معلومة

6.3: أهمية التنوع البيولوجي - علم الأحياء

6.3: أهمية التنوع البيولوجي - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أزمة التنوع البيولوجي

يقدر علماء الأحياء أن انقراض الأنواع يبلغ حاليًا 500-1000 ضعف المعدل الطبيعي أو الخلفي الذي شوهد سابقًا في تاريخ الأرض. على الرغم من أنه من الصعب في بعض الأحيان التنبؤ بالأنواع التي ستنقرض ، يتم سرد العديد منها على أنها المهددة بالخطر (في خطر كبير من الانقراض). بين عامي 1970 و 2011 ، ضاع ما يقرب من 20 في المائة من غابات الأمازون المطيرة.

التنوع البيولوجي هو مصطلح واسع للتنوع البيولوجي ، ويمكن قياسه على عدد من المستويات التنظيمية. تقليديا ، قام علماء البيئة بقياس التنوع البيولوجي من خلال مراعاة كل من عدد الأنواع وعدد الأفراد من كل نوع (المعروف باسم الوفرة النسبية). ومع ذلك ، يستخدم علماء الأحياء مقاييس مختلفة للتنوع البيولوجي ، بما في ذلك التنوع الجيني ، للمساعدة في تركيز الجهود للحفاظ على العناصر المهمة بيولوجيًا وتكنولوجيًا للتنوع البيولوجي.

فقدان التنوع البيولوجي يشير إلى الحد من التنوع البيولوجي بسبب إزاحة أو انقراض الأنواع. قد يبدو فقدان نوع معين غير مهم للبعض ، خاصة إذا لم يكن من الأنواع الكاريزمية مثل النمر البنغالي أو الدلفين ذو الأنف القاروري. ومع ذلك ، فإن معدل الانقراض المتسارع الحالي يعني فقدان عشرات الآلاف من الأنواع في حياتنا. يحدث جزء كبير من هذه الخسارة في الغابات الاستوائية المطيرة مثل تلك الموضحة في الشكل ( PageIndex {1} ) ، والتي تحتوي على نسبة عالية جدًا من التنوع البيولوجي ولكن يتم تطهيرها من أجل الأخشاب والزراعة. من المحتمل أن يكون لهذا آثار دراماتيكية على رفاهية الإنسان من خلال انهيار النظم البيئية.

يدرك علماء الأحياء أن السكان البشريين جزء لا يتجزأ من النظم البيئية ويعتمدون عليها ، تمامًا كما هو الحال مع أي نوع آخر على هذا الكوكب. بدأت الزراعة بعد أن استقرت مجتمعات الصيد والجمع المبكرة لأول مرة في مكان واحد وعدلت بشكل كبير بيئتها المباشرة. جعل هذا التحول الثقافي من الصعب على البشر التعرف على اعتمادهم على الكائنات الحية بخلاف المحاصيل والحيوانات الأليفة على هذا الكوكب. تعمل تقنيتنا اليوم على تلطيف قسوة الوجود وتسمح للكثيرين منا بأن يعيشوا حياة أطول وأكثر راحة ، ولكن في النهاية لا يمكن للجنس البشري أن يتواجد بدون النظم البيئية المحيطة به. تزودنا نظمنا البيئية بالغذاء والدواء والهواء النظيف والماء والاستجمام والإلهام الروحي والجمالي.

أنواع التنوع البيولوجي

المعنى الشائع للتنوع البيولوجي هو ببساطة عدد الأنواع في الموقع أو على الأرض ؛ على سبيل المثال ، يسرد اتحاد علماء الطيور الأمريكيين 2078 نوعًا من الطيور في أمريكا الشمالية والوسطى. هذا هو أحد مقاييس التنوع البيولوجي للطيور في القارة. تأخذ تدابير التنوع الأكثر تعقيدًا في الاعتبار الوفرة النسبية للأنواع. على سبيل المثال ، تعد الغابة التي تحتوي على 10 أنواع من الأشجار شائعة بشكل متساوٍ أكثر تنوعًا من الغابة التي تحتوي على 10 أنواع من الأشجار حيث يشكل نوع واحد فقط من هذه الأنواع 95 بالمائة من الأشجار. حدد علماء الأحياء أيضًا مقاييس بديلة للتنوع البيولوجي ، بعضها مهم في التخطيط لكيفية الحفاظ على التنوع البيولوجي.

التنوع الجيني هو أحد المفاهيم البديلة للتنوع البيولوجي. التنوع الجيني هي المادة الخام للتكيف التطوري في الأنواع ويتم تمثيلها من خلال مجموعة متنوعة من الجينات الموجودة داخل السكان. تعتمد قدرة الأنواع على التكيف مع البيئات المتغيرة أو الأمراض الجديدة على هذا التنوع الجيني.

من المفيد أيضًا تحديد تنوع النظام البيئي: عدد النظم البيئية المختلفة على الأرض أو في منطقة جغرافية. يعني فقدان النظام البيئي فقدان التفاعلات بين الأنواع وفقدان الإنتاجية البيولوجية التي يمكن للنظام البيئي أن يخلقها. من الأمثلة على النظام البيئي المنقرض إلى حد كبير في أمريكا الشمالية نظام البراري البيئي (الشكل ( PageIndex {2} )). امتدت المروج ذات مرة وسط أمريكا الشمالية من الغابة الشمالية في شمال كندا وصولاً إلى المكسيك. لقد اختفت الآن تمامًا ، واستبدلت بحقول المحاصيل وأراضي المراعي والزحف العمراني. يعيش العديد من الأنواع ، ولكن النظام البيئي عالي الإنتاجية والذي كان مسؤولاً عن إنشاء التربة الزراعية الأكثر إنتاجية قد انتهى الآن. ونتيجة لذلك ، يتم الآن استنفاد تربتهم ما لم تتم صيانتها بشكل مصطنع بتكلفة كبيرة. يحدث الانخفاض في إنتاجية التربة بسبب ضياع التفاعلات في النظام البيئي الأصلي.

تنوع الأنواع الحالية

على الرغم من الجهود الكبيرة ، فإن المعرفة بالأنواع التي تعيش على الكوكب محدودة. يشير تقدير حديث إلى أنه تم تسمية 13 ٪ فقط من الأنواع حقيقية النواة (الجدول 1). تقديرات أعداد الأنواع بدائية النواة هي تخمينات إلى حد كبير ، لكن علماء الأحياء يتفقون على أن العلم قد بدأ للتو في تصنيف تنوعها. بالنظر إلى أن الأرض تفقد الأنواع بوتيرة متسارعة ، فإن العلم لا يعرف إلا القليل عما يتم فقده.

الجدول 1. يوضح هذا الجدول العدد التقديري للأنواع حسب المجموعة التصنيفية - بما في ذلك الأنواع الموصوفة (المسماة والمُدروسة) والمتوقعة (التي لم يتم تسميتها بعد).
الأعداد التقديرية للأنواع الموصوفة والمتوقعة
المصدر: Mora et al 2011المصدر: تشابمان 2009المصدر: Groombridge and Jenkins 2002
الموصوفةوتوقعالموصوفةوتوقعالموصوفةوتوقع
الحيوانات1,124,5169,920,0001,424,1536,836,3301,225,50010,820,000
المحتجين الضوئي17,89234,90025,044200,500
الفطريات44,368616,32098,9981,500,00072,0001,500,000
النباتات224,244314,600310,129390,800270,000320,000
المحتجين غير الضوئية16,23672,80028,8711,000,00080,000600,000
بدائيات النوى10,3071,000,00010,175
المجموع1,438,76910,960,0001,897,50210,897,6301,657,67513,240,000

هناك العديد من المبادرات لفهرسة الأنواع الموصوفة بطرق يسهل الوصول إليها وأكثر تنظيماً ، ويسهل الإنترنت هذا الجهد. ومع ذلك ، في المعدل الحالي لوصف الأنواع ، والتي وفقا لحالة الأنواع المرصودة1 تشير التقارير إلى ما بين 17000 و 20000 نوع جديد سنويًا ، وسوف يستغرق الأمر ما يقرب من 500 عام لوصف جميع الأنواع الموجودة حاليًا. ومع ذلك ، أصبحت المهمة مستحيلة بشكل متزايد بمرور الوقت حيث يزيل الانقراض الأنواع من الأرض بشكل أسرع مما يمكن وصفه.

