47.4: Збереження біорізноманіття

Навички для розвитку

• Визначте нові технології опису біорізноманіття
• Поясніть законодавчу базу для збереження
• Опишіть принципи та проблеми консервації дизайну
• Визначте приклади наслідків відновлення середовища проживання
• Обговорити роль зоопарків у збереженні біорізноманіття

Збереження біорізноманіття - надзвичайний виклик, який повинен вирішуватися шляхом кращого розуміння самого біорізноманіття, змін у поведінці та переконаннях людини та різних стратегій збереження.

вимірювання біорізноманіття

Технологія молекулярної генетики та обробки та зберігання даних дозріває до того моменту, коли каталогізація видів планети доступним способом близька до здійсненної. Штрих-кодування ДНК - це один молекулярно-генетичний метод, який використовує перевагу швидкої еволюції в мітохондріальному гені, присутньому в еукаріотів, крім рослин, для ідентифікації видів, використовуючи послідовність частин гена. Рослини можуть бути штрих-кодовані за допомогою комбінації генів хлоропласту. Швидкі машини для секвенування маси роблять частину роботи молекулярної генетики відносно недорогою та швидкою. Комп'ютерні ресурси зберігають і роблять доступними великі обсяги даних. В даний час ведуться проекти з використання штрих-кодування ДНК для каталогізації музейних зразків, які вже були названі та вивчені, а також тестування методу на менш вивчених групах. Станом на середину 2012 року близько 150 000 названих видів були штрих-кодовані. Ранні дослідження показують, що існує значна кількість неописаних видів, які виглядали занадто схожими на види братів і сестер, щоб раніше бути визнаними різними. Тепер їх можна ідентифікувати за допомогою штрих-кодування ДНК.

Численні комп'ютерні бази даних тепер надають інформацію про названі види та рамки для додавання нових видів. Однак, як уже зазначалося, при нинішніх темпах опису нових видів пройде близько 500 років, перш ніж буде відомий повний каталог життя. У багатьох, мабуть, більшості видів на планеті не так вже й багато часу.

Існує також проблема розуміння того, які відомі науці види знаходяться під загрозою і в якій мірі їм загрожує. Це завдання виконується некомерційною МСОП, яка, як уже згадувалося раніше, веде Червоний список - онлайн-список зникаючих видів, класифікованих за таксономією, типом загрози та іншими критеріями (Рисунок\(\PageIndex{1}\)). Червоний список підтримується науковими дослідженнями. У 2011 році список містив 61 000 видів, всі з підтверджуючою документацією.

Мистецтво З'єднання

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Ця діаграма показує відсоток різних видів тварин за групами в Червоному списку МСОП станом на 2007 рік.

Яке з наведених нижче тверджень не підтримується цим графіком?

1. Є більш вразливі риби, ніж риби, що знаходяться під загрозою зникнення та зникаючих риб разом узятих.
2. Є більш критично зникаючі земноводні, ніж вразливі, зникаючі та критично зникаючі рептилії разом узяті.
3. У межах кожної групи є більш критично зникаючі види, ніж вразливі види.
4. Більший відсоток видів птахів знаходиться під критичною загрозою зникнення, ніж види молюсків.

Зміна поведінки людини

Законодавство у всьому світі було прийнято для захисту видів. Законодавство включає міжнародні договори, а також національні та державні закони. Конвенція про міжнародну торгівлю видами дикої фауни і флори, що знаходяться під загрозою зникнення (СІТЕС), набула чинності в 1975 році. Договір та національне законодавство, яке його підтримує, забезпечує правову базу для запобігання транспортуванню приблизно 33 000 перерахованих видів через кордони країн, тим самим захищаючи їх від спіймання або вбивства при залученні міжнародної торгівлі. Договір обмежений у своїй досяжності, оскільки він стосується лише міжнародного переміщення організмів або їх частин. Вона також обмежена можливостями або готовністю різних країн виконувати договір і підтримуюче законодавство. Незаконна торгівля організмами та їх частинами, ймовірно, є ринком у сотні мільйонів доларів. Незаконна торгівля дикими тваринами контролюється іншою некомерційною організацією: Аналіз торгових записів флори та фауни в торгівлі (ТРАФІК).

