БІОРІЗНОМАНІТТЯ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ЗНАЧЕННЯ ТА ПРИКЛАДИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Біорізноманіття або біорізноманіття є абревіатурою «біорізноманіття» та відноситься до кількох елементів мінливості , присутні органічних істот. Цю концепцію можна зрозуміти з різних рівнів, будь то таксономічний, функціональний, філогенетичний, генетичний чи трофічний.

Регіон, населений єдиним видом раннього віку (з еволюційної точки зору), складеним з генетично однорідних особин, які поширені в окремих географічних районах та у вузькому ареалі ареалів, буде екосистемою з низьким біорізноманіттям.

Біорізноманіття включає різні види - та їх біологічні зміни - в межах регіону.
Джерело: pixabay.com

Навпаки, середовище проживання з кількома видами - деякі давні, інші, процес видозміни яких відбувся нещодавно - чий генетичний матеріал неоднорідний і широко поширений, був би регіоном з великою різноманітністю.

Однак високий і низький - відносні терміни. Тому існує кілька індексів та параметрів, які дозволяють кількісно оцінити різноманітність регіону, наприклад індекс Шеннона та Сімпсона, серед інших. Виходячи з них, ми бачимо, що розподіл живих організмів не є однорідним на планеті. Більше різноманіття зазвичай виявляється, коли ми наближаємось до тропіків.

Біорізноманіття можна вивчати, використовуючи дві взаємодоповнюючі дисципліни: екологія та еволюційна біологія. Екологи зосереджуються в першу чергу на факторах, що впливають на місцеве різноманіття і які діють в короткі періоди часу.

Зі свого боку, еволюційні біологи зосереджуються на більш високих масштабах часу та зосереджуються на подіях вимирання, генерації адаптацій та специфікації серед інших.

В останні 50 років присутність людини, глобальне потепління та інші фактори змінили поширення та різноманітність значної кількості видів. Знання та кількісна оцінка біорізноманіття є важливими елементами для формулювання рішень цієї проблеми.

Що таке біологічне різноманіття?

Першою людиною, яка застосувала термін біорізноманіття в екологічній літературі, був Е. О Вілсон в 1988 році. Однак концепція біологічного різноманіття розробляється з 19 століття і досі широко використовується.

Біорізноманіття відноситься до різноманітності форм життя. Це поширюється на всі рівні організації і може бути класифіковано з еволюційної чи екологічної (функціональної) точки зору.

Тобто різноманітність розуміється не лише з точки зору кількості видів. Змінність на інших таксономічних та екологічних рівнях також має вплив, як ми побачимо далі.

Біорізноманіття вивчалося ще з аристотелівських часів. Власне цікавість до життя та необхідність встановлення порядку змусили філософів вивчати різні форми життя та встановлювати довільні класифікаційні системи. Так народилися науки про систематику і систематику, а отже, про вивчення різноманітності.

Характеристика біорізноманіття

Генетичне різноманіття

Біологічне різноманіття можна вивчити в різних масштабах, починаючи з генетики. Організм складається з тисяч генів, згрупованих у його ДНК, яка організована всередині його клітин.

Різні форми, які ми знаходимо в гені (відомі як алелі), і коливання хромосом між особинами становлять генетичне різноманіття. Невелика популяція, геном якої є однорідним серед її членів, дещо різноманітний.

Генетична мінливість, яку ми виявляємо серед особин одного виду, є результатом низки процесів, таких як: мутації, рекомбінація, генетичні поліморфізми, ізоляція генофонду, локальний селективний тиск та градієнти, серед інших.

Варіація є основою для еволюції та для генерації адаптацій. Змінна популяція може реагувати на зміни в умовах навколишнього середовища, тоді як невелика різниця може призвести до зменшення популяції, або в крайньому випадку може призвести до локального вимирання виду.

Крім того, знання ступеня генетичної мінливості популяції є важливим для створення ефективних планів збереження, оскільки цей параметр впливає на стійкість і стійкість виду.

