BIODIVERZITA: CHARAKTERISTIKA, VÝZNAM A PŘÍKLADY - BIOLOGIE

Biodiverzity nebo biodiverzity je zkratka pro „biodiverzity“ a vztahuje se na více prvků variabilita přítomných organických bytostí. Tento koncept lze chápat z různých úrovní, ať už jde o taxonomické, funkční, fylogenetické, genetické nebo trofické.

Ekosystém s nízkou biologickou rozmanitostí bude regionem obývaným jediným druhem raného věku (z evolučního hlediska), složeným z geneticky homogenních jedinců, které jsou rozmístěny v diskrétních zeměpisných oblastech a na úzkém okruhu stanovišť.

Biodiverzita zahrnuje různé druhy - a jejich biologické variace - v regionu.

Zdroj: pixabay.com

Naproti tomu stanovištěm s několika druhy - některými starými, jinými, jejichž spekulační proces se objevil nedávno - jejichž genetický materiál je heterogenní a široce rozšířený, by byl regionem s vysokou rozmanitostí.

Vysoké a nízké jsou však relativní pojmy. Proto existuje několik indexů a parametrů, které nám umožňují mimo jiné kvantifikovat rozmanitost regionu, jako je například Shannonův a Simpsonův index. Na jejich základě vidíme, že distribuce živých organismů není na planetě homogenní. Když se přiblížíme k tropům, obvykle se vyskytuje větší rozmanitost.

Biodiverzitu lze studovat pomocí dvou doplňujících se disciplín: ekologie a evoluční biologie. Ekologové se zaměřují především na faktory, které ovlivňují místní rozmanitost a které fungují v krátkém časovém období.

Evoluční biologové se zaměřují mimo jiné na vyšší časové limity a na zánik událostí, generování adaptací a speciace.

V posledních 50 letech změnila distribuce a rozmanitost významného počtu druhů přítomnost člověka, globální oteplování a další faktory. Znalosti a kvantifikace biologické rozmanitosti jsou základními prvky pro formulaci řešení tohoto problému.

Co je to biologická rozmanitost?

První osobou, která použila termín biologická rozmanitost v ekologické literatuře, byl E. O Wilson v roce 1988. Koncept biologické rozmanitosti se však vyvíjí již od 19. století a dodnes se široce používá.

Biodiverzita označuje rozmanitost forem života. To se vztahuje na všechny úrovně organizace a lze jej klasifikovat z evolučního nebo ekologického (funkčního) hlediska.

To znamená, že rozmanitost není chápána pouze z hlediska počtu druhů. Jak uvidíme později, má také vliv na různé taxonomické a environmentální úrovně.

Biodiverzita byla studována od doby Aristotelian. Vnitřní zvědavost na život a potřeba zřídit řád vedly filozofy ke studiu různých forem života ak zavedení libovolných klasifikačních systémů. Vznikly tak vědy systematiky a taxonomie, a tedy i studium rozmanitosti.

Charakteristiky biologické rozmanitosti

Genetická rozmanitost

Biologická rozmanitost může být studována v různých měřítkách, počínaje genetikou. Organismus se skládá z tisíců genů seskupených do DNA, která je organizována uvnitř jeho buněk.

Různé formy, které najdeme genu (známého jako alely), a rozdíly v chromozomech mezi jednotlivci představují genetickou rozmanitost. Malá populace, jejíž genom je mezi svými členy homogenní, je poněkud různorodá.

Genetická variabilita, kterou najdeme u jedinců stejného druhu, je výsledkem řady procesů, jako jsou: mutace, rekombinace, genetické polymorfismy, izolace genofondu, lokální selektivní tlaky a gradienty.

Variace je základem evoluce a generování adaptací. Proměnlivá populace může reagovat na změny podmínek prostředí, zatímco malá variabilita se může promítnout do úbytku populace, nebo v extrémních případech může vést k lokálnímu vyhynutí druhu.

Znalost stupně genetické variability populace je navíc nezbytná, pokud mají být stanoveny účinné plány ochrany, protože tento parametr ovlivňuje odolnost a perzistenci druhu.

Individuální rozmanitost

Na této úrovni organizace najdeme rozdíly v anatomii, fyziologii a chování v jednotlivých organismech.