У багатьох країнах існують закони, які захищають зникаючі види та регулюють полювання та рибальство. У Сполучених Штатах Закон про вимираючі види (ESA) був прийнятий в 1973 році. Види, що піддаються ризику, перераховані Законом; Служба риби та дикої природи США зобов'язана за законом розробити плани управління, які захищають перераховані види та повертають їх до стійкого числа. Закон, та інші, як і в інших країнах, є корисним інструментом, але він страждає, оскільки часто важко отримати вид, перерахований, або отримати ефективний план управління на місці після його переліку. Крім того, види можуть бути суперечливо вилучені зі списку, не обов'язково змінивши свою ситуацію. Більш принципово, підхід до захисту окремих видів, а не цілих екосистем є одночасно неефективним і зосереджує зусилля на кількох добре помітних і часто харизматичних видах, можливо, за рахунок інших видів, які залишаються незахищеними. У той же час Закон має критичне положення про середовище існування, викладене в механізмі відновлення, яке може принести користь видам, відмінним від того, який призначений для управління.

Закон про Договір про мігруючих птахів (MBTA) - це угода між Сполученими Штатами та Канадою, яка була підписана в законі в 1918 році у відповідь на зниження північноамериканських видів птахів, викликаних полюванням. В даний час Закон перераховує понад 800 охоронюваних видів. Це робить незаконним турбувати або вбивати охоронюваних видів або поширювати їх частини (значна частина полювання на птахів у минулому була за їх пір'ям).

Міжнародна реакція на глобальне потепління була неоднозначною. Кіотський протокол, міжнародна угода, яка вийшла з Рамкової конвенції Організації Об'єднаних Націй про зміну клімату, яка зобов'язувала країни скоротити викиди парникових газів до 2012 року, була ратифікована деякими країнами, але відхилена іншими. Дві важливі країни з точки зору свого потенційного впливу, які не ратифікували Кіотський протокол, були США та Китай. Сполучені Штати відхилили його в результаті потужної промисловості викопного палива та Китаю через занепокоєння, що це придушить зростання нації. Деякі цілі щодо скорочення парникових газів були досягнуті та перевищені окремими країнами, але у всьому світі зусилля щодо обмеження виробництва парникових газів не увінчаються успіхом. Передбачувана заміна Кіотського протоколу не здійснилася, оскільки уряди не можуть домовитися про терміни та орієнтири. Тим часом вчені-кліматологи прогнозують, що отримані витрати для людських суспільств і біорізноманіття будуть високими.

Як уже згадувалося, приватний некомерційний сектор відіграє велику роль у зусиллі щодо збереження як у Північній Америці, так і в усьому світі. Підходи варіюються від конкретних видів організацій до широко орієнтованих МСОП та ТРАФІК. Охорона природи приймає новий підхід. Він купує землю і захищає її, намагаючись створити заповідники для екосистем. Зрештою, поведінка людини зміниться, коли змінюються людські цінності. В даний час зростаюча урбанізація людського населення є силою, яка створює проблеми для оцінки біорізноманіття.

Консервація в пресервах

Створення дикої природи та екосистемних заповідників є одним із ключових інструментів у зусиллі щодо збереження. Заповідник - це ділянка землі, відведена з різним ступенем захисту для організмів, які існують в межах заповідника. Заповідники можуть бути ефективними в короткостроковій перспективі для захисту як видів, так і екосистем, але вони стикаються з проблемами, які вчені все ще досліджують, щоб зміцнити свою життєздатність як довгострокові рішення.

Скільки площі, щоб зберегти?

