Atraktivní
biologie
BIODIVERZITA
Atraktivní
biologie
BIODIVERZITA
Biodiverzita neboli biologická rozmanitost bývá nejčastěji definována jako
™ variabilita všech forem života (v čase a prostoru) na všech hlavních
organizačních úrovních
™ souhrn všech genů, druhů a
ekosystémů určitého území
Diverzita zahrnuje různé procesy
(strukturální, funkční), probíhající napříč
hierarchií organizačních úrovní
ƒ současný stav biodiverzity je
výsledkem dlouhodobého, ca
4 mld. let trvajícího vývoje,
vývoje kterým
Země prošla od svého vzniku až do
současnosti
Biodiverzita je nezbytná pro udržení
života na Zemi,
Zemi má zásadní význam
pro existenci a prosperitu lidstva !
2
Atraktivní
biologie
Rozložení biodiverzity na Zemi je velmi nerovnoměrné → odraz různých,
ne vždy zcela pochopených procesů a zákonitostí
¾ větší část globální diverzity je vázána na jižní polokouli
¾ nejnápadnější zákonitostí je pokles biodiverzity od rovníku k pólům
¾ ročně je nově objeveno ca 10 000 druhů organismů (hlavně hmyzu)
Úroveň biodiverzity
v jednotlivých zemích
nízká
vysoká
3
Atraktivní
biologie
Současné znalosti biodiverzity jsou velmi neúplné, zejména v regionech
s její nejvyšší úrovní; každým rokem je nově popsáno až 10 000 druhů
(hlavně hmyzu).
Měřítko diverzity
™ časové (speciace vs. extinkce)
™ prostorové (lokální, regionální, kontinentální a globální diverzita)
Hodnocení biodiverzity – úkolem taxonomie, genetiky, ekologie
Typy diverzity
¾ genetická
¾ druhová
¾ ekosystémová
¾ kulturní
4
Atraktivní
biologie
Genetická diverzita
Genetická diverzita představuje
rozmanitost organizmů v rámci
druhu (např. rozdíly v zastoupení
genotypů v druhových populacích).
ƒ genetická různorodost umožňuje organismům
přizpůsobovat se proměnlivým abiotickým i biotickým
podmínkám svého prostředí a dlouhodobě osídlovat
vhodná stanoviště
ƒ nukleotidy → GENY → chromozomy →
jedinci → populace
druhová
diverzita *
Genetická
diverzita
vliv
ekosystémová
diverzita **
ƒ často se genetická diverzita označuje jako
molekulární diverzita (→ DNA, RNA, proteiny)
BIODIVERZITA
5
¾ ne všechny geny mají stejný význam v rámci celkové genetické
diverzity; zvláště významné jsou geny řídící základní biochemické
procesy,
procesy které se vyskytují u různých, často fylogeneticky vzdálených
taxonů, a které vykazují obecně jen malou variabilitu
Atraktivní
biologie
¾ molekulární diverzita hraje významnou roli při studiu populační
struktury druhů, při řízení (managementu) cenných populací,
molekulární identifikaci druhů, vývojových vztahů mezi taxony,
rozšíření druhů, evoluce bioty různých oblastí apod.
¾ genetická eroze – ztráta gen. diverzity, zpravidla způsobená lidskými
aktivitami; nejvíce patrná na populační či druhové úrovni (např. vymizení
mnoha lokálních zemědělských plodin)
¾ genetická variabilita organismů umožňuje jak přírodní evoluční
změny, tak i umělé selektivní křížení
¾ manipulace s genetickou diverzitou – díky umělé
selekci člověk zvýšil během posledních ca 10 000 let
diverzitu některých skupin organismů (zem. plodiny,
hospodářská zvířata)
• genetické inženýrství → geneticky modifikované
organismy (GMO),
(GMO) např. sója, kukuřice, rajče, rýže;
atlantický losos
6
Atraktivní
biologie
¾ vyhynutí každé lokální populace,
populace přizpůsobené k místním (lokálním)
stanovištním podmínkám, znamená ztrátu části genetické diverzity
daného druhu,
druhu která tuto adaptaci umožňuje
9 ztráty genetické diverzity mohou negativně ovlivnit i život lidstva (např.
