7: Біорізноманіття

Генетичні варіації

Практично у всіх видів особини відрізняються генетично — тобто з точки зору інформації, закодованої в їх ДНК. Ця варіація становить генетичне біорізноманіття на рівні популяцій і, зрештою, видів.

Однак є винятки з цього узагальнення. Деякі рослини, наприклад, мають мало або взагалі не мають генетичної мінливості, як правило, тому, що вид покладається на безстатеві (вегетативні) засоби розмноження. У таких видів можуть розвиватися генетично однорідні клони, які складаються з рослин, які хоч і дискретні, але все ж складають одну і ту ж генетичну «індивіда». Наприклад, клони тремтячої осики (Populus tremuloides) можуть розвиватися шляхом вегетативного розмноження, в деяких випадках покриваючи понад 40 га і складаються з тисяч дерев. Такі клони осики можуть бути найбільшими в світі «індивідуальними» організмами (в перерахунку на загальну біомасу). Так само крихітна рослина, відоме як ряска (Lemna minor), яка росте на поверхні родючих водойм, розмножується, розвиваючи невеликі вегетативні бруньки на краю свого єдиного листа. Вони обриваються для отримання «нових» рослин, в результаті чого утворюється генетично рівномірна популяція. Однак ці цікаві випадки є винятками, і більшість популяцій та видів містять велику кількість генетичних варіацій.

Зображення 7.1. Види є звичним елементом біорізноманіття. Ягуар (Panthera onca) - широко поширений великий хижак в Південній і Центральній Америці. Цей був сфотографований у національному парку Тамбопата, Перу. Джерело: Б.Фрідман.

Високий рівень генетичного різноманіття в популяції, як правило, вважається бажаним атрибутом. При більшій генетичній різноманітності популяції частіше мають стійкість до нових захворювань і бути більш пристосованими до змін умов навколишнього середовища. Загалом, вважають, що невеликі популяції з невеликим генетичним різноманіттям піддаються ризику через інбридинг та низьку адаптивність. Приклади таких популяцій, що входять до групи ризику, включають кілька сотень білух (Delphinapterus leucas), що мешкають в гирлі річки Святого Лаврентія, і популяція лише близько 150 пантер (Felis concolor coryi) у Флориді.

багатство видів

Видове багатство - це кількість видів у певній екологічній спільноті або в іншій визначеній місцевості, наприклад, парку, провінції, країні або, зрештою, біосфері. Видове багатство - це аспект біорізноманіття, з яким люди можуть найлегше зв'язатися та розуміти.

Добре відомо, що багато тропічних країн підтримують більше видового багатства, ніж країни помірного клімату (наприклад, Канада). Насправді тропічний ліс підтримує більше видів, ніж будь-який інший вид екосистеми. На жаль, багаті видами тропічні ліси в тропічних країнах швидко знищуються, головним чином шляхом перетворення на сільськогосподарські землекористування та інші порушення. Ці зміни спричиняють небезпеку або вимирання багатьох видів і є переважною причиною сучасної кризи біорізноманіття (див. Розділ 26). Масштаби цієї кризи значно менші в Канаді. Тим не менш, багато наших місцевих видів вимерли або іншим чином піддаються ризику через надмірний збір врожаю або втрати середовища проживання (Глава 26).

Всього було ідентифіковано і дано наукову назву близько 1,9 мільйона видів. Близько 35% цих «відомих» видів мешкає в тропіках, 59% - в помірних зонах, 6% - в бореальних або полярних широтах. Однак важливо визнати, що ідентифікація видів дуже неповна. Особливо це стосується тропічних екосистем, які ще не були досконально вивчені і охарактеризовані. За деякими оцінками, глобальне багатство видів може сягати 30-50 мільйонів, причому 90% з них живуть у тропіках, особливо в тропічних лісах.

Більшість видів, названих біологами, є безхребетними, причому комахи складають основну частину цієї загальної кількості, і жуки (порядок Coleoptera), що включають більшість комах (табл. 7.1). Одного разу богослов попросив вченого Дж.Б.С. Халдейн (1892—1964) стисло розповісти, спираючись на глибокі знання біології, що він міг розрізнити про Божу мету. Халдейн, як відомо, сказав, що Бог має «надмірну любов до жуків». Це відображає той факт, що при будь-якому випадковому вибірці всіх відомих на Землі видів існує велика ймовірність того, що обраним екземпляром буде жук.

*Це консервативне число. Деякі оцінки припускають понад 30 мільйонів видів комах, що мешкають лише в тропічних лісах (див. Текст). Джерела: Модифіковані з Грумбріджа (1992), Хейвуд (1995), Навколишнє середовище Канади, (1997), Чепмен (2009), і Програма ООН з навколишнього середовища (2001), і Бернхардт (n.d.).

Крім того, вважається, що багато тропічних комах ще не описані біологами - можливо, більше 30 мільйонів видів, причому багато з них - маленькі жуки. Цей чудовий висновок спочатку виник з досліджень Т.Л. Ервіна, ентомолога, який вивчав тропічні ліси в Південній Америці. Ервін обробляв невеликі ділянки лісового навісу туманом інсектициду, в результаті чого вийшов «дощ» мертвих членистоногих, який був зібраний в лотки для відбору проб, покладені на землю. У лотках знаходилася велика кількість невідомих видів комах, більшість з яких мали високо локалізоване поширення, обмежуючись лише одним видом лісу або навіть певною породою дерева.

