BIODIVERZITA: CHARAKTERISTIKA, VÝZNAM A PRÍKLADY - BIOLÓGIE - 2026

Biodiverzity alebo biodiverzity je skratka pre "biodiverzity" a vzťahuje sa na viacerých prvkov variabilita prítomných organických bytostí. Tento pojem možno pochopiť z rôznych úrovní, či už ide o taxonomické, funkčné, fylogenetické, genetické alebo trofické.

Ekosystém s nízkou biodiverzitou bude regiónom obývaným jedným druhom raného veku (z evolučného hľadiska), ktorý je zložený z geneticky homogénnych jedincov, ktoré sa nachádzajú v diskrétnych zemepisných oblastiach a na úzkom okruhu biotopov.

Biodiverzita zahŕňa rôzne druhy - a ich biologické variácie - v rámci regiónu.
Zdroj: pixabay.com

Naopak, biotop s niekoľkými druhmi - niektorými starými, inými, ktorých špekulatívny proces sa nedávno vyskytol - ktorého genetický materiál je heterogénny a široko distribuovaný, by bol regiónom s vysokou diverzitou.

Vysoká a nízka sú však relatívne pojmy. Preto existuje niekoľko ukazovateľov a parametrov, ktoré nám umožňujú okrem iného kvantifikovať rozmanitosť regiónu, napríklad index Shannon a Simpson. Na základe nich vidíme, že distribúcia živých organizmov nie je na planéte homogénna. Keď sa priblížime k trópom, zvyčajne sa vyskytuje viac rozmanitosti.

Biodiverzitu je možné študovať pomocou dvoch doplnkových disciplín: ekológia a evolučná biológia. Ekológovia sa zameriavajú predovšetkým na faktory, ktoré ovplyvňujú miestnu diverzitu a ktoré fungujú v krátkom časovom období.

Evoluční biológovia sa zameriavajú okrem iného na vyššie časové limity a na vyhynutie, vytváranie adaptácií a špekulácie.

V posledných 50 rokoch ľudská prítomnosť, globálne otepľovanie a ďalšie faktory zmenili distribúciu a rozmanitosť významného počtu druhov. Znalosti a kvantifikácia biodiverzity sú základnými prvkami pri formulácii riešení tohto problému.

Čo je to biologická diverzita?

Prvým človekom, ktorý použil termín biodiverzita v ekologickej literatúre, bol E. O Wilson v roku 1988. Koncept biologickej diverzity sa však vyvíjal už od 19. storočia a dodnes sa stále používa.

Biodiverzita znamená rozmanitosť foriem života. Toto sa vzťahuje na všetky úrovne organizácie a dá sa klasifikovať z evolučného alebo ekologického (funkčného) hľadiska.

To znamená, že rozmanitosť nie je chápaná iba z hľadiska počtu druhov. Ako uvidíme neskôr, má vplyv aj variabilita na iných taxonomických úrovniach a úrovniach životného prostredia.

Biodiverzita sa študovala od čias aristotelov. Vnútorná zvedavosť na život a potreba ustanoviť poriadok viedli filozofov k štúdiu rôznych foriem života ak zavedeniu ľubovoľných klasifikačných systémov. Takto sa zrodili vedy o systematike a taxonómii, a teda aj štúdium rozmanitosti.

Charakteristiky biodiverzity

Genetická rozmanitosť

Biologickú diverzitu je možné študovať v rôznych mierkach, počnúc genetikou. Organizmus je tvorený tisíckami génov zoskupených do DNA, ktorá je organizovaná vnútri jeho buniek.

Rôzne formy, ktoré nájdeme génu (známeho ako alely), a variácie chromozómov medzi jednotlivcami predstavujú genetickú diverzitu. Malá populácia, ktorej genóm je medzi svojimi členmi homogénny, je trochu rôznorodá.