قد يبدو تسمية الأنواع وإحصائها سعيًا غير مهم نظرًا للاحتياجات الأخرى للبشرية ، ولكنها ليست مجرد محاسبة. وصف الأنواع هو عملية معقدة يحدد من خلالها علماء الأحياء الخصائص الفريدة للكائن الحي وما إذا كان هذا الكائن ينتمي إلى أي نوع آخر موصوف أم لا. يسمح لعلماء الأحياء بالعثور على الأنواع والتعرف عليها بعد الاكتشاف الأولي لمتابعة الأسئلة المتعلقة ببيولوجيتها. سوف ينتج عن هذا البحث اللاحق الاكتشافات التي تجعل الأنواع ذات قيمة للبشر وأنظمتنا البيئية. بدون اسم ووصف ، لا يمكن دراسة الأنواع بعمق وبطريقة منسقة من قبل العديد من العلماء.

أنماط التنوع البيولوجي

لا يتم توزيع التنوع البيولوجي بالتساوي على هذا الكوكب. احتوت بحيرة فيكتوريا على ما يقرب من 500 نوع من البلطي (عائلة واحدة فقط من الأسماك الموجودة في البحيرة) قبل أن يتسبب إدخال الأنواع الغريبة في الثمانينيات والتسعينيات في انقراض جماعي. تم العثور على كل هذه الأنواع فقط في بحيرة فيكتوريا ، وهذا يعني أنها كانت متوطنة. الأنواع المتوطنة توجد في مكان واحد فقط. على سبيل المثال ، القيق الأزرق مستوطن في أمريكا الشمالية ، في حين أن سمندل بارتون سبرينغز مستوطن في فم ربيع واحد في أوستن ، تكساس. الأنواع المستوطنة ذات التوزيع المحدود للغاية ، مثل السمندل بارتون سبرينغز ، معرضة بشكل خاص للانقراض.

تحتوي بحيرة هورون على حوالي 79 نوعًا من الأسماك ، توجد جميعها في العديد من البحيرات الأخرى في أمريكا الشمالية. ما الذي يفسر الاختلاف في التنوع بين بحيرة فيكتوريا وبحيرة هورون؟ بحيرة فيكتوريا هي بحيرة استوائية ، في حين أن بحيرة هورون هي بحيرة معتدلة. يبلغ عمر بحيرة هورون في شكلها الحالي حوالي 7000 عام فقط ، بينما يبلغ عمر بحيرة فيكتوريا بشكلها الحالي حوالي 15000 عام. هذان العاملان ، خط العرض والعمر ، هما اثنان من عدة فرضيات اقترحها علماء الجغرافيا الحيوية لشرح أنماط التنوع البيولوجي على الأرض.

الجغرافيا الحيوية هي دراسة توزيع الأنواع في العالم في الماضي والحاضر. يعد عمل الجغرافيين الحيويين أمرًا بالغ الأهمية لفهم بيئتنا المادية ، وكيف تؤثر البيئة على الأنواع ، وكيف تؤثر التغييرات في البيئة على توزيع الأنواع.

هناك ثلاثة مجالات رئيسية للدراسة تحت عنوان الجغرافيا الحيوية: الجغرافيا الحيوية البيئية ، والجغرافيا الحيوية التاريخية (تسمى الجغرافيا الحيوية القديمة) ، والجغرافيا الحيوية للحفظ. تدرس الجغرافيا الحيوية البيئية العوامل الحالية التي تؤثر على توزيع النباتات والحيوانات. الجغرافيا الحيوية التاريخية ، كما يوحي الاسم ، تدرس التوزيع السابق للأنواع. من ناحية أخرى ، تركز الجغرافيا الحيوية للحفظ على حماية الأنواع واستعادتها بناءً على المعلومات البيئية التاريخية والحالية المعروفة.

أحد أقدم الأنماط التي لوحظت في علم البيئة هو أن التنوع البيولوجي يزداد عادة مع انخفاض خط العرض. بمعنى آخر ، يزداد التنوع البيولوجي بالقرب من خط الاستواء (الشكل ( PageIndex {3} )).

لم يتضح بعد سبب زيادة التنوع البيولوجي بالقرب من خط الاستواء ، لكن الفرضيات تشمل العمر الأكبر للنظم البيئية في المناطق المدارية مقابل المناطق المعتدلة ، والتي كانت خالية إلى حد كبير من الحياة أو كانت فقيرة بشكل كبير خلال العصر الجليدي الأخير. يوفر العمر الأكبر مزيدًا من الوقت لـ انتواع العملية التطورية لخلق أنواع جديدة. تفسير آخر محتمل هو زيادة الطاقة التي تتلقاها المناطق الاستوائية من الشمس. لكن العلماء لم يتمكنوا من شرح كيف يمكن ترجمة مدخلات الطاقة الأكبر إلى المزيد من الأنواع. قد يؤدي تعقيد النظم الإيكولوجية الاستوائية إلى تشجيع الأنواع من خلال زيادة تعقيد الموائل ، وبالتالي توفير المزيد من المجالات البيئية. أخيرًا ، يُنظر إلى المناطق الاستوائية على أنها أكثر استقرارًا من المناطق المعتدلة ، التي تتمتع بمناخ واضح وموسمية طول اليوم. قد يؤدي استقرار النظم الايكولوجية الاستوائية إلى تشجيع الانتواع. بغض النظر عن الآليات ، فمن المؤكد أن التنوع البيولوجي هو الأكبر في المناطق الاستوائية. هناك أيضًا أعداد كبيرة من الأنواع المتوطنة.

أهمية التنوع البيولوجي

قد يكون لفقدان التنوع البيولوجي عواقب مدوية على النظم الإيكولوجية بسبب العلاقات المتبادلة المعقدة بين الأنواع. على سبيل المثال ، قد يتسبب انقراض أحد الأنواع في انقراض نوع آخر. يعد التنوع البيولوجي مهمًا لبقاء السكان ورفاههم لأنه يؤثر على صحتنا وقدرتنا على إطعام أنفسنا من خلال الزراعة وحصاد تجمعات الحيوانات البرية.

صحة الإنسان

يتم اشتقاق العديد من الأدوية من المواد الكيميائية الطبيعية التي تنتجها مجموعة متنوعة من الكائنات الحية. على سبيل المثال ، تنتج العديد من النباتات مركبات تهدف إلى حماية النبات من الحشرات والحيوانات الأخرى التي تأكلها. بعض هذه المركبات تعمل أيضًا كأدوية بشرية. غالبًا ما تمتلك المجتمعات المعاصرة التي تعيش بالقرب من الأرض معرفة واسعة بالاستخدامات الطبية للنباتات التي تنمو في منطقتها. لقرون في أوروبا ، تم تجميع المعرفة القديمة حول الاستخدامات الطبية للنباتات في الأعشاب - الكتب التي حددت النباتات واستخداماتها. البشر ليسوا الحيوانات الوحيدة التي تستخدم النباتات لأسباب طبية. وقد لوحظ أن القردة العليا الأخرى ، وإنسان الغاب ، والشمبانزي ، والبونوبو ، والغوريلا ، جميعها تستخدم النباتات في العلاج الذاتي.

تعترف العلوم الصيدلانية الحديثة أيضًا بأهمية هذه المركبات النباتية. من أمثلة الأدوية المهمة المشتقة من المركبات النباتية الأسبرين والكوديين والديجوكسين والأتروبين والفينكريستين (الشكل ( PageIndex {4} )). تم اشتقاق العديد من الأدوية من المستخلصات النباتية ولكن يتم تصنيعها الآن. تشير التقديرات إلى أن 25 في المائة من الأدوية الحديثة تحتوي في وقت واحد على مستخلص نباتي واحد على الأقل. من المحتمل أن يكون هذا الرقم قد انخفض إلى حوالي 10 في المائة حيث تم استبدال المكونات النباتية الطبيعية بنسخ اصطناعية من المركبات النباتية. المضادات الحيوية ، المسؤولة عن التحسينات غير العادية في الصحة وطول العمر في البلدان المتقدمة ، هي مركبات مشتقة إلى حد كبير من الفطريات والبكتيريا.

