Biodiverzita je výraz, který se používá k označení biologické rozmanitosti, což je ve skutečnosti biotop, ve kterém bylo prokázáno, že existuje jedna nebo několik konkrétních tříd živých bytostí, a v tomto článku se budeme zabývat rysy biologické rozmanitosti.
Co je to biodiverzita?
Termín souvisí s mnoha prvky a proměnnými, které organické bytosti mají. Pojem biodiverzita lze chápat z několika rovin, ať už z roviny taxonomické, funkční, fylogenetické, genetické nebo trofické a všechny jsou součástí charakteristik biodiverzity.
Oblast, která je obývána jediným druhem, který je v raném věku, ale z hlediska evoluce, vzorky, které jsou geneticky homogenní, které se rozptýlily v malých zeměpisných oblastech a úzkém rozsahu stanovišť, se nazývá ekosystém s nízkou intenzitou biologické rozmanitosti.
Pojem biodiverzita znamená, že oblast obsahuje různé druhy a také jejich biologické variace v rámci oblasti. Naproti tomu stanoviště, které má několik druhů, z nichž některé mohou být staré, jiné, jejichž specializační proces byl ověřen nedávno, který má genetický materiál, který je heterogenní a má širokou distribuci, by byl regionem s vysokou diverzitou.
Odkaz na nízkou nebo vysokou biologickou rozmanitost je však relativní. Z tohoto důvodu existuje několik indexů a parametrů, pomocí kterých lze kvantifikovat diverzitu oblasti, jako je mimo jiné Shannonův nebo Simpsonův index. Pokud z nich vyjdeme, zjistíme, že rozložení živých bytostí není ve světě homogenní.
Součástí charakteristiky biodiverzity je to, že čím blíže k tropickým oblastem, tím vyšší míru rozmanitosti lze nalézt. The charakteristiky biologické rozmanitosti lze je studovat pomocí dvou oborů, které se vzájemně doplňují, ekologie a evoluční biologie. Zastánci ekologie se zaměřují především na faktory, které ovlivňují místní diverzitu a působí v krátkých časových úsecích.
Zatímco evoluční biologové se na druhé straně zaměřují na vyšší časová měřítka a zaměřují se na události, které mimo jiné způsobily vyhynutí, generování adaptací a speciace.
Ukázalo se, že v posledních 50 letech přítomnost lidských bytostí, globální oteplování a různé faktory byly schopny změnit distribuci a rozmanitost významného počtu druhů. Znalost a kvantifikace charakteristik biodiverzity jsou základními prvky pro formulaci hypotéz k řešení pozorovaných problémů.
Definice biodiverzity
Prvním badatelem, který v ekologické literatuře použil termín biodiverzita, byl E. O Wilson v roce 1988. Pojem biologická rozmanitost se však vyvíjel již od XNUMX. století a dodnes je široce používán. Biodiverzita se týká rozmanitosti forem života. Zasahuje do všech úrovní organizace hmoty a je možné, že je klasifikován z evolučního nebo funkčního ekologického hlediska.
To znamená, že diverzitu nelze chápat pouze z hlediska počtu druhů. Vliv má také variabilita pozorovaná na jiných taxonomických a environmentálních úrovních, jak vysvětlíme v budoucích částech tohoto příspěvku.
Charakteristiky biodiverzity byly předmětem studií již od dob Aristotela. Zvědavost studovat původ života a potřeba určit řád vedly filozofy ke studiu různých forem života a k vytvoření libovolných klasifikačních systémů. Tímto způsobem se zrodili ve vědách o systematice a taxonomii, a tedy v analýze diverzity.
Typy biodiverzity
Pokud jde o Typy biodiverzity, existuje mnoho charakteristik biologické rozmanitosti a my se o každé z nich zmíníme v samostatných částech, abychom věděli Jaké jsou vlastnosti biologické rozmanitosti?
genetická rozmanitost
Biologická rozmanitost může být studována v různých měřítcích, počínaje genetikou. Organismus se skládá z tisíců genů seskupených v jeho DNA, která je zabalena uvnitř buněk.
Různé způsoby, jakými lze gen nalézt, které jsou známé jako alely, a diverzifikace v chromozomech mezi jednotlivci tvoří genetickou rozmanitost. Malá populace, která má mezi svými členy homogenní genom, je poněkud různorodá.
Genetická variace, kterou lze nalézt mezi jedinci patřícími ke stejnému druhu, může být důsledkem řady procesů, jako jsou mimo jiné rekombinace, izolace genofondu, mutace, gradienty, místní selektivní tlaky.
Diferenciace se stává základem pro evoluci a pro zrod adaptací. Variabilní populace může být produktem změn podmínek prostředí, ale malá změna může být způsobena poklesem populace nebo v některých extrémních případech může způsobit místní vyhynutí druhu.
