Bioloogiline mitmekesisus on väljend, mida kasutatakse bioloogilise mitmekesisuse tähistamiseks, mis on tegelikult elupaik, kus on näidatud, et eksisteerib üks või mitu kindlat elusolendite klassi ja selles artiklis käsitleme bioloogilise mitmekesisuse tunnused.
Mis on bioloogiline mitmekesisus?
Mõiste on seotud paljude orgaaniliste olendite elementide ja muutujatega. Elurikkuse mõistet saab mõista mitmelt tasandilt, olgu see siis taksonoomiliselt, funktsionaalselt, fülogeneetiliselt, geneetiliselt või troofiliselt, ning kõik need kuuluvad elurikkuse tunnuste hulka.
Piirkonda, mis on asustatud üksiku liigiga, mis on varajases eas, kuid evolutsioonilise vaatenurga kohaselt on geneetiliselt homogeensed isendid, mis on hajutatud väikestele geograafilistele aladele ja kitsale elupaigavahemikule, on väidetavalt. ökosüsteem, mille bioloogiline mitmekesisus on madal.
Bioloogilise mitmekesisuse mõiste tähendab, et ala sisaldab erinevaid liike ja ka nende bioloogilist varieeruvust piirkonnas. Seevastu elupaik, kus on mitu liiki, millest mõned võivad olla iidsed, teised, mille spetsialiseerumisprotsess on hiljuti kontrollitud, ning mille geneetiline materjal on heterogeenne ja laia levikuga, oleks piirkond, kus on suur mitmekesisus.
Siiski on viide madalale või suurele bioloogilisele mitmekesisusele suhteline mõiste. Sel põhjusel on mitmeid indekseid ja parameetreid, mille kaudu saab piirkonna mitmekesisust kvantifitseerida, näiteks Shannoni või Simpsoni indeks. Kui lähtume neist, siis täheldame, et elusolendite jaotus ei ole maailmas homogeenne.
Bioloogilise mitmekesisuse tunnuste hulka kuulub see, et seda suurem mitmekesisuse indeks on seda suurem, mida lähemale troopilistele piirkondadele jõuame. The bioloogilise mitmekesisuse omadused neid saab uurida kasutades kahte üksteist täiendavat distsipliini – ökoloogiat ja evolutsioonibioloogiat. Ökoloogia pooldajad keskenduvad eelkõige kohalikele mitmekesisust mõjutavatele teguritele, mis mõjuvad lühikese aja jooksul.
Samal ajal kui evolutsioonibioloogid keskenduvad seevastu kõrgematele ajaskaaladele ja keskenduvad muu hulgas sündmustele, mis on põhjustanud väljasuremise, kohanemiste tekke ja eristumise.
On näidatud, et viimase 50 aasta jooksul on inimeste kohalolek, globaalne soojenemine ja mitmesugused tegurid olnud võimelised muutma paljude liikide levikut ja mitmekesisust. Bioloogilise mitmekesisuse tunnuste tundmine ja kvantifitseerimine on vaadeldud probleeme lahendavate hüpoteeside püstitamiseks hädavajalikud elemendid.
Bioloogilise mitmekesisuse definitsioon
Esimene teadlane, kes kasutas ökoloogilises kirjanduses mõistet bioloogiline mitmekesisus, oli E. O Wilson 1988. aastal. Siiski on bioloogilise mitmekesisuse mõiste arenenud alates XNUMX. sajandist ja seda kasutatakse laialdaselt ka tänapäeval. Bioloogiline mitmekesisus viitab eluvormide mitmekesisusele. See laieneb kõikidele aine organiseerituse tasanditele ja on võimalik, et seda klassifitseeritakse evolutsioonilisest või funktsionaalsest ökoloogilisest vaatepunktist.
See tähendab, et mitmekesisust ei saa mõista ainult liikide arvu järgi. Muudel taksonoomilistel ja keskkonnatasemetel täheldatud varieeruvus avaldab samuti mõju, nagu selgitame selle postituse järgmistes osades.
Bioloogilise mitmekesisuse tunnuseid on uuritud juba Aristotelese ajast. Uudishimu uurida elu tekkimist ja vajadus kindlaks määrata kord ajendas filosoofe uurima erinevaid eluvorme ja looma suvalisi klassifitseerimissüsteeme. Nii sündisid nad süstemaatika ja taksonoomia ning seega ka mitmekesisuse analüüsi teadustes.
Bioloogilise mitmekesisuse tüübid
Nagu Bioloogilise mitmekesisuse tüübid, on bioloogilisel mitmekesisusel palju tunnuseid ja me käsitleme neid kõiki eraldi jaotistes, et teada saada Millised on bioloogilise mitmekesisuse tunnused?
geneetiline mitmekesisus
Bioloogilist mitmekesisust saab uurida erinevatel skaaladel, alustades geneetikast. Organism koosneb tuhandetest geenidest, mis on rühmitatud tema DNA-sse, mis on pakitud rakkudesse.
Geeni leidmise erinevad viisid, mida tuntakse alleelidena, ja kromosoomide mitmekesisus indiviidide vahel moodustavad geneetilise mitmekesisuse. Väike populatsioon, mille liikmete genoom on homogeenne, on mõnevõrra mitmekesine.
Geneetiline varieeruvus, mida võib leida samasse liiki kuuluvate indiviidide vahel, võib olla mitmete protsesside, nagu rekombinatsioonid, geenifondi isoleerimine, mutatsioonid, gradiendid, lokaalne selektiivne surve, tagajärg.
Eristumine saab evolutsiooni ja kohanemiste sünni aluseks. Muutuv populatsioon võib olla keskkonnatingimuste muutuste tulemus, kuid väike muutus võib olla tingitud populatsiooni vähenemisest või mõnel äärmuslikul juhul põhjustada liigi lokaalset väljasuremist.
Samuti on tõhusate liikide kaitseplaanide elluviimisel oluline teadmine isendite populatsiooni geneetilise muundamise astme kohta, kuna see parameeter mõjutab liigi vastupidavust ja püsivust.
individuaalne mitmekesisus
Sellel aine organiseerituse tasemel võime leida erinevusi üksikute organismide anatoomia, füsioloogia ja käitumise osas.
Rahvastiku mitmekesisus
Bioloogias määratletakse populatsioone kui isendite kogumit, mis on osa samast liigist, mis eksisteerivad ajas ja ruumis koos ja võivad potentsiaalselt paljuneda.
Kui me räägime populatsiooni tasemest, siis selle populatsiooni moodustavate isendite geneetiline modifitseerimine paneb oma liivatera nii, et bioloogiline mitmekesisus eksisteerib ja jällegi on aluseks adaptiivsele evolutsioonile. Selle konkreetne näide on inimpopulatsioon ise, kus kõigil indiviididel on näha fenotüübilisi variatsioone.
Liigid, millel puudub geneetiline varieeruvus ja millel on ühtlane populatsioon, kalduvad rohkem väljasuremisele, seda nii keskkonnast kui ka inimeste tegevusest tulenevatel põhjustel.
Mitmekesisus liigi tasandil
Kui liigume mateeria organiseerituse tasemel ülespoole, on võimalik analüüsida bioloogilise mitmekesisuse omadused liikide poolest. Bioloogiline mitmekesisus on sellel tasemel ökoloogide ja looduskaitsebioloogide ühine uurimisobjekt.
Liigitasemest kõrgem mitmekesisus
Bioloogilise mitmekesisuse tunnuseid saab analüüsida ka edaspidi liigitasemest kõrgemal. See on, võttes arvesse muid taksonoomilise klassifikatsiooni tasemeid, nagu perekonnad, perekonnad, järgud ja teised. Seda esineb aga sagedamini uuringutes, mis on seotud paleontoloogiaga.
Seega on võimalik mastaabis tõusta, et saada bioloogilise mitmekesisuse tähendus, kuni suudame saavutada biogeograafiaga tehtud võrdlused, mis pole midagi muud kui suurte geograafiliste piirkondade liikide erinevuste paljususe äratundmine.
Kuidas mõõdetakse bioloogilist mitmekesisust?