Зрозуміло, що біологи чудово мало знають про величезну кількість відносно невеликих, ненав'язливих видів, які зустрічаються в погано вивчених місцях проживання в тропіках і в інших місцях, таких як глибокий океан. Однак навіть у відносно благополучній країні, як Канада, ще не виявлено багато видів безхребетних, лишайників, мікробів та інших дрібних організмів. Звичайно, більші рослини і тварини відносно добре відомі, почасти тому, що для більшості людей (включаючи вчених) вони мають більшу «харизму», ніж дрібні жуки, мікроби тощо. Все-таки навіть в Канаді та інших відносно добре вивчених країнах відкриваються нові види судинних рослин і хребетних тварин.

Порівняно з безхребетними і мікробами, видове багатство інших груп тропічно-лісових організмів більш відоме. Наприклад, опитування тропічних лісів на Суматрі, Індонезія, виявило 80 видів деревних рослин (діаметром більше 20 см) на площі всього 0,5 гектара. Дослідження в Сараваку, Малайзія, виявило 742 деревних виду на 3-га ділянці тропічних лісів, причому половина видів представлена лише однією особиною. Аналогічне дослідження в Амазонському Перу виявило 283 породи дерев на ділянці площею 1 га, при цьому 63% представлені лише однією особиною та 15% лише двома. На відміну від цього, помірний ліс у Північній Америці зазвичай налічує менше 9-12 видів дерев на ділянках такого розміру. Найбагатший помірний ліс у світі, у Великих димках східних Сполучених Штатів, містить 30-35 порід дерев, набагато менше, ніж у тропічному лісі. Більш північний бореальний ліс, який охоплює більшу частину Канади, має лише 1-4 види дерев.

Було проведено кілька досліджень багатства видів птахів у тропічних лісах. Дослідження амазонського лісу в Перу виявило 245 видів птахів, а також ще 74 мігранти, на ділянці площею 97 га. Інше дослідження виявило 239 видів птахів у тропічному лісі у Французькій Гвіані. На відміну від цього, помірний ліс у Північній Америці зазвичай підтримує 30-40 видів птахів. Не так багато всебічних досліджень інших видів біоти в тропічних екосистемах. В одному дослідженні було виявлено, що ділянка сухого тропічного лісу площею 108 км ₂ в Коста-Ріці містить близько 700 видів рослин, 400 видів хребетних та 13 000 видів комах, включаючи 3140 видів молі та метеликів.

Багатство громад

Біорізноманіття на рівні ландшафту (або морського пейзажу; в сукупності їх називають екопейзажами) пов'язане з кількістю різних спільнот, що відбуваються в межах певного регіону, а також їх відносним достатком, розміром, формою, зв'язками та просторовим розподілом. Область, яка рівномірно покрита єдиним видом спільноти, буде оцінюватися як мала біорізноманіття на рівні, порівняно з еколандшафтом, що має багату та динамічну мозаїку різних громад.

Оскільки природні екопейзажі містять багато видів та спільнот, які розвивалися разом, так само важливо зберегти цей рівень біорізноманіття, як і захист генетичного та видового різноманіття. Природні спільноти, ландшафти та морські пейзажі втрачаються у всіх частині світу, з найгіршими збитками, пов'язаними зі знищенням тропічних лісів та коралових рифів. Однак драматичні втрати цього рівня біорізноманіття відбуваються і в Канаді:

• Залишається лише близько 0,2% початкової площі високотрав'яних прерій, решта була перетворена на сільськогосподарське використання.
• Майже весь каролінський ліс на півдні Онтаріо був знищений, в основному шляхом перетворення на сільськогосподарські та урбанізовані ландшафти.
• Виживання старорослих лісів у прибережній Британській Колумбії знаходиться під загрозою, особливо виснажується сухий прибережний тип Дугласа-ялиці. Втрата лісу старого зросту в основному пов'язана із заготівлею деревини, яка перетворює екосистему на молодший ліс другого зросту (див. Розділ 23).
• На всій півдні Канади водно-болотні угіддя всіх видів були знищені або деградовані забрудненням, заповненням та іншими порушеннями.
• Популяції природних риб були широко знищені, включаючи співтовариства змішаних видів у Великих озерах, популяції лососевих (лосося та форелі) у західній Канаді та тріски та морських риб біля Атлантичних провінцій.
• Місця проживання різних донних типів були знищені великою практикою донного перетягування в рибальстві на континентальних шельфах, що має великі наслідки для залежних типів екологічних спільнот.

У всіх цих канадських прикладах залишаються лише залишки зникаючих природних спільнот та екопейзажів. Вони піддаються великому ризику, оскільки вони більше не є компонентами надійних, великих, природно організуючих екосистем.

Утилітарна цінність

Люди не ізольовані від решти біосфери, частково тому, що наше виживання залежить від доступу до продуктів певних елементів біорізноманіття. Через цю вимогу люди повинні експлуатувати види та екосистеми як джерела їжі, біоматеріалів та енергії - іншими словами, для їх утилітарної цінності (також відомої як інструментальна цінність).

Наприклад, всі продукти, які ми їмо, в кінцевому підсумку походять з біорізноманіття. Більш того, близько чверті рецептурних препаратів, що відпускаються в Північній Америці, містять активні інгредієнти, витягнуті з рослин. Крім того, існує безліч додаткових, поки ще невідкритих продуктів біорізноманіття, які потенційно корисні для людей. Дослідження диких видів рослин, тварин та мікроорганізмів виявили багато нових біопродуктів, які корисні як їжа, ліки, матеріали чи інші цілі. Як і багато видів, які вже відомі як корисні, деякі з нещодавно виявлених мають потенційно велику економічну цінність.