Genetická variabilita, ktorú nachádzame medzi jedincami toho istého druhu, je okrem iného výsledkom série procesov, ako sú: mutácie, rekombinácia, genetické polymorfizmy, izolácia genofondu, lokálne selektívne tlaky a gradienty.

Variácia je základom evolúcie a generovania prispôsobení. Premenlivá populácia môže reagovať na zmeny podmienok prostredia, zatiaľ čo malá variabilita sa môže prejaviť poklesom populácie alebo v extrémnych prípadoch by mohla viesť k miestnemu vyhynutiu druhu.

Okrem toho, ak sa majú vypracovať účinné plány ochrany, je nevyhnutná znalosť stupňa genetickej variability populácie, pretože tento parameter ovplyvňuje odolnosť a perzistenciu druhu.

Individuálna rozmanitosť

Na tejto úrovni organizácie nachádzame rozdiely v anatómii, fyziológii a správaní v jednotlivých organizmoch.

Diverzita obyvateľstva

V biológii definujeme populácie ako súbor jedincov toho istého druhu, ktorí koexistujú v čase a priestore a ktoré sa môžu potenciálne rozmnožovať.

Na populačnej úrovni genetická variácia jednotlivcov, ktorí ju tvoria, prispieva k biodiverzite a opäť je základom pre adaptívny vývoj. Jasným príkladom je ľudská populácia, kde všetci jedinci vykazujú značné fenotypové variácie.

Druhy, ktorým chýba genetická variabilita a majú jednotné populácie, sú náchylnejšie na vyhynutie, a to tak z environmentálnych, ako aj z ľudských dôvodov.

Rozmanitosť na úrovni druhov

Ak sa posunieme na vyššiu úroveň organizácie, môžeme analyzovať biodiverzitu z hľadiska druhov. Ekológovia a biologi ochrany prírody na tejto úrovni často študujú biodiverzitu.

Rozmanitosť nad úrovňou druhu

Môžeme pokračovať v analýze biodiverzity nad úrovňou druhov. To znamená, berúc do úvahy ďalšie úrovne taxonomickej klasifikácie, ako sú rody, rodiny, rády atď. Toto je však častejšie v štúdiách týkajúcich sa paleontológie.

Môžeme teda ísť v mierke nahor, až kým nenájdeme porovnania biogeografie, čo nie je nič iné ako uznanie rozdielneho bohatstva druhov vo veľkých geografických regiónoch.

Ako sa meria biodiverzita?

Pre biológov je dôležité mať parametre, ktoré umožňujú kvantifikáciu biodiverzity. Na splnenie tejto úlohy existujú rôzne metodiky, ktoré je možné merať z funkčného alebo teoretického hľadiska.

Kategórie funkčných meraní zahŕňajú genetickú, druhovú a ekosystémovú diverzitu. Teoretická perspektíva je založená na rozmanitosti alfa, beta a gama. Podobne je možné komunitu vyhodnotiť pomocou popisu jej fyzických atribútov.

Používanie štatistických ukazovateľov, ktoré merajú rozmanitosť druhov, je bežné. Tieto kombinujú dve dôležité opatrenia: celkový počet druhov vo vzorke a ich relatívny výskyt. Ďalej opíšeme opatrenia a ukazovatele, ktoré najčastejšie používajú ekológovia.

Alfa, beta a gama diverzita

Alfa, beta a gama diverzita sú tri úrovne diverzity uznávané IUCN (Medzinárodná únia na ochranu prírody). Tento prístup navrhol ekológ rastlín Robert Harding Whittaker v roku 1960 a dodnes sa používa.

Alfa diverzita je počet druhov na miestnej úrovni, to znamená v rámci biotopu alebo ekologického spoločenstva. Beta je rozdiel v druhovom zložení medzi spoločenstvami. Nakoniec gama ukazuje počet druhov na regionálnej úrovni.