في السنوات الأخيرة ، أثارت سموم الحيوانات والسموم بحثًا مكثفًا لإمكاناتها الطبية. بحلول عام 2007 ، وافقت إدارة الغذاء والدواء على خمسة عقاقير تعتمد على السموم الحيوانية لعلاج أمراض مثل ارتفاع ضغط الدم والألم المزمن والسكري. وتخضع خمسة عقاقير أخرى لتجارب سريرية وستة عقاقير على الأقل تستخدم في بلدان أخرى. تأتي السموم الأخرى قيد التحقيق من الثدييات والثعابين والسحالي والعديد من البرمائيات والأسماك والقواقع والأخطبوطات والعقارب.

بصرف النظر عن تحقيق أرباح بمليارات الدولارات ، تعمل هذه الأدوية على تحسين حياة الناس. تبحث شركات الأدوية بنشاط عن مركبات طبيعية جديدة يمكن أن تعمل كأدوية. تشير التقديرات إلى أن ثلث البحث والتطوير الصيدلاني يتم إنفاقه على المركبات الطبيعية وأن حوالي 35 في المائة من الأدوية الجديدة التي تم طرحها في السوق بين عامي 1981 و 2002 كانت من مركبات طبيعية.

أخيرًا ، قيل إن البشر يستفيدون نفسياً من العيش في عالم متنوع بيولوجيًا. المؤيد الرئيسي لهذه الفكرة هو عالم الحشرات الشهير E. O. ويلسون. يجادل بأن تاريخ التطور البشري قد جعلنا نعيش في بيئة طبيعية وأن البيئات المبنية تولد ضغوطًا تؤثر على صحة الإنسان ورفاهه. هناك بحث كبير في الفوائد التجديدية النفسية للمناظر الطبيعية تشير إلى أن الفرضية قد تحمل بعض الحقيقة.

زراعي

منذ بداية الزراعة البشرية منذ أكثر من 10000 عام ، قامت المجموعات البشرية بتربية واختيار أنواع المحاصيل. تطابق هذا التنوع المحصولي مع التنوع الثقافي لمجموعات البشر شديدة التقسيم. على سبيل المثال ، تم تدجين البطاطس منذ حوالي 7000 عام في جبال الأنديز الوسطى في بيرو وبوليفيا. عاش الناس في هذه المنطقة تقليديًا في مستوطنات معزولة نسبيًا تفصلها الجبال. تنتمي البطاطس المزروعة في تلك المنطقة إلى سبعة أنواع ومن المحتمل أن يكون عدد الأصناف بالآلاف. تم تربية كل نوع لتزدهر في ارتفاعات معينة وظروف التربة والمناخ. التنوع مدفوع بالمطالب المتنوعة للتغيرات الهائلة في الارتفاع ، والحركة المحدودة للأشخاص ، والطلبات التي أوجدها تناوب المحاصيل لأنواع مختلفة ستعمل بشكل جيد في مختلف المجالات.

البطاطس ليست سوى مثال واحد على التنوع الزراعي. كل نبات وحيوان وفطر قام البشر بزراعته تم تربيته من أنواع أسلاف برية أصلية إلى أصناف متنوعة ناشئة عن متطلبات القيمة الغذائية والتكيف مع ظروف النمو ومقاومة الآفات. تُظهر البطاطس مثالًا معروفًا لمخاطر انخفاض تنوع المحاصيل: أثناء مجاعة البطاطس الأيرلندية المأساوية (1845-1852 م) ، أصبح صنف البطاطس المنفردة الذي يُزرع في أيرلندا عرضة لفحة البطاطس - مما أدى إلى القضاء على المحصول. أدى فقدان المحصول إلى المجاعة والموت والهجرة الجماعية. تعتبر مقاومة الأمراض فائدة رئيسية للحفاظ على التنوع البيولوجي للمحاصيل ، كما أن الافتقار إلى التنوع في أنواع المحاصيل المعاصرة يحمل مخاطر مماثلة. يجب على شركات البذور ، التي تعد مصدرًا لمعظم أنواع المحاصيل في البلدان المتقدمة ، أن تولد باستمرار أنواعًا جديدة لمواكبة تطور كائنات الآفات. ومع ذلك ، فقد شاركت شركات البذور هذه في انخفاض عدد الأصناف المتاحة لأنها تركز على بيع عدد أقل من الأصناف في المزيد من مناطق العالم لتحل محل الأصناف المحلية التقليدية.

تعتمد القدرة على إنشاء أصناف محاصيل جديدة على تنوع الأصناف المتاحة وتوافر الأشكال البرية المتعلقة بنبات المحاصيل. غالبًا ما تكون هذه الأشكال البرية مصدرًا للمتغيرات الجينية الجديدة التي يمكن تربيتها باستخدام الأصناف الموجودة لإنشاء أصناف ذات سمات جديدة. فقدان الأنواع البرية المرتبطة بمحصول ما سيعني فقدان القدرة على تحسين المحاصيل. يضمن الحفاظ على التنوع الجيني للأنواع البرية المرتبطة بالأنواع المستأنسة إمدادنا المستمر بالغذاء.

منذ عشرينيات القرن الماضي ، حافظت إدارات الزراعة الحكومية على بنوك البذور لأصناف المحاصيل كوسيلة للحفاظ على تنوع المحاصيل. هذا النظام به عيوب لأنه بمرور الوقت تُفقد أصناف البذور من خلال الحوادث ولا توجد طريقة لاستبدالها. في عام 2008 ، بدأ مخزن البذور العالمي سفالبارد ، الواقع في جزيرة سبيتسبيرغن بالنرويج (الشكل) ، في تخزين البذور من جميع أنحاء العالم كنظام احتياطي لبنوك البذور الإقليمية. إذا قام بنك البذور الإقليمي بتخزين أصناف متنوعة في سفالبارد ، فيمكن استبدال الخسائر من سفالبارد في حالة حدوث شيء ما للبذور الإقليمية. يقع قبو بذور سفالبارد في عمق صخرة الجزيرة القطبية الشمالية. يتم الحفاظ على الظروف داخل القبو في درجة حرارة ورطوبة مثالية لبقاء البذور ، ولكن الموقع العميق تحت الأرض للقبو في القطب الشمالي يعني أن فشل أنظمة القبو لن يضر بالظروف المناخية داخل القبو.

على الرغم من أن المحاصيل تحت سيطرتنا إلى حد كبير ، فإن قدرتنا على زراعتها تعتمد على التنوع البيولوجي للنظم البيئية التي تزرع فيها. هذا التنوع البيولوجي يخلق الظروف التي في ظلها المحاصيل قادرة على النمو من خلال ما يعرف بخدمات النظام الإيكولوجي - الظروف أو العمليات القيمة التي ينفذها نظام بيئي. لا تزرع المحاصيل ، في الغالب ، في البيئات المبنية. يزرعون في التربة. على الرغم من أن بعض أنواع التربة الزراعية تُعقم باستخدام علاجات مبيدات الآفات المثيرة للجدل ، إلا أن معظمها يحتوي على تنوع هائل من الكائنات الحية التي تحافظ على دورات المغذيات - تحطيم المواد العضوية إلى مركبات مغذية تحتاجها المحاصيل للنمو. تحافظ هذه الكائنات أيضًا على نسيج التربة الذي يؤثر على ديناميكيات الماء والأكسجين في التربة الضرورية لنمو النبات. إن استبدال عمل هذه الكائنات في تكوين التربة الصالحة للزراعة ليس ممكنًا عمليًا. تسمى هذه الأنواع من العمليات خدمات النظام البيئي. تحدث داخل النظم البيئية ، مثل النظم البيئية للتربة ، نتيجة للأنشطة الأيضية المتنوعة للكائنات الحية التي تعيش هناك ، ولكنها توفر فوائد لإنتاج الغذاء البشري ، وتوافر مياه الشرب ، والهواء القابل للتنفس.