Щоб проілюструвати важливість лікарських рослин, розглянемо випадок рожевого барвінка (Catharantus roseus), невеликої трав'янистої рослини, яка є рідною для Мадагаскару, великого острова біля північно-східної Африки. Один із методів, що застосовуються при пошуку протиракових препаратів, передбачає скринінг великої кількості дикорослих рослин на наявність хімічних речовин, які мають здатність уповільнювати ріст пухлин. Під час одного дослідження такого роду було виявлено, що екстракт рожевого барвінка протидіє розмноженню ракових клітин. Подальші дослідження виявили, що активними хімічними речовинами є кілька алкалоїдів, які, ймовірно, синтезуються рожевим барвінком для стримування травоїдних тварин. Ці природні біохімічні речовини в даний час використовуються для приготування препаратів вінкристин і вінбластин, які виявилися надзвичайно корисними в хіміотерапії для лікування дитячого лейкемії, раку лімфатичної системи, відомого як хвороба Ходжкіна, і кілька інших злоякісних новоутворень.

Експлуатація дикого біорізноманіття може проводитися способами, що дозволяють відновити врожайні запаси. На жаль, багато потенційно відновлюваних ресурсів біорізноманіття перезбираються, а це означає, що вони управляються так, ніби вони були невідновлюваними ресурсами (вони «видобуваються»; див. Глави 12 і 14). Це призводить до того, що біологічні ресурси деградують за кількістю та якістю.

Іноді надмірно експлуатовані види стають локально екстирпованими або навіть стають глобально вимерлими, і коли це трапляється, їх унікальні цінності більше не доступні для використання людьми. Великий аук і пасажирський голуб - приклади канадських видів, які були вимерлі шляхом надмірного збору врожаю. Місцеві та регіональні екстирпації були більш численними і включають пуму, ведмедя грізлі, деревного вовка та дикого женьшеню над більшістю їхніх колишніх діапазонів (див. Глави 14 та 26).

Канадський фокус 7.1. Лікарські
Рослини Рослини та продукти, отримані з них, завжди були життєво важливими для виживання людини, використовуючись як джерела їжі, ліків, матеріалів та енергії. Наприклад, більшість продуктів, які їдять люди, є біомасою рослин; решта - продукти тваринного або мікробного походження, але навіть вони виробляються опосередковано з рослин. Більше того, корисні продукти отримують з великого багатства видів рослин - близько 1800 лікарських рослин є комерційно доступними в Північній Америці і, можливо, 20 000 у всьому світі. Всі ці біопродукти є потенційно відновлюваними ресурсами, які можна збирати та управляти на стійкій основі (див. Розділ 12).

Дослідження антропологів неодноразово показали, що аборигени глибоко усвідомлюють корисні лікарські рослини, які ростуть у своїх місцевих екосистемах. Ці «традиційні екологічні знання» допомагають у визначенні корисних рослин для подальшого дослідження вченими. Тим не менш, лише мала частина величезного багатства біорізноманіття була досліджена вченими на предмет його потенціалу постачати нас корисними продуктами. Через ймовірність відкриття нових біопродуктів, вкрай важливо, щоб ми продовжували займатися «біорозвідувальними» дослідженнями. Робота такого роду триває в багатьох країнах, включаючи Канаду. Канада підтримує близько 3200 видів місцевих рослин, з яких цілих 1000 були використані в лікувальних цілях, в основному аборигенами. З цієї відносно великої кількості кілька десятків видів стали досить широко використовуватися, що представляють значну комерційну цінність. Деякі з них культивуються для постачання ринків фітотерапії, що розвиваються, а інші все ще збирають з дикої природи. Кілька прикладів канадських видів, які представляють інтерес як лікарські рослини, включають наступне:

• Деревій (Achillea millefolium) - широко поширена багаторічна трав'яниста рослина порушених місць проживання та луків, яку можна приймати (часто у формі капсул) для лікування застуди, діареї, лихоманки та деяких інших захворювань або використовувати як припарки для придушення потоку крові від ран. Він легко культивується або може бути зібраний з дикої природи.
• Ехінацея палліда (Echinacea pallida var. angustifolia) - багаторічна трав'яниста рослина прерійних середовищ існування, яку широко п'ють як екстракт кореня. Корінь також можна жувати або приймати в інших формах, щоб запобігти або лікувати застуду, біль у горлі, бактеріальні інфекції та інші недуги. Він легко культивується і є одним з найбільш широко використовуваних рослинних препаратів в Північній Америці.
• Примула вечірня (Oenothera biennis) - широко поширена дворічна трава порушених місць проживання та луків, яку можна приймати як цільнорослиний настій для лікування астми та шлунково-кишкових розладів, або як пресований масляний продукт як харчову добавку. Він легко культивується або може бути зібраний з дикої природи.
• Женьшень (Panax quinquefolius) - багаторічна підповерхова рослина східного листяного лісу, яку можна приймати як кореневий настій як загальний тонізуючий засіб або для лікування головного болю, спазмів, лихоманки, ревматизму та інших захворювань. Він культивується на п'яти-семирічній ротації і може бути найбільш широко використовуваним фітопрепаратом у світі. Його не слід збирати з дикої природи, оскільки минуле надмірне збирання зробило його під загрозою зникнення.
• Тис тихоокеанський (Taxus brevifolia) - деревоподібна рослина вологого західного узбережжя, а канадський тис (T. canadensis) - чагарник східного лісу. Екстракт кори або листя, що містить хімічний таксол, виявився корисним при лікуванні деяких злоякісних новоутворень, особливо раку яєчників та молочної залози. Біомаса для переробки збирається з дикорослих рослин, але місцевий надмірний збір був проблемою в деяких районах. Для зняття тиску на повільно зростаючі популяції дикорослих рослин встановлюються плантації тису тихоокеанського та інших тисів.
• Журавлина (Vaccinium macrocarpon) - широко поширений кущ болотних болотних угідь, який можна приймати як віджатий сік як джерело вітаміну С, для лікування інфекцій сечовивідних шляхів та захворювань нирок, а також для інших цілей, для яких корисні її сечогінні властивості. Вид широко культивується, а також збирається з диких середовищ існування.