kvalitu výživy) – např. vyhynutí volně žijících druhů rostlin, příbuzných
pěstovaným zemědělským plodinám znamená nenahraditelnou ztrátu
genetického materiálu potřebného pro zlepšování vlastností těchto
plodin
geny použité ke šlechtění nových odrůd
nové odrůdy nahrazují původní typy
snížení genetické diverzity
dostupné ve volné přírodě
pro účely šlechtění
volně rostoucí primitivní
formy, tradiční odrůdy
moderní odrůdy
7
Druhová diverzita
Atraktivní
biologie
• biodiverzita je velmi často používaná jako synonymum druhové diverzity
(zvláště ve smyslu druhového bohatství)
• druhová diverzita ~ charakteristika společenstva, zohledňující jak
počet druhů (= druhové bohatství) ve společenstvu, tak i relativní
početnost či biomasu jednotlivých populací → změny biodiverzity se
zpravidla hodnotí prostřednictvím změn v počtu druhů a jejich populací
Definice druhu
Biologická definice:
ƒ skupina přírodních populací, které se mezi sebou skutečně nebo
potenciálně kříží a které jsou reprodukčně izolovány od populací
jiných druhů
Evoluční (fylogenetická) definice:
ƒ nejmenší evolučně izolovaná linie, která si udržuje v čase i
prostoru svou identitu a která má svůj vlastní nezávislý evoluční
vývoj
• z hlediska biodiverzity jsou významné všechny formy života,
nejen nápadné druhy rostlin či živočichů, ale i zdánlivě méně zajímavé a
často lidským okem neviditelné druhy baktérií, hub či řas
8
Ekosystémy s nejvyšší
druhovou diverzitou
Atraktivní
biologie
korálový ostrov
Tropický deštný les
tropický deštný
(Zambie)
les (Puerto Rico)
9
Atraktivní
biologie
• druhy jsou na Zemi rozmístěny velmi nerovnoměrně a podle
určitých zákonitostí (tj. nenáhodně); nápadný je zejména nárůst
diverzity od pólů k rovníku (tzv. latitudinální gradient diverzity)
¾ příčiny jsou hlavně historické (např. pohyb kontinentů), abiotické
(rozdílné vlastnosti půdy a klimatu) a biotické (rozdílné potravní sítě
apod.)
¾ čím odlišnější je určitý druh od ostatních druhů (např. zbytek starobylé
evoluční linie), tím významnější je jeho příspěvek do globální biologické
diverzity
¾ některé druhy mají mnohem větší význam než jiné z hlediska celkové
biodiverzity, protože vytvářejí životní prostředí mnoha dalším
druhům – např. stromy tropického deštného lesa umožňují existenci
početné fauny endemických bezobratlých
¾ dosud bylo popsáno a pojmenováno přes 1,7 milionů druhů, celkové
odhady se nejčastěji pohybují v rozpětí od 5 až po 30 milionů druhů
Vedle počtu druhů na stanovišti má velký význam i funkční diverzita,
diverzita
zahrnující bohatství různých interakcí mezi přítomnými druhy, procesů,
životních strategií, trofických vazeb, přítomnost/absenci klíčových druhů
apod.
10
Atraktivní
biologie
Tab. 1: Globální počty popsaných a odhadovaných druhů v
jednotlivých říších (UNEP 1995, Global Biodiversity
Assessment)
Říše
Bacteria
popsané
druhy
odhadovaný
počet druhů
4 000
1 000 000
80 000
600 000
1 320 000
10 600 000
70 000
1 500 000
Plantae
270 000
300 000
Celkově
1 740 000
ca 14 000 000
Chromista, Protozoa *
Animalia
Fungi
* dříve říše Protista
ƒ mezi nejhůře prozkoumané skupiny organismů patří členovci (hlavně
hmyz), háďátka, houby,
houby prvoci a prokaryotní organismy
ƒ základním předpokladem pro přijetí efektivních opatření k zastavení
úbytku biodiverzity je co nejúplnější poznání druhové diverzity,
diverzity stejně
jako i znalosti geografického rozšíření druhů na Zemi a jejich
11
ekologické role v rámci jednotlivých ekosystémů
Atraktivní
biologie
ROZŠÍŘENÍ CÉVNATÝCH ROSTLIN NA ZEMI
12
DRUHOVÁ BOHATOST ČESKÉ REPUBLIKY
Taxonomická skupina*
Počet druhů
Sinice a řasy
6 100
Houby
30 000
Mechorosty
848
Lišejníky
1 400
Vyšší rostliny
2 500
Hmyz
Ostatní mnohobuněční bezobratlí
Atraktivní
biologie
24 800 – 43 000
5 800 – 8 000
Ryby a mihulovci
65
Obojživelníci
21
Plazi
11
Ptáci
576
Savci
86
917 –oblasti
92 521(Český kras – asi
Celkem
V rámci ČR jsou
druhově nejbohatší teplé vápencové a71
flyšové
1 600 druhů cévnatých rostlin, Pálava – asi 1 300 druhů), popř. oblasti s pestrým
reliéfem (Křivoklátsko, 1 250 druhů); naopak oblasti na neúživných horninách středních
a vyšších poloh bývají chudší (Krkonoše 720 druhů).