خدمات النظام الإيكولوجي الرئيسية الأخرى المتعلقة بإنتاج الغذاء هي التلقيح النباتي ومكافحة آفات المحاصيل. تشير التقديرات إلى أن تلقيح نحل العسل في الولايات المتحدة يجلب 1.6 مليار دولار سنويًا ؛ تساهم الملقحات الأخرى بما يصل إلى 6.7 مليار دولار. يتطلب إنتاج أكثر من 150 محصولًا في الولايات المتحدة التلقيح. تتم إدارة العديد من مجموعات نحل العسل من قبل مربي النحل الذين يؤجرون خدمات خلاياهم للمزارعين. عانى نحل العسل في أمريكا الشمالية خسائر كبيرة بسبب متلازمة تُعرف باسم اضطراب انهيار المستعمرات ، وهي ظاهرة جديدة ذات سبب غير واضح. تشمل الملقحات الأخرى مجموعة متنوعة من أنواع النحل الأخرى والعديد من الحشرات والطيور. قد يؤدي فقدان هذه الأنواع إلى جعل المحاصيل التي تتطلب التلقيح مستحيلة ، مما يؤدي إلى زيادة الاعتماد على المحاصيل الأخرى.

أخيرًا ، يتنافس البشر على طعامهم مع آفات المحاصيل ، ومعظمها من الحشرات. تتحكم مبيدات الآفات في هؤلاء المنافسين ، لكنها مكلفة وتفقد فعاليتها بمرور الوقت مع تكيف أعداد الآفات. كما أنها تؤدي إلى أضرار جانبية من خلال قتل الأنواع غير الآفات وكذلك الحشرات المفيدة مثل نحل العسل ، وتعريض صحة العمال الزراعيين والمستهلكين للخطر. علاوة على ذلك ، قد تهاجر هذه المبيدات من الحقول حيث يتم تطبيقها وتسبب أضرارًا للأنظمة البيئية الأخرى مثل الجداول والبحيرات وحتى المحيط. يعتقد علماء البيئة أن الجزء الأكبر من العمل في إزالة الآفات يتم في الواقع بواسطة الحيوانات المفترسة والطفيليات لتلك الآفات ، لكن التأثير لم تتم دراسته جيدًا. وجدت مراجعة أنه في 74 في المائة من الدراسات التي بحثت عن تأثير تعقيد المناظر الطبيعية (الغابات والحقول البور بالقرب من حقول المحاصيل) على الأعداء الطبيعيين للآفات ، كلما زاد التعقيد ، زاد تأثير الكائنات القاتلة للآفات. وجدت دراسة تجريبية أخرى أن إدخال أعداء متعددة من حشرات البازلاء (آفة البرسيم الحجازي المهمة) أدى إلى زيادة محصول البرسيم بشكل كبير. تظهر هذه الدراسة أن تنوع الآفات يكون أكثر فعالية في المكافحة من آفة واحدة. سيؤدي فقدان التنوع في أعداء الآفات حتماً إلى زيادة صعوبة وتكلفة زراعة الغذاء. يواجه تزايد عدد السكان في العالم تحديات كبيرة في التكاليف المتزايدة والصعوبات الأخرى المرتبطة بإنتاج الغذاء.

مصادر الغذاء البرية

بالإضافة إلى زراعة المحاصيل وتربية الحيوانات الغذائية ، يحصل الإنسان على الموارد الغذائية من التجمعات البرية ، وخاصة تجمعات الأسماك البرية. بالنسبة لحوالي مليار شخص ، توفر الموارد المائية المصدر الرئيسي للبروتين الحيواني. ولكن منذ عام 1990 ، انخفض الإنتاج من مصايد الأسماك العالمية. على الرغم من الجهود الكبيرة ، إلا أن القليل من مصايد الأسماك على وجه الأرض تدار بشكل مستدام.

نادرًا ما يؤدي انقراض مصايد الأسماك إلى الانقراض الكامل للأنواع التي يتم حصادها ، بل يؤدي إلى إعادة هيكلة جذرية للنظام البيئي البحري حيث يتم صيد الأنواع السائدة بشكل مفرط بحيث يصبح لاعبًا ثانويًا بيئيًا. بالإضافة إلى فقدان البشر لمصدر الغذاء ، فإن هذه التغييرات تؤثر على العديد من الأنواع الأخرى بطرق يصعب أو يستحيل التنبؤ بها. لانهيار مصايد الأسماك آثار مأساوية وطويلة الأمد على السكان المحليين الذين يعملون في مصايد الأسماك. بالإضافة إلى ذلك ، فإن فقدان مصدر بروتين غير مكلف للسكان الذين لا يستطيعون استبداله سيزيد من تكلفة المعيشة ويحد من المجتمعات بطرق أخرى. بشكل عام ، تحولت الأسماك المأخوذة من مصايد الأسماك إلى أنواع أصغر وتتعرض الأنواع الأكبر للصيد الجائر. من الواضح أن النتيجة النهائية يمكن أن تكون فقدان النظم المائية كمصادر للغذاء.


122 أهمية التنوع البيولوجي في حياة الإنسان

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على القيام بما يلي:

  • تحديد فوائد التنوع الكيميائي للبشر
  • تحديد مكونات التنوع البيولوجي التي تدعم الزراعة البشرية
  • وصف خدمات النظام البيئي

قد لا يكون من الواضح سبب قلق علماء الأحياء بشأن فقدان التنوع البيولوجي. عندما يُنظر إلى فقدان التنوع البيولوجي على أنه انقراض حمامة الراكب وطائر الدودو وحتى الماموث الصوفي ، فقد يبدو أن الخسارة عاطفية. لكن هل الخسارة مهمة عمليًا لرفاهية الجنس البشري؟ من منظور التطور والإيكولوجيا ، فإن فقدان نوع معين ليس مهمًا (ومع ذلك ، يجب أن نلاحظ أن فقدان الأنواع الأساسية يمكن أن يؤدي إلى كارثة بيئية). الانقراض هو جزء طبيعي من التطور الكبير. لكن ال معدل الانقراض المتسارع يترجم إلى فقدان عشرات الآلاف من الأنواع خلال حياتنا ، ومن المحتمل أن يكون له آثار دراماتيكية على رفاهية الإنسان من خلال انهيار النظم البيئية والتكاليف الإضافية للحفاظ على إنتاج الغذاء ، والهواء النظيف والماء ، وصحة الإنسان.

بدأت الزراعة بعد أن استقرت مجتمعات الصيد والجمع المبكرة لأول مرة في مكان واحد وعدلت بشكل كبير بيئتها المباشرة. جعل هذا التحول الثقافي من الصعب على البشر التعرف على اعتمادهم على الكائنات الحية غير المأهولة على الكوكب. يتعرف علماء الأحياء على أن الجنس البشري جزء لا يتجزأ من النظم البيئية ويعتمد عليها ، تمامًا كما تعتمد كل الأنواع الأخرى على هذا الكوكب. تعمل التكنولوجيا على تهدئة الظواهر المتطرفة للوجود ، ولكن في النهاية لا يمكن للجنس البشري أن يوجد بدون نظام بيئي داعم.