Довідкова та додаткова інформація
Малий, Е. та П.М. Catling. 1999. Канадські Лікарські Рослини. Оттава, ON: Дослідницька преса NRC.
Деур, Д. і Н.Тернер (редактори). 2005 р. Збереження життя: традиції використання та вирощування рослин на північно-західному узбережжі Північної Америки. Сіетл, Вашингтон: Університет Вашингтона Преса.

Надання екологічних послуг

Біорізноманіття надає безліч екологічних послуг, які мають вирішальне значення для стабільності та цілісності екосистем, а також добробуту людей. Вони включають циклічність поживних речовин, біологічну продуктивність, контроль ерозії, забезпечення киснем та видалення вуглекислого газу та його зберігання як органічного вуглецю. Всі ці послуги мають вирішальне значення для добробуту людей та інших видів, але їм зазвичай не присвоюється економічна цінність. Частково це пов'язано з тим, що ми ще не маємо достатнього розуміння та оцінки «важливості» екологічних послуг та конкретних видів та спільнот, які їх надають. За словами Пітера Рейвена, відомого ботаніка та захисника біорізноманіття, «В сукупності біорізноманіття підтримує планету придатною для життя та екосистеми функціональними».

Внутрішня цінність

Біорізноманіття має власну внутрішню цінність (або властиву цінність), незалежно від будь-якої прямої чи непрямої цінності з точки зору потреб чи добробуту людини. Ця цінність є основоположною для всіх елементів біорізноманіття і є незамінною. Ця внутрішня цінність викликає певні етичні питання щодо дій, які загрожують біорізноманіттю. Чи мають люди «право» збідніти або винищувати унікальні та безповоротні елементи біорізноманіття, навіть якщо наш вид технологічно здатний це зробити? Чи людське існування якось збідніло через вимирання, спричинені нашими діями? Це філософські питання, і вони не можуть бути вирішені однією лише наукою. Однак освічені люди чи суспільства не сприяли б небезпеці чи вимиранню видів чи природних спільнот.

Біорізноманіття варто

Багато людей твердо вірять, що дике біорізноманіття та природні екосистеми варті та важливі. Вони цитують утилітарні та внутрішні цінності біорізноманіття, але можуть також згадати менш відчутні думки, такі як харизма багатьох видів (таких як вовки, панди та тюлені арфи) та духовність природних місць (таких як підносяться старовинні ліси та інші види пустелі). Оскільки ця віра набуває все більшого поширення та популяризації, вона має великий вплив на політиків, які включають питання біорізноманіття у свої програми дій - загрози біорізноманіттю стали політично важливими.

Безсумнівно, існує невідкрите багатство продуктів біорізноманіття, які потенційно корисні для людини. Багато з цих біопродуктів будуть знайдені в тропічних видах, які ще не були «відкриті» біологами. Очевидно, що найважливішим аргументом на користь збереження біорізноманіття є необхідність підтримувати природні екосистеми, щоб вони могли продовжувати надавати свій величезний запас корисних продуктів та свої цінні екологічні послуги. Крім того, біорізноманіття також має зберігатися для його внутрішньої цінності.

Монера

Монерани є найпростішими з одноклітинних мікроорганізмів і включають бактерії і синьо-зелені бактерії, останні є фотосинтетичними. Вони є прокаріотами, оскільки їх генетичний матеріал не міститься всередині органели, обмеженої мембраною, яка називається ядром. Організми в інших царствах мають ядра всередині своїх клітин і називаються еукаріотами. Прокаріоти також не мають інших видів органел, таких як хлоропласти, джгутики або мітохондрії. Вони були першими організмами, які еволюціонували приблизно 3,5 мільйона років тому. Лише 1,5 мільярда років тому з'явилися перші еукаріоти.

Названо щонайменше 7643 види бактерій (табл. 7.1), але є багато додаткових видів, які ще не описані мікробіологами. Різноманітність бактерій включає види, здатні експлуатувати феноменальний спектр екологічних та метаболічних можливостей. Багато є розкладачами, виявленими в «гниючої» біомасі. Деякі види є фотосинтетичними, інші - хемосинтетичними, а треті можуть використовувати практично будь-який органічний субстрат для свого харчування, або в присутності або відсутності кисню. Деякі бактерії можуть переносити екстремальні середовища, мешкаючи в гарячих джерелах, таких як 78° C, тоді як інші активні глибиною до 400 м у льодовиковому льоду.

Багато видів бактерій живуть у взаємовигідних симбіозах (мутуалізмах) з більш складними організмами. Наприклад, деякі живуть як громада в рубцях корів і овець, а інші живуть в кишечнику людини, в обох випадках допомагаючи перетравленню їжі. Інші бактерії, відомі як Rhizobium, живуть у коренях бобових рослин (таких як горох та конюшина), де вони фіксують атмосферний газ азоту у формі (аміак), яку рослини можуть використовувати як поживну речовину (див. Розділ 5).

Багато бактерій є паразитами інших видів, викликаючи різні захворювання. Наприклад, Bacillus thuringiensis є збудником молі, метеликів та чорних мушок і використовується як біологічний інсектицид проти певних шкідників у сільському та лісовому господарстві. Види бактерій також викликають важливі захворювання людини, включаючи холеру, дифтерію, гонорею, хворобу легіонера, проказу, пневмонію, скарлатину, сифіліс, правець, карієс, туберкульоз, коклюш, більшість видів харчових отруєнь та «м'ясоїдну хворобу», спричинену вірулентним штамом стрептокок.

