Biodiverzita je výraz, ktorý sa používa na označenie biologickej diverzity, čo je vlastne biotop, v ktorom sa ukázalo, že existuje jedna alebo niekoľko konkrétnych tried živých bytostí a v tomto článku sa budeme zaoberať vlastnosti biodiverzity.
Čo je biodiverzita?
Tento výraz súvisí s mnohými prvkami a premennými, ktoré organické bytosti majú. Pojem biodiverzita je možné chápať z viacerých úrovní, či už ide o taxonomickú, funkčnú, fylogenetickú, genetickú alebo trofickú úroveň a všetky sú súčasťou charakteristík biodiverzity.
Oblasť, ktorá je obývaná jediným druhom, ktorý je v ranom veku, ale z hľadiska evolúcie, exemplármi, ktoré sú geneticky homogénne, ktoré sa rozptýlili v malých geografických oblastiach a úzkom rozsahu biotopov, sa nazýva ekosystém s nízkou intenzitou biodiverzity.
Pojem biodiverzita znamená, že oblasť obsahuje rôzne druhy, ako aj ich biologické variácie v rámci oblasti. Naopak, biotop, ktorý má niekoľko druhov, z ktorých niektoré môžu byť staré, iné, ktorých proces špecializácie bol overený nedávno, ktorý má genetický materiál, ktorý je heterogénny a má široké rozšírenie, by bol regiónom s vysokou diverzitou.
Odkaz na nízku alebo vysokú biodiverzitu je však relatívny pojem. Z tohto dôvodu existuje niekoľko indexov a parametrov, prostredníctvom ktorých je možné kvantifikovať diverzitu oblasti, ako je okrem iného Shannonov alebo Simpsonov index. Ak si na nich založíme, spozorujeme, že rozmiestnenie živých bytostí nie je vo svete homogénne.
Súčasťou charakteristík biodiverzity je, že čím viac sa priblížime k tropickým oblastiam, vyššiu mieru diverzity možno nájsť. The charakteristiky biodiverzity možno ich študovať pomocou dvoch odborov, ktoré sa navzájom dopĺňajú, ekológie a evolučnej biológie. Priaznivci ekológie sa zameriavajú najmä na faktory, ktoré ovplyvňujú lokálnu diverzitu a pôsobia v krátkych časových úsekoch.
Zatiaľ čo evoluční biológovia sa na druhej strane zameriavajú na vyššie časové škály a zameriavajú sa na udalosti, ktoré spôsobili vyhynutie, generovanie adaptácií a speciáciu, medzi inými.
Ukázalo sa, že za posledných 50 rokov prítomnosť ľudí, globálne otepľovanie a rôzne faktory boli schopné zmeniť distribúciu a diverzitu značného počtu druhov. Poznanie a kvantifikácia charakteristík biodiverzity sú základnými prvkami pre formulovanie hypotéz na riešenie pozorovaných problémov.
Definícia biodiverzity
Prvým výskumníkom, ktorý v ekologickej literatúre použil termín biodiverzita, bol E. O Wilson v roku 1988. Pojem biologická diverzita sa však vyvíjal už od XNUMX. storočia a dodnes sa široko používa. Biodiverzita sa vzťahuje na rozmanitosť foriem života. Rozširuje sa na všetky úrovne organizácie hmoty a je možné, že je klasifikovaný z evolučného alebo funkčného ekologického hľadiska.
To znamená, že diverzitu nemožno chápať len z hľadiska počtu druhov. Variabilita pozorovaná na iných taxonomických a environmentálnych úrovniach má tiež vplyv, ako vysvetlíme v budúcich častiach tohto príspevku.
Charakteristiky biodiverzity boli predmetom štúdií už od čias Aristotela. Zvedavosť študovať pôvod života a potreba určiť poriadok viedli filozofov k štúdiu rôznych foriem života a k zavedeniu ľubovoľných klasifikačných systémov. Takto sa zrodili vo vedách o systematike a taxonómii, a teda aj v analýze diverzity.
