Kategorie:

Znaczenie bioróżnorodności dla naszej codzienności

Dużo się mówi o bioróżnorodności w mediach, a liczni publicyści podkreślają jej niepodważalną ich zdaniem wartość. Rzadko jednak dowiadujemy się z mainstreamu co ona dla nas znaczy oprócz romantycznego, duchowego, przyrodniczego i kulturowego waloru, który powinniśmy – zgodnie z powszechnym przekazem – zachować dla następnych pokoleń. Tymczasem istnieje sporo pragmatycznych powodów, przez które różnorodność biologiczna jest w zasadzie fundamentalna dla ekologicznej równowagi w biosferze i dla ludzkiej cywilizacji. Nie umniejsza to jej duchowej wartości. Wręcz przeciwnie – dodatkowo ją wspiera.

bioróżnorodność owady
Kadr z filmu animowanego „Król lew”

Czym jest bioróżnorodność?

Różnorodność biologiczna to
wskaźnik zróżnicowania genetycznego, gatunkowego i ekosystemowego. Co to
dokładnie oznacza? Bioróżnorodność genetyczna jest zbiorem genetycznych cech
gatunków wynikających z wersji genów i innych sekwencji DNA. Są one podstawą
różnorodności wewnątrzgatunkowej (odmienne umaszczenie futra, różna ekspresja
genów kodujących białka przeciwutleniające czy biorące udział w metabolizmie
lipidów, zmienny kształt uszu, cechy psychologiczne i wiele innych) oraz
międzygatunkowej, będącej nasileniem tej pierwszej, prowadzącym do wyraźnej
odrębności w zachowaniu, wyglądzie, metabolizmie, a także – co niezwykle
istotne – rozmnażaniu. Na przykład wśród ssaków mamy do czynienia z rękami w
formie płetw, skrzydeł, łap czy dłoni, a i dłoń szympansa i człowieka, delfina
i płetwala, konia czy krowy różnią się między sobą. Owady mogą mieć dwie pary
skrzydeł w różnych formach (np. błonkówki, w tym pszczoły), jedną parę skrzydeł
i jedną parę pokrywek (jak chrząszcze), posiadać jedynie dwa skrzydła, gdyż dwa
kolejne uległy redukcji (jak u muchy) albo nie posiadać ich wcale (np. pchły). Jedne
gatunki prowadzą nocny tryb życia, inne dzienny. Towarzyskość i potrzeba
nawiązywania kontaktów społecznych to kolejne cechy, które same w sobie są
bardzo złożone. Z reguły różnice między wyższymi taksonami (między rodzinami,
rzędami, gromadami czy typami) są bardziej wyraźne, aczkolwiek ewoluowanie w
podobnych warunkach sprzyja powstawaniu podobnych cech u daleko spokrewnionych
ze sobą gatunków (np. oczy głowonogów i delfinów).

Dla opisania różnorodności
biologicznej w kontekście ekosystemów potrzebne jest kolejne drobne
wyjaśnienie. Ekosystem to ożywione (biocenoza) i nieożywione (biotop) elementy
oraz rozmaite interakcje między nimi, tworzące układ, w którym następuje
przepływ i obieg energii, a także materii. Producenci, czyli rośliny i
mikroorganizmy (lub ustroje symbiotyczne) wykorzystują „martwe” części systemu,
takie jak fotony czy związki nieorganiczne, do produkcji materii organicznej. Autotroficzne
mikroby i flora są pożywieniem dla konsumentów (heterotrofów): zwierząt,
grzybów, części protistów (pierwotniaków). Znajdziemy tu oczywiście rozmaite wyjątki.
Konsumenci sami w sobie też stają się źródłem składników odżywczych (w końcu
jemy także grzyby i zwierzęta), ale nie są producentami, ponieważ nie mają
wspomnianej wyżej umiejętności, jaką posiadają bakterie, glony i rośliny
(fotosynteza lub chemosynteza materii organicznej z nieorganicznej lub ze
światła). Na końcu (albo na początku) tego kręgu są reducenci – bakterie,
grzyby, nicienie, pierścienice i inne zwierzęta (głównie bezkręgowe) –
rozkładające materię organiczną.

