Уязвимость и адаптация животного мира при глобальном потеплении климата

Размещено на http://www.allbest.ru/

Уязвимость и адаптация животного мира при глобальном потеплении климата

докт. биол. наук Ю.С. Тарбинский

Annotation

Prognoses of fauna changes in conditions of global climate warming are given. Species habituating in narrow conditions borders (temperature, humidity), non-migrating ones will suffer. Most vulnerable to global climate change will be those species of animals that are rare and endemic and have small ecological niche.

Выброс промышленностью в атмосферу Земли газов, создающих парниковый эффект, приводит к повышению глобальной температуры и увеличению осадков. Происходит интенсивное таяние ледников в горах на полюсах Земли, возможно иссушение отдельных замкнутых водоемов или же, наоборот, затопление некоторых территорий [1].

Все это в дальнейшем будет оказывать еще большее влияние на состояние и функционирование наземных экосистем, состояние сельского и рыбного хозяйства, леса, приведет к значительному опустыниванию отдельных районов земли, смене растительных поясов, сократит видовой состав растений и животных, нарушит сообщества животных.

Опыт показывает, что незначительные изменения температуры и влажности за десятки лет могут привести к глобальным нарушениям экологического баланса, разрушениям сообществ растительного и животного мира [2]. адаптация фауна потепление климат

Наша конкретная задача заключается в сохранении разнообразия видов животных на территории Кыргызской Республики - горной страны, где представлены многочисленные природные ландшафты и экосистемы - от пустынь до альпийских лугов. В этих экосистемах обитает колоссальное число видов беспозвоночных животных, особенно, насекомых. Считается, что только половина живущих насекомых, известных в республике, насчитывает более 10000 видов. Позвоночные животные изучены довольно хорошо, их насчитывается всего около 500 видов [3, 4].

Каждый вид насекомых выполняет в природе определенную роль: поедание зеленых частей растений, плодов, коры, растительного опада, мертвых животных; опыление растений; кровососание; поедание шерсти, пуха птиц; имеются среди них виды-паразиты; также они выступают как переносчики опасных инфекций и т.д. Причем их роль оценивается не только по числу видов и особей, а в основном по биомассе. Биомасса же насекомых на порядок превышает биомассу наземных позвоночных животных. Поэтому прогнозирование состояния разнообразия видов беспозвоночных в ситуации при изменении климата - архиважная задача.

Как может повлиять на насекомых изменение климата? Не исключено, что произойдет частичное исчезновение видов, сократятся площади распространения некоторых видов, изменится число поколений развития насекомых - от яйца до взрослой стадии, изменятся сроки начала и конца развития у отдельных видов, увеличится или сократится численность особей некоторых видов насекомых, в том числе как полезных, так и вредных в сельском хозяйстве, переносчиков опасных инфекций, а также хищников и паразитоидов.

Изменение климата повлияет на позвоночных в большей степени, чем на беспозвоночных [5]. Они, как и беспозвоночные, обладают миграционными способностями и всегда могут выбрать себе место, подходящее для устройства жилища и нахождения корма. У отдельных видов возможно некоторое сокращение численности особей (сокращение кладок яиц, рождаемости детенышей) и отчасти уменьшения площади расселения на территории. У других видов, наоборот, произойдет увеличение численности и расширение ареалов. Последнее относится к пресмыкающимся и в некоторых районах к земноводным. К ним можно отнести в некоторых биомах лисиц и мелких хищных птиц за счет обилия корма (мышевидных грызунов).

Беспозвоночные животные живут в природе сообществами разных видов, приспособленных к совместному обитанию. Каждому ландшафту соответствует несколько сообществ. При изменении климата изменится и вертикальная зональность растительных профилей, а вслед за этим и сообщества животных.

При повышении температуры климатические профили будут сдвигаться вверх по горным склонам [6-10]. Там, где были высокотравные луга, образуются степи, на месте степей - полупустыни, несколько увеличится высотное произрастание леса, субальпийских и альпийских лугов и других растительных ассоциаций. Для растительных сообществ этот процесс будет медленным, тогда как беспозвоночные и все позвоночные имеют все возможности для активной миграции (перелеты, переползания), они будут двигаться вслед за перемещением питающих растений, других объектов пищи (хищничество, паразитизм, утилизация трупов и т.д.). К тому же почти все насекомые, а тем более позвоночные животные способны к изменению суточной и сезонной активности. Они меняют активность с дневной на утреннюю или вечернюю или даже ночную. Личинки многих насекомых забираются глубже в почву, где и влажность выше и температура ниже. Многие насекомые при недостатке влаги потребляют больше зеленой пищи, используя влагу, а другие, даже полезные питательные вещества не используют в полной мере. Муравьи, например, потребляют жидкие выделения тли.

