4.3: Біорізноманіття, Втрата видів та функція екосистеми

Цілі навчання

Прочитавши цей модуль, студенти повинні мати можливість

• визначити біорізноманіття
• сформулювати сучасні тенденції втрати біорізноманіття з посиланням на види та екосистеми
• пояснити деякі способи впливу людської діяльності на біорізноманіття
• пояснити, як втрати біорізноманіття стосується людей

Що таке біорізноманіття?

Ви, напевно, знайомі зі словом, біорізноманіття, чи можете ви дати точне визначення. Це часто зустрічається на знаках у зоопарках, парках та природних центрах, і його часто використовують без пояснення чи визначення. Більшість людей розуміють біорізноманіття в загальних рисах як кількість і суміш видів рослин і тварин, що відбувається в даному місці. Вчені більш точні і включають більше в своє визначення. Міжнародний союз охорони природи, який координує зусилля з каталогізації та збереження біорізноманіття у всьому світі, визначає біорізноманіття як «мінливість між живими організмами з усіх джерел, включаючи наземні, морські та інші водні екосистеми та екологічні комплекси яких вони є частиною; це включає різноманітність у видах, між видами та екосистемами». Тому біорізноманіття, а не просто види, включає варіації від рівня генів та геномів до рівня екосистем до біомів.

Навіть в межах однієї екосистеми чисельність видів може бути вражаючою. Наприклад, у Бразилії є великий регіон сухого лісу та савани, відомий як Серрадо (див. Рисунок\(\PageIndex{1}\)). Тільки ця екосистема містить понад 10 000 видів рослин, майже 200 видів ссавців, понад 600 видів птахів та близько 800 видів риб.

Малюнок\(\PageIndex{1}\) Лісова фотографія Серрадо лісу Серрадо. Джерело: C2rik через Вікісховище.

Як правило, біорізноманіття є найбільшим у тропічних районах, особливо «тропічних лісах», але на всіх основних континентах є «гарячі точки» наземного біорізноманіття. (Переглянути інтерактивну карту гарячих точок.)

Сучасні тенденції: Втрата та спад видів

Один із способів оцінювання тенденцій у біорізноманіття - це моніторинг долі окремих видів тварин та рослин. Вже більше 40 років МСОП збирає інформацію в «Червоному списку видів, що знаходяться під загрозою зникнення», який «дає знімок того, що відбувається з видами по всьому світу». Оновлення Червоного списку випускаються кожні чотири роки. Ось як автори останнього, випущеного в 2008 році, характеризують новини, які він проводить: «Переважне повідомлення» з Червоного списку 2008 року, вони пишуть, «полягає в тому, що світ втрачає види і що швидкість втрати, здається, прискорюється у багатьох таксономічних групах» (Vie, Hilton- Тейлор, і Стюарт, 2008, стор. 38).

Малюнок\(\PageIndex{2}\) Короткий опис видів, що загрожують У таблиці наведено кількість та пропорції видів, оцінених як загрожують у Червоному списку МСОП 2008 року за основною таксономічною групою. Джерело: Червоний список МСОП, Дика природа в мінливому світі 2008, стор. 17. Будь ласка, перегляньте Умови використання МСОП для обмеження авторських прав.

Хребетні

Вчені знають набагато більше про стан хребетних, особливо ссавців, птахів та земноводних, ніж про інші форми життя тварин. Кожен з 5,488 видів ссавців, які були описані, наприклад, був оцінений для цілей Червоного списку. З них 76 видів вимерли з 1500 року, а два - олень Пере Давида, який родом з Китаю, і ядимітарний орикс з Африки виживають тільки в керованих об'єктах. Ще 29 видів ссавців, перерахованих як критично зникаючі, також позначені як «можливо вимерлі»; вони, швидше за все, зникли, але свого роду вичерпних обстежень, необхідних для підтвердження цього факту, не проводилися. Загалом, приблизно 22% видів ссавців у всьому світі, як відомо, знаходяться під загрозою або вимерли. (З точки зору Червоного списку, широке позначення «під загрозою» включає три рівні ризику зникнення в дикій природі: вразливий [високий], під загрозою зникнення [вище] та критично зникаючий [найвищий].)