Typy biodiverzity
pokiaľ ide o Typy biodiverzityexistuje mnoho charakteristík biodiverzity a my sa na každú z nich budeme odvolávať v samostatných častiach, aby sme Aké sú charakteristiky biodiverzity?
genetická diverzita
Biologická diverzita sa dá študovať v rôznych mierkach, počnúc genetikou. Organizmus sa skladá z tisícok génov zoskupených v jeho DNA, ktorá je zabalená vo vnútri buniek.
Rôzne spôsoby, ako možno nájsť gén, ktoré sú známe ako alely, a diverzifikácie v chromozómoch medzi jednotlivcami tvoria genetickú diverzitu. Malá populácia, ktorá má medzi členmi homogénny genóm, je trochu rôznorodá.
Genetická variácia, ktorú možno nájsť medzi jedincami patriacimi k rovnakému druhu, môže byť okrem iného dôsledkom mnohých procesov, ako sú rekombinácie, izolácia genofondu, mutácie, gradienty, lokálne selektívne tlaky.
Diferenciácia sa stáva základom evolúcie a zrodu adaptácií. Variabilná populácia môže byť výsledkom zmien v podmienkach prostredia, ale malá zmena môže byť spôsobená poklesom populácie alebo v niektorých extrémnych prípadoch môže spôsobiť lokálne vyhynutie druhu.
Rovnako schopnosť poznať stupeň genetickej modifikácie populácie jedincov je nevyhnutná, ak sa majú realizovať efektívne plány ochrany druhov, keďže tento parameter ovplyvňuje odolnosť a vytrvalosť druhu.
individuálna rôznorodosť
Na tejto úrovni organizácie hmoty môžeme nájsť variácie z hľadiska anatómie, fyziológie a správania v jednotlivých organizmoch.
Rozmanitosť obyvateľstva
V biológii sú populácie definované ako súbor jedincov, ktorí sú súčasťou toho istého druhu, ktorí koexistujú v čase a priestore, a ktoré sa môžu potenciálne rozmnožovať.
Ak hovoríme o úrovni populácie, genetická modifikácia jedincov, ktorí tvoria uvedenú populáciu, kladie zrnko piesku tak, aby existovala biodiverzita, a opäť tvorí základ pre adaptačnú evolúciu, ktorá sa má uskutočniť. Špecifickým príkladom je samotná ľudská populácia, v ktorej všetci jednotlivci vykazujú pozorovateľné fenotypové variácie.
Druhy, ktoré nemali genetické variácie a majú jednotné populácie, sú viac naklonené vyhynutiu, a to v dôsledku príčin, ktoré pochádzajú z prostredia, ako aj tých, ktoré boli spôsobené činnosťou ľudí.
Diverzita na úrovni druhov
Ak stúpame v úrovni organizácie hmoty, je možné analyzovať charakteristiky biodiverzity z hľadiska druhov. Biodiverzita je na tejto úrovni bežným predmetom štúdia ekológov a ochranárskych biológov.
Rozmanitosť nad úrovňou druhov
Charakteristiky biodiverzity možno naďalej analyzovať nad úrovňou druhov. To je, berúc do úvahy ďalšie úrovne taxonomickej klasifikácie, ako sú rody, čeľade, rády a iné. To je však bežnejšie v štúdiách, ktoré sú spojené s paleontológiou.
Je teda možné zvýšiť rozsah, získať význam biodiverzity, kým nedosiahneme porovnania vykonané biogeografiou, čo nie je nič iné ako rozpoznanie množstva rozdielov medzi druhmi vo veľkých geografických oblastiach.
Ako sa meria biodiverzita?
V prípade biológov je dôležité mať parametre, ktoré uľahčujú kvantifikáciu biodiverzity. Na to, aby sa táto práca považovala za dokončenú, existujú rôzne metodológie, možno ju dokonca merať z teoretického alebo funkčného hľadiska.