Populační rozmanitost

V biologii definujeme populace jako soubor jedinců stejného druhu, kteří koexistují v čase a prostoru a které se mohou potenciálně množit.

Na populační úrovni přispívá genetická variabilita jedinců, které ji tvoří, opět k biologické rozmanitosti a opět je základem adaptačního vývoje. Jasným příkladem je lidská populace, kde všichni jedinci vykazují značné fenotypové variace.

Druhy, které postrádají genetickou variabilitu a mají jednotné populace, jsou více náchylné k vyhynutí, a to jak z environmentálních, tak z člověka vyvolaných příčin.

Rozmanitost na úrovni druhů

Posuneme-li se na vyšší úroveň organizace, můžeme analyzovat biologickou rozmanitost z hlediska druhů. Biodiverzita je často studována ekology a biology ochrany přírody na této úrovni.

Rozmanitost nad úrovní druhu

Můžeme pokračovat v analýze biologické rozmanitosti nad úrovní druhů. To znamená, že při zohlednění dalších úrovní taxonomické klasifikace, jako jsou rody, rodiny, řády atd. Toto je však častější ve studiích týkajících se paleontologie.

Můžeme tedy jít v měřítku nahoru, dokud nenajdeme srovnání provedená biogeografií, což není nic jiného než uznání rozdílového bohatství druhů ve velkých geografických regionech.

Jak se měří biodiverzita?

Pro biology je důležité mít parametry, které umožňují kvantifikaci biologické rozmanitosti. Pro splnění tohoto úkolu existují různé metodiky, které lze měřit z funkčního nebo teoretického hlediska.

Kategorie funkčních měření zahrnují genetickou, druhovou a ekosystémovou rozmanitost. Teoretická perspektiva je založena na alfa, beta a gama diverzitě. Podobně lze komunitu hodnotit pomocí popisu jejích fyzických atributů.

Používání statistických ukazatelů, které měří rozmanitost druhů, je běžné. Kombinují dvě důležitá opatření: celkový počet druhů ve vzorku a jejich relativní hojnost. Dále popíšeme opatření a ukazatele, které nejvíce používají ekologové.

Alfa, beta a gama rozmanitost

Alfa, beta a gama rozmanitost jsou tři úrovně rozmanitosti uznávané IUCN (Mezinárodní unie pro ochranu přírody). Tento přístup navrhl rostlinný ekolog Robert Harding Whittaker v roce 1960 a dodnes se používá.

Alfa rozmanitost je počet druhů na místní úrovni, tj. V rámci stanoviště nebo ekologické komunity. Beta je rozdíl v druhovém složení mezi společenstvími. Nakonec gama ukazuje počet druhů na regionální úrovni.

Tato divize však čelí nevýhodě, když se chystáme definovat místní oblast a jak můžeme objektivně vymezit region - za pouhé politické hranice, které jsou biologicky bezvýznamné.

Hraniční nastavení je ovlivněno studijní otázkou a zúčastněnou skupinou, takže výše uvedené otázky nemají jasnou odpověď.

Ve většině ekologických studií týkajících se biologické rozmanitosti je obvykle kladen důraz na alfa rozmanitost.

Alfa rozmanitost

Alfa rozmanitost se obecně vyjadřuje z hlediska druhové bohatosti a druhové rovnosti. Během prováděného vzorkování představuje místo nebo oblast, kterou si výzkumný pracovník zvolí, celou komunitu. Vytváření seznamu počtu a názvů druhů, které žijí, je tedy prvním krokem v měření biologické rozmanitosti oblasti.

Počet druhů v rámci komunity nebo oblasti je druhová bohatost. Známe-li tento parametr, přistupujeme k analýze dalších kritérií, zejména: taxonomická jedinečnost, taxonomická divergence, ekologický význam a interakce mezi druhy.

Obecně platí, že druhová bohatost - a biodiverzita obecně - rostou, když rozšiřujeme oblast, kterou analyzujeme, nebo když se přesuneme z větší na menší délku a šířku (k rovníku).

Musíme vzít v úvahu, že ne všechny druhy přispívají stejným způsobem k rozmanitosti oblasti. Z ekologického hlediska představují různé dimenze biologické rozmanitosti řadu trofických úrovní a různé životní cykly, které přispívají různě.