13
Atraktivní
biologie
Záchranné programy
Záchranné programy zvláště chráněných druhů rostlin a živočichů (viz vyhláška
č. 395/1992 Sb.) jsou zajišťovány orgány ochrany přírody s cílem vytvořit
podmínky umožňující takovou péči o populace těchto druhů, která by vedla ke
snížení stupně jejich ohrožení (§ 52 zákona č. 114/1992 Sb., o ochraně přírody
a krajiny).
Vlastní statut záchranných programů byl u nás
oficiálně zaveden až v roce 1992 zákonem č.
114/1992Sb. Postupně bylo Ministerstvem
životního prostředí schváleno několik
záchranných programů: rys ostrovid (Lynx
lynx), tetřev hlušec (Tetrao urogallus),
perlorodka říční (Margaritifera margaritifera),
rdest dlouholistý (Potamogeton praelongus),
matizna bahenní (Angelica palustris), vstavač "Záchranný program kriticky
trojzubý (Orchis tridentata). Další záchranné
ohroženého druhu tetřeva hlušce
programy jsou v přípravné fázi.
v České republice„
republice (1998 – 2007)
Orchis tridentata
Cíle do budoucna – lépe vymezit priority záchranných programů, s přednostním
zaměřením na kriticky a silně ohrožené druhy na základě ucelené a závazné koncepce
záchranných programů, při zajištění komplexního a dlouhodobého financování
vybraných, kvalitně zpracovaných záchranných programů.
14
Ekosystémová diverzita
Atraktivní
biologie
ƒ ekosystémová diverzita
je zpravidla studována
na lokální a regionální
škále
ƒ na rozdíl od genetické či
druhové diverzity výslovně
zahrnuje abiotické složky
(geologický podklad,
klima)
ƒ některé ekosystémy dnes
mizí závratnou rychlostí,
např. tropické deštné lesy
(odlesňování v tropech
probíhalo v posledních
dvou desetiletích rychlostí více než 12 milionů ha ročně × plocha lesů
mírného pásu se ve stejném období zvětšovala o téměř 3 miliony ha ročně)
15
Atraktivní
biologie
Bližší podrobnosti o aktuálním stavu hlavních ekosystémů (biomů) na
Zemi lze získat v materiálech projektu „Hodnocení ekosystémů na
přelomu tisíciletí“ (Millennium Ecosystem Assessment*, 2005), na
němž se podílelo na 1 360 expertů z 95 zemí.
dostupné na http:www.millenniumassessment.org
16
Horká místa biodiverzity
Atraktivní
biologie
1 – Andy
2 – Sundské ostrovy
Jako horká místa (biodiverzity hotspots) jsou označovány
s vysokou
3 – oblasti
Středomoří
4 – Madagaskar
koncentrací vzácných, ohrožených, často endemických
či reliktních druhů.