Насекомые выдерживают широкий диапазон температурных условий, создают охлаждение за счет вентиляции, создаваемой особым строением гнезд у общественных видов или взмахами крыльев, вентилирующих жилище. Выживание семей или видов достигается за счет колоссальной плодовитости самок (муравьи-лазиусы, жуки-нарывники).

Некоторые рептилии, несмотря на то, что считаются теплолюбивыми, активны утром и вечером, а днем скрываются от солнца. Здесь, с одной стороны, сказывается фактор температуры, а с другой - время активности объектов охоты. Это отмечено не только в пустынях, но и в горных районах. Степная черепаха впадает в оцепенение, когда растительность, являющая ее кормом, засыхает. У многих водоплавающих птиц сроки активности заложены генетически. Они зависят также от наличия пищи. У них наблюдаются сезонные, но не суточные изменения активности.

Однако потеря видов, сокращение жизненного пространства или уменьшение численности особей наблюдаются даже у насекомых. Большинство насекомых многоядны. Тем не менее, существуют виды, которые питаются строго определенным типом пищи и при ее отсутствии могут погибнуть. Кроме того, существуют насекомые, которые приспособились жить только в строго определенных условиях (определенный тип почвы, в стволах, ветвях или стеблях определенных деревьев, кустарников или травянистых растений, откладывать яйца только в тело одного вида хозяина и т.д.). Такие виды насекомых более всего являются претендентами на гибель при изменении климата. Если же они не обладают свойствами активной миграции, то это только повышает возможность их потери [11].

Та экосистема, в которой они живут, может претерпеть значительные изменения или совершенно исчезнуть. Таких видов насекомых в природе не очень много, кроме того, природа предусмотрела такие казусы и разные виды могут выполнять одну и ту же функцию. Таким образом, сообщество или экосистема не погибает, а продолжает функционировать. Поэтому, чем больше число видов объединяет сообщество, тем оно более устойчиво функционирует и успешно противостоит изменениям внешней среды.

Суровые условия высокогорных экосистем предопределили изначально малое число видов в сообществах. Но, как правило, высокогорные виды - уникальны, потеря их не восполнима. В этой связи необходимо бережно относиться к природе высокогорий, прогнозировать уязвимость и адаптации к изменению климата не только изначально обедненных видами экосистем, но всех существующих в Кыргызстане. Во многих случаях мы не можем вмешаться в процесс адаптации беспозвоночных при повышении глобальной температуры и влажности. Поэтому необходимо использовать метод регистрации или исследования течения приспособительных реакций - мониторинг.

Мониторинг предопределяет стационарные наблюдения, создание банков хранения информации, систему ее анализа и передачи органам управления и планирования. Объектами мониторинга в нашем исследовании являются виды и сообщества насекомых. Проводился мониторинг миграции птиц, мониторинг появления и развития насекомых - вредителей сельскохозяйственных культур, мониторинг количественных показателей разнообразия видов насекомых высокотравных лугов, их биомассы, численности особей, мониторинг изменения состояния сообщества насекомых при заповедовании отдельных участков с целью создания микрозаповедников полезной фауны. По всем этим вопросам созданы банки данных, проведен анализ. В частности, определены критерии устойчивости функционирования экосистемы высокотравных лугов на основании количественного соотношения пищевых группировок насекомых [12]. При создании микрозаповедников полезной фауны на основе колебаний численности трофических группировок выработаны биотехнологические приемы, обеспечивающие высокую численность насекомых-опылителей и энтомофагов (наездников, яйцеедов и хищников) на опытном участке.

Генофонд насекомых заключен в видах, как основной таксономической единице, причем не в одном экземпляре вида, а в сообществе одних и тех же видов, занимающих какую-то определенную территорию. Такие сообщества составляют популяцию. Она является носителем признаков вида (физиология, поведение, адаптация и т.д.).

Фауна насекомых Кыргызстана, как уже упоминалось, насчитывает около 10000 известных видов. Существуют многочисленные виды, относящиеся к одному роду, семейству, отряду (жуки, мухи, перепончатокрылые, насекомые), а есть и такие, в которых род состоит из одного вида, семейство - из одного рода. Естественно, что потери относящихся к первой группе насекомых значительно ниже, чем принадлежащих ко второй группе монотипичных таксономических единиц. Например, отряд Ледничников состоит из единственного семейства, а это семейство включает только один род, в котором числится единственный вид. Потеря этого вида означает потерю целого отряда насекомых фауны Кыргызстана. Другой пример: только в одном семействе Жуков-листоедов насчитывается 60 родов и 312 видов.