Протіста

Протисти включають широкий спектр простих, еукаріотичних організмів, що включають як одноклітинні, так і багатоклітинні види. Протисти включають форамініфери, найпростіші, слиз цвілі, а також одноклітинні та багатоклітинні водорості. Остання група включає великі морські водорості, відомі як ламінарії, деякі з яких мають довжину понад 10 м. Королівство Protista складається з 14 філи та близько 60 000 названих видів, які надзвичайно різняться за своєю генетикою, морфологією та функцією. Багато біологів вважають, що протеста - це уловлювана група не дуже тісно пов'язаних груп. Цілком ймовірно, що протисти врешті-решт будуть розділені на кілька королівств через накопичення доказів ключових відмінностей між групами та визнання того, що інші, більш складні еукаріотичні царства (гриби, рослини та тварини) еволюціонували від різних предків протистану.

Кілька філ протистів, широко відомих як водорості, є фотосинтетичними. До цих груп належать діатомові водорості (Bacillariophyta), зелені водорості (Chlorophyta), динофлагелати (Dinoflagellata), евгленоїди (Euglenophyta), червоні водорості (Rhodophyta) та бурі водорості, такі як ламінарії (Phaeophyta). Водорості є важливими первинними виробниками морських та прісноводних екосистем Деякі морські водорості збирають для вилучення хімічних речовин, відомих як альгінати, які є важливими добавками до багатьох продуктів харчування та косметики. Незвичайні морські явища, відомі як «червоні припливи», - це цвітіння певних динофлагеллатів, які виробляють надзвичайно токсичні метаболіти.

Інші філи протистів гетеротрофні в своєму харчуванні. До цих груп належать війки (Ciliophora), форми (Форамініфера), слизова цвіль (Myxomycota), амеби (Rhizopoda) та одноклітинні джгутики (Zoomastigina). Форми - це одноклітинні мікроорганізми, які утворюють архітектурно складну оболонку карбонату кальцію, залишки якого можуть накопичуватися протягом геологічного часу, утворюючи мінерал, відомий як крейда- білі скелі Дувра на півдні Англії зроблені з залишків пінопласту. Трипаносоми - це одноклітинні джгутики, які відповідають за сонну хворобу, захворювання людини та інших хребетних тварин. Певні види амеб є паразитами тварин, включаючи амебну дизентерію у людини. Війчасті лямблії викликає захворювання, що передається водою, відоме як діарея мандрівного (або боброва лихоманка), ризик якої є причиною того, що навіть найчистішу природну воду слід кип'ятити або іншим чином дезінфікувати перед вживанням.

Гриби

Це царство складається з дріжджів, які є одноклітинними мікроорганізмами, і грибів, які бувають багатоклітинними і нитчастими. Гриби еволюціонували щонайменше 400 мільйонів років тому, але вони можуть бути набагато старшими, ніж це, оскільки їх залишки погано скам'яніють. Грибкові клітини виділяють ферменти в своє оточення, які потім зовні перетравлюють складні органічні матеріали. Потім грибок проковтує отримані прості органічні сполуки. Всі гриби гетеротрофічні - більшість з них є розкладниками мертвих органічних речовин, а інші паразитують на рослині або тварині. Існує три основних поділу (філа) грибів, що виділяються в основному засобами статевого розмноження. Також поширене безстатеве розмноження.

Зигоміцети (поділ Zygomycota) досягають статевого розмноження шляхом прямого злиття гіф (ниткоподібних тканин грибів), які утворюють спочивають спори, відомі як зигоспори. Існує близько 600 названих видів, найбільш знайомими з яких є хлібні форми, такі як Rhizopus, з їх пухнастим міцелієм (нещільно організованою масою гіф).

Аскоміцети (поділ Ascomycota) включають близько 30 000 названих видів, деякі з яких широко відомі як чашковий гриб або сморчок. Під час статевого розмноження аскоміцети утворюють численні мікроскопічні, чашоподібні тіла, відомі як аски, які розташовані в спеціалізованих м'ясистих структурах, званих аскокарпами. Знайомі види включають дріжджі, сморчки та трюфелі, а також збудники, що викликають фітофтороз каштана та хворобу голландського в'яза (див. Нижче).

Базидіоміцети (поділ Basiodiomycota) включають близько 16 000 названих видів. Статеве розмноження включає відносно складну структуру, що виробляє спори, відому як базидій, який залежно від його форми може називатися грибом, пухкою, поганкою або грибом шельфу. У Канаді найбільшу з цих структур розвиває гігантський пуфбол (Calvatia spp.), який має кульковий базидій діаметром до 50 см.

Лишайники - це мутуалізми між грибком і водоростями або синьо-зеленою бактерією. Велика частина біомаси лишайника - це грибкова тканина, яка забезпечує середовище проживання та неорганічні поживні речовини для фотосинтетичного партнера, який, в свою чергу, забезпечує органічне харчування гриба. Інший тип мутуалізму, відомий як мікориза, передбачає взаємозв'язок між корінням рослин та певними грибами. Цей зв'язок є корисним для рослини, оскільки дозволяє більш ефективно засвоювати неорганічні поживні речовини з ґрунту, особливо фосфатів. Близько 80% видів рослин розвивають мікоризи.

Гриби є екологічно важливими, оскільки вони є чудовими розкладачами, дозволяючи переробляти поживні речовини та зменшуючи накопичення мертвої біомаси.

Різні види грибів економічно важливі, оскільки вони псують збережене зерно та інші продукти харчування, є паразитами сільськогосподарських або лісових рослин або викликають захворювання у людей та інших тварин. Стригучий лишай - це захворювання шкіри, як правило, волосистої частини голови, яке викликається різними грибками. Гриб фітофторозу каштана (Endothia parasitica) був випадково завезений в Північну Америку і знищив рідний каштан (Castanea dentata), який раніше був видатним і цінним деревом у східних лісах. Голландський гриб хвороби в'яза (Ceratocystis ulmi) - ще один впроваджений збудник, який вбиває в'язи (особливо білий в'яз, Ulmus americana).