Toto rozdelenie však čelí nevýhodám, keď sa chystáme vymedziť miestnu oblasť a ako môžeme objektívne vymedziť región - za hranicami obyčajných politických hraníc, ktoré nemajú biologický význam.

Hraničné prostredie je ovplyvnené otázkou štúdie a príslušnou skupinou, takže vyššie uvedené otázky nemajú jasnú odpoveď.

Vo väčšine ekologických štúdií týkajúcich sa biodiverzity sa zvyčajne kladie dôraz na alfa diverzitu.

Alfa rozmanitosť

Alfa diverzita sa všeobecne vyjadruje ako druhová bohatosť a druhová spravodlivosť. Počas uskutočňovaného odberu vzoriek predstavuje miesto alebo oblasť, ktorú si výskumný pracovník zvolí, celú komunitu. Vytvorenie zoznamu počtu a názvu druhov, ktoré tu žijú, predstavuje prvý krok pri meraní biodiverzity oblasti.

Počet druhov v rámci komunity alebo oblasti je druhová bohatosť. Znalosť tohto parametra, pokračujeme v analýze ďalších kritérií, menovite: taxonomická jedinečnosť, taxonomická divergencia, ekologický význam a interakcie medzi druhmi, medzi ostatnými.

Všeobecne platí, že druhová bohatosť - a biodiverzita všeobecne - sa zväčšujú, keď rozširujeme oblasť, ktorú analyzujeme, alebo keď sa presúvame z väčšej na menšiu zemepisnú šírku a šírku (k rovníku).

Musíme vziať do úvahy, že nie všetky druhy prispievajú k rozmanitosti oblasti rovnakým spôsobom. Z ekologického hľadiska sú rôzne dimenzie biodiverzity reprezentované množstvom trofických úrovní a rôznymi životnými cyklami, ktoré prispievajú rôznym spôsobom.

Prítomnosť určitých druhov v oblasti má schopnosť zvýšiť rozmanitosť ekologického spoločenstva, zatiaľ čo prítomnosť iných druhov nie.

Beta diverzita

Beta diverzita je mierou diverzity medzi komunitami. Je to miera rýchlosti a stupňa zmeny druhov v prechode alebo z jedného biotopu na druhý.

Toto opatrenie by napríklad študovalo porovnanie diverzity pozdĺž svahu hory. Beta diverzita tiež zdôrazňuje časovú zmenu zloženia druhov.

Gama diverzita

Gama diverzita kvantifikuje diverzitu z vyššej priestorovej úrovne. Účelom je vysvetliť rozmanitosť druhov v širokom geografickom rozsahu. V podstate je to produkt alfa diverzity a stupňa diferenciácie (beta) medzi nimi.

Gama diverzita je teda miera nájdenia ďalších druhov a študuje ich geografické nahradenie.

Indexy druhovej diverzity

V ekológii sa bežne používajú indexy diverzity s cieľom ich kvantifikácie pomocou matematických premenných.

Index diverzity je definovaný ako štatistický súhrn, ktorý meria celkový počet miestnych druhov, ktoré existujú v rôznych biotopoch. Indexom môže byť buď dominancia, alebo spravodlivosť (termín sa používa v angličtine).

Shannonov index diverzity

Shannonov index alebo Shannonov-Weaverov index sa bežne používajú na meranie špecifickej biodiverzity. Je vyjadrená pomocou H 'a hodnoty indexu kolíšu iba medzi kladnými číslami. Vo väčšine ekosystémov sú hodnoty od 2 do 4.

Hodnoty pod 2 sa považujú za relatívne málo rozmanité, napríklad v púšti. Zatiaľ čo hodnoty väčšie ako 3 svedčia o vysokej diverzite, ako napríklad neotropický les alebo útes.

Pri výpočte hodnoty indexu sa berie do úvahy počet druhov (bohatosť) a ich relatívny počet (početnosť). Maximálna hodnota indexu je zvyčajne blízka 5 a minimálna hodnota je 0, ak existuje iba jeden druh - to znamená, že neexistuje žiadna rozmanitosť. Ekosystém s Shannonovým indexom 0 môže byť monokultúra.