Через те, як розподіляються охоронювані землі (вони, як правило, містять менш економічно цінні ресурси, а не виділяються спеціально для видів або екосистем, що знаходяться під загрозою) та способом розповсюдження біорізноманіття, визначаючи цільовий відсоток суші чи морського середовища існування, який слід захищати підтримувати рівень біорізноманіття є складним завданням. Всесвітній конгрес парків МСОП підрахував, що 11,5 відсотка земної поверхні була покрита заповідниками різного роду в 2003 році. Ця область більша за попередні цілі; однак вона представляє лише 9 з 14 визнаних основних біомів. Дослідження показали, що 12 відсотків усіх видів живуть лише поза заповідниками; ці відсотки набагато вищі, коли розглядаються лише види, що знаходяться під загрозою та високоякісні консерви. Наприклад, високоякісні консерви включають лише близько 50 відсотків видів земноводних, що знаходяться під загрозою зникнення. Слід зробити висновок, що або відсоток охоронюваних територій повинен збільшуватися, або відсоток високоякісних консервів повинен збільшуватися, або консерви повинні бути орієнтовані з більшою увагою до захисту біорізноманіття. Дослідники стверджують, що до останнього рішення потрібно більше уваги.

Зберегти дизайн

Були проведені великі дослідження оптимальних конструкцій збереження для підтримки біорізноманіття. Основним принципом, що стоїть за більшою частиною досліджень, була основна теоретична робота Роберта Макартура та Едварда О. Вілсона, опублікована в 1967 році на біогеографії острова. ¹ Ця робота прагнула зрозуміти фактори, що впливають на біорізноманіття на островах. Фундаментальний висновок полягав у тому, що біорізноманіття на острові є функцією походження видів через міграцію, видоутворення та вимирання на цьому острові. На острови, що знаходяться далі від материка, важче дістатися, тому міграція нижча, а рівноважна кількість видів нижча. У межах популяцій островів дані свідчать про те, що кількість видів поступово збільшується до рівня, подібного до чисельності на материку, з якого, як підозрюється, мігрував вид. Крім того, менші острови знайти важче, тому їх імміграційні показники для нових видів нижчі. Менші острови також менш географічно різноманітні, тому є менше ніш для сприяння видоутворення. І нарешті, менші острови підтримують менші популяції, тому ймовірність зникнення вище.

Оскільки острови стають більшими, кількість видів прискорюється, хоча вплив території острова на чисельність видів не є прямою кореляцією. Збереження заповідників можна розглядати як «острови» середовища проживання в межах «океану» неареалу проживання. Щоб вид зберігався в заповіднику, заповідник повинен бути досить великим. Критичний розмір частково залежить від домашнього ареалу, характерного для виду. Заповідник для вовків, який сягає сотні кілометрів, повинен бути набагато більшим, ніж заповідник для метеликів, який може коливатися в межах десяти кілометрів протягом його життя. Але більші заповідники мають більшу площу ядра оптимального середовища проживання для окремих видів, вони мають більше ніш для підтримки більшої кількості видів, і вони приваблюють більше видів, оскільки їх можна знайти та досягти легше.

Консерви краще працюють тоді, коли навколо них є буферні зони неоптимального середовища проживання. Буфер дозволяє організмам вийти за межі заповідника без негайних негативних наслідків від хижацтва або нестачі ресурсів. Один великий заповідник кращий за ту ж площу декількох менших заповідників, оскільки є більше основних середовищ існування, не уражених краями. З цієї ж причини консерви у формі квадрата або кола будуть краще, ніж консерви з багатьма тонкими «руками». Якщо заповідники повинні бути меншими, то забезпечення коридорів дикої природи між ними, щоб особини та їх гени могли переміщатися між заповідниками, наприклад, вздовж річок та струмків, змусить менші заповідники поводитися більше як великі. Всі ці фактори враховуються при плануванні характеру заповідника перед відведенням землі.