Funkčné meracie škály obsahujú genetickú, druhovú a ekosystémovú diverzitu, od najnižšej po najvyššiu. Teoretické hľadisko je založené na alfa, beta a gama diverzite. Rovnakým spôsobom môže byť komunita hodnotená prostredníctvom popisu jej fyzických vlastností.
Bežne sa používajú štatistické indexy, pomocou ktorých je možné merať diverzitu druhov. Tie prijímajú dve dôležité merania, ktorými sú celkový počet druhov vo vzorke a ich relatívna početnosť. Ďalej si popíšeme miery a indexy, ktoré ekológovia najviac využívajú.
Alfa, beta a gama diverzita
Alfa, beta a gama diverzita sú tri škály diverzity, ktoré uznáva IUCN, čo je skratka pre International Union for Conservation of Nature. Tento názor navrhol rastlinný ekológ Robert Harding Whittaker v 1960. rokoch minulého storočia a platí dodnes.
Alfa diverzita je termín používaný na označenie druhov na miestnej úrovni, to znamená v rámci biotopu alebo ekologickej komunity. Beta je rozdiel v druhovom zložení medzi spoločenstvami. Nakoniec, gama je počet druhov na regionálnej úrovni.
Toto rozdelenie však spôsobuje nepríjemnosti, pokiaľ ide o definovanie lokálnej oblasti a objektívneho vymedzenia regiónu, mimo čisto politických hraníc, ktoré z biologického hľadiska nemajú žiadny význam. Zvyšovanie týchto limitov je ovplyvnené študijnou otázkou a zainteresovanou skupinou, kvôli čomu predchádzajúce otázky nemôžu mať jednoznačnú odpoveď.
Vo väčšine ekologických výskumov zaoberajúcich sa vlastnosťami biodiverzity sa kladie dôraz na alfa diverzitu. Ďalej si niektoré vysvetlíme príklady biodiverzity.
alfa rozmanitosť
Alfa diverzita sa zvyčajne prejavuje v požiadavkách na druhovú bohatosť a vyrovnanosť druhov. Počas odberu vzoriek oblasť alebo zóna, ktorú si vedec vyberie, predstavuje celú komunitu. Vytvorenie zoznamu počtu a názvov druhov, ktoré ju obývajú, je preto prvým krokom k tomu, aby bolo možné zmerať charakteristiky biodiverzity oblasti.
Počet druhov nájdených v rámci komunity alebo oblasti je druhovou bohatosťou. Keď sú tieto údaje známe, musia sa študovať ďalšie prvky, ako napríklad taxonomická jedinečnosť, taxonomická diverzita, ekologický význam a interakcie medzi druhmi.
Bohatstvo druhov a biodiverzita vo všeobecnosti sa zvyčajne zvyšujú, keď sa oblasť, ktorú študujeme, rozširuje alebo keď sa presúvame z väčšej na menšiu dĺžku a šírku smerom k rovníku.
Je potrebné vziať do úvahy, že nie všetky druhy prispievajú k existencii rozmanitosti v oblasti rovnakým spôsobom. Z ekologického hľadiska sú rôzne dimenzie biodiverzity reprezentované počtom trofických úrovní a rozmanitosťou životných cyklov, ktoré prispievajú diferencovaným spôsobom.
Existencia niektorých druhov v oblasti má schopnosť zvýšiť úroveň diverzity ekologického spoločenstva, zatiaľ čo iné nie.
beta diverzita
Beta diverzita je mierou diverzity, ktorá je zachytená medzi komunitami. Je to miera rozsahu a stupňa zmeny druhov naprieč gradientom alebo z jedného biotopu do druhého. Jednou z činností tohto typu merania je štúdium porovnania diverzity na svahu hory. Beta diverzita zohľadňuje aj dočasnú zmenu v druhovom zložení.
gama diverzita
Gamma diverzita je tá, ktorej funkciou je kvantifikovať diverzitu na vyššej priestorovej úrovni. Je to ten, ktorý sa zaoberá vysvetľovaním rozmanitosti druhov v širokom geografickom rozsahu. Zvyčajne sa ukáže, že ide o alfa diverzitu a stupeň beta diferenciácie medzi nimi.