Simpsonov index diverzity

Simpsonov index predstavuje písmeno D a meria pravdepodobnosť, že dvaja náhodne vybraní jedinci zo vzorky patria k rovnakému druhu - alebo do inej taxonomickej kategórie.

Rovnakým spôsobom je index diverzity spoločnosti Simpson vyjadrený ako 1 - D (index vysvetlený v predchádzajúcom odseku). Hodnota je medzi 0 a 1 a na rozdiel od predchádzajúceho prípadu predstavuje pravdepodobnosť, že dvaja náhodne vybraní jedinci patria rôznym druhom.

Ďalší spôsob, ako ho vyjadriť pomocou recipročného indexu: 1 / D. Týmto spôsobom sa hodnota 1 premieta do spoločenstva s iba jedným druhom. Keď sa hodnota zvyšuje, naznačuje to väčšiu rozmanitosť.

Hoci Shannonov index a Simpsonov index sú najobľúbenejšie v ekologickej literatúre, existujú medzi inými aj index Margalef, McIntosh a Pielou.

Prečo by sme mali kvantifikovať biodiverzitu?

V predchádzajúcej časti sme podrobne opísali rôzne matematické nástroje, ktoré majú ekológovia na kvantifikáciu biologickej diverzity. Na čo sú však tieto hodnoty užitočné?

Merania biodiverzity sú nevyhnutné, ak chcete monitorovať, ako rozmanitosť kolíše, ako funkcia zmien životného prostredia, ktoré zhoršujú ekosystémy, a to prirodzene aj človekom.

Biodiverzita v dôsledku vývoja: ako sa vytvára biologická diverzita?

Život na Zemi začal najmenej pred 3,5 miliardami rokov. Počas tohto obdobia vyžarovali organické bytosti rôzne formy, ktoré dnes na planéte pozorujeme.

Za túto obrovskú rozmanitosť sú zodpovedné rôzne vývojové procesy. Medzi najdôležitejšie patrí: oslobodenie od konkurencie, ekologické rozdiely a koevolúcia.

Oslobodenie od konkurencie

Rôzne štúdie zamerané na súčasné aj vyhynuté druhy ukázali, že línie organizmov majú tendenciu rýchlo sa diverzifikovať, ak existujú ekologické príležitosti - to znamená „voľné“ výklenky.

Keď skupina organizmov kolonizuje región bez dravcov as malou konkurenciou (napríklad neobývaný ostrov), má tendenciu diverzifikovať a obsadzovať dostupné ekologické miesta. Tento jav sa nazýva adaptívne žiarenie.

Napríklad po vyhynutí dinosaurov zostalo niekoľko voľných výklenkov, ktoré boli neskôr obsadené žiarením cicavcov.

Ekologické rozdiely

Existujú kľúčové úpravy, ktoré umožňujú organizmom obsadzovať množstvo ekologických výklenkov. Tieto organizmy zaberajú tú istú adaptačnú zónu, takže zaberajú podobné „ekologické priestory“. Ak dva druhy zdieľajú veľmi podobné ekologické miesta, medzi nimi sa zvyšuje konkurencia.

Podľa ekologických teórií nemôžu dva druhy nekonečne súťažiť, pretože jeden druh skončí vytlačením druhého. Ďalším možným scenárom je, že jeden z druhov je schopný využívať iný zdroj s cieľom obmedziť hospodársku súťaž so svojím partnerom.

Týmto spôsobom schopnosť druhov využívať nové zdroje a využívať nové biotopy v priebehu času prispela k zvýšeniu biologickej diverzity.

koevoluce

Rôzne interakcie, ktoré môžu existovať medzi organizmami rôznych druhov, majú vývojové následky a sú zodpovedné za časť biodiverzity. Niektoré druhy poskytujú zdroje svojim kamarátom. Diverzifikácia jedného z nich teda znamená diverzifikáciu iného druhu.