Всего на территории Кыргызстана зарегистрировано 28 отрядов насекомых, включающих 458 семейств, 3411 родов и 9104 вида. Но эти данные далеко не исчерпывающие, так как после их публикации в Кадастре генетического фонда насекомых в 1996 г. уже дополнительно обнаружено около 2 тыс. видов.

Все они распространены по территории Кыргызстана неравномерно. В орехоплодовых лесах юга Кыргызстана и на сопредельных с ними территориях - самое многочисленное видовое разнообразие. Наименьшее количество видов обитает в высокогорных экосистемах. Трудно указать точное число видов для каждой экосистемы горной территории, так как подавляющее большинство видов живет одновременно в нескольких из них. Однотипные экосистемы имеются в разных районах республики. Однако они будут в разной степени подвержены изменениям климатических условий. Поэтому всю территорию Кыргызстана представим в виде биомов, включающих животный и растительный мир и среду их обитания. Биомы подобраны с таким расчетом, чтобы каждый из них отличался степенью изменения климата.

Северный Кыргызстан (Чуйская, Таласская, Кеминская долины, северные склоны Киргизского, Таласского хребтов и часть западных склонов Кунгей-Ала-Тоо). Биом включает такие экосистемы, как зона земледелия, полупустынные предгорья, сухие степи, высокотравные луга, еловые леса, альпийские и субальпийские луга и высокотравные пустыни.

При наличии парникового эффекта и повышении среднесуточной температуры на 5° С и увеличению годовых осадков на 200 мм протяженность периода вегетации растений продлится на 24 дня. Для многих насекомых это увеличит период активности и число их поколений, но не отразится на количестве их видов.

Виды, которые развиваются только в одном поколении в году, раньше начнут свое развитие и раньше его закончат. Если развитие у них затягивается на весь летний сезон, то такие виды смещают период активности на утренние или вечерние часы или даже на ночное время.

При повышении максимальных дневных температур некоторые виды впадают в летнюю диапаузу (спячку). Насекомые, личинки которых развиваются в почве, заползают глубже в почву, где и влажность выше и температура ниже. Естественно, что глобальные изменения климата пройдут не одномоментно, а растянутся на десятки лет. К этому сроку население в республике возрастет, по расчетам социологов, до 15 млн. за 100 лет. За этот срок большинство естественных биоценозов будут окультурены. Произойдет сокращение мест обитания многих видов насекомых. В этих условиях на сокращение числа видов будет влиять не изменение климата, а антропогенный фактор. Исчезнут, а вернее, переселятся в другую высотную зону многие виды пчел, ос, пилильщиков, паразитов, яйцеедов, мух и других летающих насекомых. В биоме Северного Кыргызстана имеются и другие природно-растительные зоны (экосистемы), в которых также изменение климата скажется на сохранении разнообразия видов. Например, в поясе степей общая сумма осадков увеличится на 250 мм. Период со среднесуточной температурой выше 5°С увеличится на 29 дней, а выше 10°С - на 32 дня.

Увеличение количества теплых дней примерно на месяц с вероятным повышением критических температур будет способствовать развитию на этой территории полупустынной экосистемы. Но это не приведет к потере видов насекомых, так как они обладают природными приспособлениями (адаптациями) к повышению температуры или будут мигрировать в расположенные выше пояса. Частично их экологические ниши (места обитания) займут виды из полупустынь предгорий. Такое смещение, по-видимому, произойдет по всему профилю хребта. Может произойти потеря тех видов, обитающих только в одном типе почвы, которая отсутствует в расположенных выше природных поясах или же тех видов, которые питаются одним видом растений.

В биоме Иссык-Кульской котловины количество осадков увеличится незначительно, а при повышении температуры произойдет интенсивное таяние ледников и почти на месяц увеличится вегетационный период. Неизвестно, без точных расчетов, что будет преобладать - количество воды, поступающей в озеро от таяния ледников или испарения её с поверхности озера из-за повышение температуры. Это будет иметь большое значение для обитания как беспозвоночных, так и позвоночных животных. Возможно, сокращение болотных биотопов, где гнездятся водно-болотные птицы и живут многие насекомые. Вполне вероятно увеличение пустынной части западной стороны Иссык-Кульской котловины и вертикальное смещение поясов. Потерь видового состава беспозвоночных при этом не ожидается, так как в Иссык-Кульской зоне широко распространены палеарктические, европейско-западносибирские виды, имеющие широкий диапазон приспособлений к условиям среды.

