Исследователи изучили, как за последние 50 лет изменились популяции 18 млекопитающих и 19 знаковых, но исчезающих видов птиц Европы.

У большинства наблюдалось ошеломляющее выздоровление. У большинства видов наблюдалось увеличение более чем на 100%. Некоторые видели более чем 1000% рост. За эти 50 лет популяция бурого медведя увеличилась более чем вдвое. Только за 1990-е годы популяция росомах удвоилась. Евразийская рысь увеличилась на 500%. В рамках программ реинтродукции евразийского бобра популяция увеличилась на 14 000%, то есть удваивалась или утраивалась каждое десятилетие.

Каковы были основные движущие силы этого восстановления?

Частично успех Европы в восстановлении популяций диких животных в последние десятилетия можно объяснить тем фактом, что их развитие и добыча ресурсов произошли давно. Мои европейские предки уже истребили многие виды; расширение сельскохозяйственных угодий за счет существующего леса; и построили города, дороги и другую инфраструктуру, которая фрагментирует естественную среду обитания. Только в нашем недавнем прошлом европейские страны смогли обратить вспять эти тенденции: восстановление лесов; разведение скота вместо охоты; и теперь сокращаем количество земли, которую мы используем для сельского хозяйства, за счет повышения производительности.

Но также был предпринят ряд упреждающих вмешательств по восстановлению популяции. На приведенной здесь диаграмме мы видим основные факторы восстановления европейских видов птиц. Во главе списка стоит восстановление среды обитания — восстановление водно-болотных угодий, лугов, лесов и других национальных мест обитания. Реинтродукция видов также сыграла ключевую роль. Но защита существующих местообитаний и видов не менее важна. Юридическая защита объектов и запрет на отстрел были основными факторами восстановления почти такого же количества видов.

После тысячелетий утраты среды обитания и эксплуатации людьми дикая природа возвращается в Европу. По иронии судьбы, важную роль в этом сыграли люди.

В то время как большинство тенденций в области биоразнообразия указывают на бесплодное будущее дикой природы планеты, есть и истории успеха, на которые можно опираться. Это не должно успокаивать нас или отвлекать наше внимание от серьезности этих потерь. Но я считаю важным подчеркнуть то, чего мы достигли. Защита мировой дикой природы не является невозможной — мы только что видели контрдоказательства этому. Чтобы посвятить себя более широким усилиям по сохранению, нам нужно громче кричать об этих победах. В противном случае политики отвернутся от них, и мы потеряем много прекрасных видов, которые могли и должны были спасти.

Узнайте больше о нашей работе по теме

Биоразнообразие

Сколько видов на Земле? Почему это простой вопрос, но на него трудно ответить

Можно подумать, что это простая часть биологического учета — сколько различных видов составляют жизнь на Земле?

Но ответ может вас немного шокировать.

Мы просто не знаем.

Мы знаем более точно количество книг в Библиотеке Конгресса США, чем даже порядок или величину — миллионы и миллиарды и так далее — видов, живущих на нашей планете, — писал эколог австралийского происхождения Роберт Мэй.

Читать далее:
Виды пауков-люков, которые остаются местными, подвергают себя риску

Текущие оценки количества видов на Земле колеблются от 5,3 миллиона до 1 триллиона.

Это огромная степень неопределенности. Это похоже на получение выписки из банка, в которой говорится, что на вашем счету есть от 5,30 до 1 миллиона долларов.

Так почему же мы не знаем ответа на этот фундаментальный вопрос?

Трудно сосчитать жизнь

Частично проблема в том, что мы не можем просто сосчитать количество форм жизни. Многие живут в труднодоступных местах (например, в морских глубинах), слишком малы, чтобы их можно было увидеть, их трудно найти, или живут внутри других живых существ.

«Новые виды обнаруживаются почти при каждом погружении», — говорит Дэвид Аттенборо.

Итак, вместо подсчета ученые пытаются оценить общее количество видов, ища закономерности в биоразнообразии.

В начале 19В 80-х годах американский энтомолог Терри Эрвин классно оценил количество видов на Земле, распылив пестициды на кроны деревьев тропических лесов в Панаме. На землю упало не менее 1200 видов жуков, из которых 163 обитали только на одном виде деревьев.

Предполагая, что у каждого вида деревьев одинаковое количество жуков, и учитывая, что жуки составляют около 40% насекомых (самая большая группа животных), Эрвин пришел к противоречивой оценке в 30 миллионов видов на Земле.