Червоний список класифікує меншу частку з 9 990 описаних видів птахів у світі - 14% - як загрозливих або вимерлих. Але сировинна кількість видів, втрачених з 1500 року, становить не менше 134, а ще чотири види зберігаються тільки в зоопарках. Ще 15 видів птахів вважаються можливими вимерлими. Той факт, що 86% видів птахів віднесені до категорії «не загрожують», є хорошою новиною в контексті Червоної книги.

Малюнок\(\PageIndex{3}\) Пасажирські голуби Північноамериканські пасажирські голуби жили величезними зграями і колись були найчисленнішими птахами на землі. Ринок полювання в масових масштабах і знищення середовища існування об'єднали, щоб погасити їх як вид на початку ХХ століття. Джерело: Ltshears через Вікісховище

Серед добре вивчених хребетних особливо слабо живуть земноводні. З більш ніж 6000 відомих видів земноводних 38 вимерли у всьому світі з 1500 року, а ще один, вайомінгська жаба, виживає лише в неволі. Ще 120 видів вважаються можливими вимерлими. Загалом, 2030, або одна третина світових видів земноводних, як відомо, знаходяться під загрозою або вимерли. Ще більш тривожним є те, що багато видів земноводних - 42,5% -, як повідомляється, зменшуються, і ця кількість, ймовірно, низька, оскільки інформація про тенденції недоступна для 30,4% видів.

Малюнок\(\PageIndex{4}\) Монтеверде Золота жаба. Золота жаба Монтеверде, Коста-Ріка, є одним з 11 видів земноводних, які вимерли з 1980 року. Втрата середовища проживання і хітридний грибок. Джерело: Служба риби та дикої природи США через Wikimedia Commons.

Лише невеликі пропорції світових видів рептилій і риб були оцінені для цілей Червоної книги. Серед них кількість видів, які потрапляють до категорії, що загрожують, дуже висока: 1275 з 3481 оцінених видів, або 37%, для риб; і 423 з 1385 оцінених видів, або 31%, для рептилій. Слід зазначити, однак, що ці відсотки, ймовірно, завищені, оскільки види, що викликають занепокоєння, швидше за все, будуть обрані для оцінки, ніж інші.

Безхребетні

Категорія «безхребетні» грудочки об'єднує переважну більшість багатоклітинних тварин, за оцінками, 97% всіх видів. Вона включає в себе все, від комах і павукоподібних, до молюсків, ракоподібних, коралів і багато іншого. Мало хто з цих груп був оцінений всебічно, і так, як у риб та рептилій, відсотки Червоного списку видів, що знаходяться під загрозою, є високими. Але оцінки всередині деяких груп привертають увагу до тривожних, масштабних тенденцій. Наприклад, 27% коралів у світі, що будують рифи, вже вважаються загрозливими, і багато інших з них переживають темпи зниження, які рухають їх до загрозливого статусу. Загибель коралів, що будують рифи, збільшило екологічні наслідки, оскільки від них залежить стільки інших морських мешканців.

Малюнок\(\PageIndex{5}\) рожевий і м'який корал з рифовою рибою. Фотографія показує деякі рожеві, м'які корали з рифовими рибами поблизу. Джерело: Лінда Уейд через Національне управління океанічних та атмосферних впливів (NOAA).

Слід розуміти, що інформація про знайомих істот, таких як земноводні, ссавці, птахи - це тільки початок, і що навіть при включенні деяких безхребетних Червоний список не дає всебічної картини життя на Землі. Вчені описали менше 2 мільйонів з 8-9 мільйонів видів організмів, які, як вважають, існують, більшість з яких - комахи. А з цих 2 мільйонів статус лише 44 838 оцінив МСОП.

Крім того, слід розуміти, що серед видів, які були оцінені до цих пір, існує сильний ухил до наземних хребетних та рослин, особливо тих, які трапляються там, де біологи часто відвідували. Оцінки Червоного списку також, як правило, зосереджуються на видах, які, ймовірно, загрожують, оскільки зусилля також мають на меті дозволити людям зберегти види.