Вертикальное смещение растительных зон в биоме Иссык-Кульской зоны может повлиять на сокращение площадей распространения эндемиков автохтонного происхождения из числа редких бабочек и крупных жуков-жужелиц.

В биоме Внутреннего и Центрального Тянь-Шаня еще в меньшей степени, чем в Иссык-Кульском биоме, произойдет увеличение осадков (от 100 до 200 мм в год). Теплый период года увеличивается от 20 до 33 дней. Видимо, наибольшее влияние здесь будет иметь не увеличение влажности, а повышение температуры. Произойдет частичное опустынивание пониженных частей территории и значительное вертикальное смещение зональной растительной поясности. Среди насекомых в этом биоме наблюдается большое число эндемиков. Не ожидается, что число видов здесь сократится, но может произойти размножение отдельных представителей, особенно, ксерофилов, в том числе и саранчи (богарного пруса). В высотной части сыртов Сон-Куля, Каракуджура, Арпы, Сусамыра и Сары-Джаза возможно увеличение числа сибирской кобылки.

Ценные эндемичные бабочки из родов Аполлон и Желтушка питаются однотипной пищей. Но все же их потери не прогнозируются. Могут только сократиться площади их распространения.

Территория Юго-Западного Тянь-Шаня будет наиболее подвержена изменению климата. Ферганский и Чаткальский хребты стоят на пути прохождения западных циклонов. Зимой и весной осадки в большом количестве осаждаются на их склонах (до 1000 мм в год). Потепление климата, в свою очередь, будет способствовать повышению верхней границы произрастания леса. На произрастание фисташки увеличение температуры, по-видимому, не скажется, так как она и в более жарком климате Передней Азии и Копет-Дага не испытывает негативного влияния высоких температур. Даже на состояние травянистых экосистем адыров повышение температуры и влажности особого влияния, по-видимому, не окажет. Во всяком случае, насекомые этих местообитаний имеют южное происхождение - средиземноморское, переднеазиатское, туранское и даже включаются отдельные элементы индийской фауны. Все они обладают естественными адаптивными возможностями, которые позволяют им приспособиться как к увеличению влажности, так и к повышению температуры. Это происходит за счет смены мест обитания (пространственная адаптация) и за счет изменения времени активности (адаптация по времени).

Сохранятся многочисленные эндемичные виды жуков, ос, пчел, наездников, бабочек,а также виды, связанные с произрастанием ореха грецкого, среди которых имеютсяреликтовые. Не ожидается не только исчезновения видов, но и больших колебаний численности их особей. Отдельные флуктуации - обычное явление для любых экосистем. В Алайской долине ожидается увеличение числа видов, особенно ксерофилов, которые при потеплении будут подниматься выше - бабочки, мухи, осы, пчелы, наездники, шмели, жуки-жужелицы, жуки-чернотелки, жуки-пластинчатоусые и другие теплолюбивые виды, а также виды - опылители растений.

Таким образом, разнообразие видов в Алайской долине от повышения температуры и увеличения влажности (осадков) только выиграет.

Скорость или динамичность приспособлений объектов животного и растительного мира при изменении климатических условий определяет многие процессы. Насекомые, например, более динамичны по сравнению с растениями. Они могут переселиться за один сезон на значительное расстояние. Некоторые же растения годами достигают половой зрелости, чтобы их семена были перенесены на новое место обитания. Таким образом, зачастую степень динамичности экосистем или закрепления видов на новом месте зависит от скорости переселения растений [13].

Влияние изменения климата на адаптацию и уязвимость беспозвоночных животных, обитающих в Кыргызстане, определит способы приспособления их к выживанию в новых условиях.

1. Смена дневной активности видов на утреннюю, вечернюю и ночную.

2. Начало развития весной у всех насекомых будет протекать в более ранние сроки и раньше заканчиваться, если этот вид развивается в одном поколении и не впадает в летнюю тепловую спячку.

3. Произойдет увеличение числа поколений у видов, развивающихся за сезон в нескольких поколениях (от яйца до взрослого насекомого).

4. Отдельные виды могут в самый жаркий период уйти в летнюю спячку.

5. Почвообитающие насекомые и их личинки в жаркий летний период будут находиться в более глубоких слоях почвы.

6. В жаркое время многие насекомые потребляют больше пищи в виде зеленых частей растений или их плодов с целью получения дополнительной влаги. При этом излишний корм не переваривается и выбрасывается. Этим насекомые наносят больше вреда растениям.