tulipany bioróżnorodność
Tulipany

Podział ekosystemów nie jest
ścisły. Możemy mówić o ekosystemach wodnych i lądowych, ale także naturalnych (np.
las pierwotny) i sztucznych (np. ogródek). Bardziej dokładna klasyfikacja
dotyczy ekosystemów leśnych i stepowych, morskich i słodkowodnych, nizinnych,
wyżynnych i górskich, głębinowych, pelagicznych (otwarte wody) i przybrzeżnych.
W kontekście geograficznym mówi się natomiast o biomach: obszarach
charakteryzujących się pewnymi cechami ekosystemowymi. Wśród podstawowych
biomów lądowych wyróżnia się m.in. lasy deszczowe, lasy strefy umiarkowanej,
lasy górskie, lasy namorzynowe, tajgę (północne lasy iglaste), tundrę (podbiegunowy
teren pokryty głównie mchami i porostami oraz krzewami), sawannę, busz,
pustynie, półpustynie, pustynie lodowe. Do głównych biomów morskich należą:
wody przybrzeżne, wody pelagiczne, wody głębinowe, wody raf koralowych. Różnorodność ekosystemów
(między nimi i wewnątrz nich) to trzeci element składający się na różnorodność
biologiczną.
W jaki sposób określa się
stopień, rozmaitość lub ubogość bioróżnorodności? Biolodzy zajmujący się
ekologią, ochroną przyrody czy ewolucją mają różne narzędzia pomiarowe. Najprostsze,
ale bardzo niedokładne i ogólne, jest bogactwo gatunkowe – wskaźnik informujący
jedynie o liczbie gatunków występujących na danym terenie. Jedną z
popularniejszych technik jest określanie wskaźnika Simpsona. Do jego obliczenia
potrzebne są następujące dane: liczba gatunków z badanego obszaru, liczebność
wszystkich osobników wszystkich gatunków i liczebność osobników danego gatunku.
Drugi szeroko uznawany sposób to wyliczenie wskaźnika Shannona-Wienera,
mówiącego o prawdopodobieństwie wylosowania dwóch różnych gatunków z danej
próby badanej. Istnieją też bardziej zaawansowane metody oceny stopnia
różnorodności, w tym różnorodności filogenetycznej czy gatunkowej
bioróżnorodności ekosystemowej.

różnorodność biologiczna pustynia
Pustynia Rub' al Khali; za: Nepenthes

Masowe wymierania i spadek
oraz wzrost bioróżnorodności

Poziom bioróżnorodności gatunkowej
i genetycznej, a także ekosystemowej zmienia się w czasie, tak samo jak tempo
tych zmian. Przy szybszym spadku liczby gatunków, spowodowanym stosunkowo
nagłymi zmianami w środowisku, naukowcy wyodrębniają masowe wymierania. Wciąż
toczą się dyskusje na temat tego, ile ich dotychczas było. Najwięcej
kontrowersji budzi tzw. szóste wymieranie, o którym za moment. Pierwsze
wymieranie, o którym wiemy, miało miejsce w Ordowiku, ponad 400 milionów lat
temu. Drugim było wymieranie dewońskie, które podobnie jak ordowickie, zabójcze było dla organizmów wodnych. Trzecie
wymieranie – permskie – dotyczyło już również rozwiniętych form lądowych:
owadów, płazów, gadów, widłaków, paproci i skrzypów. Pod koniec triasu wyginęły
kolejne rzędy organizmów morskich i lądowych, a na końcu kredy miejsce miała
zagłada dinozaurów. Ponieważ odległość czasowa jest tu najmniejsza, wiemy o
niej najwięcej. Prawdopodobnie była gwałtowniejsza niż poprzednie wymierania, wynikała
najpewniej ze zderzenia Ziemi z planetoidą. Mogła trwać tysiące, ale raczej nie
miliony lat.
Po okresie wymierania następowała
stabilizacja warunków środowiskowych oraz przystosowywanie się do nich na
drodze ewolucji biologicznej (i z udziałem dryfu genetycznego) przez organizmy
żywe. Zwolnione a niezniszczone nisze ekologiczne oraz nowe siedliska pozwoliły
na liczne specjacje, czyli powstawanie nowych gatunków, w skutek czego
bioróżnorodność po wymieraniu rosła. Obecnie mamy do czynienia z bardzo wysokim
zróżnicowaniem gatunkowym i genetycznym (według dostępnych dowodów kopalnych przez
ostatnie kilka milionów lat Ziemia cieszy się największą bioróżnorodnością),
jednak tempo wymierania gatunków, rodzajów i rodzin jest również szybkie. Po
części jest tak siłą rzeczy – im więcej gatunków, tym więcej będzie ich
wymierać.

piżmowół arktyczny tundra
Piżmowoły arktyczne w tundrze. Za: Western Arctic National Parklands