Многие ученые считают, что число в 30 миллионов слишком велико. Более поздние оценки пришли к цифре менее 10 миллионов.

В 2011 году ученые использовали метод, основанный на закономерностях количества видов на каждом уровне биологической классификации, чтобы получить гораздо более низкий прогноз около 8,7 миллиона видов.

Жук-жемчужница, один из самых красочных видов насекомых, живущих сегодня.
Shutterstock/Суттипон Танаракпонг

Все существа большие и очень, очень маленькие

Но в большинстве оценок глобального биоразнообразия не учитываются такие микроорганизмы, как бактерии, потому что многие из этих организмов могут быть идентифицированы до видового уровня только путем секвенирования их ДНК.

В результате истинное разнообразие микроорганизмов могло быть недооценено.

После составления и анализа базы данных последовательностей ДНК 5 миллионов видов микробов из 35 000 мест по всему миру исследователи пришли к выводу, что на Земле существует ошеломляющий 1 триллион видов. Это больше видов, чем предполагаемое количество звезд в галактике Млечный Путь.

Но, как и предыдущие оценки, эта основана на закономерностях биоразнообразия, и не все согласны с тем, что их следует применять к микроорганизмам.

При оценке глобального биоразнообразия не учитываются не только микроорганизмы. Мы также проигнорировали многие формы жизни, которые живут внутри других форм жизни.

Большинство, а возможно, и все виды насекомых становятся жертвами как минимум одного или нескольких видов ос-паразитов. Они откладывают яйца в или на виды-хозяева (вспомните фильм «Чужие», если бы у пришельцев были крылья). Исследователи предполагают, что группа насекомых, содержащая ос, может быть самой большой группой животных на планете.

Оса-паразит находит хозяина для своего детеныша.

Что мы подразумеваем под видом?

Более фундаментальная проблема с подсчетом видов сводится к несколько философскому вопросу: биологи не согласны с тем, что на самом деле означает термин «вид» .

Хорошо известная концепция биологических видов гласит, что два организма принадлежат к одному и тому же виду, если они могут скрещиваться и производить плодовитое потомство. Но поскольку эта концепция основана на спаривании, ее нельзя использовать для определения видов бесполых организмов, таких как многие микроорганизмы, а также некоторые рептилии, птицы и рыбы.

Он также игнорирует тот факт, что многие живые существа, которых мы считаем отдельными видами, могут скрещиваться и действительно скрещиваются. Например, собаки, койоты и волки легко скрещиваются между собой, но обычно считаются отдельными видами.

Три гибрида самца западного серого волка и самки западного койота в возрасте от шести до семи месяцев, полученные в результате искусственного осеменения.
PLOS One (Л. Дэвид Мех и др.), CC BY

Другие популярные определения видов основаны на том, насколько особи похожи друг на друга (если это похоже на утку, значит, это утка), их общей эволюционной истории или общих экологических требованиях.

Однако ни одно из этих определений не является полностью удовлетворительным, и ни одно из них не подходит для всех форм жизни.

Существует не менее 50 различных определений вида на выбор. Решит ли ученый обозначить вновь обнаруженную форму жизни как новый вид или нет, это может зависеть от его философской позиции в отношении природы вида.

Цена утраты видов

Наше незнание истинного биоразнообразия на нашей планете имеет реальные последствия. Каждый вид является потенциальной сокровищницей решений проблем, включая лекарства от болезней, источники вдохновения для новых технологий, источники новых материалов и поставщиков ключевых экосистемных услуг.

Тем не менее, мы живем в эпоху массового вымирания с сообщениями о катастрофическом сокращении численности насекомых, широкомасштабной депопуляции наших океанов и потере более 50% диких животных в течение одной человеческой жизни.

Текущие темпы утраты биоразнообразия означают, что мы почти наверняка теряем виды быстрее, чем даем им имена. Мы эффективно сжигаем библиотеку, не зная ни названий, ни содержания книг, которые мы теряем.

Итак, хотя наша оценка количества видов на планете остается удручающе неточной, мы знаем только одно: мы, вероятно, назвали и описали лишь небольшой процент живых существ.

Читать далее:
Команда кальмаров обнаружила большое видовое разнообразие у островов Кермадек, что является частью застопорившегося предложения о морском заповеднике.