Індивідуальне різноманіття

На цьому рівні організації ми виявляємо різницю з точки зору анатомії, фізіології та поведінки в окремих організмах.

Різноманітність населення

У біології ми визначаємо популяції як сукупність особин одного виду, які співіснують у часі та просторі та можуть потенційно розмножуватися.

На популяційному рівні генетична зміна особин, що їх складають, сприяє біорізноманіттю і, знову ж таки, є основою для адаптаційної еволюції. Яскравим прикладом цього є людська популяція, де всі особи мають помітні фенотипічні зміни.

Види, яким не вистачає генетичних варіацій та мають рівномірні популяції, більш схильні до вимирання, як з екологічних, так і з причин, спричинених людиною.

Різноманітність на видовому рівні

Якщо просунути рівень організації, ми можемо проаналізувати біорізноманіття з точки зору видів. Біорізноманіття часто вивчається на цьому рівні екологами та біологами з охорони природи.

Різноманітність вище рівня видів

Ми можемо продовжувати аналіз біорізноманіття вище рівня видів. Тобто з урахуванням інших рівнів таксономічної класифікації, таких як роди, родини, порядки тощо. Однак це частіше зустрічається в дослідженнях, пов'язаних з палеонтологією.

Таким чином, ми можемо піднятися вгору за масштабами, поки не знайдемо порівняння, проведені біогеографією, що є не що інше, як визнання різного багатства видів у великих географічних регіонах.

Як вимірюється біорізноманіття?

Для біологів важливо мати параметри, що дозволяють кількісно оцінити біорізноманіття. Для виконання цього завдання існують різні методології, які можна виміряти з функціональної чи теоретичної точки зору.

Функціональні категорії вимірювань включають генетичне, видове та екосистемне різноманіття. Теоретична перспектива ґрунтується на різноманітності альфа, бета та гамма. Аналогічно спільноту можна оцінити, описуючи її фізичні ознаки.

Використання статистичних показників, що вимірюють різноманітність видів, є загальним явищем. Вони поєднують у собі два важливі заходи: загальну кількість видів у вибірці та їх відносну чисельність. Далі ми опишемо заходи та показники, які найбільше використовують екологи.

Альфа, бета та гамма різноманіття

Альфа, бета та гамма різноманітність - це три рівні різноманітності, визнані IUCN (Міжнародним союзом охорони природи). Такий підхід був запропонований екологом рослин Робертом Хардін Уіттакером у 1960 році і використовується і сьогодні.

Альфа-різноманітність - це кількість видів на місцевому рівні, тобто в межах середовища проживання або екологічного співтовариства. Бета - різниця у видовому складі між спільнотами. Нарешті, гама показує кількість видів на регіональному рівні.

Однак цей підрозділ стикається з недоліком, коли ми будемо визначати місцевість і як ми можемо об'єктивно окреслити регіон - поза простими політичними кордонами, які біологічно не мають сенсу.

На граничне встановлення впливає питання дослідження та задіяна група, тому на вищезазначені питання немає явної відповіді.

У більшості екологічних досліджень, пов'язаних з біорізноманіттям, акцент робиться, як правило, на альфа-різноманітті.

Альфа-різноманітність

Альфа-різноманітність, як правило, виражається через видове багатство та рівність видів. Під час проведеного відбору проб місце чи область, яку обирає дослідник, представляють всю громаду. Таким чином, складання списку чисельності та назви видів, які там живуть, є першим кроком у вимірюванні біорізноманіття тієї чи іншої території.

Кількість видів у межах громади чи місцевості - це видове багатство. Знаючи цей параметр, ми переходимо до аналізу інших критеріїв, а саме: таксономічної унікальності, таксономічної дивергенції, екологічної значущості та взаємодії між видами, серед інших.

Взагалі багатство видів - і біорізноманіття в цілому - збільшується, коли ми розширюємо аналізовану територію або коли переходимо від більшої до меншої довготи та широти (до екватора).

Треба врахувати, що не всі види однаково сприяють різноманітності місцевості. З екологічної точки зору, різні виміри біорізноманіття представлені низкою трофічних рівнів та різноманітними життєвими циклами, які сприяють різному.