6.1 كيف تستفيد المناطق المحمية من التنوع البيولوجي والبشر؟

ينص المستند المصدر لهذا الملخص على ما يلي:

تعد المناطق المحمية جزءًا مهمًا للغاية من برامج الحفاظ على التنوع البيولوجي والنظم البيئية ، وخاصة بالنسبة للموائل الحساسة (R5). أظهرت التقييمات الأخيرة أنه على المستويين العالمي والإقليمي ، فإن وجود المناطق المحمية الحالية ، على الرغم من ضرورته ، ليس كافياً لحفظ النطاق الكامل للتنوع البيولوجي. تحتاج المناطق المحمية إلى تحديد مواقعها وتصميمها وإدارتها بشكل أفضل للتعامل مع مشاكل مثل الافتقار إلى التمثيل ، وتأثيرات المستوطنات البشرية داخل المناطق المحمية ، والحصاد غير القانوني للنباتات والحيوانات ، والسياحة غير المستدامة ، وتأثيرات الأنواع الغريبة الغازية ، والتعرض للتغير العالمي . تعتبر الأنظمة البيئية البحرية والمياه العذبة أقل حماية من الأنظمة الأرضية ، مما يؤدي إلى زيادة الجهود لتوسيع المناطق المحمية في هذه المناطق الأحيائية. الجهود المبذولة لتوسيع المناطق المحمية البحرية مدفوعة أيضًا بالأدلة القوية على التآزر الإيجابي بين الحفظ داخل المناطق المحمية والاستخدام المستدام خارج حدودها مباشرة (C18). ومع ذلك ، فإن إدارة المناطق البحرية المحمية تطرح تحديات خاصة ، حيث أن الإنفاذ صعب وكثير من محيطات العالم يقع خارج الولايات القضائية الوطنية.

بناءً على مسح لفعالية الإدارة لعينة من حوالي 200 منطقة محمية في 34 دولة ، وجد أن 12٪ فقط قد نفذوا خطة إدارة معتمدة. وخلص التقييم إلى أن تصميم السلطة الفلسطينية ، والتأسيس القانوني ، وترسيم الحدود ، وجرد الموارد ، وتحديد الأهداف تمت معالجتها بشكل جيد نسبيًا. لكن التخطيط الإداري ، والرصد والتقييم ، والميزانيات الخاصة بالأمن وإنفاذ القانون كانت ضعيفة بشكل عام بين المناطق التي تم مسحها. علاوة على ذلك ، تظل مشكلة "المتنزه الورقي" قائمة ، حيث يمكن تصنيف المناطق الجغرافية على أنها فئة معينة من المناطق المحمية ولكنها لا تحقق الشكل الموعود للإدارة (R5).

قد تساهم المناطق المحمية في الفقر حيث يتم استبعاد سكان الريف من الموارد التي تدعم رفاههم تقليديًا. ومع ذلك ، يمكن للمناطق المحمية أن تساهم في تحسين سبل العيش عندما تدار لإفادة السكان المحليين (R5). يجب معالجة العلاقات مع السكان المحليين بشكل أكثر فعالية من خلال التشاور والتخطيط التشاركيين. تتمثل إحدى الإستراتيجيات الممكنة في تعزيز الاستخدام الأوسع لفئات إدارة المناطق المحمية التابعة للـ IUCN. يعتمد النجاح على نهج إداري تعاوني بين الحكومة وأصحاب المصلحة ، وهو نهج تكيفي يختبر الخيارات في الميدان ، والرصد الشامل الذي يوفر معلومات حول نجاح الإدارة أو فشلها ، وتمكين المجتمعات المحلية من خلال نظام مفتوح وشفاف يوضح الوصول وملكية مصادر.

يتطلب نجاح المناطق المحمية كاستجابة لفقدان التنوع البيولوجي اختيارًا أفضل للمواقع وإدماج المقايضات الإقليمية لتجنب ضعف تمثيل بعض النظم الإيكولوجية في حين أن البعض الآخر ممثل بشكل مفرط. يعتمد نجاح المناطق المحمية على التشريع والإدارة الملائمين ، والموارد الكافية ، والتكامل الأفضل مع المنطقة الأوسع المحيطة بالمناطق المحمية ، وتوسيع مشاركة أصحاب المصلحة (R5). علاوة على ذلك ، تعمل أهداف التمثيل والإدارة ومؤشرات الأداء بشكل أفضل عندما تتجاوز قياس المساحة الإجمالية المحمية على ما يبدو. مؤشرات تغطية النسبة المئوية للمناطق المحمية ، على النحو المرتبط بالأهداف الإنمائية للألفية والأهداف الأخرى ، على سبيل المثال ، توفر فقط مؤشرًا واسعًا على المدى الفعلي للحماية التي توفرها أنظمة المناطق المحمية ، لكن التخطيط على المستويين الإقليمي والوطني يتطلب أهدافًا تأخذ في الاعتبار المفاضلات وأوجه التآزر مع خدمات النظم البيئية الأخرى.

سيحتاج تصميم المناطق المحمية وإدارتها إلى مراعاة تأثيرات تغير المناخ. ستؤدي تأثيرات تغير المناخ إلى زيادة مخاطر انقراض بعض الأنواع وتغيير طبيعة النظم البيئية. التحولات في توزيع الأنواع نتيجة لتغير المناخ موثقة جيدًا (C4 ، C19 ، C25). قد تتضمن خطط الحفاظ على الأنواع الحالية جوانب التكيف والتخفيف لهذا التهديد ، بالاعتماد على الأدوات الحالية للمساعدة في تقييم مدى تأثر الأنواع بتغير المناخ. تعتبر الممرات وجوانب تصميم الموائل الأخرى لإعطاء المرونة للمناطق المحمية استراتيجيات احترازية فعالة. تحسين إدارة ممرات الموائل والنظم الإيكولوجية للإنتاج بين المناطق المحمية سيساعد التنوع البيولوجي على التكيف مع الظروف المتغيرة (R5).


تطبيق التكنولوجيا الحيوية على التنوع البيولوجي وتأثيراته

اقرأ هذه المقالة للتعرف على تطبيق التكنولوجيا الحيوية على التنوع البيولوجي وتأثيراتها.

تطبيق التكنولوجيا الحيوية على التنوع البيولوجي:

يعد تطبيق التكنولوجيا الحيوية (خاصة الهندسة الوراثية) لتحسين نباتات المحاصيل والنباتات الطبية والماشية والميكروبات والحصول على منتجات جديدة من أنظمة بيولوجية مختلفة قطاعًا سريع النمو.

ومن المتوقع أن يساهم هذا القطاع بنسبة تصل إلى 50٪ من الاقتصاد العالمي في المستقبل القريب. المادة الخام الرئيسية والحاسمة للتكنولوجيا الحيوية هي عالم الأحياء المتنوع الذي يشكل التنوع البيولوجي.

العلاقة بين التكنولوجيا الحيوية والتنوع البيولوجي متعددة الاتجاهات (برنامج الأمم المتحدة للبيئة 1995):

(ط) توفر التكنولوجيا الحيوية أو البيولوجيا الجزيئية أدوات قوية للغاية للتقييم النقدي للتنوع البيولوجي ، وخاصة التنوع الجيني ، وبالتالي تحديد الموارد الحيوية المحتملة.

(2) أنه يعطي أحدث الأساليب والمبادئ التوجيهية لحفظ التنوع البيولوجي.

(3) أنه يعزز الاستخدام الحكيم والفعال للموارد الحيوية ، سواء كمورد جيني للإنتاج أو في علاج النظم الإيكولوجية المتغيرة / المتدهورة.

أدى التطبيق المتزايد للتكنولوجيا الحيوية على التنوع البيولوجي (بما في ذلك الهندسة الوراثية) إلى زيادة كبيرة في قيمة وتوافر الموارد والمنتجات الحيوية للبشرية. هذا صحيح بشكل خاص فيما يتعلق بما يلي: (1) زيادة توافر الغذاء والأعلاف والمواد الخام المتجددة الأخرى (2) تحسين صحة الإنسان والنظافة (3) حماية أكبر للبيئة ، و (4) تعزيز السلامة الحيوية والصديقة للبيئة التقنيات.

في عصر يتزايد فيه عدد السكان بشكل أسي ويتم استنفاد التنوع البيولوجي بسبب التدهور البيئي من صنع الإنسان ، يجب أن تأتي التكنولوجيا الحيوية لإنقاذ البشرية من خلال توفير وسائل أكبر وأكثر كفاءة لاستخدام التنوع البيولوجي المتاح. بمجرد أن يبلغ بلد ما القدرة على إدارة موارده الجينية ، فإنه سيمكنه تلقائيًا من إنتاج منتجات جديدة من التنوع البيولوجي الخاص به.

