О системном аспекте сохранения биоразнообразия в условиях глобальной урбанизации

О СИСТЕМНОМ АСПЕКТЕ СОХРАНЕНИЯ БИОРАЗНООБРАЗИЯ В УСЛОВИЯХ ГЛОБАЛЬНОЙ УРБАНИЗАЦИИ

В.М. Макеева, А.В. Смуров

Музей землеведения и экоцентр Московского государственного университета им.М.В. Ломоносова, Москва, vmmakeeva@yandex.ru

В условиях глобальной урбанизации планеты для решения задачи устойчивого сохранения биоразнообразия необходим системный подход к его охране. Этот подход основан на использовании экологогенетических принципов сохранения системной организации видов и популяций (Макеева, Смуров,

2009). Главный принцип - принцип разнообразия структурных элементов на всех уровнях исторически сложившейся структурно-

функциональной организации природных охраняемых экосистем. Таким образом, виды необходимо сохранять как целостные эволюцион-но-сложившиеся иерархически соподчиненные системы популяций, характеризующиеся определенным соотношением частот аллелей генов (Алтухов, 2003; Макеева, 2008; Макеева, Белоконь, Смуров, 2011).

По результатам 30-летнего эко-лого-генетического мониторинга динамики генофонда 36 популяций модельных видов животных (одного вида наземных моллюсков и двух видов бурых лягушек) в условиях антропогенного ландшафта Москвы (20 популяций) и Подмосковья (16 популяций) была выявлена роль антропогенной изоляции как фактора, разрушающего иерархичность популяционной структурированности видов.

Суждение об иерархичности эволюционно сложившейся системы обследованных популяций (Москвы и юго-западного Подмосковья) делалось на основании их сравнения по суммарному соотношению частот аллелей генов (Ые1, 1972). Среди крупных эталонных «региональных» популяций подтверждена иерархичность популяционной структуры, выявленная ранее (Макеева и др. 2005; 2006). В то ж время, в пределах урбанизированной территории в мелких изолированных популяциях было выявлено нарушение иерархичности популяционной структуры вследствие фиксации разных аллелей одних и тех же полиморфных локусов по признакам раковины ( наличие и отсутствие полосы, цвет раковины) и по биохимическим маркерам аллелей генов.

Разрушение иерархичности популяционной структуры означает резкое снижение адаптационного потенциала популяции вследствие действия отрицательных генетических процессов - дрейфа генов и инбридинга. Дрейф генов, как и мутации и миграции, изменяет частоты аллелей генов независимо от того, вызывает ли это повышение или понижение приспособленности. Случайность процессов с точки зрения приспособленности объясняет их разрушительное влияние на организацию популяционной структурированности видов. Только действие естественного отбора предотвращает разрушительные последствия всех остальных процессов и способствует возникновению адаптивности популяции. Действие естественного отбора было выявлено в отношении конхологиче-ских признаков и биохимических маркеров в крупных природных популяциях кустарниковой улитки Bradybaena fruticum Mull. (Макеева, Пахору-кова, 2000).

Таким образом, принципиальное отличие урбанизированных ландшафтов от естественных состоит в том, что в крупных природных популяциях естественных ландшафтов ведущая роль в сохранении постоянства генетической структуры популяций принадлежит естественному отбору. В мелких изолятах антропогенных ландшафтов преобладают случайные процессы и инбридинг, нарушающие это постоянство. В урбанистических ландшафтах происходит изменение удельного веса факторов и на первое место выходит дрейф генов.

Для проблемы сохранения биоразнообразия урбанизированных ландшафтов этот вывод имеет принципиальное значение. Он показывает, что главная проблема охраны биоразнообразия, состоящая в сохранении численности популяций и качества генофонда не может быть решена человеком только с помощью территориальной охраны, т.к. она не может остановить процесс деградации генофонда популяций и распада системной организации видов, являющихся основой функционирования охраняемых экосистем.

В урбанизированных ландшафтах для сохранения разнообразия видов необходимо учитывать процессы изменения популяционной структурированности видов, происходящие под воздействием человека. Авторами разработан, апробирован и внедрен в систему городских особо охраняемых природных территорий (на примере города Москвы) эколо-го-генетический подход (методология, концепция, стратегия, генетические технологии), позволяющий восстанавливать целостность видовых и популяционных систем за счет управления качеством генофонда популяций (Макеева, 2008; Макеева, Смуров, 2009; Макеева, Белоконь, Смуров, 2011).

Эколого-генетический подход является основой геноурбанологии -самостоятельного перспективного научно-практического направления (синтез популяционной генетики и системной экологии). Направление выделено по итогам эмпирического и теоретического обобщения оригинальных данных 30-летнего изучения воздействия урбанизации (фрагментации ландшафта) на структуру и функцию популяций животных, обитающих на территории антропогенного ландшафта Москвы и Подмосковья (Макеева, 2005; Макеева и др., 2006; Макеева, Смуров, 2011). Геноурбанология позволяет эффективно и экономически выгодно сохранять и восстанавливать генетический фундамент экосистем, используя наряду с территориальной охраной эколого-генетическую адаптационную стратегию повышения генетического разнообразия и устойчивости охраняемых популяций видов и экосистем в целом.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Макеева В. М, Смуров А. В. Эколого-генетические принципы сохранения разнообразия и численности животных антропогенных экосистем (на примере модельных видов в Москве и Подмосковье) // Сборник трудов 3-й Международной научно-практической конференции «Сохранение

разнообразия животных и охотничье хозяйство России» (19-20 февраля 2009 г.). М. : МСХ им. К. А. Тимирязева. 2009. С. 58-61.

Алтухов Ю. П. Генетические процессы в популяциях: учебное пособие. - 3-е издание. М. : ИКЦ Академкнига, 2003. 431 с.

Макеева В. М. Эколого-генетиче-ские основы охраны животных антропогенных экосистем (на примере Москвы и Подмосковья): автореф. дис... д-ра биол. наук. М., 2008. 47 с.

Макеева В. М, Белоконь М. М., Смуров А. В. Экологогенетический подход к охране животных антропогенных экосистем (на примере модельных видов в Москве и Подмосковье). М.

: Изд-во МГУ, 2011. 160 с.

Nei M. Genetic distance between populations // The American Naturalist. - 1972. Vol.106. - P. 283-292.

Макеева В. М., Белоконь М. М., Малюченко О. П. Оценка состояния генофонда природных популяций беспозвоночных животных в условиях фрагментированного ландшафта Москвы и Подмосковья (на примере кустарниковой улитки, Bradybaena fruticum (Mull.) // Генетика.- 2005. -№ 11. - С. 1495-1510.

Оценка состояние генофонда природных популяций позвоночных животных в условиях фрагментированного ландшафта Москвы и Подмосковья (на примере бурых лягушек) Макеева В. М., Белоконь М. М., Малюченко О. П., Леонтьева О. А. // Генетика. 2006. Т. 42. № 4. С. 115.

Макеева В. М., Пахорукова Л. В. Роль естественного отбора в поддержании устойчивости генотипического состава природных популяций кустарниковой улитки Bradybaena fruticum (Mull.), Mollusca, Gastropoda по результатам экологического мониторинга // Журнал общей биологии. 2000. Т. 61. № 6. С. 638-661.

Макеева В. М. О целесообразности выделения геноурбанологии в качестве самостоятельного научного направления // Сборник трудов VII Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле». М. : Изд-во МГРИ, 2005, Т. 4. С.28.

Макеева В. М., Смуров А. В. Геноурбанология как методологическая основа сохранения биологических ресурсов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13. № 1(6). С. 1354-1356.