Присутність певних видів у цьому районі здатна збільшити різноманітність екологічної спільноти, а інших - не.

Бета-різноманітність

Бета-різноманітність - це міра різноманітності між громадами. Це показник швидкості та ступеня зміни видів за градієнтом або від одного середовища існування до іншого.

Наприклад, цей захід буде вивчати порівняння різноманітності вздовж схилу гори. Бета-різноманітність також підкреслює часову зміну складу видів.

Гама-різноманітність

Гамма-різноманітність кількісно визначає різноманітність з більш високого просторового рівня. Це відповідає за пояснення різноманітності видів у широкому географічному діапазоні. В основному це продукт альфа-різноманітності та ступеня диференціації (бета) між ними.

Таким чином, гамма-різноманітність - це швидкість, з якою виявляються додаткові види, і вивчається їх географічна заміна.

Показники різноманітності видів

В екології широко використовуються індекси різноманітності з метою її кількісної оцінки за допомогою математичних змінних.

Індекс різноманітності визначається як статистичний підсумок, який вимірює загальну кількість місцевих видів, що існують у різних середовищах існування. Індекс може бути домінантою або власним капіталом (в англійській мові використовується термін рівність).

Індекс різноманітності Шеннона

Індекс Шеннона або індекс Шеннона-Вівера широко використовується для вимірювання конкретного біорізноманіття. Він представлений за допомогою Н ', а значення індексу коливаються лише між додатними числами. У більшості екосистем значення складають від 2 до 4.

Значення нижче 2 вважаються відносно не дуже різноманітними, наприклад в пустелі. Хоча значення, що перевищують 3, свідчать про велику різноманітність, наприклад, неотропічний ліс чи риф.

Для обчислення значення показника враховується кількість видів (багатство) та їх відносна кількість (чисельність). Максимальне значення індексу зазвичай близьке до 5, а мінімальне - 0, де існує лише один вид - тобто немає різноманіття. Екосистема з індексом Шеннона 0 може бути монокультурою.

Індекс різноманітності Сімпсона

Індекс Сімпсона представлений буквою D і вимірює ймовірність того, що два випадково відібраних особини з вибірки належать до одного виду - або до іншої таксономічної категорії.

Таким же чином, індекс різноманітності Сімпсона виражається як 1 - D (індекс, пояснений у попередньому пункті). Значення становить від 0 до 1 і, всупереч попередньому випадку, воно представляє ймовірність того, що дві особини, взяті навмання, належать до різних видів.

Інший спосіб виразити це за допомогою зворотного індексу: 1 / D. Таким чином значення 1 перекладається на спільноту лише з одним видом. Зі збільшенням значення це свідчить про більшу різноманітність.

Хоча індекс Шеннона та індекс Сімпсона є найпопулярнішими в екологічній літературі, серед інших є такі, як індекс Маргалефа, Макінтоша та П'єлоу.

Чому ми повинні кількісно оцінювати біорізноманіття?

У попередньому розділі ми детально описали різні математичні засоби, які мають екологи для кількісного визначення біологічного різноманіття. Однак для чого корисні ці значення?

Вимірювання біорізноманіття є важливим, якщо ви хочете відстежувати, як різноманітність коливається, як залежність від екологічних змін, які погіршують екосистеми як природних, так і техногенних.

Біорізноманіття в результаті еволюції: як створюється біологічне різноманіття?

Життя на Землі почалося щонайменше 3,5 мільярда років тому. За цей проміжок часу органічні істоти випромінювали в різних формах, які ми спостерігаємо сьогодні на планеті.

Різні еволюційні процеси є причиною цього величезного різноманіття. Серед найважливіших у нас є такі: звільнення від конкуренції, екологічна розбіжність та коеволюція.

Звільнення від конкуренції

Різні дослідження, зосереджені як на нинішніх, так і на вимерлих видах, показали, що лінії організмів мають тенденцію до швидкої диверсифікації, якщо є екологічні можливості - тобто "вільні" ніші.