Za zdroj rozmanitosti sa tiež považuje koevolúcia medzi dravcami a ich korisťou. Ak predátor vytvorí novú adaptáciu, je (v niektorých prípadoch) sprevádzaná adaptáciou v koristi.

Veľmi ilustratívnym príkladom koevolúcie a biodiverzity je vysoký počet angiosperiem súvisiacich s rozmanitosťou opeľovačov bezstavovcov.

dôležitosť

Ľudská spoločnosť závisí od biodiverzity niekoľkými spôsobmi. Vo všeobecnosti môže byť hodnota biodiverzity subjektívnym pojmom a závisí od každej osoby, takže táto hodnota je klasifikovaná ako vnútorná alebo inherentná hodnota a inštrumentálna alebo vonkajšia hodnota.

Vnútorná a vonkajšia hodnota

Vonkajšia hodnota je určená použitím alebo použitím, ktoré môže mať v ľudskej spoločnosti - medzi inými výroba potravín, liekov. Podobne aj vonkajšia hodnota sa môže vzťahovať na výhody pre iné živé veci, často sa však prihliada na ľudí.

Napríklad rôzne druhy hmyzu, vtákov a cicavcov zohrávajú opeľovacie úlohy v ekosystémoch a sprostredkujú reprodukciu významného počtu ekonomicky dôležitých rastlín. Príkladmi sú včely a netopiere.

Naopak, vnútorná hodnota biodiverzity je cudzím ekosystémovým službám, ktoré môžu živé bytosti poskytovať životnému prostrediu. Vychádza to z predpokladu, že každý organizmus má právo na život, tak ako ho majú ľudia.

Táto hodnota nesúvisí s výskytom alebo estetikou organizmu, pretože tento parameter je súčasťou vonkajších hodnôt. Keďže tento koncept má silnú filozofickú zložku, vyznačuje sa tým, že je ťažko pochopiteľný. Niektorí ekonómovia sa napríklad domnievajú, že ich definícia je neúplná.

Iné klasifikácie

Existujú aj iné spôsoby klasifikácie významu biodiverzity, pričom sa rozlišuje medzi organizmami s určitou ekonomickou hodnotou pre trh a organizmami, ktoré takúto hodnotu nemajú.

Ostatné klasifikácie sú zložitejšie a zahŕňajú viac kategórií. Napríklad klasifikácia navrhnutá Kellertom (1996) obsahuje deväť kategórií: utilitárny, naturalistický, ekologický, vedecký, estetický, symbolický, humanistický, moralizujúci, dominionistický a negativistický.

Biodiverzita v Latinskej Amerike

V Latinskej Amerike nachádzame rozsiahlu biologickú diverzitu. V súčasnosti je ohrozený veľký počet ekosystémov týchto regiónov, najmä antropogénnymi faktormi.

Z tohto dôvodu sú vo väčšine krajín chránené územia, ako sú parky, rezervácie, svätyne a prírodné pamiatky, ktoré sa snažia chrániť druhy v tomto regióne.

Ďalej popíšeme biodiverzitu najdôležitejších latinskoamerických krajín s najväčšou globálnou diverzitou.

Biodiverzita v Mexiku

Mexiko je z hľadiska počtu druhov mimoriadne rozmanitá krajina, ktorá zasahuje takmer 70 000 druhov zvierat a rastlín, z ktorých viac ako 900 je endemických v regióne. Z hľadiska svojej rozmanitosti na celom svete zaujíma jednu z prvých pozícií.

Táto obrovská biodiverzita sa pripisuje viacerým faktorom, najmä zložitosti a topografii krajiny a klimatickej diverzite. Na úrovni ekosystémov je Mexiko rovnako rozmanité a predstavuje všetky druhy prírodných prostredí a ekoregiónov.