У той час як вимирання - це глобальна втрата виду, ліквідація видів на місцевому рівні, відомому як екстирпація - також створює загрозу цілісності та стійкості екосистем. Широка екстирпація, очевидно, призводить до загрози або зникаючого статусу, але відсутність видів навіть у локальному масштабі може вплинути на функцію екосистеми. Наприклад, до середини 1920-х років вовки були виведені з Єллоустонського національного парку, хоча вони продовжували процвітати в інших місцях. Коли вовки були знову введені в парк в середині 1990-х років, чисельність лосів (основний предмет видобутку) значно зменшилася. Це, в свою чергу, зменшило тиск перегляду та суттєво вплинуло на рослинність та рослинні спільноти. Що мало значення для функції екосистеми в Йеллоустоуні, було те, чи були там вовки, а не лише те, чи вижив вид десь.

Діяльність людини, яка спричиняє вимирання та екстирпацію, значно варіюється від одного виду до іншого, але вони поділяються на кілька широких категорій: знищення та фрагментація середовища існування; навмисне та ненавмисне переміщення видів, які стають інвазивними (включаючи хвороботворні організми); над- експлуатація (нестійке полювання, лісозаготівля тощо); деградація середовища/екосистем (наприклад, забруднення, зміна клімату).

Сучасні тенденції: Втрата та зміна екосистем

Інший спосіб вимірювання біорізноманіття передбачає оцінку в масштабах екосистем. Причини оптових втрат екосистем набагато такі ж, як ті, що спричиняють вимирання або загрозу вимирання видів, причому втрата середовища існування та фрагментація є основним агентом. Наприклад, у всьому світі перетворення земель у сільське господарство та вирощування призвело до значних втрат у пасовищних екосистемах. У Північній Америці майже 70% екосистеми прерій високої трави (яка колись охоплювала 142 мільйони акрів) було перетворено на сільське господарство, а втрати від інших причин, таких як міський розвиток, принесли загальну суму приблизно до 90%. Поточні оцінки свідчать про те, що сільськогосподарська діяльність та системи вирощування зараз охоплюють майже 25% поверхні Землі.

Тропічні ліси, які є місцем проживання майже половини світових видів рослин і тварин, за минулі століття охоплювали близько 4 мільярдів акрів, але залишається лише 2,5 мільярда акрів і майже 1% втрачається щорічно. Втрати були особливо серйозними в тропіках «палео» або старого світу, які включають Африку та Південно-Східну Азію.

Категорія «водно-болотні угіддя» включає багато типів екосистем, але сучасні оцінки свідчать про те, що близько 50% світового середовища проживання водно-болотних угідь було втрачено. Колишній обсяг місць проживання водно-болотних угідь у всьому світі (свіжі, солонуваті та солоні) важко визначити, але, безумовно, перевищив мільярд акрів.

Види та втрати екосистем у перспективі

Щоб зрозуміти, чому біологи говорять про триваючі втрати видів та екосистем як «кризу біорізноманіття», корисно поставити поточні та прогнозовані темпи втрати видів в історичну перспективу. За історію життя на Землі - тривалість 3,5 мільярда років - майже всі види, що існували, зрештою вимерли. Це, звичайно, пов'язано з процесами видоутворення і біологічної диверсифікації. Темпи вимирання та диверсифікації значно коливалися протягом геологічного часу. Для вимирання палеонтологи виявили п'ять епізодів масового вимирання за останні 540 мільйонів років. Ці періоди контрастують із відносно постійною «фоновою швидкістю» вимирання, що спостерігається над геологічним записом, і включають відносно відому подію 65 мільйонів років тому, коли більшість існуючих динозаврів вимерли. За визначенням ці епізоди характеризуються порівняно швидкою втратою щонайменше трьох чвертей виду, який вважається існуючим на початку події.

Останнім часом постало питання, чи становлять нинішні темпи втрати видів шостим епізодом масового вимирання (Barnosky, et al., 2011). Навіть з застереженнями щодо невизначеності в тому, скільки видів існує сьогодні (описана лише частина від оціненої загальної кількості, особливо для рослин, безхребетних та мікробів) та щодо порівняння записів викопних копалин із сучасними даними, виявляється, що передбачувані темпи втрат найближчим часом можуть конкурувати з минулими масовими вимираннями. Деякі оцінки вказують на те, що ми побачимо 30% втрати видів протягом десятиліть. Іншим чином, прогнозовані темпи втрати видів можуть бути в 1000 до 10 000 разів вище, ніж фонові показники.

Як втрата біорізноманіття стосується людей?