Коли група організмів колонізує регіон, вільний від хижаків і з малою конкуренцією (наприклад, незаселений острів), він має тенденцію до диверсифікації, займаючи доступні екологічні ніші. Це явище називається адаптивним випромінюванням.

Наприклад, після вимирання динозаврів залишилося безліч вільних ніш, які згодом були зайняті радіацією ссавців.

Екологічна розбіжність

Існують ключові адаптації, які дозволяють організмам займати ряд екологічних ніш. Ці організми займають одну і ту ж адаптивну зону, тому вони займають подібні «екологічні простори». Коли два види діляться дуже схожими екологічними нішами, конкуренція між ними зростає.

Згідно з екологічними теоріями, два види не можуть конкурувати нескінченно, оскільки один вид врешті-решт витіснить інший. Інший можливий сценарій полягає в тому, що один з видів здатний експлуатувати інший ресурс з метою зменшення конкуренції зі своїм партнером.

Таким чином, здатність видів використовувати нові ресурси та використовувати нові місця існування сприяла збільшенню біологічного різноманіття з часом.

Коеволюція

Різні взаємодії, які можуть існувати між організмами різних видів, мають еволюційні наслідки і є причиною частини біорізноманіття. Деякі види забезпечують ресурси для своїх товаришів. Таким чином, диверсифікація одного з них перетворюється на диверсифікацію інших видів.

Коеволюція між хижаками та їх здобиччю також розглядається як джерело різноманіття. Якщо хижак виробляє нову адаптацію, це (в деяких випадках) супроводжується пристосуванням у здобичі.

Дуже показовим прикладом коеволюції та біорізноманіття є велика кількість покритонасінних рослин, пов'язаних з різноманітністю їх безхребетних запилювачів.

Важливість

Людське суспільство залежить від біорізноманіття кількома способами. Взагалі цінність біорізноманіття може бути суб'єктивним поняттям і залежить від кожної людини, тому ця цінність класифікується як внутрішнє або притаманне значення та інструментальне або зовнішнє значення.

Внутрішнє та зовнішнє значення

Зовнішня цінність визначається вживанням або застосуванням, яке воно може мати у людському суспільстві - наприклад, виробництво продуктів харчування, медикаментів, серед інших. Аналогічно, зовнішнє значення може застосовуватись і для користі для інших живих істот, але люди часто враховуються.

Наприклад, різні комахи, птахи та ссавці грають роль запилювачів в екосистемах, опосередковуючи відтворення значної кількості економічно важливих рослин. Прикладами цього є бджоли та кажани.

Навпаки, властива біорізноманіття чужа екосистемним послугам, які живі істоти можуть надавати навколишньому середовищу. Це починається з передумови, що кожен організм має право на життя, як і люди.

Ця величина не пов’язана із зовнішнім виглядом чи естетикою організму, оскільки цей параметр входить до зовнішніх значень. Оскільки концепція має сильну філософську складову, вона характеризується тим, що її важко зрозуміти. Деякі економісти, наприклад, вважають, що їх визначення неповне.

Інші класифікації

Існують і інші способи класифікації важливості біорізноманіття, розмежування організмів, які мають певну економічну цінність для ринку, і тих, які не мають такої цінності.

Інші класифікації складніші і включають більше категорій. Наприклад, класифікація, запропонована Келлером (1996), включає дев'ять категорій: утилітарна, натуралістична, еколого-наукова, естетична, символічна, гуманістично-моралізуюча, домініоністична та опозиційна.

Біорізноманіття в Латинській Америці

У Латинській Америці ми знаходимо широке біологічне різноманіття. В даний час великій кількості екосистем цих регіонів загрожує, головним чином, антропогенні фактори.

З цієї причини в більшості країн є природоохоронні території, такі як парки, заповідники, заказники та пам’ятки природи, які прагнуть охороняти види регіону.

Нижче ми опишемо біорізноманіття найбільш релевантних країн Латинської Америки з найбільшим глобальним різноманіттям.