Biodiverzita v Kolumbii

Táto megadiverzálna krajina má viac ako 62 000 druhov, z ktorých niektoré sú endemické pre Kolumbiu. V nej sa nachádza najväčší počet druhov vtákov a orchideí na svete.

Pokiaľ ide o ekosystémy, nachádzame veľkú rozmanitosť regiónov. Kolumbijská rozmanitosť je zvyčajne zoskupená do takzvaných „horúcich miest rozmanitosti“, ktoré zodpovedajú regiónom Andského mora a Tumbes-Chocó-Magdalena.

Biodiverzita v Peru

Vďaka svojej úľave a geografickej polohe je Peru krajinou s veľkou biodiverzitou. V skutočnosti je to aj v rámci megadiversových krajín. Mnohé z jeho druhov sú endemické v regióne.

Je rôznorodý, pokiaľ ide o ekosystémy, medzi ktoré patria typické morské druhy (ovplyvnené prúdmi Niño a Humboldt), pobrežné púšte, rôzne druhy lesov, puna, mangrovy, prérie, páramo, Amazonka a savany. ,

Biodiverzita v Argentíne

Argentína je krajina charakterizovaná vysokou biodiverzitou, ktorá robí život na jej obrovskom geografickom území. Vďaka horským prostrediam, savanom a subtropickým podnebiam je Argentína domovom veľkého počtu rastlín a živočíchov, čo zdôrazňuje prítomnosť veľkých mačiek a vodných cicavcov.

Biodiverzita vo Venezuele

Venezuela je megadiverzálna krajina s viac ako 20 000 druhmi živočíchov a rastlín distribuovaných po celom území. Tak ako vo vyššie uvedených krajinách, rozmanitosť sa často pripisuje klimatickej a topografickej heterogenite.

Pokiaľ ide o ekosystémy, Venezuela vykazuje všetky druhy regiónov, vrátane lesov, plání, páramosov, savánov, hôr, púští atď., Z ktorých každý má svoju typickú skupinu druhov. Rovnako ako v predchádzajúcich krajinách je veľké množstvo druhov v regióne endemických.

Biodiverzita v Európe

Biodiverzita v Španielsku

Španielsko sa vyznačuje jednou z najväčších biodiverzít v celej Európe a zdôrazňuje prítomnosť cicavcov a plazov.

Jeho stav polostrova mu dáva veľkú variabilitu, pokiaľ ide o podnebie, čo je rozhodujúcim faktorom v počte druhov a odlišuje sa od zvyšku Európy. Dôležitou premennou je aj horská reliéf.

Referencie

1. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Pozvánka na biológiu. Panamerican Medical Ed.
2. Eldredge, N. (Ed.). (1992). Systematická, ekológia a kríza biodiverzity. Columbia University Press.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolučná analýza. Prentice Hall.
4. Futuyma, DJ (2005). Evolution. Sinauer.
5. Naeem, S., Chazdon, R., Duffy, JE, Prager, C. a Worm, B. (2016). Biodiverzita a blahobyt človeka: základné spojenie pre trvalo udržateľný rozvoj. Riadenie. Biological Sciences, 283 (1844), 20162091.
6. Naeem, S., Prager, C., Weeks, B., Varga, A., Flynn, DF, Griffin, K.,… Schuster, W. (2016). Biodiverzita ako multidimenzionálny konštrukt: prehľad, rámec a prípadová štúdia vplyvu byliniek na biodiverzitu rastlín. Riadenie. Biological Sciences, 283 (1844), 20153005.
7. Národná rada pre výskum. (1999). Perspektívy biodiverzity: oceňovanie jej úlohy v neustále sa meniacom svete. National Academies Press.
8. Scheiner, SM, Kosman, E., Presley, SJ a Willig, MR (2017). Zložky biodiverzity s osobitným zameraním na fylogenetické informácie. Ekológia a vývoj, 7 (16), 6444 - 6445.