Přítomnost určitých druhů v oblasti má schopnost zvýšit rozmanitost ekologické komunity, zatímco přítomnost jiných ne.

Beta rozmanitost

Beta rozmanitost je měřítkem rozmanitosti mezi komunitami. Je to míra rychlosti a stupně změny druhu v gradientu nebo z jednoho stanoviště na jiné.

Toto opatření by například studovalo srovnání rozmanitosti podél svahu hory. Beta rozmanitost také zdůrazňuje časovou změnu v druhovém složení.

Gama rozmanitost

Gama rozmanitost kvantifikuje rozmanitost z vyšší prostorové úrovně. Účelem je vysvětlit rozmanitost druhů v širokém geografickém rozsahu. V zásadě je to produkt alfa diverzity a stupeň diferenciace (beta) mezi nimi.

Gama rozmanitost je tedy míra výskytu dalších druhů a studuje jejich geografická náhrada.

Indexy druhové rozmanitosti

V ekologii se široce používají indexy rozmanitosti s cílem kvantifikovat je pomocí matematických proměnných.

Index diverzity je definován jako statistický přehled, který měří celkový počet místních druhů, které existují v různých stanovištích. Indexem může být buď dominance, nebo ekvivalence (termín evenness se používá v angličtině).

Shannonův index rozmanitosti

Shannonův index neboli Shannon-Weaverův index se běžně používá pro měření specifické biologické rozmanitosti. Je reprezentována pomocí H 'a hodnoty indexu kolísají pouze mezi kladnými čísly. Ve většině ekosystémů jsou hodnoty od 2 do 4.

Hodnoty pod 2 jsou považovány za relativně málo rozmanité, například v poušti. I když hodnoty větší než 3 svědčí o vysoké rozmanitosti, jako je neotropická lesa nebo útes.

Pro výpočet hodnoty indexu se vezme v úvahu počet druhů (bohatost) a jejich relativní počet (hojnost). Maximální hodnota indexu je obvykle blízká 5 a minimální hodnota je 0, pokud existuje pouze jeden druh - to znamená, že neexistuje žádná rozmanitost. Ekosystém s Shannonovým indexem 0 může být monokultura.

Simpsonův index rozmanitosti

Simpsonův index představuje písmeno D a měří pravděpodobnost, že dva náhodně vybraní jedinci ze vzorku patří ke stejnému druhu - nebo do jiné taxonomické kategorie.

Stejným způsobem je index diverzity společnosti Simpson vyjádřen jako 1 - D (index vysvětlený v předchozím odstavci). Hodnota je mezi 0 a 1 a na rozdíl od předchozího případu představuje pravděpodobnost, že náhodně vybraní dva jedinci patří k různým druhům.

Další způsob, jak to vyjádřit pomocí recipročního indexu: 1 / D. Tímto způsobem se hodnota 1 promítne do společenství s pouze jedním druhem. Jak se hodnota zvyšuje, naznačuje to větší rozmanitost.

Ačkoli Shannonův index a Simpsonův index jsou nejoblíbenější v ekologické literatuře, existují i další, jako je například index Margalef, McIntosh a Pielou.

Proč bychom měli kvantifikovat biologickou rozmanitost?

V předchozí části jsme podrobně popsali různé matematické nástroje, které mají ekologové pro kvantifikaci biologické rozmanitosti. K čemu jsou však tyto hodnoty užitečné?

Měření biologické rozmanitosti je nezbytné, pokud chcete sledovat, jak rozmanitost kolísá, jako funkce změn prostředí, které zhoršují ekosystémy, a to jak přirozeně, tak člověkem.

Biodiverzita v důsledku evoluce: jak vzniká biologická rozmanitost?

Život na Zemi začal nejméně před 3,5 miliardami let. Během tohoto časového období organické bytosti vyzařovaly v různých podobách, které dnes na planetě pozorujeme.

Za tuto obrovskou rozmanitost jsou zodpovědné různé evoluční procesy. Mezi nejdůležitější máme následující: osvobození od konkurence, ekologické divergence a koevoluce.

Osvobození od konkurence

Různé studie zaměřené na současné i vyhynulé druhy ukázaly, že linie organismů mají tendenci rychle se diverzifikovat, pokud existují ekologické příležitosti - tj. „Prázdné“ výklenky.