Економічно корисні гриби включають кілька видів дріжджів, які можуть бродити цукру в анаеробних (O ₂ -дефіцитних) умовах, даючи газоподібний СО ₂ і етанол. CO ₂ піднімає хлібне тісто перед випічкою, тоді як пивовари користуються виробництвом алкоголю для виготовлення пива та вина. Інші гриби використовуються для виробництва сиру, соєвого соусу, тофу, харчових добавок, таких як лимонна кислота, і антибіотиків, таких як пеніцилін.

Деякі грибоутворюючі гриби культивуються як корм, тоді як інші їстівні види збираються з природних середовищ існування. Найбільш часто культивованим видом є луговий гриб (Agaricus campestris), тоді як найціннішим диким грибом є надзвичайно ароматний трюфель (Tuber melanosporum). Деякі лісові гриби містять хімічні речовини, які викликають галюцинації, почуття добробуту або інші приємні психічні стани, і їх шукають люди для релігійного або рекреаційного використання. До них відносяться мухомор (Amanita muscaria), вид, широко поширений в Канаді та інших місцях, і псилоцибін (Psilocybe spp.) більш південних регіонів Північної Америки та Центральної Америки. Деякі лісові гриби смертельно отруйні навіть при вживанні в їжу в крихітних кількостях. Найбільш токсичними видами в Канаді є знищуючий ангел (Amanita virosa) і смертельна шапка (A. phalloides).

Планта

Рослини - це фотосинтезуючі організми, які виробляють свою їжу, використовуючи енергію сонячного світла для синтезу органічних молекул з неорганічних. Рослини еволюціонували з багатоклітинних зелених водоростей близько 430 мільйонів років тому, а перші деревовидні з'явилися 300 мільйонів років тому. Рослини відрізняються від водоростей тим, що вони завжди багатоклітинні, мають клітинні стінки, багаті целюлозою, синтезують різноманітні фотосинтезуючі пігменти (включаючи хлорофіли і каротиноїди), і використовують крохмаль як основний засіб накопичення енергії. Рослини надзвичайно важливі як фотосинтетичні фіксатори CO ₂ в органічний вуглець, і вони домінують в наземних екосистемах, де водорості та синьо-зелені бактерії рідкісні. Рослини можна розділити на 12 підрозділів, які агрегуються в дві функціональні групи.

Мохоподібні - відносно прості рослини, яким не вистачає судинної тканини і не мають воскової кутикули, що покриває їх листя, характеристика, яка обмежує ці рослини вологими місцями проживання. Мохоподібні складаються з наступних:

• печінка (поділ Hepaticophyta), яких налічується близько 6500 видів
• мохи (Bryophyta), включаючи близько 10 000 видів, які помітні на деяких водно-болотних угіддях, особливо на болотах, де мертва біомаса торф'яних мохів (вид сфагнуму) накопичується як частково згнилий матеріал, відомий як торф, який видобувається як кондиціонер ґрунту та джерело енергії
• рогоцвіття (Anthocerophyta), з 100 видами

Судинні рослини відносно складні і мають спеціалізовані трубчасті судинні тканини у своїх стеблах для проведення води та поживних речовин. Розрізняють дев'ять відділів судинних рослин:

• віночком папороті (поділ Psilophyta), що містить кілька видів
• клубні мохи і перо (Lycophyta), близько 1000 видів
• хвощі або мочалки (сфенофіта), 15 видів
• папороті (Pterophyta), 12 000 видів
• цикади або сагові пальми (Cycadophyta), 100 видів
• гнітуми (Gnetophyta), 70 видів
• гінкго (Гінкгофіта), з одним реліктовим видом (Гінкго білоба)
• хвойні дерева (Coniferophyta), в тому числі близько 550 видів ялин, болиголов, сосни, листяні ліси, ялини, тиси та інші
• квітучі рослини (Anthophyta), що містять різноманітну асамблею близько 235 000 видів

Квітучі рослини також відомі як покритонасінні, оскільки їх яйцеклітини укладені в спеціалізовану мембрану, а їх насіння - в насіннєвій оболонці. Хвойні, гінкго та гнітуми не мають цих структур і називаються голонасінними. Разом покритонасінні та голонасінні рослини відомі як насіннєві рослини. Їх насіння розвиваються внаслідок злиття між спеціалізованими гаплоїдними клітинами, відомими як пилок та яйцеклітини, у процесі, який називається запиленням.

Насіннєві рослини надзвичайно різноманітні за своєю формою і функцією. Найвищими породами є червоні дерева (Sequoia sempervirens), які можуть перевищувати 100 м у висоту. Найменша - водна рослина, відома як водяна мука (Wolffia spp.), розміром лише з шпилькову головку. Багато насіннєвих рослин живуть менше одного року (це «однорічні» рослини), тоді як вік інших може перевищувати 4500 років - наприклад, найстаріші щетинисті сосни (Pinus aristata).

Багато квітучі рослини ростуть як чагарники або дерева. Жорсткі, деревні тканини в їх стеблах забезпечують механічну міцність, що дозволяє цим рослинам рости високо проти сил тяжіння і вітру. Інші покритонасінні не мають жорстких стеблових тканин і ростуть як трав'янисті рослини, які відмирають назад до землі в кінці вегетаційного періоду.

