Tema 3: Biološka raznolikost - određ · Tema 3: Biološka raznolikost - određenje, mjerenje, izazovi Evolucijski koncept vrste - javlja se s razvojem (Darwinove, 19.st.) teorije

Uvodna misao - Ukoliko postoji opasnost na putu razvoja čovječanstva, to nije u pukom preživljavanju naše vrste već u ispunjenju krajnje ironije organske evolucije -

spoznavanjem sebe samih na propast smo osudili mnoge od najljepših stvorenja.

O čemu ćemo učiti u sklopu ove teme:

• Određenje biološke raznolikosti.• Načini mjerenja i vrednovanja biološke raznolikosti.• Čimbenici koji narušavaju razine biološke raznolikosti i svjetska razdioba brojnosti

vrsta.• Očuvanje i upravljanje biološkom raznolikošću.

Tema 3: Biološka raznolikost -određenje, mjerenje, izazovi

Biološka raznolikost i konzervacijska biologija:

• Biološka raznolikost u svome određenju, načinima mjerenja i njezinu očuvanju središnja je tema proučavanja i aktivnosti vezanih uz zaštitu prirode.

• Konzervacijska biologija (kao posebna znanstvena disciplina) nastala je onog trenutka kad je iznikla spoznaja o ubrzanom izumiranju vrsta na svjetskoj razini.

• Promjena interesa konzervacijskih biologa od problema "ugroženih vrsta" ka problemu "gubitka biološke raznolikosti" može prvotno izgledati kao jezična vježba biološkog izričaja no ipak se radi o bitnoj promjeni u načinu razmišljanja.

• Spomenuli smo već da se povijesni korjeni konzervacijske biologije nalaze u primijenjenim disciplinama - šumarstvo, lovstvo, ribarstvo, upravljanje (zaštićenim) područijma.

• Te discipline (pretvorena onda u posebne struke) su tradicionalno bile okrenute biološkim vrstama kao objektu upravljanja i gospodarenja pa iz toga proizlazi i njihovo razumijevanje (i dodjeljivanje) vrijednosti različitim vrstama (dobro - loše).

• U takvom stručnom okruženju, proučavanje biologije pojedinih vrsta a posebice njezinih stanišnih prohtjeva bilo je (i ostalo) u središtu pozornosti tih disciplina.

• Te discipline su sredinom prošlog stoljeća počele utjecati na zakonodavstvo i u tom razdoblju zakoni upravo ocrtavaju takav pristup zaštiti pirode (Zakon o morskim kornjačama, Direktiva EU o pticama, Zakon o lovu).



• Pojava konzervacijske biologije promijenila je tradicionalistički pogled na izumiranje vrsta kao skupa tragičnih pojedinačnih (nepovezanih) slučajeva u spoznaju da je svjetska kriza izumiranja biološke raznolikosti uzrokovana razaranjem temeljnih ekoloških procesa.

• Izumiranje u osnovi predstavlja gubitak genetskih vrijednosti, osobina životnih zajednica i svojstava ekosustava.

• S promjenom u razumijevanju što sve biva nepovratno izgubljeno kroz izumiranje vrsta došla je i promjena u razumijevanju zašto vrste izumiru.

• Globalna kriza izumiranja bioloških vrsta dovela je do hitne potrebe za razvojem i određivanjem potpuno novog pojma u konzervacijskoj biologiji (kao alternativa pojmu ugožene vrste) - bioraznolikost.

Pojam bioraznolikosti:

"Strukturna i funkcionalna raznolikost životnih oblika na razini gena, populacija, zajednica i ekosustava".

• Ova definicija je usredotočena na dvije temeljne misli:(1) bioraznolikost je ukupnost biološke raznovrsnosti (a ne samo skup pojedinih vrsta) i (2) raznovrsnost koja određuje bioraznolikost postoji na mnogim biološkim razinama.• Pojam određen na različite i ne baš uvijek ujednačene načine.