Niestety, wiemy też, że do
obecnego ginięcia organizmów w istotnym stopniu przyczynia się działalność
człowieka – nie tylko europejskiego. Ekspansja rdzennych ludów amerykańskich
skutkowała wymarciem wielu przedstawicieli tzw. megafauny, w tym gigantycznych
leniwców (Megatherium americanum). Najbardziej jednak wpływ na
środowisko i przyrodę ma nasza aktywność od czasów rozpoczęcia wykorzystywania
paliw kopalnych na masową skalę, prowadzenia wojen światowych i drastycznego
przyrostu liczby ludności przy niewyobrażalnie nierównym podziale dóbr (np.
przeciętny Amerykanin zużywający wielokrotnie więcej surowców i emitujący dużo
więcej śmieci niż przeciętny Ukrainiec, Mozambijczyk czy Wietnamczyk). Swój
udział w tym ma też zdobycie popularności przez ideologię materialnego hedonizmu
i konsumpcjonizmu, prowadzącą do jeszcze większego zanieczyszczania planety. To
wszystko, w połączeniu z wcześniejszym wybijaniem gatunków przez ludzkość,
określane jest czasem jako szósta katastrofa lub szóste masowe wymieranie.
„Ostatnie kilkaset lat to okres
postępującego spadku różnorodności biologicznej pod względem zarówno liczby
gatunków, jak integralności i funkcjonowania ekosystemów. Najnowsze badania podsumowane
m.in. w tegorocznym raporcie Międzyrządowej Platformy ds. Różnorodności
Biologicznej i Usług Ekosystemowych (IPBES) pokazują, że tempo zanikania
bioróżnorodności przyspiesza, a odpowiada za to pięć głównych, powiązanych
wzajemnie czynników, wszystkie pochodzenia antropogenicznego: zmiany w
użytkowaniu lądów i mórz (powodujące niszczenie siedlisk przyrodniczych), bezpośrednia
eksploatacja (polowania, połowy itd.), zmiany klimatu, zanieczyszczenia
środowiska oraz inwazyjne gatunki obce” – mówi biolożka ewolucyjna, dr hab.
Zofia Prokop z ruchu „Nauka dla Przyrody” i Wydziału Biologii Uniwersytetu
Jagiellońskiego.

Sawanna bioróżnorodność
Sawanna w Tanzanii. Za: ProfessorX

Jakie znaczenie dla ludzi ma
różnorodność biologiczna?

Jaką wartość wnosi dla nas
bioróżnorodność? Przede wszystkim zapewnia, głównie za sprawą roślin, produkcję
organicznych związków węgla z węgla atmosferycznego (lub wodnego), poprzez
fotosyntezę. Skutkiem ubocznym tego procesu jest też bardzo ważny dla życia na
Ziemi tlen. To, co składa się na różnorodność biologiczną, jest podstawą dla
wspomnianego już przeze mnie obiegu materii i energii w systemie. Umożliwia tworzenie
lub dostęp do rozmaitych składników odżywczych. Bioróżnorodność ekosystemowa
dostarcza licznych, odmiennych siedlisk. Są to podstawowe „usługi”
ekosystemowe, z których wynika cały szereg kolejnych, bardziej konkretnych i
lepiej doprecyzowanych.
Dzięki bioróżnorodności
organizmów występujących na podłożu może powstawać bogata w składniki odżywcze
i mineralne gleba. Jest to niezwykle ważne dla rolnictwa, nawet pomimo stosowania
wspomagających uprawy nawozów. Różnorodność genetyczna ma z kolei duże
znaczenie dla rozmaitości podgatunków i gatunków roślin dających nam owoce i
warzywa oraz ryb i zwierząt hodowlanych. Pozwala tworzyć korzystne z punktu
widzenia żywnościowego, biznesowego, środowiskowego czy społecznego odmiany,
również te powstałe przy użyciu inżynierii genetycznej, czyli GMO lub poprzez
edycję genomu (CRISPR/Cas). Spełnia ważne funkcje także w medycynie, np. poprzez
umożliwienie produkcji leczniczych białek albo pozyskiwanie wszelkiej maści
związków chemicznych, pochodzenia często roślinnego, o prozdrowotnych
właściwościach bądź nawet będących bezpośrednimi lub pośrednimi wyjściowymi do
tworzenia leków. Rola bioróżnorodności dla rozwoju nauki pełniła i nadal pełni
niebagatelne znaczenie. Pozwala rozwijać biochemię, genetykę, cytologię,
histologię, anatomię, toksykologię, prowadzić eksperymenty na zwierzętach i
wiele innych.