7. Муравьи в жаркое время более интенсивно посещают тлю, чтобы получать от нее жидкие экскреты (выделения на конце брюшка) для восполнения недостатка влаги. Тем самым они способствуют размножению тли, защищая ее от хищников и паразитов, что приводит к интенсивным повреждениям растений.

8. В новых районах, куда переселятся насекомые, может произойти увеличение популяций (численность особей) видов, наносящих вред сельскохозяйственным растениям. В других же местах обитания вредители могут значительно сократить свою численность.

9. Сообщества насекомых не пострадают от изменения климатических условий и экосистемы будут устойчиво функционировать.

10. Потеря видового разнообразия будет весьма минимальной. Пострадают лишь те виды, которые питаются только одним очень редким видом пищи и живут в строго определенных условиях (температура, влажность, механический состав почвы), не мигрируют.

Для сохранения видового разнообразия насекомых и других беспозвоночных можно планировать меры адаптации. Мы уже указывали, что основными типами адаптаций у беспозвоночных являются пространственные и временные адаптации. Учитывая эти свойства приспособлений животных, можно увеличить скорость переселения видов беспозвоночных при смене природных растительных поясов за счет посадки отдельных ценных, создающих ландшафт растений (орех грецкий, ель тяньшанская, пихта Семенова, можжевельник, яблоня, слива, вишня и другие ценные породы древесных растений). Осуществлять орошение или осушение площадей, если это будет способствовать увеличению скорости создания нужной растительной ассоциации.

Пространственные меры адаптаций в основном направлены на сохранение площадей обитания видов насекомых. Конечно, было бы желательно сохранить те виды, которые являются уникальными для нашей фауны (эндемиков, реликтовых, редких, экзотичных, «полезных» для сельскохозяйственного производства - наездников, хищников, опылителей и т.д.). Нами разработана оригинальная методика определения мест сгущения уникальных видов насекомых: локалитетов, которые желательно отнести к разряду особо охраняемых территорий. Кроме того, необходимо больше внимания уделять уже существующим в Кыргызстане государственным заповедникам и заказникам.

Изменение климата не принесет выгоды экономике страны и не будет способствовать процветанию природы Кыргызстана.

Литература

1. Будыко М.И. Изменения климата. - Л.: Гидрометеоиздат, 1974. - 280 с.

2. Долгих С. А., Есеркепова И.Б., Шамен А.М. Оценка вклада ожидаемого потепления глобального климата в развитие процессов опустынивания в Казахстане // Гидрометеорология и экология. - № 3. - 1997. - С. 43-46.

3. Ионов Р.Н., Тарбинский Ю.С., Воробьев Г.Г. Основные экосистемы и наиболее значимые объекты биоразнообразия Кыргызстана // Сохранение биоразнообразия Центральной Азии. - Бишкек, 1997. - С. 12-25.

4. Кадастр генетического фонда Кыргызстана. - Т. 3. Насекомые. - Бишкек, 1996. - 406 с.

5. Климат Киргизской ССР. - Фрунзе: Илим, 1965.

6. Последствия изменения климатов для регионов: Оценка уязвимости / Под ред. Роберта Т.Уитли, К. Маруфу Зиниовера, Ричарда Г. Мосс, Давида Дж. Доккен, 1997.

7. Предстоящее изменение климата. Совместный советско-американский отчет о климате и его изменениях /Под ред. М.И. Будыко, Ю.А. Израэля, М.С. Маккрена, А.Д. Хекта. - Л.: Гидрометеоиздат, 1991. - 272 с.

8. Проект Стратегии и плана действий по сохранению биоразнообразия. Киргизская Республика /Министерство охраны окружающей среды. - Бишкек, 1998. - 160 с.

9. Тарбинский Ю.С. Экологическая адаптация насекомых к условиям высокогорий // Изв. АН Кирг. ССР. - №.1. - 1971.

10. Тарбинский Ю.С. Адаптации к дефициту влаги в засушливых условиях // Энтомологические исследования в Кыргызстане. - Фрунзе: Илим,1981.

11. Тарбинский Ю.С. Динамика суточной и сезонной активности муравьев рода Formica L. в орехово-плодовых лесах Киргизии. 2-ой Всесоюзный симпозиум по использованию муравьев в защите леса. - М.: ИЭМиЭЖ АН СССР, 1965.

12. Шукуров Э.Д., Оролбаева Л.Э. Комплексный экологический мониторинг высокогорных экосистем Центральной Азии. - Бишкек, 1998. - 164 с.

13. Экосистемы в критических состояниях /Отв. ред. Ю.Г. Пузаченко. - М.: Наука, 1989. - 156 с.

Размещено на Allbest.ru