מגוון ביולוגי הוא ביטוי המשמש להתייחסות למגוון ביולוגי, שהוא למעשה בית גידול שבו הוכח שיש סוג מסוים אחד או כמה יצורים חיים ובמאמר זה נעסוק ב תכונות של מגוון ביולוגי.
מה זה מגוון ביולוגי?
המונח קשור למרכיבים ולמשתנים הרבים שיש ליצורים אורגניים. ניתן להבין את מושג המגוון הביולוגי מכמה רמות, בין אם זה מהרמה הטקסונומית, התפקודית, הפילוגנטית, הגנטית או הטרופית וכולם חלק ממאפייני המגוון הביולוגי.
אזור המאוכלס במין בודד שגילו מוקדם, אך עד לנקודת מבט אבולוציונית, על ידי דגימות שהן הומוגניות מבחינה גנטית שהתפזרו על פני אזורים גיאוגרפיים קטנים וטווח צר של בתי גידול, אומרים שהוא מערכת אקולוגית בעלת מגוון ביולוגי בעוצמה נמוכה.
המושג של מגוון ביולוגי פירושו שאזור מכיל מינים שונים, כמו גם השונות הביולוגית שלהם, בתוך אזור. לעומת זאת, בית גידול שיש בו כמה מינים, חלקם עשויים להיות עתיקים, אחרים שתהליך ההתמחות שלהם אומת לאחרונה, שיש בו חומר גנטי הטרוגני ובעל תפוצה רחבה, יהיה אזור שיש לו מגוון גבוה.
עם זאת, ההתייחסות למגוון ביולוגי נמוך או גבוה היא מונחים יחסיים. מסיבה זו, ישנם מספר מדדים ופרמטרים באמצעותם ניתן לכמת את הגיוון של אזור, כמו מדד שאנון או סימפסון, בין היתר. אם נתבסס עליהם, נבחין שהתפלגות היצורים החיים אינה הומוגנית בעולם.
מה שחלק מהמאפיינים של המגוון הביולוגי הוא שניתן למצוא שיעור גיוון גבוה יותר ככל שאנו מתקרבים לאזורים הטרופיים. ה מאפיינים של מגוון ביולוגי ניתן ללמוד אותם באמצעות שני דיסציפלינות המשלימות זו את זו, אקולוגיה וביולוגיה אבולוציונית. תומכי האקולוגיה מתמקדים במיוחד בגורמים המשפיעים על המגוון המקומי ופועלים בפרקי זמן קצרים.
בעוד שביולוגים אבולוציוניים, לעומת זאת, מתמקדים בסקאלות זמן גבוהות יותר ומתמקדים בין היתר באירועים שהביאו להכחדה, ביצירת ההסתגלות ובסוגיות.
מה שהוכח הוא שב-50 השנים האחרונות, נוכחותם של בני אדם, התחממות כדור הארץ וגורמים שונים הצליחו לשנות את התפוצה והמגוון של מספר לא מבוטל של מינים. ידע וכימות של מאפייני המגוון הביולוגי הם מרכיבים חיוניים לגיבוש השערות לפתרון הבעיות הנצפות.
הגדרה של מגוון ביולוגי
החוקר הראשון שהשתמש במונח מגוון ביולוגי בספרות האקולוגית היה E. O Wilson, בשנת 1988. עם זאת, הרעיון של מגוון ביולוגי נמצא בפיתוח מאז המאה ה-XNUMX, והוא ממשיך להיות בשימוש נרחב כיום. המגוון הביולוגי מתייחס למגוון צורות החיים. הוא משתרע על כל רמות הארגון של החומר, וייתכן שהוא מסווג מנקודת מבט אקולוגית אבולוציונית או פונקציונלית.
כלומר, לא ניתן להבין את הגיוון רק במונחים של מספר המינים. השונות הנצפית ברמות טקסונומיות וסביבתיות אחרות משפיעה גם היא, כפי שנסביר בסעיפים הבאים של פוסט זה.