Różnorodność biologiczna rafa koralowa
Rafa koralowa w Izraelu. Za: Mark A. Wilson

Różnorodność biologiczna zapewnia
nam regulację licznych zjawisk występujących na Ziemi, których odpowiedni
przebieg jest niezbędny dla zachowania względnie niezmiennych warunków i
uniknięcia katastrof lokalnych, regionalnych lub globalnych. Czołowym w
dzisiejszych czasach przykładem może być sekwestracja węgla, czyli pochłanianie
go, przez organizmy fotosyntetyzujące, a więc przede wszystkim rośliny. Jest to
nic innego, jak regulacja klimatu, którego ocieplenie wynika w znacznej mierze
ze zbyt wysokiego stężenia CO2 w atmosferze. Kolejny przykład to
rozkładanie szkodliwych substancji przez bogate w bioróżnorodność
mikroorganizmy. To w dużej mierze one przez dziesiątki, setki i tysiące lat prowadzić będą dekompozycję śmieci. Bioróżnorodność genowa (geny kodujące
białka służące do rozkładania i detoksykacji), gatunkowa (gatunki organizmów
rozkładających) i ekosystemowa jest w związku z tym istotną częścią
„samooczyszczania” powietrza, wody i gleby.
Zaburzenia w bioróżnorodności
lokalnej czy regionalnej mogą prowadzić do rozprzestrzeniania się patogenów
szkodliwych także dla ludzi, czego dobrym przykładem była utrata różnorodności
gatunkowej wśród ptaków w Ameryce Północnej, co pomogło
ekspansji wirusa Zachodniego Nilu na tym kontynencie. Widać zatem, że macki
biologicznej różnorodności sięgają znacznie dalej niż tylko do znanego
wszystkim zapylania roślin oraz przynoszenia natchnienia naukowcom i artystom i
wnoszenia istotnego wkładu we wszelkie ludzkie kultury. Jej ochrona jest potrzebna
nie wyłącznie dla bioróżnorodności samej w sobie, ale również dla naszych ludzkich społeczności.
Prowadzenie bloga naukowego
wymaga ponoszenia kosztów. Merytoryczne przygotowanie do napisania artykułu to
często godziny czytania podręczników i publikacji. Zdecydowałem się więc
stworzyć profil na Patronite,
gdzie w prosty sposób można ustawić comiesięczne wpłaty na rozwój bloga. Dzięki
temu może on funkcjonować i będzie lepiej się rozwijać. Pięć lub dziesięć
złotych miesięcznie nie jest dla jednej osoby dużą kwotą, ale przy wsparciu
wielu staje się realnym, finansowym patronatem bloga, dzięki któremu mogę
poświęcać więcej czasu na pisanie artykułów.
Literatura
Algeo, Thomas
J., and Stephen E. Scheckler. „Terrestrial-marine teleconnections in the
Devonian: links between the evolution of land plants, weathering processes, and
marine anoxic events.” Philosophical Transactions of the Royal
Society of London. Series B: Biological Sciences (1998).
Bond, David
PG, and Paul B. Wignall. „The role of sea-level change and marine anoxia
in the Frasnian–Famennian (Late Devonian) mass
extinction.” Palaeogeography, Palaeoclimatology,
Palaeoecology (2008).
Cardinale,
Bradley J., et al. „Biodiversity loss and its impact on
humanity.” Nature (2012).
McPeek, Mark
A., and Jonathan M. Brown. „Clade age and not diversification rate
explains species richness among animal taxa.” The American
Naturalist (2007).
Sahney,
Sarda, and Michael J. Benton. „Recovery from the most profound mass
extinction of all time.” Proceedings of the Royal Society B:
Biological Sciences (2008).
Sahney,
Sarda, Michael J. Benton, and Howard J. Falcon-Lang. „Rainforest collapse
triggered Carboniferous tetrapod diversification in Euramerica.” Geology
(2010).
Sahney,
Sarda, Michael J. Benton, and Paul A. Ferry. „Links between global
taxonomic diversity, ecological diversity and the expansion of vertebrates on
land.” Biology letters (2010).
Simpson,
Edward H. „Measurement of diversity.” Nature (1949).
Steadman,
David W., et al. „Asynchronous extinction of late Quaternary sloths on
continents and islands.” Proceedings of the National Academy of
Sciences (2005).

 

Najnowsze wpisy

`

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *