1.12: Біологічні

ВСТУП

Потреби людини і живих організмів і процеси, що складають біосферу, нерозривно пов'язані між собою. Через цей зв'язок належне управління біологічними ресурсами вимагає збереження генетичного різноманіття та відповідних середовищ існування. Зростає усвідомлення того, що різноманітність біологічних систем є основоположним для сільськогосподарського виробництва та продовольчої безпеки. На жаль, різноманітність рослин і тварин та місць проживання, в яких вони живуть, в даний час різко скорочується. Переважаючі методи, що застосовуються в сільському господарстві, серйозно розмивають генетичне різноманіття рослин і худоби. Різноманітність видів та генів живих організмів - а також місця проживання та екосистеми, в яких живуть ці організми - є важливими ресурсами, які повинні бути використані стійко шляхом збереження. Збереження - це не просто питання захисту дикої природи в заповідниках. Це також передбачає збереження природних систем, які очищають воду, переробляють поживні речовини, підтримують родючість ґрунту, дають їжу та захищають генетичне різноманіття.

ПРИРОДНІ ЗОНИ

Природні зони, або райони дикої природи, складають екосистеми, в яких людська діяльність не суттєво вплинула на популяцію рослин і тварин або їх навколишнє середовище. Переважають природні процеси. Згідно з «Законом про пустелю 1964 року», пустелі райони визначаються як ті райони, де найближча дорога знаходиться щонайменше за п'ять миль і де немає постійних будівель. Відповідно до 1898 праць натураліста Джона Мьюїра, «У Божій пустелі лежить надія світу - велика свіжа, неосяжна, невикуплена пустеля».

Понад 100 мільйонів акрів землі тепер збереглися як пустеля за цим актом. Малонаселена Аляска містить найбільший шматок диких районів, більше половини його. Хоча дикі райони розкидані серед більшості нижчих 48 штатів, найбільший відсоток зустрічається у західних штатах. Мало невизначених районів у суміжних штатах залишаються, які кваліфікуються як пустеля.

Каліфорнія містить значні пустелі, з понад 4 мільйонами акрів Національної лісової пустелі та 1,5 мільйона акрів переважно пустельної пустелі в Національному заповіднику пустелі Мохаве. Через велику чисельність населення держави попит на рекреаційне використання цих територій дуже високий. Важкий попит на використання відносно небагатьох природних територій є проблемою у всіх суміжних станах. Для менеджерів природних ресурсів нелегке завдання керувати цими природними територіями таким чином, щоб зберегти біологічне різноманіття та цілісність екосистем, підтримуючи при цьому стійкий та збалансований рівень використання людиною.

Важливо зберегти природні зони з кількох причин. Деякі люди, особливо корінні американці, відчувають культурний зв'язок з пустелею через своїх предків, які колись там жили. Ділянки дикої природи також мають економічне значення. Відпочинок на свіжому повітрі, такі як піші прогулянки та кемпінги, приносять користь туристичній галузі та виробникам зовнішнього одягу та обладнання.

Найголовніше, екологічне значення природних територій варто зберегти. Дикі райони допомагають підтримувати різноманітність екосистем. Вони захищають вододіли, сприяють поліпшенню якості повітря і забезпечують природну непорушену лабораторію для наукового дослідження.

ГЕНЕТИЧНЕ РІЗНОМАНІТТЯ

У той час як екосистемна різноманітність є мірою мінливості серед популяцій видів, генетичне різноманіття відноситься до мінливості серед особин в межах однієї популяції видів. Ген являє собою фундаментальну фізичну одиницю спадковості, і кожна людина у виду різна суміш генів. Це генетичне різноманіття - або варіація всередині видів дозволяє популяціям адаптуватися до змін умов навколишнього середовища. Мільйони років адаптаційних змін можуть бути закодовані в генах видової популяції, і саме ті гени забезпечують основу для майбутніх адаптацій.

Втрата генетичного різноманіття робить вид менш здатним до успішного розмноження та менш пристосованим до мінливого середовища. Невеликі популяції видів особливо схильні до втрати генетичного різноманіття. Коли вид втрачає занадто багато особин, він стає генетично однорідним. Деякі з причин втрати генетичного різноманіття включають: інбридинг серед близькоспоріднених осіб та генетичний дрейф, в якому гени кількох особин, врешті-решт домінують у популяції.