מאפייני המגוון הביולוגי היו נושא למחקרים מאז תקופת אריסטו. הסקרנות לחקור את מקור החיים והצורך לקבוע סדר הביאו את הפילוסופים לחקור את צורות החיים השונות ולבסס מערכות סיווג שרירותיות. בדרך זו הם נולדו במדעי השיטתיות והטקסונומיה, ולכן, ניתוח השונות.
סוגי המגוון הביולוגי
באשר סוגי המגוון הביולוגי, ישנם מאפיינים רבים של המגוון הביולוגי ואנו הולכים להתייחס לכל אחד מהם בסעיפים נפרדים, כדי לדעת מהם המאפיינים של המגוון הביולוגי?
מגוון גנטי
ניתן ללמוד מגוון ביולוגי בהיקפים שונים, החל בגנטיקה. אורגניזם מורכב מאלפי גנים המקובצים ב-DNA שלו, שארוז בתוך התאים.
הדרכים השונות שבהן ניתן למצוא גן, הידועות בשם אללים, והגיוון בכרומוזומים בין פרטים מרכיבים את המגוון הגנטי. אוכלוסייה קטנה, שיש לה גנום הומוגני בין חבריה, מגוונת במקצת.
השונות הגנטית שניתן למצוא בין פרטים המשתייכים לאותו מין יכולה להיות השפעה של מספר תהליכים כמו רקומבינציות, בידוד מאגר גנים, מוטציות, שיפועים, לחצים סלקטיביים מקומיים, בין תופעות אחרות.
הדיפרנציאציה הופכת לבסיס לאבולוציה ולהולדת ההתאמות. אוכלוסיה משתנה עשויה להיות תוצר של שינויים בתנאי הסביבה, אך שינוי מועט עשוי לנבוע מירידה באוכלוסייה, או במקרים קיצוניים מסוימים לגרום להכחדה מקומית של מין.
כמו כן, היכולת להיות בעלת ידע על מידת השינוי הגנטי של אוכלוסיית פרטים היא חיונית כדי ליישם תוכניות יעילות לשימור מינים, שכן פרמטר זה משפיע על חוסנו והתמדה של המין.
גיוון אינדיבידואלי
ברמה זו של ארגון החומר, אנו יכולים למצוא שונות במונחים של אנטומיה, פיזיולוגיה והתנהגות באורגניזמים בודדים.
מגוון אוכלוסיות
בביולוגיה, אוכלוסיות מוגדרות כקבוצה של פרטים שהם חלק מאותו מין המתקיימים במקביל בזמן ובמרחב, ושעשויים להתרבות.
אם אנחנו מדברים על רמת אוכלוסיה, השינוי הגנטי של הפרטים המרכיבים את אותה אוכלוסייה, מעמיד את גרגר החול שלו כך שקיים מגוון ביולוגי, ושוב, מהווה את הבסיס לאבולוציה הסתגלותית שתתרחש. דוגמה ספציפית לכך היא האוכלוסייה האנושית עצמה, שבה כל הפרטים מציגים שונות פנוטיפית ניתנת לצפייה.
מינים שלא הייתה להם שונות גנטית ובעלי אוכלוסיות אחידות נוטים יותר להכחדה, הן בשל סיבות המגיעות מהסביבה, והן מאלה שנגרמו מפעילותם של בני אדם.
גיוון ברמת המין
אם נלך בעלייה ברמת הארגון של החומר, אפשר לנתח את מאפיינים של מגוון ביולוגי מבחינת מינים. המגוון הביולוגי הוא מושא מחקר נפוץ על ידי אקולוגים וביולוגים לשימור ברמה זו.
גיוון מעל רמת המין
ניתן להמשיך לנתח את מאפייני המגוון הביולוגי מעל רמת המין. זאת, תוך התחשבות ברמות אחרות של סיווג טקסונומי כגון סוגים, משפחות, סדרים ואחרים. עם זאת, זה נפוץ יותר במחקרים שקשורים לפליאונטולוגיה.
לפיכך, ניתן לעלות בקנה מידה, להשיג את משמעות המגוון הביולוגי, עד שנוכל להשיג את ההשוואות שנעשות על ידי ביוגיאוגרפיה, שהיא לא יותר מאשר הכרה בשפע של הבדלים בין מינים באזורים גיאוגרפיים גדולים.
כיצד נמדד המגוון הביולוגי?
במקרה של ביולוגים, מה שרלוונטי הוא פרמטרים שמקלים על כימות המגוון הביולוגי. כדי לראות בעבודה זו הושלמה, ישנן מתודולוגיות שונות, ניתן אפילו למדוד אותה מנקודת מבט תיאורטית או תפקודית.
סולמות מדידה פונקציונליים מכילים מגוון גנטי, מינים ומערכות אקולוגיות, מהנמוך לגבוה. נקודת המבט התיאורטית מבוססת על גיוון אלפא, בטא וגמא. באותו אופן, ניתן להעריך קהילה, באמצעות תיאור התכונות הפיזיות שלה.
נהוג להשתמש במדדים סטטיסטיים בעזרתם ניתן למדוד את מגוון המינים. אלה נוקטים שני מדדים חשובים, שהם המספר הכולל של המינים בדגימה והשפע היחסי שלהם. לאחר מכן, נתאר את המדדים והמדדים המשמשים ביותר את האקולוגים.
גיוון אלפא, בטא וגמא
גיוון אלפא, בטא וגמא הם שלושת סולמות הגיוון המוכרים על ידי IUCN, המייצג את האיגוד הבינלאומי לשימור הטבע. נקודת מבט זו הוצעה על ידי אקולוג הצמחים רוברט הארדינג וויטאקר בשנות ה-1960 והיא תקפה עד היום.
גיוון אלפא הוא המונח המשמש לציון מינים ברמה המקומית, כלומר בתוך בית גידול או קהילה אקולוגית. בטא הוא ההבדל בהרכב המינים בין קהילות. לבסוף, גמא הוא מספר המינים ברמה האזורית.
אולם חלוקה זו מייצרת אי נוחות בכל הנוגע להגדרת האזור המקומי וכיצד יש לתחם אזור אובייקטיבית, מעבר לגבולות פוליטיים גרידא שאין להם משמעות ביולוגית. העלאת גבולות אלו מושפעת משאלת המחקר ומהקבוצה המעורבת, אשר בשל כך לא יכולה להיות לשאלות הקודמות תשובה ברורה.
ברוב המחקרים האקולוגיים העוסקים במאפייני המגוון הביולוגי, מייחסים חשיבות למגוון אלפא. בהמשך נסביר כמה דוגמאות למגוון ביולוגי.
גיוון אלפא
מגוון אלפא נחשף בדרך כלל בעושר המינים ובדרישות אחידות המינים. במהלך דגימה שבוצעה, האזור או האזור שהמדען בוחר מייצג קהילה שלמה. מסיבה זו, עריכת רשימה של מספר ושמם של המינים המאכלסים אותו היא הצעד הראשון כדי להיות מסוגל למדוד את מאפייני המגוון הביולוגי של אזור.
מספר המינים שנמצאים בתוך קהילה או אזור הוא עושר המינים. כאשר נתונים אלו ידועים, יש לחקור אלמנטים נוספים, כגון, למשל, ייחוד טקסונומי, מגוון טקסונומי, משמעות אקולוגית ואינטראקציות בין מינים, בין היתר.
בדרך כלל, עושר המינים, והמגוון הביולוגי בכלל, גדל ככל שהשטח שאנו חוקרים מתרחב או כאשר אנו עוברים מקו אורך וקווי רוחב גדולים לקטן יותר לכיוון קו המשווה.
יש לקחת בחשבון שלא כל המינים עוזרים באותה צורה כדי להתקיים מגוון באזור. מנקודת מבט אקולוגית, הממדים השונים של המגוון הביולוגי מיוצגים על ידי מספר הרמות הטרופיות ומגוון מחזורי החיים התורמים בצורה מובחנת.
לקיומם של מינים מסוימים באזור יש את היכולת להגביר את רמת הגיוון של קהילה אקולוגית, בעוד של אחרים לא.
גיוון בטא
גיוון בטא הוא מדד לגיוון שנלכד בין קהילות. זהו מדד לטווח ומידת השינוי במינים על פני שיפוע או מבית גידול אחד למשנהו. אחת הפעילויות של מדידה מסוג זה היא לימוד השוואת המגוון במדרון ההר. גיוון בטא לוקח בחשבון גם את השינוי הזמני בהרכב המינים.