Види покритонасінних рослин є важливими культурами в сільському господарстві, тоді як хвойні, так і покритонасінні дерева помітні в лісовому господарстві. Рослини також економічно важливі як джерела біохімікатів у промисловості та медицині, а також тому, що вони забезпечують їжу та середовище існування, необхідні багатьом іншим організмам, включаючи багатьох тварин, які використовуються людьми в якості їжі.

Тварини

Тварини - багатоклітинні організми, і більшість з них рухливі протягом принаймні якогось етапу своєї життєвої історії, маючи здатність рухатися, щоб шукати їжу, розсіюватися або розмножуватися. Тварини - гетеротрофи: вони повинні ковтати свою їжу, в кінцевому підсумку споживаючи фотосинтезуючі продукти рослин або водоростей.

Більшість тварин (крім губок) мають свої клітини, організовані в спеціалізовані тканини, які додатково організовуються в органи. Майже всі тварини розмножуються статевим шляхом - процес, який передбачає приєднання гаплоїдних гамет від самця і самки для отримання заплідненої яйцеклітини. Тварини складають основну частину ідентифікованих видів організмів, причому комахи є найрізноманітнішою групою. Крім цих широких узагальнень, тварини надзвичайно різноманітні за своєю формою та функцією. Вони варіюються за розміром від найбільших синіх китів (Balaenoptera musculus), які можуть досягати 32 м в довжину і 136 тонн ваги, до найдрібніших жуків і ґрунтових кліщів, які мають довжину менше 1 мм і важать кілька міліграмів.

Тваринне царство включає близько 35 філ. Більшість зустрічаються в морських середовищах існування, з меншою кількістю в прісноводних і на суші. Усі тварини у всіх філах, крім однієї, вважаються безхребетними (без хребта), тоді як у phylum Chordata входять хребетні тварини — тварини з хребетним. Найбільш помітні філи описані нижче.

• Губки (phylum Porifera) включають морську групу близько 5000 видів плюс 150 прісноводних. Губки - прості тварини, сидячі (нерухливі) як дорослі, без диференціації тканин на органи. Вони фільтрують-харчуються органікою, підвішеною в їх водянистому середовищі існування. Повільний потік води через губки приводиться в рух поверхневими клітинами, які використовують джгутики, крихітні батоподібні структури, для переміщення води по їх поверхні.

• Кнідарії (phylum Cnidaria) включають близько 9 000 видів, майже всі з яких є морськими. Знайомі групи включають корали, гідроїди, медузи та морські анемони. Кнідарії мають просту, желатинову будову тіла. Вони демонструють радіальну симетрію, тобто поперечний переріз у будь-якому напрямку через їх центральну вісь дає дві частини, які є дзеркальними зображеннями. Медузи - це слабо плаваючі або плаваючі тварини, з формою тіла, відомою як медуза. Більшість інших кнідаріїв сидячі як дорослі особини, прикріплюючись до нижнього субстрату. Кнідарії - це м'ясоїдні тварини, які використовують щупальця, дзвонивши рот, щоб захопити здобич, часто після підкорення жертви, жаливши її спеціалізованими клітинами. Корали розвивають захисну стулку карбонату кальцію і є важливими рифоутворюючими організмами.

• Плоскі черв'яки і стрічкові черв'яки (phylum Platyhelminthes) включають близько 12 000 видів м'якотілих, стрічкоподібних тварин. Багато плоских черв'яків є вільноживучими падальщиками або хижаками дрібних тварин, тоді як стрічкові черв'яки та сосальщики є внутрішніми паразитами більших тварин, включаючи людей.

• Нематоди (phylum Nematoda) включають 12 000 видів дрібних, схожих на черв'яків істот. Ці тварини круглі в поперечному перерізі і в достатку майже у всіх середовищах існування, які містять інші форми життя, починаючи від водних середовищ існування до пустелі. Багато видів є паразитами, що мешкають у господарів або на них. Практично всі рослини і тварини паразитують один або кілька видів нематод, які часто спеціалізуються на конкретного господаря. Види анкихромів, гостриків, аскарид є важливими паразитами людини. Трихінелла аскариди викликає хворобливе захворювання, відоме як трихінельоз, тоді як філярія викликає філяріоз, тропічне захворювання.

• Справжні черв'яки (phylum Annelida) включають близько 12 000 видів трубчастих, сегментованих, м'якотілих тварин. Більшість черв'яків морські, але інші зустрічаються в прісноводних і вологих наземних середовищах проживання. Черв'яки діляться на три основні групи: щетинні черв'яки або поліхети, типові черв'яки або олігохети (включаючи дощових черв'яків), а також п'явки або гірудини. Більшість харчуються мертвою органікою, але п'явки - кровосисні паразити більших тварин. Дощові черв'яки надають важливу послугу, допомагаючи переробляти мертву біомасу у багатьох наземних середовищах існування.

• Молюски (phylum Mollusca) містять близько 85 000 видів молюсків, каракатиць, восьминогів, устриць, гребінців, слимаків, равликів та кальмарів. Багато хто має тверду оболонку з карбонату кальцію, яка захищає м'які частини тіла. Інші молюски, такі як кальмари і восьминоги, позбавлені цієї твердої оболонки. Молюски найбільш поширені в морських та прісноводних середовищах існування, порівняно мало наземних видів. Більшість - травоїдні або падальники, але деякі - хижаки. Різні види використовуються людиною в якості їжі, а кілька виробляють перли, які використовуються для виготовлення ювелірних виробів. Деякі слимаки та равлики є шкідниками в сільському господарстві, а інші є альтернативними господарями для певних паразитів, таких як тропічна сосалька, яка викликає шистосомоз у людини.

