5.10.3. Информационные показатели гамма-разнообразия фитоценохор
В зависимости от различных форм обработки и анализа данных о составе и распределении фитоценохор происходит различный прирост информации при вычислении гамма-разнообразия. При этом, начиная информационный анализ, следует определить, что следует понимать под начальной энтропией системы.
Здесь под начальной энтропией понимается сумма предварительных достоверных литературно-картографических данных о составе и структуре фитоценохор, с которыми сравнивается уменьшение неопределенности в результате проведения новых исследований. При этом нужно исходить из того, что неопределенность знаний о фитоценохорах исследованной территории стремится к нулю (Н 0) по мере получения достаточно полной и достоверной информации.
Прирост информации (Ij), получаемой при использовании различных форм анализа данных, определяется по разности промежуточных энтропий. Так, например, при изучении кустарниковых формаций Низменных Каракумов Б. В. Виноградовым [2000] начальная энтропия (H0) определена числом пяти формаций: Haloxylonetum persici, Calligonetum dif. sp., Salsoletum richteri, Ephedretum strobilacei, Ammodendretum persici и равна 0,69. После проведения районирования территории первая промежуточная энтропия (H1) уменьшается до 0,61. Измерение площади, занятой формациями, показывает, что вторая промежуточная энтропия (H2) уменьшается до 0,59. Наибольшее снижение энтропии до 0,41 дает ландшафтное дешифрирование аэрофотоснимков (Н3), которое при вычислении условной энтропии, учитывающей разную вероятность правильного распознавания растительных формаций. Это конечная энтропия нашего опыта.
По снимкам одного срока съемки для оценки гамма-разнообразия могут быть использованы частотно-амплитудные характеристики (ЧАХ) аэрокосмического изображения. Так, например, ввиду хорошо выраженной зависимости между оптическими свойствами изображения, с одной стороны, и запасом надземной растительной массы и структурой растительного покрова, с другой, гамма-разнообразие уменьшается с падением ЧАХ, т. е. с абсолютным уменьшением и относительным выравниванием запаса надземной растительной массы, упрощением состава биоморф эдификаторов, уменьшением разнообразия типов растительности и классов ассоциаций, понижением сложности пространственной структуры экосистемы и контрастности биотопов. Аналогичным образом для описания гамма-разнообразия используются автокорреляционные функции (АКФ) дистанционного изображения.
В заключение, проблемы возникают при синтезе разнообразных характеристик. Для пространственных структур открытого типа в общем случае используется информационная емкость (Is) [Гохман, Меклер, 1972] выражение:
,
где N – число синтетических единиц в пространственной структуре; Di – число градаций каждого пространственного класса (i = l, 2,..., m); E – количество точек, к которым относятся дискретные характеристики F показателей, взятые на R периодов или моментов времени.
Глава 6. Оценка биоразнообразия и охрана природы
Воздействие человека на биосферу приобрело глобальный характер, а его масштабы и темп продолжают возрастать. В результате как прямого, так и косвенного антропогенного воздействия многие биологические виды исчезают или их популяции находятся на критическом пределе численности, ставящем под угрозу возможность воспроизводства вида. Воздействие человека на сообщества живых организмов стало настолько мощным, что они уже не в состоянии противостоять процессам антропогенной трансформации и утрачивают важнейшее свойство природных сообществ – способность к самовосстановлению. В связи с этим сокращается площадь тропических лесов, идет расширение пустынных формаций за счет сокращения площади сообществ саванн, лесов, степей, происходит так называемое антропогенное опустынивание.
Проблемы охраны природы, охраны животного и растительного мира не могут быть ограничены какими-либо региональными рамками, даже границами целого материка. Для решения наиболее сложных и широких, глобальных, проблем охраны природы необходимы кардинальные усилия ученых, деятелей охраны природы, администраторов и государственных руководителей как отдельных стран, так и международного сообщества в целом.
Одна из стратегических задач, осознанных мировым сообществом в связи с проблемой экологического кризиса биосферы, – сохранение биологического разнообразия на разных уровнях дифференциации биосферы. В настоящее время признано, что проблема охраны биологического разнообразия не сводится только к охране редких таксонов. Генеральная стратегия сохранения биоразнообразия должна быть ориентирована на сохранение систем (совокупностей) видов в их пространственном распределении – от типов экосистем глобального уровня (типов и биомов) вплоть до конкретных биогеоценозов и их сопряженных территориальных сочетаний на локальном уровне.
Стратегия сохранения биоразнообразия требует прежде всего количественной и сравнительной оценки его в природных экосистемах различного уровня. Для этого разработана целая система оценок и введены понятия альфа-, бета- и гамма-разнообразия [Уиттекер, 1972]. Комплексная оценка всех критериев биоразнообразия позволяет понять степень устойчивости изучаемой экосистемы, уровень антропогенного воздействия на ее структуру, роль и место редких видов растений и животных в данной экосистеме. Для осуществления обоснованной и взвешенной стратегии охраны природы необходимо применять методы оценки биоразнообразия по описанным критериям. Такая оценка дает возможность на количественной основе планировать перспективную сеть охраняемых территорий, намечать необходимые меры по охране и восстановлению редких видов растений и животных.
На XIV Генеральной Ассамблее МСОП был утвержден проект «Всемирной стратегии охраны природы», подготовленный МСОП совместно с ЮНЕП (Программа ООН по окружающей среде) и ВВФ (Всемирный фонд дикой природы). С учетом последующих замечаний и рекомендаций «Всемирная стратегия охраны природы» была опубликована в 1980 году Целью «Всемирной стратегии охраны природы» провозглашено стремление наиболее быстро и эффективно добиваться сохранения и рационального использования природных ресурсов, от которых зависит существование и благосостояние человечества.
В задачи «Всемирной стратегии охраны природы» входит выделение ведущих, главных, направлений в охране природы, определение мер по их осуществлению, выделение экосистем и видов организмов, которым наиболее грозит уничтожение и разработка мер по их спасению. Одна из рекомендаций «Всемирной стратегии охраны природы» состоит в том, чтобы обязательства по охране природы были включены в национальные конституции всех стран.
Среди задач, выделенных во «Всемирной стратегии охраны природы», в качестве неотложных следует назвать следующие:
Поддержание главных экономических процессов и экосистем, от которых зависит само существование человечества.
Сохранение генетического разнообразия организмов.
Долгосрочное рациональное использование видов и экосистем при их сохранении и воспроизводстве.
Трансформация экологической обстановки в результате различных антропогенных воздействий (а также их совместного влияния), невозможность полного восстановления структуры и состава сообществ приводят к изменению в них ценотических отношений и внедрению видов с широкой экологической амплитудой, вытесняющих виды узкой специализации. Зачастую это сопровождается вымиранием специализированных видов, особенно имеющих небольшие ареалы.
Более 35 государств, в том числе и Россия, подписали «Конвенцию о международной торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой исчезновения», в Приложение к которой включено более 200 видов растений.
В фауне и животном населении различных типов биомов нарушения достигли такого уровня, что можно говорить о полной смене и видового состава, и структуры. Многие аборигенные виды исчезли, либо стали редкими, виды-интродуценты – обычными и даже массовыми. Все это привело к образованию производных сообществ животных.
Оценка природы, таким образом, включает обширный комплекс мер, предотвращающий нарушение экологического равновесия как в природных, так и в антропогенных экосистемах. Осуществление таких мер требует точной научной базы, и в этом природоохранная практика опирается на разнообразные отрасли естественных и гуманитарных наук, среди которых важное место занимает современная биогеография.