Različite definicije:

Peet (1974) Bogatstvo ili broj vrsta u životnoj zajednici te jednakost ili ravnomjernost kojom je važnost svake pojedine vrste raspodjeljena među njima.

Magurran (1988) Raznovrsnost i razmjerno obilje vrsta.

ICBP (1992) Raznovrsnost života na Zemlji koja uključuje sve gene, vrste i ekosustave te ekološke procese kojih su oni sastavni dio.

Hunter (1996) Raznolikost života u svim pojavnim oblicima i razinama njihove organizacije.

Cox (1997) Bogatstvo biosfere u genetički različitim organizmima i sustavima koje ti organizmi tvore

ZoZP (2005) Sveukupnost svih živih organizama koji su sastavni dijelovi ekoloških sustava, a uključuje raznolikost unutar vrsta, između vrsta, životnih zajednica, te raznolikost između ekoloških sustava.


Bioraznolikost i pojam vrste:

• Koji je temeljni cilj konzervacijske biologije? - spašavanje vrsta jedan je od ispravnih odgovora ali ipak treba sveobuhvatno poznavati što je to zapravo vrsta.

Tipološki koncept vrste - začet je u Platonovom pojmu svemira kao niz savršenih oblika. Zbog toga što svako stvorenje predstavlja sjenu stvarnog i/ili savršenog oblika (eidos), raznolikost među jedinkama unutar populacije i među populacijama je "zanemarena" a naglasak je stavljen na savršeni oblik (vrstu) kojeg stvorenje oživotvoruje. Temelj je to tipološkog koncepta vrste koji određuje biološku vrstu kao morfološki različit uzorak.

• Tipološki koncept je kasnije spojen s Aristotelovim načelom logičke podjele organizama utemeljenim na bitnoj prirodi bića (jedinstvena odrednica koja čini vrstu onim što ona zapravo jest).

• Vrsta je točno utvrđena, razlučiva i prirodna po Bogu stvorena cjelina (Linnaeus 18.st).


Evolucijski koncept vrste - javlja se s razvojem (Darwinove, 19.st.) teorije evolucije putem prirodne selekcije kojom je shvaćanje vrste kao točno razlučive i nepromjenljive zamijenjeno razumijevanjem vrste kao stalno promjenljive i podložne mutacijama.

• Pretpostavlja evolucijsku cjelovitost vrste pri čemu su sve jedinke potomci zajedničkih predaka premda je teško uvijek točno ili objektivno odrediti zajedničkog pretka.

Biološki koncept vrste - skupina populacija koje se međusobno plode (i donose plodno potomstvo) i koje su reproduktivno izolirane od drugih takvih skupina (Mayr 1969).

• Reproduktivna izoliranost - praktičan, lako mjerljiv kriterij.• Danas najupotrebljavanija definicija vrste među biolozima.

• Neki biolozi idu i tako daleko da smatraju da su vrste samo mentalne tvorevine i da u stvarnosti (prirodi) zapravo i ne postoje.

• Danas postoji šest glavnih koncepata određivanja vrste, od njih genetički koncept vrste je osuvremenio definiciju vrste i naše razumijevanje njezine stvarnosti jer je razvoj genetike omogućio ali i zahtijeva novu definiciju vrste. Temelji se na mjerenju genetičke sličnosti, različitosti i udaljenosti između ili unutar populacija. Neriješeno je pitanje, pokazuje li statistički značajna genetička razlika istovremeno i biološki značajnu razliku!


Koncept DefinicijaMorfološki Morfovrste se razlikuju po morfološkim osobinama koje je moguće odrediti

"golim okom".

Biološki Biovrsta je skupina koja je različita od ostalih populacija po reprodukcijskoj izoliranosti u ekološkom kontekstu.

Genetički Genetičke vrste razdvajaju genetičke razlike kao što su dužina fragmenata genetičkog materijala ili sličnost u sastavu aminokiselina.