Týmto spôsobom sa gama diverzita ukáže ako rýchlosť, pri ktorej sa nachádzajú ďalšie druhy a študuje sa ich geografická substitúcia.
Indexy druhovej diverzity
V ekológii sa široko používajú indexy diverzity na ich kvantifikáciu pomocou matematických premenných.
Index diverzity je koncipovaný ako štatistický súhrn, ktorý sa používa na meranie celkového počtu miestnych druhov žijúcich v rôznych biotopoch. Index môže byť reprezentovaný ako dominancia alebo ako akcia a budeme hovoriť o najpoužívanejších.
Shannonov index diverzity
Shannonov index alebo Shannon-Weaverov index sa bežne používa na meranie špecifickej biodiverzity. Je reprezentovaný písmenom H' a hodnoty indexu sa pohybujú iba medzi kladnými číslami. Vo väčšine ekosystémov majú indexy hodnotu od 2 do 4.
Hodnoty pod 2 sa považujú za hodnoty s relatívne malou rozmanitosťou, ako je tomu v prípade púštny ekosystém. Na druhej strane hodnoty vyššie ako 3 naznačujú existenciu vysokej úrovne diverzity, ako je to v prípade lesa resp. Tropické ovzdušie alebo útes.
Na výpočet hodnoty tohto indexu sa berie do úvahy počet druhov, ktoré nazývame bohatstvo, a ich relatívny počet, ktorý nazývame hojnosť. Maximálna hodnota indexu je zvyčajne blízka 5 a minimálna hodnota je 0, čo je miesto, kde existujú iba druhy, čo znamená, že neexistuje žiadna diverzita. Ekosystém so Shannonovým indexom 0 môže byť monokultúrou.
Simpsonov index diverzity
Simpsonov index je ten, ktorý je reprezentovaný písmenom D a odhaduje pravdepodobnosť, že dvaja náhodne vybraní jedinci zo vzorky patria do rovnakého druhu alebo do inej taxonomickej kategórie.
Rovnakým spôsobom je Simpsonov index diverzity vyjadrený ako 1 – D. Potom sú hodnoty medzi 0 a 1 a inverzne k predchádzajúcemu indexu vyjadruje pravdepodobnosť, že dvaja náhodne vybraní jedinci sú súčasťou rôznych druhov.
Ďalším spôsobom, ako to vyjadriť, je recipročný index, ktorý je reprezentovaný ako 1/D. Takto hodnota 1 vyjadruje existenciu spoločenstva, ktoré má len jeden druh. Ak sa hodnota zvýši, znamená to, že existuje väčšia rozmanitosť.
Aj keď sa v ekologickej literatúre najčastejšie používajú indexy Shannon a Simpson, existujú aj iné, ako napríklad index Margalef, McIntosh a Pielou.
Prečo by sme mali kvantifikovať biodiverzitu?
Merania biodiverzity sú nevyhnutné, ak chcete mať k dispozícii údaje o kolísaní diverzity podľa zmien v životnom prostredí, ktoré poškodzujú ekosystémy, či už sú spôsobené prirodzeným spôsobom alebo činnosťou ľudí.
Dôvodom merania biodiverzity je overenie dôsledkov evolúcie života na Zemi, ktorá sa začala približne pred 3.5 miliardami rokov a počas celej tej doby živé bytosti dali vzniknúť rôznym formám života, ktoré dnes pozorujeme na planéte.
Preto sú rôzne procesy evolúcie zodpovedné za tento obrovský počet živých bytostí vďaka oslobodeniu sa od konkurencie, ekologickej divergencie a spoločnej evolúcie.