Коли ми дізнаємося більше про біорізноманіття, стає зрозуміло, що часто існує позитивний зв'язок між біорізноманіттям та цілісністю біологічних систем. Це не означає, що більш різноманітні системи є «кращими»; скоріше, це означає, що системи з відносно первозданним доповненням біологічних та абіотичних або фізичних компонентів, як правило, більш стійкі та надійні. Хоча це досить туманно, мало сумнівів у тому, що цілісність екосистем має принципове значення майже для всіх етапів життя та культури людини.

Продукти та процеси, пов'язані з біологічними системами, часто називають екологічними послугами, мають величезну цінність для добробуту людей. Неповний перелік цих послуг та продуктів включає формування ґрунту та циклічність поживних речовин; забезпечення продовольством, прісною водою, паливом, клітковиною та рекреаційними можливостями; регулювання клімату, затоплення та хвороб. Вартість цих послуг часто не помічається або просто сприймається як належне, але одна глобальна оцінка ставить її десь між 16-64 трильйонів доларів щорічно. Від глобальної продовольчої безпеки, до джерела ліків, навіть кисню в нашому повітрі, ми залежимо від біорізноманіття та стійкої цілісності екологічних систем. Природа також є основою для значної частини естетичних і духовних цінностей, що зберігаються багатьма культурами.

Враховуючи цю залежність, вражає те, що багато хто не знає або - ще гірше - апатичний щодо того, що відбувається і що, ймовірно, станеться найближчим часом з нашими біологічними ресурсами. Ми не стверджуємо, що будь-яка втрата видів вплине на продуктивність або функціонування на рівні екосистеми. Функція одного виду може бути надмірною з іншими і її втрата може не привести до значних змін на рівні екосистеми. Тоді як надмірність може сприяти стійкості природних систем, це не повинно бути джерелом комфорту. Значна екологічна теорія встановлює пороги втрати видів, за якими загрожує цілісність екосистем; несподівані і, можливо, постійні нові «держави» можуть призвести. Як тільки спільнота або екосистема досягне альтернативного стану, може бути мало що можна зробити для відновлення або відновлення системи. Тому навіть за оптимістичних сценаріїв темпів втрати видів (від локального до глобального масштабу) ми стикаємося з невизначеною середовищем.

Переглянути питання

1. У чому різниця між вимиранням і екстирпацією?
2. Які види діяльності людини впливають на видове різноманіття та функцію екосистеми?
3. Чи призводить втрата одного виду до втрати функції екосистеми? Чому чи чому ні?
4. Як біорізноманіття сприяє сталому розвитку?

Посилання

Барноський, А.Д., Мацке, Н., Томія, С., Воган, Г.О.Ю., Сварц, Б., Квенталь, Т.Б. та ін. (2011, березень). Чи вже настало шосте масове вимирання Землі? Природа, 471, 51-57. дої:10.1038/природа 09678

Vie, J-C, Хілтон-Тейлор, К. і Стюарт С.Н. (ред.). (2009). Дика природа в мінливому світі: аналіз Червоного списку видів, що знаходяться під загрозою зникнення 2008 року™. Гланд, Швейцарія: МСОП. Отримано з data.iucn.org/DBTW-WPD/EDocs/RL-2009-001.pdf.

Глосарій

біологічне різноманіття

Кількість різних видів всередині екосистеми (або глобально). Біорізноманіття також вважається метрикою здоров'я екосистеми.

функція екосистеми

Такі процеси, як розкладання, виробництво, циклічність поживних речовин та потоки поживних речовин та енергії, які дозволяють екосистемі підтримувати свою цілісність як середовище існування.

вимирання

Загибель всіх особин всередині виду. Вид може бути функціонально вимерлим, коли невелика кількість вижили особин не в змозі розмножуватися.

екстирпація

Локальне вимирання виду; ліквідація або видалення виду із зони спостереження.

екологічні послуги

Функції екосистеми, які мають важливе значення для підтримки здоров'я та добробуту людини. Приклади включають надання послуг, таких як їжа, клітковина та вода; регулюючі послуги, такі як клімат, повені та боротьба з хворобами; культурні послуги, такі як духовні та рекреаційні переваги, та допоміжні послуги, такі як їзда на велосипеді поживних речовин. Також називають екосистемними послугами