Stejně tak znalost o stupni genetické modifikace populace jedinců je nezbytná pro realizaci efektivních plánů ochrany druhů, protože tento parametr ovlivňuje odolnost a perzistenci druhu.
individuální rozmanitost
Na této úrovni organizace hmoty můžeme u jednotlivých organismů najít variace z hlediska anatomie, fyziologie a chování.
Rozmanitost populace
V biologii jsou populace definovány jako soubor jedinců, kteří jsou součástí stejného druhu, kteří koexistují v čase a prostoru, a kteří se mohou potenciálně rozmnožovat.
Hovoříme-li o úrovni populace, genetická modifikace jedinců, kteří tvoří uvedenou populaci, vkládá zrnko písku tak, aby existovala biologická rozmanitost, a opět tvoří základ pro uskutečnění adaptivní evoluce. Specifickým příkladem toho je samotná lidská populace, ve které všichni jedinci vykazují pozorovatelné fenotypové variace.
Druhy, které neměly genetické variace a mají jednotné populace, mají větší sklon k vyhynutí, a to jak kvůli příčinám, které pocházejí z prostředí, tak kvůli těm, které byly způsobeny činností lidí.
Diverzita na úrovni druhu
Půjdeme-li vzestupně v úrovni organizace hmoty, je možné analyzovat charakteristiky biologické rozmanitosti z hlediska druhů. Biodiverzita je na této úrovni běžným předmětem studia ekologů a ochranářských biologů.
Diverzita nad druhovou úrovní
Charakteristiky biologické rozmanitosti lze nadále analyzovat nad úrovní druhu. To znamená, že vezmeme v úvahu další úrovně taxonomické klasifikace, jako jsou rody, čeledi, řády a další. To je však častější ve studiích, které jsou spojeny s paleontologií.
Je tedy možné zvýšit měřítko, získat význam biologické rozmanitosti, dokud nedosáhneme srovnání provedených biogeografií, která není ničím jiným než rozpoznáním velkého množství rozdílů mezi druhy ve velkých geografických oblastech.
Jak se měří biodiverzita?
V případě biologů je důležité mít parametry, které usnadňují kvantifikaci biodiverzity. Aby bylo možné tuto práci považovat za dokončenou, existují různé metodiky, lze ji dokonce měřit z teoretického nebo funkčního hlediska.
Funkční měřítka zahrnují genetickou, druhovou a ekosystémovou rozmanitost, od nejnižší po nejvyšší. Teoretické hledisko je založeno na diverzitě alfa, beta a gama. Stejným způsobem lze hodnotit komunitu prostřednictvím popisu jejích fyzických atributů.
Je obvyklé používat statistické indexy, pomocí kterých lze měřit diverzitu druhů. Ty provádějí dvě důležitá měřítka, kterými jsou celkový počet druhů ve vzorku a jejich relativní četnost. Dále si popíšeme míry a indexy, které jsou nejvíce využívány ekology.
Alfa, beta a gama diverzita
Alfa, beta a gama diverzita jsou tři škály diverzity, které uznává IUCN, což je zkratka pro International Union for Conservation of Nature. Tento úhel pohledu navrhl rostlinný ekolog Robert Harding Whittaker v 1960. letech minulého století a platí dodnes.
Alfa diverzita je termín používaný k označení druhů na místní úrovni, to znamená v rámci stanoviště nebo ekologické komunity. Beta je rozdíl v druhovém složení mezi společenstvy. Konečně, gama je počet druhů na regionální úrovni.
Toto rozdělení však přináší nepříjemnosti, pokud jde o vymezení místní oblasti a objektivního vymezení regionu, mimo pouhé politické limity, které biologicky nemají žádný význam. Zvýšení těchto limitů je ovlivněno studijní otázkou a zainteresovanou skupinou, kvůli čemuž nemohou mít předchozí otázky jednoznačnou odpověď.
Ve většině ekologických výzkumů zabývajících se vlastnostmi biodiverzity je kladen důraz na alfa diverzitu. Dále některé vysvětlíme příklady biologické rozmanitosti.
alfa rozmanitost
Alfa diverzita se obvykle projevuje v požadavcích na druhovou bohatost a druhovou vyrovnanost. Během provedeného odběru vzorků představuje oblast nebo zóna, kterou si vědec vybere, celé společenství. Z tohoto důvodu je vytvoření seznamu počtu a názvů druhů, které ji obývají, prvním krokem k tomu, abychom mohli změřit charakteristiky biologické rozmanitosti oblasti.
Počet druhů nalezených v rámci komunity nebo oblasti je druhovou bohatostí. Jsou-li tato data známa, je třeba studovat další prvky, jako je například taxonomická jedinečnost, taxonomická rozmanitost, ekologický význam a interakce mezi druhy a další.