الآثار السلبية للتكنولوجيا الحيوية على التنوع البيولوجي:

من المحتمل أن يتسبب إدخال الكائنات المعدلة وراثيًا (GMO) في النظم البيئية الطبيعية في فقدان الأنواع وتنوع الموائل على الأقل هناك إمكانية نظرية قوية لذلك. قد تكون التأثيرات البيولوجية الضارة على السكان غير المستهدفين والاضطراب البيئي والتطوري إما نتيجة مباشرة للجين (الجينات) المحورة أو بدلاً من ذلك نتيجة غير مباشرة للظروف الاجتماعية والاقتصادية المتعلقة بتطبيق تقنيات الحمض النووي المؤتلف.

(أنا) التأثيرات المباشرة:

تم الإبلاغ عن العديد من التأثيرات المباشرة غير المستهدفة على الكائنات الحية المفيدة والمحلية بواسطة GMOS. ومن الأمثلة على ذلك نبات قطن Bt المعدل وراثيًا ، والذي يؤثر على مجموعة واسعة من الحشرات غير المستهدفة مثل الفراشات والعث والخنافس. لقد ثبت أن بعض المحاصيل المعدلة وراثيًا تؤثر على النظم البيئية للتربة من خلال تقليل معدل تحلل النفايات العضوية ، مما يؤثر على مستويات الكربون والنيتروجين ويقلل من تنوع التجمعات الميكروبية في التربة. التأثير المباشر الآخر المحتمل لل GMOS الذي أثير لمنح المقاومة الفيروسية هو الظهور المحتمل لفيروسات جديدة ذات خصائص بيولوجية جديدة من خلال إعادة التركيب.

قد تنتج التأثيرات الضارة على التنوع البيولوجي من خلال إدخال النظم الإيكولوجية المعدلة وراثيًا أيضًا عن اضطراب التوازن الديناميكي للسكان في النظم الإيكولوجية. يمكن تقليل حجم العشائر من الأصناف الأصلية من خلال تعزيز قدرة الكائنات المعدلة وراثيًا على غزو الموائل الطبيعية للأنواع المحلية.

التأثير المباشر الآخر للتكنولوجيا الحيوية يمكن أن يكون التآكل الجيني العرضي ، والذي يمكن أن يهدد التنوع الجيني الذي تعتمد عليه هذه التكنولوجيا. على سبيل المثال ، التكاثر الدقيق والإنتاج اللاحق للنسخ المتطابقة يثبط استمرار التنوع الجيني من خلال التكيفات التطورية.

(ثانيا) التأثيرات غير المباشرة:

الآثار غير المباشرة للتكنولوجيا الحيوية على التنوع البيولوجي هي في الغالب تأثيرات اجتماعية واقتصادية ، تعمل من خلال النظم الاقتصادية والاجتماعية البشرية. الآثار غير المباشرة للتكنولوجيا الحيوية هائلة وذات أهمية كبيرة للغاية بالنسبة للناس في البلدان النامية الذين يعتمدون بشكل مباشر على التنوع البيولوجي في معيشتهم.

التأثيرات نفسها هي نتائج الاستجابات البشرية للتغيرات في التكلفة النسبية وأسعار العناصر المشتقة من التكنولوجيا الحيوية. يتضح هذا بشكل أفضل من خلال مثال. Biotechnological methods lead to the identification of a plant material for an important pharmaceutical use. This would raise the value of the material, resulting in increased collection pressure on that plant, which in turn would lead to overexploitation and species loss.


Biodiversity: It's In The Water

What if hydrology is more important for predicting biodiversity than biology? New research challenges current thinking about biodiversity and opens up new avenues for predicting how climate change or human activity may affect biodiversity patterns.

Researchers have invented a method for turning simple data about rainfall and river networks into accurate assessments of fish biodiversity, allowing better prediction of the effects of climate change and the ecological impact of man-made structures like dams.

The mathematics behind the new method also can be used to model and predict a wide range of other questions, from the transmission of waterborne illnesses to vegetation patterns on land adjacent to rivers.

In the article in Nature, an international group of researchers demonstrates that the biodiversity of fish species in a river system can be accurately predicted with a simple method that uses only the geomorphology of the river network and rainfall measurements for the river system.

The 3,225,000 km 2 Mississippi-Missouri river basin covers all or part of 31 US states, spanning diverse habitat types and encompassing very different environmental conditions. The one thing linking all these habitats is the river network. Using geomorphological data from the US Geological Survey, the researchers -- hydrologists from Princeton University and the EPFL in Lausanne, Switzerland, and biologists from the University of Maryland -- identified 824 sub-basins in the network. In these, the simple presence (or not) of 433 species of fish was established from a database of US freshwater fish populations. Data on the average runoff production --the amount of rainfall that ends up in the river system and not evaporated back into the air -- was then used to calculate the habitat capacity of each sub-basin.

With just four parameters, it's "an almost ridiculously simple model," explains EPFL professor Andrea Rinaldo. The model results were compared to extensive data on actual fish species distributions. Various different measures of biodiversity were analyzed, and the researchers were surprised to find that the model captured these complex patterns quite accurately. The model is all the more remarkable for what it does not contain -- any reference, anywhere, to the biological properties of individual fish species.

It is a formulation that could be applied to any river system, or in fact, any network at all. All that's needed are the geomorphology of the landscape and an estimate of average dispersal behavior and habitat capacity. This model is general enough that it could be used to explore population migrations or epidemics of water-borne diseases in addition to biodiversity patterns. The researchers plan to extend their work to explore the extent to which simple hydrology can act as the determining factor in a wide range of biodiversity patterns.

"These results are a powerful reminder of the overarching importance of water, and the water-defined landscape, in determining patterns of life," notes Princeton professor Ignacio Rodriguez-Iturbe. It provides a framework that could be used to connect large scale environmental changes to biodiversity. Changes in precipitation patterns, perhaps due to global climate change, could be mapped to changes in habitat capacities in the model, ultimately providing a way to estimate how climate change would alter large-scale patterns of biodiversity. It could also be used for an assessment of the impact of specific, local human activities, such as flow re-routing or damming, on the biodiversity patterns in a river network.


Measuring Biodiversity

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

يتوافق مشغل الفيديو JoVE مع HTML5 و Adobe Flash. المتصفحات القديمة التي لا تدعم HTML5 وبرنامج ترميز الفيديو H.264 ستظل تستخدم مشغل فيديو يعتمد على Flash. نوصي بتنزيل أحدث إصدار من Flash هنا ، لكننا ندعم جميع الإصدارات 10 وما فوق.

إذا لم يساعد ذلك ، فيرجى إخبارنا بذلك.

Biodiversity. The word evokes the splendor of a great forest, or the teeming richness of the ocean, and is simply defined as the variety of organisms in an ecosystem of interest. To protect biodiversity, scientists must be able to measure it. This means figuring out how many different species are living together in a particular space. What is a convenient way to count species?

Trying to count everything in an entire ecosystem would be impossible, so scientists use a tool called the quadrat, which is a frame of fixed size placed randomly in the environment in which to do the counting. After cataloging the species and individuals found in this small section, the process is repeated, placing more quadrats at random, or alternatively, at set positions along a line through the environment, referred to as a transect.

In order to then estimate the total number of species in an area, species accumulation curves are used. If the cumulative number of species found in a quadrat are plotted against the number of quadrats sampled, a curve will emerge. For example, in this data set, when four quadrats were investigated, it was found that there were 10 unique species. Six contained 17 and so on. The asymptote of this type of curve represents an estimate of the number of species supported by an environment. In this case, it's about 30. But while measuring diversity at a single site is incredibly useful, comparing sites over a greater area can give us an even larger scale indication of diversity.