גיוון גמא
גיוון גמא הוא זה שתפקידו לכמת גיוון ברמה מרחבית גבוהה יותר. הוא זה שעוסק בהסברת מגוון המינים בטווח גיאוגרפי רחב. בדרך כלל מסתבר שזה של גיוון האלפא ומידת ההבחנה בטא ביניהם.
בדרך זו, מתברר שמגוון הגמא הוא הקצב שבו מוצאים מינים נוספים והחלפתם הגיאוגרפית נחקרת.
מדדי מגוון המינים
באקולוגיה נעשה שימוש נרחב במדדי הגיוון, על מנת לכמת אותו באמצעות משתנים מתמטיים.
מדד גיוון מושג כסיכום סטטיסטי המשמש למדידת המספר הכולל של מינים מקומיים החיים בבתי גידול שונים. המדד יכול להיות מיוצג כדומיננטיות או כהון ואנו הולכים לדבר על הנפוצים ביותר.
אינדקס הגיוון של שאנון
מדד שאנון, או מדד שאנון-וויבר, משמש בדרך כלל למדידת מגוון ביולוגי ספציפי. הוא מיוצג על ידי H', וערכי האינדקס נעים רק בין מספרים חיוביים. ברוב המערכות האקולוגיות המדדים מוערכים בין 2 ל-4.
ערכים מתחת ל-2 נחשבים לבעלי גיוון מועט יחסית, כמו במקרה של מערכת אקולוגית מדברית. מצד שני, ערכים גדולים מ-3 מצביעים על קיומה של רמה גבוהה של גיוון, כמו במקרה של היער או אקלים טרופי או שונית.
כדי לחשב את ערכו של מדד זה, מתחשבים במספר המינים, שהוא מה שאנו מכנים עושר, ומספרם היחסי, שאנו מכנים שפע. הערך המקסימלי של המדד בדרך כלל קרוב ל-5 והערך המינימלי הוא 0, שזה המקום בו קיימים רק מינים, כלומר אין גיוון. מערכת אקולוגית עם אינדקס שאנון של 0 עשויה להיות מונו-תרבות.
מדד הגיוון של סימפסון
המדד של סימפסון הוא זה שמיוצג באות D, והוא מעריך את ההסתברות ששני פרטים שנבחרו באקראי ממדגם שייכים לאותו מין, או לקטגוריה טקסונומית אחרת.
באותו אופן, מדד הגיוון של סימפסון מבוטא כ-1 – D. אז הערכים הם בין 0 ל-1, ובהפוך על המדד הקודם, הוא מבטא את ההסתברות ששני פרטים שנבחרו באקראי מהווים חלק ממינים שונים.
דרך נוספת לקבוע זאת היא באמצעות אינדקס הדדי שמיוצג כ-1/D. באופן זה, הערך של 1 מבטא את קיומה של קהילה שיש בה רק מין אחד. אם הערך עולה, זה אינדיקציה שיש גיוון גדול יותר.
למרות שהמדדים שאנון וסימפסון הם הנפוצים ביותר בספרות האקולוגית, ישנם אחרים כמו אינדקס מרגלף, מקינטוש ופיילו, בין היתר.
מדוע עלינו לכמת את המגוון הביולוגי?
מדידות המגוון הביולוגי חיוניות אם בכוונתך לקבל נתונים על תנודות במגוון, בהתאם לשינויים בסביבה הפוגעים במערכות אקולוגיות, בין אם נגרמו באופן טבעי ובין אם כתוצאה מפעולה של בני אדם.
הסיבה למדידת המגוון הביולוגי היא לאמת את ההשלכות של התפתחות החיים על פני כדור הארץ, שהחלה לפני כ-3.5 מיליארד שנים ובמשך כל הזמן הזה, יצורים חיים הולידו צורות חיים שונות, הנצפות על הפלנטה כיום.
לכן, התהליכים השונים של האבולוציה היו אחראים למספר העצום הזה של יצורים חיים, הודות לשחרור התחרות, הפער האקולוגי והאבולוציה המשותפת.