Генетичне різноманіття має важливе значення для сільського господарства. Значна частина світового сільського господарства базується на інтродукованих або гібридних штамах культур, на відміну від місцевих або диких штамів. Основна мета використання гібридних морилок - підвищення продуктивності. На жаль, це схвалено призводить до того, що лише кілька гібридних штамів сільськогосподарських культур використовуються для комерційного сільського господарства. Цим гібридним культурам не вистачає генетичного різноманіття багатьох диких штамів, а стійкість гібридів до шкідників і хвороб, як правило, набагато нижче. Тому необхідно захищати і зберігати дикі штами як генетичну бібліотеку, з якої можна черпати генетичну інформацію, необхідну для отримання вдосконалених і більш стійких гібридних штамів. Аналогічна ситуація існує і в тваринництві, хіба що втрата генетичного різноманіття у тваринництва має ще більш важкі наслідки. Багато порід худоби майже вимирання через політику прихильності кількох спеціалізованих порід. Зрозуміло, що діяльність людини в першу чергу відповідає за генетичну ерозію рослинних і тваринних популяцій.

ПРОДОВОЛЬЧІ РЕСУРСИ

Три основні джерела їжі для людини: сільськогосподарські угіддя, пастбища та рибне господарство. Пахотні рослини забезпечують основну частину їжі людини. Незважаючи на те, що у світі є тисячі їстівних рослин, лише чотири основні культури (пшениця, рис, кукурудза та картопля) складають більшу частину калорійності людей. Деякі тварини, вирощені для м'яса, молока та яєць (наприклад, великої рогатої худоби, свиней, птиці), також згодовують зерном з сільськогосподарських угідь. Пастбища забезпечують ще одне джерело м'яса та молока від пасучих тварин (наприклад, великої рогатої худоби, овець, кіз). Рибальство забезпечує рибу, яка є основним джерелом тваринного білка у світі, особливо в Азії та прибережних районах. В основному з економічних причин дієти більшості людей у світі складаються з основних зерен. Оскільки люди стають більш багатими, вони, як правило, споживають більше м'яса, яєць, молока та сиру.

Існує два види виробництва продуктів харчування: традиційне сільське господарство та промислово розвинене сільське господарство. Промислове сільське господарство відоме як сільське господарство з високим рівнем споживання, оскільки воно використовує великі кількості комерційних добрив, пестицидів, води та викопного палива. Висаджуються великі поля одиночних культур (монокультури), а рослини вибірково розводять для отримання високих врожаїв. Велика кількість зерна, виробленого цим методом, також сприяє виробництву великої кількості тваринницьких тварин на відгодівлі. Велика частина продуктів харчування, вироблених промислово розвиненими методами, продається фермерами для отримання доходу. Цей вид виробництва продуктів харчування найбільш поширений у розвинених країнах через технології та великих витрат. Однак великі промислово розвинені плантації, що спеціалізуються на одній грошовій культурі (наприклад, врожаю, спеціально зібраному для отримання доходу, таких як банани, какао, кава), зустрічаються в деяких країнах, що розвиваються.

Традиційне сільське господарство є найбільш широко практикуваною формою виробництва харчових продуктів, що відбуваються в основному в країнах, що розвиваються. Його можна класифікувати далі як традиційне натуральне господарство або традиційне інтенсивне сільське господарство. Відмінності між ними пов'язані відносні обсяги ресурсів, що вводяться та вироблені продукти харчування. Натуральне сільське господарство використовує лише людську та тваринну працю і виробляє достатньо їжі лише для сім'ї фермера.

Традиційне інтенсивне сільське господарство використовує більше людської та тваринної праці, добрив та зрошуваної води. Це також може включати методи вирощування, такі як перехрещування, призначене для підтримки родючості ґрунту. Перехрещення передбачає одночасну посадку двох культур (наприклад, азотфіксуючої бобової культури з зерновою культурою). Збільшення виробництва в результаті більш інтенсивних методів забезпечує достатню кількість їжі для сім'ї фермера та для продажу іншим особам у місцевій місцевості.

Пастбища, як правило, є луками в напівпосушливих та посушливих регіонах, які не підходять для вирощування сільськогосподарських культур без зрошення. Трави забезпечують їжу для пасуться тварин, таких як велика рогата худоба та овець. Ці тварини не тільки забезпечують м'ясо в їжу, але і є цінним джерелом шкіри і вовни. У регіонах з регулярними опадами худобу можна вирощувати на встановлених ділянках відкритого ареалу. У більш посушливому кліматі для пошуку достатніх запасів трави може знадобитися кочовий скотарство худоби.

Перевипас пасовищ худобою може призвести до опустелювання місцевості. У розвинених країнах худобу, вирощену на пастбищах, часто відгодовують зерном на відгодівлі перед забоєм.

Океан забезпечує найбільше розташування рибальства. Комерційні методи, що використовуються для збирання цих риб, залежать від видів риб (наприклад, поверхневе житло, нижнє житло), що виробляється, та їх схильності до утворення шкіл. Траулери тягнуть мережі вздовж дна океану, щоб зловити донну житлову (демерсальну) рибу, таку як тріска та молюски, такі як креветки. Великі школи поверхневих житлових (пелагічних) риб, таких як тунець, ловляться на гаманець, в якій сітка оточує їх, а потім закривається, як гаманець на шнурках. Дрейфні мережі довжиною до десятків кілометрів висять як штори під поверхнею і заплутують майже все, що стикається з нею. Основна проблема з усіма цими методами риболовлі є те, що вони, як правило, вбивають велику кількість небажаних риб і морських ссавців, які ненавмисно спіймані.