Bioloogide puhul on oluline omada parameetreid, mis hõlbustavad bioloogilise mitmekesisuse kvantifitseerimist. Selle töö lõpetatuks lugemiseks on erinevaid metoodikaid, seda saab mõõta isegi teoreetilisest või funktsionaalsest vaatenurgast.
Funktsionaalsed mõõteskaalad sisaldavad geneetilist, liikide ja ökosüsteemide mitmekesisust madalaimast kõrgeimani. Teoreetiline seisukoht põhineb alfa-, beeta- ja gamma-mitmekesisusel. Samamoodi saab kogukonda hinnata selle füüsiliste omaduste kirjeldamise kaudu.
Tavaliselt kasutatakse statistilisi indekseid, millega saab mõõta liikide mitmekesisust. Need võtavad kaks olulist mõõdikut, milleks on liikide koguarv proovis ja nende suhteline arvukus. Järgmisena kirjeldame mõõdikuid ja indekseid, mida ökoloogid enim kasutavad.
Alfa, beeta ja gamma mitmekesisus
Alfa, beeta ja gamma mitmekesisus on kolm mitmekesisuse skaalat, mida tunnustab IUCN, mis tähistab Rahvusvahelist Looduskaitse Liitu. Selle vaatenurga pakkus välja taimeökoloog Robert Harding Whittaker 1960. aastatel ja see kehtib tänaseni.
Alfa mitmekesisus on termin, mida kasutatakse liikide tähistamiseks kohalikul tasandil, st elupaigas või ökoloogilises koosluses. Beeta on koosluste liigilise koosseisu erinevus. Lõpuks on gamma liikide arv piirkondlikul tasandil.
See jaotus tekitab aga ebamugavusi kohaliku piirkonna määratlemisel ja piirkonna objektiivsel piiritlemisel, mis ületab pelgalt poliitilised piirid, millel pole bioloogiliselt tähtsust. Nende piiride tõstmist mõjutavad uuringuküsimus ja kaasatud grupp, mistõttu ei saa eelnevatele küsimustele üheselt vastata.
Enamikus bioloogilise mitmekesisuse tunnuseid käsitlevates ökoloogilistes uuringutes pööratakse tähelepanu alfa mitmekesisusele. Järgmisena selgitame mõnda näiteid bioloogilisest mitmekesisusest.
alfa mitmekesisus
Alfa mitmekesisus avaldub tavaliselt liigirikkuse ja liikide ühtluse nõuetes. Proovide võtmise ajal esindab teadlase valitud ala või tsoon tervet kogukonda. Seetõttu on piirkonna bioloogilise mitmekesisuse tunnuste mõõtmiseks esimene samm seal asustavate liikide arvu ja nimetuste loetelu koostamine.
Koosluses või piirkonnas leitud liikide arv on liigirikkus. Kui need andmed on teada, tuleb uurida muid elemente, nagu näiteks taksonoomiline ainulaadsus, taksonoomiline mitmekesisus, ökoloogiline tähtsus ja liikidevahelised vastasmõjud.
Tavaliselt suureneb liigirikkus ja bioloogiline mitmekesisus üldiselt sedamööda, kuidas uuritav ala laieneb või kui liigume suuremalt pikkus- ja laiuskraadilt ekvaatori poole.
Arvestada tuleb sellega, et mitte kõik liigid ei aita alal mitmekesisusele ühtmoodi kaasa. Ökoloogilisest vaatenurgast esindab bioloogilise mitmekesisuse erinevaid mõõtmeid troofiliste tasemete arv ja elutsüklite mitmekesisus, mis annavad oma panuse diferentseeritud viisil.
Mõnede liikide olemasolu piirkonnas on võimeline suurendama ökoloogilise koosluse mitmekesisust, teiste oma aga mitte.
beeta mitmekesisus
Beeta mitmekesisus on kogukondadevahelise mitmekesisuse mõõt. See mõõdab liikide muutumise ulatust ja astet üle gradiendi või ühest elupaigast teise. Seda tüüpi mõõtmise üks tegevusi on uurida mitmekesisuse võrdlemist mäe nõlval. Beeta mitmekesisus võtab arvesse ka liigilise koosseisu ajalist muutust.
gamma mitmekesisus
Gamma mitmekesisus on see, mille ülesanne on kvantifitseerida mitmekesisust kõrgemal ruumilisel tasandil. See on see, mis tegeleb liikide mitmekesisuse selgitamisega laias geograafilises piirkonnas. Tavaliselt selgub, et see on alfa mitmekesisuse ja nendevahelise beeta-diferentseerumise aste.