На додаток до фізичних, біологічних та екологічних специфікацій заповідника, існують різноманітні політичні, законодавчі та виконавчі специфікації, пов'язані з використанням заповідника для функцій, відмінних від захисту видів. Вони можуть включати в себе все, що завгодно від видобутку деревини, видобутку корисних копалин, регульованого полювання, житла людини та неруйнівного відпочинку людини. Багато з цих політичних рішень приймаються на основі політичного тиску, а не міркувань збереження. У деяких випадках політика захисту дикої природи була настільки суворою, що корінне населення, яке живе, було вимушено з родових земель, які потрапили в заповідник. В інших випадках, навіть якщо заповідник призначений для захисту дикої природи, якщо захист не є або не може бути застосований, статус заповідника матиме мало значення в умовах незаконного браконьєрства та видобутку деревини. Це поширена проблема з заповідниками в районах тропіків.

Обмеження на пресерви

Деякі обмеження на консерви як інструменти збереження очевидні з обговорення збереження дизайну. Політичний та економічний тиск, як правило, робить консерви меншими, а не більшими, тому відкласти досить великі площі важко. Якщо відведена площа досить велика, може бути недостатньо площі для створення буфера навколо заповідника. При цьому ділянка на зовнішніх краях заповідника неминуче стає більш ризикованим неоптимальним місцем проживання для виду, що знаходиться в заповіднику. Забезпечення захисту також є важливою проблемою в країнах, які не мають ресурсів чи політичної волі для запобігання браконьєрству та незаконному видобутку ресурсів.

Зміна клімату створить неминучі проблеми з розташуванням заповідників. Види всередині них будуть мігрувати у вищі широти, оскільки середовище проживання заповідника стає менш сприятливим. Вчені планують вплив глобального потепління на майбутні консерви та прагнуть передбачити потребу в нових заповідниках для розміщення очікуваних змін у середовищах існування; однак кінцева ефективність є слабкою, оскільки ці зусилля ґрунтуються на прогнозуванні.

Нарешті, можна зробити аргумент, що консерватори зміцнюють культурне сприйняття того, що люди відокремлені від природи, можуть існувати поза нею і можуть діяти лише способами, які завдають шкоди біорізноманіттю. Створення заповідників зменшує тиск на діяльність людини поза заповідниками, щоб бути стійкими та не завдають шкоди біорізноманіттю. Зрештою, політичний, економічний та людський демографічний тиск погіршить та зменшить розмір консервації, якщо діяльність поза ними не буде змінена, щоб бути менш шкідливою для біорізноманіття.

Посилання на навчання

Інтерактивну глобальну систему даних про заповідні території можна знайти на сайті. Перегляньте дані про окремі заповідні території за місцезнаходженням або вивчіть статистику природоохоронних територій за країнами або регіонами.

Відновлення середовища проживання

Відновлення середовища існування має значні перспективи як механізм відновлення та збереження біорізноманіття. Звичайно, як тільки вид вимер, його відновлення неможливо. Однак відновлення може покращити біорізноманіття деградованих екосистем. Повторне введення вовків, найвищого хижака, до Єллоустонського національного парку в 1995 році призвело до різких змін в екосистемі, що збільшило біорізноманіття. Вовки (рис.\(\PageIndex{2}\)) function to suppress elk and coyote populations and provide more abundant resources to the guild of carrion eaters. Reducing elk populations has allowed revegetation of riparian areas, which has increased the diversity of species in that habitat. Decreasing the coyote population has increased the populations of species that were previously suppressed by this predator. The number of species of carrion eaters has increased because of the predatory activities of the wolves. In this habitat, the wolf is a keystone species, meaning a species that is instrumental in maintaining diversity in an ecosystem. Removing a keystone species from an ecological community may cause a collapse in diversity. The results from the Yellowstone experiment suggest that restoring a keystone species can have the effect of restoring biodiversity in the community. Ecologists have argued for the identification of keystone species where possible and for focusing protection efforts on those species; likewise, it also makes sense to attempt to return them to their ecosystem if they have been removed.