Paleontološki Paleo ili kronovrste se razlikuju jedna od druge ili po jasnoj razlici u osobinama unutar istog vremenskog razdoblja ili po vremenskoj udaljenosti ukoliko su razlike među vrstama postepene.

Evolucijski Evolucijska vrsta je slijed populacija od pretka do potomka koji se razvija neovisno o drugim takvim slijedovima i koja posjeduje vlastite i jedinstvene evolucijske težnje.

Kladistički Vrste se razdvajaju prema kladogramu. Svaka pojedina grana predstavlja novu vrstu a dvije vrste mogu imati zajedničkog pretka.


• Kladogram je u osnovi alat koji možemo upotrijebiti za određivanje i prredočavanje vrsta kao evolucijskih jedinica te uređuje odnose među vrstama A - F koji su utemeljeni na osobinama koje se pojavljuju na dvije (binarne) razine. Jedna od njih smatra se jednostavnijom (predak) a druga odvedenijom (potomak). Točka promjene prikazana je vodoravnom crtom i brojem.


Mjerenje bološke raznolikosti:

• Radi znanstvene smislenosti, bioraznolikost mora biti mjerljiva kao matematička varijabla.• Kad konzervacijski biolozi mjere i izražavaju bioraznolikost na objektivan i drugima

smislen i razumljiv način tada mora u potpunosti biti jasno koja je razina te raznolikosti mjerena i koja veličina (osobina) upravo te razine je vrednovana.

• Danas su poznate tri razine biološke raznolikosti - alfa, beta i gama.

Alfa biološka raznolikost - je raznolikost vrsta unutar ekološke zajednice ili jednostavnije bogatstvo vrsta unutar standardnog mjesta uzorkovanja. Pri tome je bogatstvo vrsta broj vrsta u zajednici a zajednica predstavlja sve populacije koje nastanjuju određeno područje u točno određenom vremenu. U stvarnosti, jedno područje obično sadržava više zajednica koje se razlikuju ili po zajedničkim taksonomskim razinama (biljna zajednica, zajednica kukaca) ili po ekološkim osobinama (zajednica predatora, zajednica plijena). Alfa se raznolikost obično opisuje kroz dvije značajke: bogatstvo vrsta i ravnomjernost (zastupljenosti) vrsta.

• Bogatstvo vrsta - predstavlja broj vrsta u određenoj zajednici (obično po jedinici površine) pa veći broj (ukoliko je to jedina mjera raznolikosti) označava veću raznolikost.

• Ravnomjernost vrsta - Kada zajednicom prevladava jedna ili dvije vrste ona je manje raznolika nego ona s njihovom ravnomjernijom zastupljenošću (Shannon-ov indeks).

H' = -Σi pi ln(pi), (i=1,2,3, ... S)pi = udio ukupne brojnosti vrste i u ukupnoj brojnosti zajednice


• Razmjerna brojnost (jedinki/ha) i raznolikost (Shannonov indeks) ptica na dva travnjaka. Mjesto A s manjim brojem vrsta (8) i dvije izrazito brojne vrste ima manju vrijednost raznolikosti nego mjesto B koje ima više (11) vrsta s ravnomjernije raspodjeljenom brojnosti.


Beta biološka raznolikost - za razliku od alfa raznolikosti koja mjeri raznolikost vrsta unutar zajednice, beta raznolikost mjeri raznolikost između različitih zajednica i na taj način predstavlja prvu procjenu raznolikosti šireg područja ili regije. Ponekad zvana beta bogatstvo vrsta, mjeri stopu promjene u sastavu vrsta u zajednicama uzduž nekog ekološkog gradijenta. Pod gradijentom se podrazumijeva ekološka varijabla (pH, nagib terena, vlaga) koju je moguće mjeriti u svim zajednicama na jednak način i pod jednakim uvjetima. Zajednice tada bivaju mjerene uzduž gradijenta.