Sel viisil osutub gamma mitmekesisus kiiruseks, millega leitakse täiendavaid liike ja uuritakse nende geograafilist asendust.
Liikide mitmekesisuse indeksid
Ökoloogias kasutatakse laialdaselt mitmekesisuse indekseid, et seda matemaatiliste muutujate abil kvantifitseerida.
Mitmekesisuse indeks on statistiline kokkuvõte, mida kasutatakse erinevates elupaikades elavate kohalike liikide koguarvu mõõtmiseks. Indeksit võib esitada domineeriva või aktsiana ning räägime enimkasutatud indeksist.
Shannoni mitmekesisuse indeks
Konkreetse bioloogilise mitmekesisuse mõõtmiseks kasutatakse tavaliselt Shannoni indeksit või Shannon-Weaveri indeksit. Seda tähistab H ja indeksi väärtused jäävad ainult positiivsete arvude vahele. Enamikus ökosüsteemides hinnatakse indekseid vahemikus 2 kuni 4.
Väärtusi alla 2 peetakse suhteliselt väikese mitmekesisusega, nagu see on kõrbe ökosüsteem. Teisest küljest näitavad väärtused, mis on suuremad kui 3, kõrge mitmekesisuse olemasolu, nagu näiteks metsa või Troopiline kliima või riff.
Selle indeksi väärtuse arvutamiseks võetakse arvesse liikide arvu, mida me nimetame rikkuseks, ja nende suhtelist arvu, mida nimetame arvukuseks. Indeksi maksimaalne väärtus on tavaliselt 5 lähedal ja minimaalne väärtus 0, mis on koht, kus eksisteerivad ainult liigid, mis tähendab, et mitmekesisus puudub. Ökosüsteem, mille Shannoni indeks on 0, võib olla monokultuur.
Simpsoni mitmekesisuse indeks
Simpsoni indeks on see, mida tähistab D-täht ja see hindab tõenäosust, et kaks juhuslikult valitud isendit kuuluvad samasse liiki või mõnda teise taksonoomilisse kategooriasse.
Samamoodi väljendatakse Simpsoni mitmekesisuse indeksit kui 1 – D. Siis on väärtused vahemikus 0 kuni 1 ja vastupidiselt eelmisele indeksile väljendab see tõenäosust, et kaks juhuslikult valitud isendit moodustavad osa erinevatest liikidest.
Teine võimalus seda väljendada on vastastikuse indeksi abil, mis on esitatud kui 1/D. Sel viisil väljendab 1 väärtus sellise koosluse olemasolu, millel on ainult üks liik. Kui väärtus suureneb, on see märk sellest, et mitmekesisus on suurem.
Kuigi ökoloogilises kirjanduses kasutatakse kõige sagedamini Shannoni ja Simpsoni indekseid, on ka teisi, näiteks Margalefi, McIntoshi ja Pielou indeksit.
Miks peaksime bioloogilist mitmekesisust kvantifitseerima?
Bioloogilise mitmekesisuse mõõtmised on olulised, kui soovite saada andmeid mitmekesisuse kõikumiste kohta vastavalt keskkonnamuutustele, mis kahjustavad ökosüsteeme, olenemata sellest, kas need on põhjustatud looduslikult või inimeste tegevusest.
Elurikkuse mõõtmise põhjus on kontrollida, milliste tagajärgedega on elu evolutsioon Maal, mis sai alguse umbes 3.5 miljardit aastat tagasi ja kogu selle aja jooksul on elusolendid tekitanud erinevaid eluvorme, mida planeedil tänapäeval täheldatakse.
Seetõttu on selle tohutu arvu elusolendite eest vastutavad erinevad evolutsiooniprotsessid tänu konkurentsist vabanemisele, ökoloogilisele lahknemisele ja koosevolutsioonile.