Když skupina organismů kolonizuje oblast bez predátorů a s malou konkurencí (například neobývaný ostrov), má tendenci se diverzifikovat a zabírat dostupné ekologické výklenky. Tento jev se nazývá adaptivní záření.

Například po zániku dinosaurů zůstalo několik volných výklenků, které byly později obsazeny zářením savců.

Ekologická divergence

Existují klíčové úpravy, které umožňují organismům zabírat řadu ekologických výklenků. Tyto organismy zaujímají stejnou adaptivní zónu, takže zabírají podobné „ekologické prostory“. Když dva druhy sdílejí velmi podobné ekologické výklenky, zvyšuje se mezi nimi konkurence.

Podle ekologických teorií nemohou dva druhy nekonečně nekonkurovat, protože jeden druh nakonec vytlačí druhý. Dalším možným scénářem je, že jeden z druhů je schopen využívat jiný zdroj s cílem omezit konkurenci se svým partnerem.

Tímto způsobem schopnost druhů využívat nové zdroje a využívat nová stanoviště časem přispěla k nárůstu biologické rozmanitosti.

Koevoluce

Různé interakce, které mohou existovat mezi organismy různých druhů, mají evoluční důsledky a jsou zodpovědné za část biologické rozmanitosti. Některé druhy poskytují zdroje svým kamarádům. Diverzifikace jednoho z nich se tedy promítá do diverzifikace jiného druhu.

Koevoluce mezi predátory a jejich kořistí je také považována za zdroj rozmanitosti. Pokud predátor vytvoří novou adaptaci, je (v některých případech) doprovázena adaptací v kořisti.

Velmi ilustrativním příkladem coevoluce a biologické rozmanitosti je vysoký počet angiospermů, které souvisí s rozmanitostí jejich opylovačů bezobratlých.

Důležitost

Lidská společnost závisí na biologické rozmanitosti několika způsoby. Obecně může být hodnota biologické rozmanitosti subjektivním pojmem a závisí na každé osobě, takže je tato hodnota klasifikována jako vnitřní nebo inherentní hodnota a instrumentální nebo vnější hodnota.

Vnitřní a vnější hodnota

Vnější hodnota je určována použitím nebo aplikací, které může mít v lidské společnosti - jako je mimo jiné výroba potravin, léků. Podobně by vnější hodnota mohla platit pro výhody jiných živých věcí, ale lidé jsou často brány v úvahu.

Například různé druhy hmyzu, ptáků a savců hrají v ekosystémech roli opylovače a zprostředkovávají reprodukci významného počtu ekonomicky důležitých rostlin. Příkladem jsou včely a netopýři.

Naproti tomu vnitřní hodnota biologické rozmanitosti je cizím ekosystémovým službám, které mohou živé bytosti poskytovat životnímu prostředí. Začíná to z předpokladu, že každý organismus má právo na život, stejně jako to mají lidé.

Tato hodnota nesouvisí s výskytem nebo estetikou organismu, protože tento parametr je součástí vnějších hodnot. Protože tento koncept má silnou filosofickou složku, je charakterizován obtížným porozuměním. Někteří ekonomové se například domnívají, že jejich definice je neúplná.

Jiné klasifikace

Existují i jiné způsoby klasifikace významu biologické rozmanitosti, rozlišující mezi organismy s určitou ekonomickou hodnotou pro trh a těmi, které takovou hodnotu postrádají.

Ostatní klasifikace jsou složitější a zahrnují více kategorií. Například klasifikace navržená Kellertem (1996) zahrnuje devět kategorií: utilitární, naturalistický, ekologicko-vědecký, estetický, symbolický, humanistický-moralizující, dominionistický a negativistický.

Biodiverzita v Latinské Americe

V Latinské Americe nalézáme rozsáhlou biologickou rozmanitost. V současné době je ohroženo velké množství ekosystémů těchto regionů, zejména antropogenními faktory.

Z tohoto důvodu jsou ve většině zemí chráněná území, jako jsou parky, rezervace, svatyně a přírodní památky, které usilují o ochranu druhů v regionu.

Níže popíšeme biologickou rozmanitost nejdůležitějších latinskoamerických zemí s největší globální rozmanitostí.