Figure \(\PageIndex{2}\): (a) The Gibbon wolf pack in Yellowstone National Park, March 1, 2007, represents a keystone species. The reintroduction of wolves into Yellowstone National Park in 1995 led to a change in the grazing behavior of (b) elk. To avoid predation, the elk no longer grazed exposed stream and riverbeds, such as (c) the Lamar Riverbed in Yellowstone. This allowed willow and cottonwood seedlings to grow. The seedlings decreased erosion and provided shading to the creek, which improved fish habitat. A new colony of (d) beaver may also have benefited from the habitat change. (credit a: modification of work by Doug Smith, NPS; credit c: modification of work by Jim Peaco, NPS; credit d: modification of work by “Shiny Things”/Flickr)

Other large-scale restoration experiments underway involve dam removal. In the United States, since the mid-1980s, many aging dams are being considered for removal rather than replacement because of shifting beliefs about the ecological value of free-flowing rivers and because many dams no longer provide the benefit and functions that they did when they were first built. The measured benefits of dam removal include restoration of naturally fluctuating water levels (the purpose of dams is frequently to reduce variation in river flows), which leads to increased fish diversity and improved water quality. In the Pacific Northwest, dam removal projects are expected to increase populations of salmon, which is considered a keystone species because it transports key nutrients to inland ecosystems during its annual spawning migrations. In other regions such as the Atlantic coast, dam removal has allowed the return of spawning anadromous fish species (species that are born in fresh water, live most of their lives in salt water, and return to fresh water to spawn). Some of the largest dam removal projects have yet to occur or have happened too recently for the consequences to be measured. The large-scale ecological experiments that these removal projects constitute will provide valuable data for other dam projects slated either for removal or construction.

The Role of Captive Breeding

Zoos have sought to play a role in conservation efforts both through captive breeding programs and education. The transformation of the missions of zoos from collection and exhibition facilities to organizations that are dedicated to conservation is ongoing. In general, it has been recognized that, except in some specific targeted cases, captive breeding programs for endangered species are inefficient and often prone to failure when the species are reintroduced to the wild. Zoo facilities are far too limited to contemplate captive breeding programs for the numbers of species that are now at risk. Education is another potential positive impact of zoos on conservation efforts, particularly given the global trend to urbanization and the consequent reduction in contacts between people and wildlife. A number of studies have been performed to look at the effectiveness of zoos on people’s attitudes and actions regarding conservation; at present, the results tend to be mixed.

Summary

New technological methods such as DNA barcoding and information processing and accessibility are facilitating the cataloging of the planet’s biodiversity. There is also a legislative framework for biodiversity protection. International treaties such as CITES regulate the transportation of endangered species across international borders. Legislation within individual countries protecting species and agreements on global warming have had limited success; there is at present no international agreement on targets for greenhouse gas emissions. In the United States, the Endangered Species Act protects listed species but is hampered by procedural difficulties and a focus on individual species. The Migratory Bird Act is an agreement between Canada and the United States to protect migratory birds. The non-profit sector is also very active in conservation efforts in a variety of ways.

Conservation preserves are a major tool in biodiversity protection. Presently, 11 percent of Earth’s land surface is protected in some way. The science of island biogeography has informed the optimal design of preserves; however, preserves have limitations imposed by political and economic forces. In addition, climate change will limit the effectiveness of preserves in the future. A downside of preserves is that they may lessen the pressure on human societies to function more sustainably outside the preserves.

Habitat restoration has the potential to restore ecosystems to previous biodiversity levels before species become extinct. Examples of restoration include reintroduction of keystone species and removal of dams on rivers. Zoos have attempted to take a more active role in conservation and can have a limited role in captive breeding programs. Zoos also may have a useful role in education.

Art Connections

Figure \(\PageIndex{1}\): Which of the following statements is not supported by this graph?

1. There are more vulnerable fishes than critically endangered and endangered fishes combined.
2. There are more critically endangered amphibians than vulnerable, endangered and critically endangered reptiles combined.
3. Within each group, there are more critically endangered species than vulnerable species.
4. A greater percentage of bird species are critically endangered than mollusk species.

Answer

C

Footnotes

1. 1 Robert H. MacArthur and Edward O. Wilson, E. O., The Theory of Island Biogeography (Princeton, N.J.: Princeton University Press, 1967).

Glossary

DNA barcoding

molecular genetic method for identifying a unique genetic sequence to associate with a species