• Whittaker-ova mjera beta biološke raznolikosti:S/α - 1

S = broj vrsta na svim mjestima, α = prosječan broj vrsta po jednom mjestu uz uvjet da su sva mjesta svedena na jednaku veličinu

• Kada je S/α = 1, sva mjesta imaju isti broj vrsta te je S/α - 1 = 0 što označava ravnomjerno raspodijeljene vrste uzduž nekog gradijenta u nekom krajobrazu. Također to znači i da istraživane vrste podnose veće promjene uzduž praćene varijable i imaju širu ekološku toleranciju na ekološke promjene te veće preklapanje niša.

• Vrijednosti Whittaker-ove mjere beta raznolikosti u stvarnim studijama rijetko prelaze 10.• Beta raznolikost daje kvantitativnu mjeru raznolikosti zajednica koje su suočene s

promljenljivim ekološkim gradijenima.


• Mjera beta biološke raznolikosti osigurava uvid u tri vrlo važna problema:1. Beta raznolikost daje kvantitativnu mjeru raznolikosti zajednica koje su suočene s

promljenljivim ekološkim gradijenima.2. Beta raznolikost osigurava uvid u osjetljivost vrsta različitih zajednica na promjene u

okolišu te jesu li grupacije vrsta međuovisne (npr. pojedina vrsta zahtijeva prisustvo druge vrste) ili pak više neovisne (vrste se dodaju ili gube na više ili manje slučajan način).

3. Beta raznolikost se može upotrijebiti za mjerenje i utjecaja neokolišnih gradijenata (vrijeme, promjene u okolišu) te na koji se način u tom slučaju dodaju ili gube vrste.

Gama biološka raznolikost - uobičajeno govori o raznolikosti na razini šireg krajobraza. U osnovi, gama raznolikost je proizvod alfa raznolikosti zajednica šireg krajobraza i njihovog međusobnog razlikovanja na razini beta raznolikosti. Stoga naziv gama raznolikost označava raznolikost različitih vrsta zajednica diljem krajobraza. Jednostavno rečeno, gama raznolikost je stopa po kojoj druge vrste zauzimaju zemljopisno (prostorno) udaljena mjesta unutar istog ili sličnog stanišnog tipa. Za razliku od beta razine biološke raznolikosti, gama raznolikost je neovisna o staništu i računa se kao:

ΔS/ ΔU [(d + g)/2]gdje je promjena u sastavu vrsta (S) u odnosu na promjenu udaljenosti (U) na kojoj se odvija

smjena vrsta pri stopama dobitka (d) i gubitka vrsta (g).


• Broj vrsta na određenom mjestu u jednom tipu staništa mjera je alfa biloške raznolikosti (bogatstvo vrsta).

• Prosječan broj vrsta pojedinog mjesta uzduž ekološkog gradijenta (broj vrsta po staništu) mjera je beta raznolikosti.

• Stopa promjene vrsta na razini krajobraznih udaljenosti u istom stanišnom tipu mjera je gama raznolikosti (zemljopisna smjena vrsta).


Problemi s pokazateljima raznolikosti i drugi načini mjerenja:• Premda matematičke mjere raznolikosti osiguravaju točne i kvantitativne pokazatelje

bogatstva, ravnomjernosti ili prevladavanja vrsta one boluju od urođenih problema koji ponekad mogu zamagliti umjesto rasvijetliti napore u zaštiti okoliša.

• Bogatstvo vrsta i ravnomjernost njihova sastava, premda su često u korelaciji, mogu ispoljiti suprotne trendove (npr. porast ravnomjernosti sastava vrsta praćen je sa smanjenjem njihova bogatstva).

• Matematičke mjere ne moraju uvijek odgovarati i ekološkoj važnosti (težini) pojedine vrste unutar funkcioniranja ekosustava ili pravu prvenstva pri zaštiti.

• Različite načini mjerenja raznolikosti mogu uroditi i potpuno različitim vrijednostima biološke raznolikosti za istu životnu zajednicu ili pak promijeniti vrijednosni poredak u raznolikostima različitih zajednica.