Biodiverzita v Mexiku

Mexiko je z hlediska počtu druhů velmi rozmanitou zemí, která zasahuje téměř 70 000 druhů zvířat a rostlin, z nichž více než 900 je endemických v regionu. Z hlediska své rozmanitosti na celém světě zaujímá jednu z prvních pozic.

Tuto obrovskou biologickou rozmanitost připisuje několik faktorů, zejména složité postavení a topografie země a klimatická rozmanitost. Na úrovni ekosystémů je Mexiko stejně rozmanité a představuje všechny druhy přírodních prostředí a ekoregionů.

Biodiverzita v Kolumbii

Tato megadiverse země má více než 62 000 druhů, z nichž některé jsou endemické pro Kolumbii. To ubytuje největší množství druhů ptáků a orchideje na světě.

Pokud jde o ekosystémy, najdeme širokou rozmanitost regionů. Kolumbijská rozmanitost je obvykle seskupena do tzv. „Rozmanitých horkých míst“, které odpovídají regionům Andean a Tumbes-Chocó-Magdalena.

Biodiverzita v Peru

Peru je díky své úlevě a geografické poloze zemí s velkou biodiverzitou. Ve skutečnosti je také v megadiversových zemích. Mnoho z jeho druhů je endemických v regionu.

Je rozmanitá z hlediska ekosystémů, mezi které patří typické druhy oceánů (ovlivněné proudy Niño a Humboldt), pobřežní pouště, různé druhy lesů, puna, mangrovy, prérie, páramo, Amazonka a savany..

Biodiverzita v Argentině

Argentina je země charakterizovaná vysokou biodiverzitou, která činí život na jeho ohromném geografickém území. Díky horským prostředím, savánům a subtropickým podnebím je Argentina domovem velkého počtu rostlin a živočichů, což zdůrazňuje přítomnost velkých koček a vodních savců.

Biodiverzita ve Venezuele

Venezuela je velkorysá země s více než 20 000 druhy zvířat a rostlin rozmístěnými po celém území. Stejně jako ve výše uvedených zemích je rozmanitost často připisována klimatické a topografické heterogenitě.

Pokud jde o ekosystémy, Venezuela vykazuje nejrůznější regiony, včetně lesů, plání, páramosů, savan, hor, pouští atd., Každý s typickou skupinou druhů. Stejně jako v předchozích zemích je velké množství druhů v regionu endemických.

Biodiverzita v Evropě

Biodiverzita ve Španělsku

Španělsko vyniká tím, že má jednu z největších biologických rozmanitostí v celé Evropě a zdůrazňuje přítomnost savců a plazů.

Jeho stav poloostrova mu dává velkou variabilitu, pokud jde o podnebí, což je rozhodující faktor v počtu druhů a odlišuje se od zbytku Evropy. Důležitou proměnnou je také horská reliéf.

Reference

Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Pozvánka k biologii. Panamerican Medical Ed.
Eldredge, N. (Ed.). (1992). Systematika, ekologie a krize biologické rozmanitosti. Columbia University Press.
Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evoluční analýza. Prentice Hall.
Futuyma, DJ (2005). Vývoj. Sinauer.
Naeem, S., Chazdon, R., Duffy, JE, Prager, C. a Worm, B. (2016). Biodiverzita a lidské blaho: zásadní spojení pro udržitelný rozvoj. Řízení. Biological Sciences, 283 (1844), 20162091.
Naeem, S., Prager, C., Weeks, B., Varga, A., Flynn, DF, Griffin, K.,… Schuster, W. (2016). Biodiverzita jako vícerozměrný konstrukt: přehled, rámec a případová studie dopadu bylin na biologickou rozmanitost rostlin. Řízení. Biological Sciences, 283 (1844), 20153005.
Národní rada pro výzkum. (1999). Perspektivy biologické rozmanitosti: oceňování její úlohy v neustále se měnícím světě. Národní akademie Press.
Scheiner, SM, Kosman, E., Presley, SJ a Willig, MR (2017). Složky biologické rozmanitosti se zvláštním zaměřením na fylogenetické informace. Ekologie a evoluce, 7 (16), 6444–6454.

BIODIVERZITA: CHARAKTERISTIKA, VÝZNAM A PŘÍKLADY - BIOLOGIE - 2025