In 1972, the ecologist Robert Whittaker described three major kinds of biodiversity, alpha, beta, and gamma. Alpha diversity refers simply to the number of species in an area and is often referred to as species richness. For example, at this site there are seven different species, so the alpha score is seven. A second site, site B, has five species, and a third, site C, has seven. But by comparing between sites, we can determine what is called the beta diversity, the sum of species unique to each area. So if we compare site A with site B, we see three species in common between the two. Counting the remaining species, we find that there are six. This means that there is a beta diversity between site A and site B of six. Sites A and C also have three species in common, leaving eight unique ones. This is a beta diversity of eight. Sites B and C have two common species between them, or a beta diversity value of eight. Finally, gamma diversity is the number of different species in all sites combined. In this example, there is a gamma diversity of 12. So to summarize the three kinds of biodiversity, we can look at them this way, alpha, beta, and gamma. As well as recording diversity, scientists often refer to species evenness, meaning how many individuals of each type are present. For example, these two sites have the same richness, or alpha diversity, as they both have seven species. But site A is relatively overrun by rabbits with low numbers of the other species, whereas site B has a pretty even distribution of species, so it is considered to have greater evenness compared to site A. Scientists generally considered ecosystems with higher richness and evenness, i.e. many evenly distributed species, to be the healthiest. Disturbed habitats, often due to the actions of humans, like farming or pollution, often have poor richness and evenness. Being able to compare sites is critical because it allows researchers to determine the relative health of ecosystems.
In this laboratory, you will carry out quadrat and transect sampling at three different environmental sites, as well as carrying out a laboratory simulation, and then analyze the data collected to describe the observed biodiversity.

Diverse ecosystems are important for the health of the planet and our survival as humans it is therefore incredibly important for us to understand and measure biodiversity, which is defined as the variability among living organisms in an ecosystem. Biodiversity can be measured at many different levels including genetic, species, community, and ecosystem. One way to measure biodiversity is to assess species richness of an ecosystem, which is the total number of distinct species within a local community. While having many species generally coincides with having a diverse and healthy ecosystem, the evenness also needs to be considered. Evenness refers to the equality of the proportion of each species within an area or community. For instance, when one species dominates the area while the others are very rare, the biodiversity in this area is lower than in an area with species of equal abundance. Therefore, areas with many species that are relatively equal in abundance have the highest values of biodiversity.

Estimating Biodiversity

The differences in richness and evenness between two communities can be visualized by rank-abundance curves. If the number of species is equal, the shape of the line can tell us which community is more diverse. If the line is flat, there is high evenness among species. However, if the line quickly dips, the evenness is low. If richness and evenness are both different between two communities, biologists must use equations to calculate diversity. These equations weight the importance of each component differently, and a consensus on which equation is the best at calculating diversity is still debated.

Sometimes there are too many species in an area that it is unrealistic to count every single species. For example, a single tree in the Amazon Rainforest may contain hundreds of species of beetles. To circumvent this problem, ecologists use sampling tools called quadrats. A quadrat is simply a frame with a known internal area. For example, to measure the species richness of a one-acre field of grass, ecologists randomly place the quadrat in the field and count the species within the quadrat, instead of counting all of the species within the acre. They may also systematically sample by using transect tapes. Transects are stretched across the field, and quadrats are then placed along the transect at regular intervals. This method is semi-random and ensures ample coverage of sampling across the entire field to estimate its biodiversity.

While quadrats and transects may pick up most of the species, some rare species may go unnoticed. In this case, ecologists may use a species accumulation curve, which represents the cumulative number of species seen in a series of quadrats. The y-axis of the curve represents the total number of observed species, whereas the x-axis represents the number of quadrats for which species have been enumerated. The total number of species in the first quadrat represents the first point on the graph. Each successive point represents the number of new species found in each new quadrat sampled, plus all of the species from the previous quadrats. At some point, there will be few or no additional species found in each new quadrat sampled, and the curve will approach an asymptote, which is an estimate of the total number of species present. Even if the asymptote is never reached because of many rare species, biologists can estimate the total number based on this curve.

If comparisons need to be made among different areas or scales, alpha, beta, and gamma diversity measures are used. Alpha-diversity (α) refers to the number of species in an area. Beta-diversity (β) compares two different areas and is the sum of species unique to each area. Gamma-diversity (γ) is the number of species in many areas combined into a region. By using these measures, biologists can get an idea of diversity over space, including both small and large scales.

Threats to Biodiversity and their Implications

Biodiversity around the world is threatened by pollution, climate change, and invasive species. A main underlying reason for efforts to maintain biodiversity is based on ecosystem functioning. Ecosystems are made up of many working parts, including primary producers, herbivores, carnivores, and detritivores, all of which contribute to ecosystem function. If species are lost, the ecosystem may collapse. And if the ecosystem collapses, the services that it provides to humans will as well. Tropical coral reefs are a good example of this concept 1 . Spikes in water temperatures cause corals to lose their symbiotic algae cells. Without the algae, corals begin to starve, die, then degrade and lose their structure. When corals decay, they no longer provide cover for fish and the abundance of fish species declines, which in turn affects local fishermen, and the people that rely on fish for sustenance. Over time, dead coral reefs degrade on a larger scale and no longer provide a buffer for adjacent coastlines, eventually eroding the coast and destroying islands. A highly diverse community is less likely to collapse because of functional redundancy 2 . For example, corals may vary in their sensitivity to high temperatures. If one coral is extremely sensitive to temperature, another may take its place in the community, but if there are only a few species, it is less likely that such a substitute will be available.

A significant number of medicines that we benefit from are a direct result of the diversity of life. The medicines that we now synthesize were once isolated from animals, plants, fungi, and bacteria. There is a whole industry devoted to the discovery of new potential medicines by scanning various species for the presence of bioactive compounds. For example, plants produce chemicals for defense against infection and herbivores. Spiders and snakes produce diverse venoms. Both classes of organisms have been the source of important medicines, like Taxol from yew trees, which treats breast, lung and ovarian cancers, or Ohanin from King Cobra venom, which is a painkiller 3-4 . Each species that becomes extinct may hold the key to curing currently untreatable diseases. The faster we lose those species, the smaller the chance of discovering solutions.

Once a species goes extinct, we will never be able to experience them. This type of thinking has driven the conservation of pandas, sea otters, and other charismatic animals. These species are called flagship species, and their conservation can result in protection of biodiversity. Even though these animals are only a small part of the whole ecosystem, preserving them means preserving the ecosystem they occupy. Efforts to save the sea otter on the West Coast of North America have resulted in healthy kelp forests housing many thousands of other species 5 . Without protection of the sea otters, herbivores like sea urchins, which are usually eaten by the otters, are capable of completely devouring kelp forests leaving barren rocks where very few species could survive.

مراجع

  1. Knowlton, Nancy. The future of coral reefs. PNAS. 2001, Vol. 98 , (10) 5419-5425.
  2. Andrea S. Downing, Egbert H. van Nes, Wolf M. Mooij, Marten Scheffer. The Resilience and Resistance of an Ecosystem to a Collapse of Diversity. بلوس واحد. . 2012 , Vol. 7(9): e46135.
  3. Wall, Monroe E. Camptothecin and taxol: Discovery to clinic. Med Res Rev. 1998, Vol. 18, 5 (299-314).
  4. Yuh Fen Pung, Peter T. H. Wong, Prakash P. Kumar, Wayne C. Hodgson, R. Manjunatha Kini. Ohanin, a Novel Protein from King Cobra Venom, Induces Hypolocomotion and Hyperalgesia in Mice. J بيول كيم. 2005, 280, 13137-13147.
  5. Estes, J.A., et al. Complex Trophic Interactions in Kelp Forest Ecosystems. Bulletin of Marine Science, Volume . 2004, Vol. 7, 3: 621-638.

الملخص

Species diversity and density of trees were assessed in four 1-ha plots (at 457–925 m in elevation) in the Eastern Ghats of the Andhra Pradesh region comprising mostly of tropical deciduous forests based on a census of all trees with girth at breast height ≥ 15cm. We compared tree community characteristics like stem density, basal area, diversity, and species composition of four plots using a tree dataset of eight belt transects (5 m × 1000 m) in the study area. A total of 2,227 individuals of 44 families, 98 genera, and 129 species were recorded. Combretaceae, Euphorbiaceae, and Anacardiaceae, showed the greatest importance value index. It was noticed that the most species were contributed by Euphorbiaceae and the tree density varied from 435 ha –1 to 767 ha –1 with an average basal area of 25.82 m 2 /ha. Shannon–Weiner index (H') ranged from 3.76 to 3.96, the Simpson index ranged from 0.96 to 0.97, evenness index ranged from 0.60 to 0.78, and species richness index ranged from 10.04 to 11.24. At present the biodiversity of these forests are under threat due to the anthropogenic and upcoming mining activities. The present study will help us to understand the patterns of tree species composition and diversity in the Eastern Ghats of India.