• Bogatstvo vrsta i ravnomjernost njihova sastava utjecani su i brojem uzoraka (podataka) i veličinom pokusnog područja.

• Konačno, neke vrijednosti alfa raznolikosti (npr. Shannon-ov indeks) pod određenim uvjetima mogu dati gotovo jednake vrijednosti za različite obrasce u brojnosti vrsta (npr. učinak rubnog područja).

• Mjera taksonomske raznolikosti - mjeri bioraznolikost ne kao bogatstvo vrsta ili njihovu ravnomjernost već kao količinu taksonomske osebujnosti koja je prisutna u životnoj zajednici. Utemeljena je na broju i obilju u zajednici prisutnih različitih taksonomskih razina.


Ekološki procesi -Čimbenici i teorije koji objašnjavaju

promjenljivost lokalne bioraznolikosti:

Ekološke sastavnice bioraznolikosti - U svrhu očuvanja bioraznolikosti prvo moramo poznavati procese koji je održavaju i uzorke koji je određuju.

• U bilo kojoj životnoj zajednici postoje dvije osnovna ključa koja oblikuju njezinu biološku raznolikost:

(1) broj funkcijskih tipova (cehovi - slične vještine i interesi - specijalizacija) -odgovara konceptu niše tj. ekološke uloge neke vrste u zajednici, a s porastom broja funkcijskih tipova raste i bioraznolikost,

(2) broj funkcijskih sličnosti - svaki proces koji vodi povećanju funkcionalno sličnim vrstama također uzrokuje povećanje raznolikosti (snaga ceha - lobi).


Odnos broja vrsta i prostora:

• Jedan od najranijih i najtemeljnijih međuodnosa ustanovljenih proučavanjem biološke raznolikosti je izravna povezanost između bogatstva vrsta i površine na kojoj se ono nalazi. Prvi je puta uočeno kod ranih istraživača koji su uspoređivali broj vrsta na otocima različitih veličina.


• Odnos broja vrsta i površine temeljna je zasada na kojoj je razvijena teorija otočne biogeografije.

S = cAz

Broj otočnih vrsta (S) je funkcija otočne površine (A) utjecane s dvije konstante, c koja je konstantna za pojedinu taksonomsku skupinu i z koeficijent izumiranja. Vrijedi kako za otočne tako i za kopnene ekosustave (fragmentacija staništa).


• Smanjenje broja vrsta u staništima koja se smanjuju dešava se u osnovi u tri koraka:(1) nestanak endemičnih vrsta ili vrsta s posebnim stanišnim potrebama (malo vrsta brzo

izumire),(2) nestanak vrsta koje se sporo razmnožavaju i tako ne nadomještavaju gubitak (puno vrsta

sporo izumire),(3) bioraznolikost smanjenog staništa spušta se na niže ravnotežno stanje s puno manje

vrsta (sporo slučajno izumiranje koje se nakuplja kroz dugo vremena).


Raznolikost, proizvodnost i promjene staništa - Biološka raznolikost je često povezana s tri različita premda ekološki povezana čimbenika -raznolikošću staništa, primarnom proizvodnosti i promjenama u staništu.

(1) Veća raznolikost staništa - veća bioraznolikost (npr. više slojeva vegetacije više vrsta ptica).

(2) "Grbava raspodjela" međuodnosa biomase (mjera proizvodnosti ekosustava) i bioraznolikosti.

• Raznolikost staništa i proizvodnost međudjeluju tako što je veći raspon ekoloških uvjeta to je i "grbavost" proizvodnosti izrazitija.

(3) Učestalost ili veličina (jakost) promjena u staništu obično isto pokazuje "normalnu (grbavu) raspodjelu" (dominacija malog broja jačih i prilagodljivijih vrsta na jednom kraju -izumiranje neprilagodljivijih vrsta zbog učestalosti ili jakosti promjena).