• Членистоногі (Phylum Arthropoda) складають найбільшу групу організмів. Існує понад мільйон названих видів і, ймовірно, мільйони інших, які ще не були описані. Членистоногі мають зовнішній скелет (екзоскелет), виготовлений з полісахариду, відомого як хітин, з частинами тіла сегментованими, щоб дозволити рух. У них не менше трьох пар ніг. Найбільш поширені групи - павуки та кліщі (клас Арахніда), ракоподібні (Ракоподібні), багатоніжки (Chilopoda), багатоніжки (Diplopoda) та комахи (Insecta). Самі комахи складають більше половини всіх названих видів. Членистоногі мають велике економічне значення, деякі види використовуються людьми як їжу (наприклад, омари), а інші використовуються для виробництва їжі (наприклад, мед певних бджіл). Терміти пошкоджують будівлі, поїдаючи деревину, тоді як різні комахи є шкідниками в сільському господарстві. Види комарів, чорних мушок, бліх та кліщів поширюють хвороби людей та інших тварин, включаючи малярію, жовту лихоманку, енцефаліт та чуму.

• Echinodermata (phylum Echinodermata) включають близько 6000 видів морських тварин, таких як крихкі зірки, піщані долари, морські зірки, морські огірки та морські їжаки. голкошкірі мають радіальну симетрію як дорослі особини. Більшість мають екзоскелет карбонату кальцію, деякі покриті колючими виступами, а деякі рухаються про використання великої кількості малих, трубки-ноги. Морських їжаків і морських огірків збирають як незначне джерело їжі, популярне в деяких азіатських країнах.

• Хордові (phylum Chordata) - найбільш знайома група тварин. До відмінних характерів (принаймні в ембріональної фазі) відносять порожнистий нервовий канатик, що проходить по спинній (верхній) поверхні, і гнучку, стрижнеподібну дорсальну структуру (нотохорду), яка у дорослих змінюється хребетним стовпом. Існує близько 63 000 видів хордових, розділених між трьома субфілами. Туніки (Урохордата) складаються з близько 1000 видів морських тварин, включаючи морський виноград і морські персики. Туніки мають невелику нотохорду, а дорослі особини - сидячі фільтр-годівниці. Ланцети (Cephalochordata) складаються з 23 видів фільтр-годуючих морських тварин, які мають довге стиснуте з боків тіло. Хребетні (Vebereta) складають майже всі види в групі, більшість з яких мають хребетний стовп як дорослі особини. Основними класами живих хребетних є наступні.
  • До безщелепних риб (клас Agnatha) належать 63 види ліхтариків і морських риб, які вперше еволюціонували 470 мільйонів років тому. Ці морські або прісноводні тварини мають нотохорду і скелет хряща.

  • Хрящові щелепні риби (клас Chondrichthyes) складаються з 850 видів собачих риб, скатів, акул і ковзанів, всі вони зустрічаються в морських середовищах існування. Хрящові риби еволюціонували більше 410 мільйонів років тому.

  • Кісткові риби (клас Osteichthyes) включають близько 30,500 видів типових риб, таких як тріска, лосось, тунець та гуппі. Перші кістляві риби еволюціонували близько 390 мільйонів років тому.

  • Земноводні (клас Amphibia) складаються з 6515 видів жаб, саламандр, жаб і безногих цецилій. Перші земноводні еволюціонували близько 330 мільйонів років тому. Ранні стадії життєвої історії (яйце і личинка) водні, але дорослі стадії багатьох видів можуть жити в наземних середовищах проживання.

  • Рептилії (клас Reptilia) включають 8734 види крокодиліан, ящірок, змій та черепах. Рептилії вперше еволюціонували близько 300 мільйонів років тому. До вимерлих груп належать динозаври, плезіозаври, птерозаври, останні з яких вимерли близько 65-мільйонів років тому. Рептилії були першими повністю наземними тваринами, здатними завершити всі етапи своєї життєвої історії на суші (хоча деякі види, такі як черепахи, є висоководними, як дорослі). Рептилії мають суху шкірку і відкладають ікру на суші. Їх молоді - це мініатюрні версії дорослих особин.

  • Птахи (клас Aves) складаються з 9 990 видів, які вперше еволюціонували близько 225 мільйонів років тому від маленьких динозаврівських предків. Птахи гомеотермічні (теплокровні), покриті пір'ям, відкладають тверді оболонки яєць і мають роговий покрив щелеп, відомий як дзьоб. Більшість видів можуть літати, виняток становлять найбільші птахи, пінгвіни та багато видів, які еволюціонували на островах, де бракує хижаків.

  • Ссавці (клас Mammalia) складаються з 5 487 видів, які вперше еволюціонували близько 220 мільйонів років тому (найраніших викопних ссавців важко відрізнити від плазунів). Ссавці стали помітними після вимирання останніх динозаврів, близько 65 мільйонів років тому. Ссавці є гомеотермами, мають принаймні деякі волосся на своєму тілі, годують своїх молодих молоком і мають подвійну циркуляцію крові (тобто чотирикамерне серце і повністю окремі системи кровообігу для бідної киснем і багатою киснем крові). Існує три основні групи ссавців: Монотреми - це кілька видів ссавців, що несуть яйце, які мешкають в Австралії та Новій Гвінеї - качкодзьоб та кілька видів єхид. Сумчасті ведмедики живуть молодняком, які при народженні знаходяться на вкрай ранній стадії розвитку. Після народження крихітні дитинчата мігрують в спеціальний мішечок (сумчастий) на животі матері, де вони розвиваються далі під час годування молоком. Прикладами сумчастих є кенгуру, коала та валлабі, які мешкають лише в Австралії, Новій Гвінеї та прилеглих островах та опосумі Америки. Плацентарні ссавці включають багато знайомих видів Америки, Африки та Євразії. Плацентарні ссавці народжують живих дитинчат, які висмоктують матір. Люди є різновидом плацентарних ссавців.