What is Biodiversity?

Biodiversity is a term used to describe the enormous variety of life on Earth. It can be used more specifically to refer to all of the species in one region or ecosystem. It refers to every living thing, including plants, bacteria, animals, and humans. Scientists have estimated that there are around 8.7 million species of plants and animals in existence.

Importance of Biodiversity

It plays a vital role in maintaining the ecological balance of the ecosystem.

  • Ecological Role: Apart from providing ecological balance to the environment, each species of biodiversity has a major function to play in the ecosystem. They play a major role in the production and decomposition of organic wastes, fixing atmospheric gases, and regulating water and nutrients throughout the ecosystem. The stability of the ecosystem increases with the diversity of the species.
  • Economical Role: It acts as a source of energy and has a major role in providing raw materials for industrial products such as oils, lubricants, perfumes, paper, waxes, rubber, etc. The importance of plant species for various medicinal use has been known for ages.
  • Scientific Role: Each species of the ecosystem contributes to providing enough evidence as to how life evolved on this planet and the role of each species in maintaining the sustainability of the ecosystem.

أنواع التنوع البيولوجي

Biodiversity can be categorized into 3 types, They are:

  1. Genetic Diversity: Every individual of a particular species differs from each other in its genetic makeup. This genetic variability among the members of any plant or animal species is known as genetic diversity. When two individuals are closely related, they share more genetic information and hence, are more similar.
  2. Species Diversity: It can be defined as the variety of species within a particular region or habitat. This type of diversity can be found in both the natural ecosystem and the agricultural ecosystem.
  3. Ecosystem Diversity: There is a large diversity of different ecosystems that have distinctive species. This ecosystem varies with each other as per their habitats and the difference in their species. This ecosystem diversity can be found within a specific geographical region or a country or a state. This type of diversity also includes forests, grasslands, deserts, and mountains.

Loss of biodiversity also leads to the extinction of the plant and animal species and this loss can be either reversible or permanent. Human activities have been the major cause of the loss of biodiversity which has led to sudden changes in climate causing a big threat to biodiversity.

Causes of Loss of Biodiversity

Some of the major causes that have resulted in the loss of biodiversity are mentioned below:


How science outreach can help us protect biodiversity

As scientist we are lucky to experience the beauty and color of nature every day. We understand the value of every single species, from the smallest caterpillar to the largest of elephant to their ecosystem, as well as their potential as systems for the study of biological function and human disorders.

Share

Copy the link

We dedicate our lives to understand the evolutionary forces that gave rise to biological diversity, what keeps species apart, how they adapt to their environments, and how to use animal models to understand how biological systems work and how to fix them. We cannot forget however, that part of our role is also to share our love of nature and our appreciation of the importance of protecting it with our communities. Educating non-scientists on the magnificence of nature and scientific discovery is perhaps the most powerful weapon we have to protect our species.

This is by no means an easy task. A career in science is hard work, competitive and stressful at every single stage. No PhD student will ever say it was easy, and it only keeps getting busier and harder as we progress into our first tenure-track position. Here we embark into the bitter-sweet adventure of starting our own lab, with the constant pressure of writing grants, teaching classes and of course, doing top-notch research that will change the world. Even if the balance of activities might change as we progress as professors, it never gets easy or less busy.

So yes, I know, what I am proposing is not easy, and it only stretches our already packed schedule even further. It will be particularly hard for some and easier for others. Some of us find it easy to speak in public events and getting the public involved, while others need to learn how to address non-scientists as if we were learning a different language. Some of us work in institutions that encourage public outreach, and others will have to do it knowing it will not count, or even be encouraged in our promotion evaluations. But it is crucial, and in our own way, we can all find a way to contribute.

Outreach only becomes more important given the political senselessness of our current times. Things have changed. Our political leaders are not always the educated, admirable guides they once were. They have progressively abandoned the appreciation for data and rationality required to make important decisions and protect our well-being. It is thus more critical than ever for the scientific community to play its role making sure people understand the science behind the natural world and what it takes to protect it.

As we think about Earth Day and species conservation, it is easy to see the connection to scientists working in the field, studying the ecology and conservation of charismatic species like the African large mammals, tigers or colorful frogs, and how they could contribute to educating the community on how to protect biodiversity. It is true that working on these species helps. It sparks public interests and provides many opportunities to get the community involved in educational activities. But we can all help them in this important mission.

Outreach is not just for museums or scientists working on the "popular" species. How can you contribute if you work on Drosophila or laboratory mice? It might be less obvious how those of us interested in molecular biology or biomedical research can contribute to the protection of biodiversity. But I really think we can. Just by teaching people about Science and contributing to science education we will indirectly help the public better understand the arguments for species conservation. We can also teach them about the role animal models play in research that directly impacts humans, how we study biochemical and physiological processes and the mechanisms behind disease. It will only highlight the importance of preserving biodiversity and spark their interest in science.


The Importance of the Variety of the Species of Life on Earth

Biological diversity is the variety of species of living organisms of an ecosystem. In ecosystems that are more biodiverse, such as tropical forests, a large variety of plants, microorganisms and animals live in ecosystems that are less biodiverse, such as deserts, there is less variety of living organisms.

Abiotic Factors and Biodiversity

المزيد من الأسئلة والأجوبة ذات الحجم الصغير كما هو موضح أدناه

2. How does biological diversity relate to the characteristics of the abiotic factors of an ecosystem?

The availability of abiotic factors such as light, moisture, mineral salts, heat and carbon dioxide, more or less conditions the biodiversity of an ecosystem. Photosynthesis depends on water and light, and plants also need mineral salts, carbon dioxide and adequate temperature for their cells to work. In environments where these factors are not restrictive, the synthesis of organic material (by photosynthesis) is at a maximum, plants and algae can reproduce easier, the population of these organisms increases, potential ecological niches multiply and new species emerge. The large mass of producers makes the appearance of a diversity of consumers of several orders possible. In environments with restrictive abiotic factors, such as deserts, producers exist in small numbers and have less diversity, a feature that is extended to consumers and causes fewer ecological niches to be explored.

Vegetal stratification and biodiversity

3. How does the vegetal stratification of an ecosystem influence its biological diversity?

The vegetal stratification of an ecosystem, such as the strata of the Amazon Rainforest, creates vertical layers with particular abiotic and biotic factors, dividing the ecosystem into several different environments. Therefore, in the upper layer near the canopies of large trees, the exposure to light, rain and wind is greater, whereas moisture is lower compared to the lower layers. As you go down the strata, the penetration of light diminishes and moisture increases. Regarding ਋iotic factors, communities of each stratum present different compositions and features, food habits, reproduction strategies, etc. Such variations in abiotic and biotic factors put selective pressure on living organisms, causing them to be diversified as result, there are more ecological niches to be explored and more varied organisms emerge during the evolutionary process.

4. Despite having a large amount of biodiversity, why is the Amazon Rainforest facing the risk of desertification?

The natural soil of the Amazon Rainforest is not very fertile but it is enriched by the vegetal covering made of leaves and branches that fall from the trees. Deforestation reduces this enrichment. In deforestation zones, the rain falls directly on the ground causing erosion, “washing” away large areas (leaching) and contributing to making the soil even less fertile. In addition to that, deforestation prevents the recycling of essential nutrients for plants, such as nitrogen. In this manner, those regions and their neighboring regions undergo desertification.

حدد أي سؤال لمشاركته على Facebook أو Twitter

ما عليك سوى تحديد (أو النقر المزدوج) سؤالاً لمشاركته. تحدى أصدقائك على Facebook و Twitter.


شاهد الفيديو: الفيديو الرسمي للسنة الدولية للتنوع البيولوجي 2010 (ديسمبر 2022).