Obvykle se druhová bohatost a biologická rozmanitost obecně zvyšuje s tím, jak se oblast, kterou studujeme, rozšiřuje nebo když se pohybujeme z větší na menší zeměpisnou délku a šířku směrem k rovníku.
Je třeba vzít v úvahu, že ne všechny druhy přispívají k existenci rozmanitosti v oblasti stejným způsobem. Z ekologického hlediska jsou různé dimenze biodiverzity reprezentovány počtem trofických úrovní a rozmanitostí životních cyklů, které přispívají diferencovaným způsobem.
Existence některých druhů v oblasti má schopnost zvýšit úroveň diverzity ekologického společenství, zatímco u jiných nikoli.
beta diverzita
Beta diverzita je měřítkem diverzity, která je zachycena mezi komunitami. Je to míra rozsahu a stupně změny druhů napříč gradientem nebo z jednoho stanoviště do druhého. Jednou z činností tohoto typu měření je studium srovnání diverzity na svahu hory. Beta diverzita zohledňuje i časovou změnu v druhovém složení.
gama rozmanitost
Gamma diverzita je ta, jejíž funkcí je kvantifikovat diverzitu na vyšší prostorové úrovni. Je to ten, který se zabývá vysvětlením rozmanitosti druhů v širokém geografickém rozsahu. Obvykle se ukáže, že jde o alfa diverzitu a stupeň beta diferenciace mezi nimi.
Tímto způsobem se gama diverzita ukazuje jako rychlost, s jakou se nacházejí další druhy a je studována jejich geografická substituce.
Indexy druhové diverzity
V ekologii se široce používají indexy diverzity, aby ji bylo možné kvantifikovat pomocí matematických proměnných.
Index diverzity je koncipován jako statistický souhrn, který se používá k měření celkového počtu místních druhů žijících v různých stanovištích. Index může být reprezentován jako dominance nebo jako akcie a budeme hovořit o těch nejpoužívanějších.
Shannonův index diverzity
Shannonův index nebo Shannon-Weaverův index se běžně používá k měření specifické biodiverzity. Je reprezentován písmenem H' a hodnoty indexu se pohybují pouze mezi kladnými čísly. Ve většině ekosystémů mají indexy hodnotu 2 až 4.
Hodnoty pod 2 se považují za hodnoty s relativně malou rozmanitostí, jako je tomu v případě pouštní ekosystém. Na druhou stranu hodnoty větší než 3 indikují existenci vysoké úrovně diverzity, jako je tomu v případě lesa resp. Tropické klima nebo útes.
Pro výpočet hodnoty tohoto indexu se bere v úvahu počet druhů, kterým říkáme bohatství, a jejich relativní počet, který nazýváme hojnost. Maximální hodnota indexu se obvykle blíží 5 a minimální hodnota je 0, což je místo, kde existují pouze druhy, což znamená, že neexistuje žádná diverzita. Ekosystém se Shannonovým indexem 0 může být monokulturou.
Simpsonův index diverzity
Simpsonův index je ten, který je reprezentován písmenem D, a odhaduje pravděpodobnost, že dva jedinci náhodně vybraní ze vzorku patří ke stejnému druhu nebo do jiné taxonomické kategorie.
Stejně tak je Simpsonův index diverzity vyjádřen jako 1 – D. Potom jsou hodnoty mezi 0 a 1 a inverzně k předchozímu indexu vyjadřuje pravděpodobnost, že dva náhodně vybraní jedinci tvoří součást různých druhů.
Jiný způsob, jak to vyjádřit, je pomocí reciprokého indexu, který je reprezentován jako 1/D. Tímto způsobem hodnota 1 vyjadřuje existenci společenství, které má pouze jeden druh. Pokud se hodnota zvýší, znamená to, že existuje větší rozmanitost.
Ačkoli se v ekologické literatuře nejčastěji používají indexy Shannon a Simpson, existují i jiné, jako například index Margalef, McIntosh a Pielou.
Proč bychom měli kvantifikovat biodiverzitu?
Měření biologické rozmanitosti jsou nezbytná, pokud máte v úmyslu mít údaje o výkyvech v rozmanitosti podle změn v prostředí, které poškozují ekosystémy, ať už jsou způsobeny přirozeně nebo činností lidí.
Důvodem měření biodiverzity je ověření důsledků evoluce života na Zemi, která začala zhruba před 3.5 miliardami let a za celou tu dobu dala živé bytosti vzniknout různým formám života, které jsou dnes na planetě pozorovány.
Proto jsou různé procesy evoluce zodpovědné za tento obrovský počet živých bytostí díky osvobození konkurence, ekologické divergence a společné evoluce.