Альтернативою океанічної риболовлі є аквакультура, метод, при якому рибу і молюсків навмисно вирощують в їжу. Існує два види аквакультури: рибоводство і рибництво. При рибному розведенні рибу або молюсків (наприклад, коропа, сома, устриці) вирощують у закритих ставках або резервуарах з контрольованим середовищем. Коли вони досягають зрілості, їх збирають. Рибне скотарство використовується з такими видами, як лосось, які живуть однією частиною свого життя в прісноводній воді, а інша частина в солоній воді (анадромні види). Лосось вирощують в неволі кілька років, а потім відпускають. Їх збирають, коли вони повертаються на нерест. Деякі з недоліків аквакультури включають необхідність постачання великої кількості їжі та води та утилізації великої кількості відходів, які утворюються.

Водорості в нафту, Кістки в камені

Вчені та підручники, як правило, відокремлюють біологічні та геологічні сутності та процеси, але складне кругообіг речовини на Землі насправді розмиває ці категорії. Дійсно, деякі з наших найважливіших енергетичних і мінеральних ресурсів мають біологічне походження. Як наслідок, розташування і розмір цих ресурсів залежить від розподілу і продуктивності стародавніх середовищ існування.

Нафта

Нафта є загальним терміном для нафти і природного газу, а також їх продуктів. Нафта не виглядає органічною, але вона отримується із залишків незліченних морських організмів. Починається з цвітіння мікроскопічних водоростей та іншого планктону в океанах і великих озерах. Ці організми тонуть, коли вони гинуть, і якщо морське дно або дно озера, на якому вони приземляються, має низький вміст кисню та високу осадження, їх можна поховати в бруд, перш ніж вони розкладаються. На глибині і з часом тепло і тиск починають перетворювати органічні молекули в вуглеводні. Вуглеводні починають зріджуватися в нафту при 50-60° С, а випаровуватися в метан при 100° С. Якщо температура перевищує 200° С, вони руйнуються і зникають.

Там, де нафти є в достатку, її можна перекачувати з-під землі і переробляти в такі види палива, як бензин, пропан, реактивне паливо та мазут, а також на смолу та асфальт. Нафта також є компонентом пластмас, барвників, синтетичних волокон, добрив, компакт-дисків, косметики та вибухових речовин.

Нафта надзвичайно корисна, але вона нерівномірно розподіляється по всьому світу, а запаси швидко виснажуються. Освіта нафти - це складний процес, який вимагає лише правильних біологічних умов для отримання достатньої кількості планктону та лише правильних геологічних умов для збереження та приготування органічної речовини. Вся послідовність займає мільйон років і більше. Оскільки багато країн, як і США, мають дуже обмежені родовища, і оскільки всі запаси нафти швидко зливаються, збереження та альтернативи набувають значення. Наприклад, зношений асфальт шосе зараз переробляється і замінюється, а не викидається. Переробка пластмас набуває все більшого поширення. Зростає вітрова, сонячна, атомна, геотермальна та гідроелектроенергетика.

Вапняк

Вапняк - це різновид гірської породи, виготовленої з карбонату кальцію. Хоча мало що здається менш життєвим, ніж гірські породи, більшість вапняків насправді є біогенним, утворюється з раковин і скелетів і виділень морських безхребетних. На мілководді навколо тропічних островів і материків тепла прозора вода, сильне сонячне світло та рясні поживні речовини дозволяють процвітати молюскам, ракоподібним та планктону. Коли ці істоти гинуть або линяють, їх тверді частини падають на морське дно. У міру накопичення залишків вага вищерозташованого сміття ущільнює найглибші шари. Цементи випадають в осад з грунтових вод, сплавляючи окремі фрагменти в тверду породу. Деякий вапняк не йде далі, так що складові оболонки залишаються виразними і добре помітними. В інших вапняках, схильних до більш інтенсивного тепла і тиску, органічний матеріал перекристалізується в безлику масу.

Вапняк широко використовується в промислових процесах. Подрібнений вапняк є компонентом цементу, паперу, пластику та фарби і використовується для регулювання рН ґрунту та води. Цілий вапняк, який зберігає видимий матеріал оболонки, використовується для декоративної кам'яної кладки. Звичайна дошка крейда - це вапняк, виготовлений з мікроскопічних скелетів.

Вапняк надзвичайно рясний, складаючи близько 10-15% всіх осадових порід на Землі, так що, незважаючи на те, що він інтенсивно використовується, його запаси істотно не виснажуються.