Kolika je zapravo biološka raznolikost?

• Čak i kada bi smo točno izmjerili biološku raznolikost nekog područja, tri se očita pitanja nameću kada razmišljamo o bioraznolikosti na planetarnoj razini:

(1) Kolika je zapravo ukupna biološka raznolikost?• 2 milijuna poznatih vrsta, procjena između 5 i 50 milijuna (samo kukci se procjenjuju na 3

do 5 milijuna). Zapravo ne znamo!

(2) Koji globalni čimbenici utječu na nju?

• Geološka prošlost, klimatski pojasevi

(3) Kako je svjetska bioraznolikost raspodijeljena?

• Nejednoliko.


(a) apsolutno bogatstvo porodica(b) relativno bogatstvo porodica(c) relativno bogatstvo porodica s

uračunatim brojem vrsta


Kako otkriti i očuvati bioraznolikost na užem području:

• Vrste pokazatelji - su one vrste čije osobine (npr. prisustvo ili odsustvo, gustoća populacije, rasprostranjenje) se koriste kao pokazatelj osobina bioraznolikosti koje je teško, nezgodno ili skupo mjeriti. Obično dočaravaju stanje ostalih vrsta s kojima su povezane u životnu zajednicu. Dva su problema koja, vezano uz vrste pokazatelje, upravljači prirodnim vrijednostima moraju razriješiti: (1) možemo li stvarno odrediti vrstu pokazatelja koja smisleno ukazuje na stanje biološke raznolikosti, i (2) Koju vrijednosnu razinu bioraznolikosti možemo uopće mjeriti pomoću vrsta pokazatelja.

• Taksonomski pokazatelji - slično kao i vrste pokazatelji ali njihova prisutnost ili odsutnost u izravnoj vezi s promjenama u biološkoj raznolikosti točno određene taksonomke skupine. Ova vrsta pokazatelja nije do sada polučila uspjeh.

• Pokazatelji građe ekosustava - pokazuju promjene u bioraznolikosti kroz procjenu promjena u građi ekosustava. Posebice su pogodni pri procjeni stanja bioraznolikosti sa složenom građom staništa (npr. visinska slojevitost šumskog staništa).

• Pokazatelji uloge u ekosustavu - pretpostavljaju da su neke vrste "vozači", a neke "putnici" u ekološkim procesima. Vrste "vozači" su aktivne odrednice događanja u ekosustavima i stoga ih se (zbog te njihove uloge) koristi kao pokazetelje stanja bioraznolikosti. Slično kao i ključne vrste koje imaju nesrazmjeran utjecaj na životne zajednice ili ekološke procese (primjerice bizon).


Pristup očuvanju biološke raznolikosti na razini krajobraza:

• Prikupljanje valjanih podataka -Procjena prostorne razdiobe alfa i beta bioraznolikosti. Ključ je u izboru ne samo mjesta najvećeg bogatstva vrsta već u izboru (svih) onih mjesta koja su najrazličitija jedna od drugih -upravljanje beta biološkom raznolikosti

• Određivanje funkcionalnih područja zaštite - Četiri prostorne razine: lokalna, prijelazna, šira i regionalna. Funkcionalna (ekološka) mreža podrazumijeva prostorno određenje (rezervati i njihov raspored) i povezanost (ekološki koridori), Od male važnosti ukoliko ne raspolažemo s informacijama o razdiobi vrsta, staništa i ekosustava na više razina (GIS, prostorno planiranje).

Za one koji žele znati više:• Knjige s tematikom opće ekologije i

konzervacijske biologije• Stručni i popularni časopisi iz

područja opće ekologije i konzervacijske biologije

• Internet - biološka raznolikost, eklogija, konzervacijska biologija


Documents

Tema 3: Biološka raznolikost - određ · Tema 3: Biološka raznolikost - određenje, mjerenje, izazovi Evolucijski koncept vrste - javlja se s razvojem (Darwinove, 19.st.) teorije