Біорізноманіття в Мексиці

Мексика за кількістю видів - надзвичайно різноманітна країна, яка охоплює майже 70 000 видів тварин і рослин, з яких понад 900 є ендемічними для регіону. Він займає одне з перших позицій за своїм різноманіттям у всьому світі.

Це величезне біорізноманіття пояснюється кількома факторами, головним чином положенням і складною рельєфом країни та кліматичним різноманіттям. На рівні екосистем Мексика однаково різноманітна, представляючи всі види природних середовищ та екорегіонів.

Біорізноманіття в Колумбії

Ця країна мегадіверсу налічує понад 62 000 видів, кілька з них ендемічні для Колумбії. Тут розміщується найбільша кількість видів птахів та орхідей у ​​світі.

Що стосується екосистем, ми знаходимо широке різноманіття регіонів. Колумбійське різноманіття зазвичай групується в так звані «гарячі точки різноманітності», які відповідають Андському та Тумбес-Чоко-Магдалена.

Біорізноманіття в Перу

Завдяки рельєфу та географічному розташуванню Перу є країною великого біорізноманіття. Фактично, це також знаходиться в межах мегадіверсу. Багато її видів є ендемічними для регіону.

Він різноманітний з точки зору екосистем, з типовими океанічними видами (під впливом течій Ніньо та Гумбольдта), прибережними пустелями, різними типами лісів, пунами, мангровими деревами, преріями, парамо, Амазонкою та саванами. .

Біорізноманіття в Аргентині

Аргентина - країна, яка характеризується високим біорізноманіттям, що створює життя на її величезній географічній території. Маючи гірське середовище, савани та субтропічний клімат, в Аргентині проживає велика кількість рослин та тварин, що підкреслює наявність великих котів та водних ссавців.

Біорізноманіття у Венесуелі

Венесуела - країна мегадіверса, що налічує понад 20 000 видів тварин і рослин, поширених по всій території. Як і у вищезгаданих країнах, різноманітність часто пов'язують з кліматичною та топографічною неоднорідністю.

Що стосується екосистем, Венесуела демонструє всі види регіонів, включаючи ліси, рівнини, парамоси, савани, гори, пустелі тощо, кожен зі своєю типовою групою видів. Як і в попередніх країнах, велика кількість видів є ендемічними для регіону.

Біорізноманіття в Європі

Біорізноманіття в Іспанії

Іспанія виділяється одним з найбільших біорізноманіття у всій Європі, підкреслюючи наявність ссавців та рептилій.

Його стан півострова надає йому широку мінливість з точки зору клімату, що є визначальним фактором кількості видів та відрізняє його від решти Європи. Гірський рельєф - також важлива змінна.

Список літератури

1. Кертіс, Х., Шнек, А. (2006). Запрошення на біологію. Panamerican Medical Ed.
2. Елдредж, Н. (Ред.). (1992). Систематика, екологія та криза біорізноманіття. Columbia University Press.
3. Freeman, S., Herron, JC (2002). Еволюційний аналіз. Prentice Hall.
4. Футуйма, DJ (2005). Еволюція Синауер.
5. Naeem, S., Chazdon, R., Duffy, JE, Prager, C., & Worm, B. (2016). Біорізноманіття та добробут людини: важлива ланка сталого розвитку. Праці. Біологічні науки, 283 (1844), 20162091.
6. Naeem, S., Prager, C., Weeks, B., Varga, A., Flynn, DF, Griffin, K.,… Schuster, W. (2016). Біорізноманіття як багатовимірний конструкт: огляд, рамки та тематичні дослідження впливу травоїдних рослин на біорізноманіття рослин. Праці. Біологічні науки, 283 (1844), 20153005.
7. Національна рада досліджень. (1999). Перспективи біорізноманіття: оцінка його ролі у світі, що постійно змінюється. Національна академія преси.
8. Scheiner, SM, Kosman, E., Presley, SJ, & Willig, MR (2017). Складові біорізноманіття з особливим акцентом на філогенетичну інформацію. Екологія та еволюція, 7 (16), 6444–6454.