5 – indobarmská oblast
• zaujímají jen 1,4 % souše, mají však značný evoluční 6význam
→ oblast
– Karibská
vysoká priorita ochrany přírody
7 – lesy na atlantickém pořeží
• většina horkých míst patří bohužel k oblastem s nejhustšímBrazílie
lidským osídlením
8 – Filipíny
9 – jihoafrická floristická
Global Biodiversity Hotspots
provincie
10 – Střední Amerika
11 – brazilské vnitrozemí
12 – jihozápadní Austrálie
13 – S-čchuan
14 – Polynésie a Mikronésie
15 – Nová Kaledonie
16 – západní Ekvádor
17 – západoafrické lesy
18 – Západní Ghat a Srí Lanka
19 – kalifornská floristická
provincie
20 – sukulentní karru
21 – Nový Zéland
22 – střední Chile
23 – Kavkaz
24 – Wallacea
25 – východoafrické lesy v Keni
17
a Tanzánii
Atraktivní
biologie
Změny biodiverzity v čase
• přírodní ekosystémy jsou neustále vystaveny změnám v druhové
diverzitě
• i když příčiny dřívějších extinkcí (v geohistorii Země bylo nejméně pět
velkých extinkcí) jsou nejisté, byly pravděpodobně výsledkem
náhlých změn prostředí, způsobených např. dopadem asteroidu či
mohutnou sopečnou činností
• současná rychlost extinkcí je však 100krát až 1000krát větší
než v prehistorické době a mohla by se zvýšit až na 10 000
násobek,
sobek pokud by dnes ohrožené druhy vymřely; aktuálně ohroženo
ca 8% cévnatých rostlin, přes 18% savců, 11% ptáků, 5% ryb !
• současné vymírání řady druhů (ať lokální či globální) je unikátní v
tom, že je „bioticky“ řízena, hlavně četnými aktivitami člověka
Ztráta biodiverzity je zvlášť nebezpečná v tom, že je
nevratná → představuje dnes vysoce závažný
globální problém lidstva !
18
Hlavní faktory ohrožující biodiverzitu Země
Atraktivní
biologie
Exponenciálně rostoucí lidská
populace a její spotřeba
Činnosti člověka
zemědělství
rybolov
• ztráta či degradace biotopů
• znečišťování prostředí
• změny ve využívání půdy
• fragmentace stanovišť
průmysl
urbanizace
mezinárodní obchod
nadměrné využívání
přírodních zdrojů
introdukce
invazních druhů
klimatické
změny
• ztráta biologické diverzity
• vymírání druhů a populací
• degradace ekosystémů
• eroze genetické diverzity a evolučního potenciálu
• ztráta ekosystémových služeb
19
Atraktivní
biologie
Ekosystémové služby
ƒ rozmanité způsoby, kterými přírodní ekosystémy pomáhají udržet život
na Zemi
Zásobovací
• potrava
• pitná voda
• dřevo a vlákna
• palivo aj.
Podpůrné
• koloběhy živin
• tvorba půdy
• primární produkce
aj.
SLUŽBY
EKOSYSTÉMŮ
Regulační
• zmírňování výkyvů počasí
• čištění vody a vzduchu
• rozklad odpadních látek
• regulace záplav, eroze
• regulace škůdců a nemocí
Kulturní
• estetické
• rekreační, ekoturistika
• vzdělávací aj.
20
Atraktivní
biologie
Člověk využívá všech služeb ekosystémů rychle rostoucí měrou.
V současné době je přibližně 60 % ekosystémových služeb označeno za
znehodnocované nebo využívané neudržitelným způsobem (např.
množství a složení odpadů produkovaných člověkem často výrazně
převyšují schopnost ekosystémů tuto službu poskytovat).
• chudí lidé z rozvojových zemí jsou nejvíce
závislí na službách ekosystémů
http://www.cbd.int/doc/videos/cop-08/2010-target.swf,
21
http://www.cbd.int/videos/default.shtml
Atraktivní
biologie
Klíčovým dokumentem v ochraně biologické rozmanitosti zůstává
Úmluva o biologické rozmanitosti (Convention on Biological
Diversity „CBD“)
• byla podepsána na konferenci OSN o životním prostředí a rozvoji
(UNCED, „Summit o Zemi“)
Zemi v Rio de Janeiru v červnu 1992 (pro ČR
vstoupila v platnost 3. března 1994)
• významný cíl Úmluvy – do
roku 2010 výrazně snížit
rychlost úbytku biodiverzity
na globální, regionální i
národní úrovni
(odsouhlaseno všemi
účastníky v r. 2002)
22
Atraktivní
biologie
Kulturní diverzita
• vztahy mezi lidmi i k okolní přírodě (způsoby využívání dostupných zdrojů)
• znalosti a praktiky původních
obyvatel mají velký význam pro
poznání a uchování biodiverzity
i udržitelného rozvoje lidské
společnosti
• naopak, pokles kulturní diverzity
(zejména v důsledku zániku celých
lokálních společenství) bývá spojen
se ztrátou cenných znalostí o
biodiverzitě daného území
23
Download

biodiverzita