המגוון הביולוגי: מאפיינים, חשיבות ודוגמאות - ביולוגיה - 2025

המגוון הביולוגי או המגוון הביולוגי הוא הקיצור של "מגוון ביולוגי" ומתייחס אלמנטים הרבים של יצורים אורגניים נוכחי השתנות. ניתן להבין מושג זה מרמות שונות, בין אם זה טקסונומי, פונקציונאלי, פילוגנטי, גנטי או טרופי.

אזור המאוכלס במין יחיד מגיל צעיר (מנקודת מבט אבולוציונית), המורכב מאנשים הומוגניים גנטית, המופצים באזורים גיאוגרפיים נפרדים ובמגוון צר של בתי גידול, יהיה מערכת אקולוגית בעלת מגוון ביולוגי נמוך.

המגוון הביולוגי כולל את המינים השונים - ואת השונות הביולוגית שלהם - באזור.
מקור: pixabay.com

לעומת זאת, בית גידול המונה כמה מינים - חלקם קדומים, ואחרים שתהליך המפרט שלהם התרחש לאחרונה - אשר החומר הגנטי שלו הטרוגני ומופץ באופן נרחב, יהיה אזור בעל מגוון רב.

עם זאת, גבוה ונמוך הם תנאים יחסים. לכן ישנם כמה מדדים ופרמטרים המאפשרים לנו לכמת את המגוון של האזור, כמו מדד שאנון וסימפסון, בין היתר. בהתבסס עליהם אנו רואים שההפצה של יצורים חיים אינה הומוגנית על פני כדור הארץ. גיוון נוסף נמצא בדרך כלל ככל שאנו מתקרבים לטרופיים.

ניתן ללמוד את המגוון הביולוגי באמצעות שתי דיסציפלינות משלימות: אקולוגיה וביולוגיה אבולוציונית. אקולוגים מתמקדים בעיקר בגורמים המשפיעים על המגוון המקומי ופועלים בפרקי זמן קצרים.

ביולוגים אבולוציוניים, מצדם, מתמקדים במדדי זמן גבוהים יותר ומתמקדים באירועי הכחדה, דור עיבודים, ומפרט, בין היתר.

בחמישים השנים האחרונות, נוכחות אנושית, התחממות כדור הארץ וגורמים אחרים שינו את התפוצה והמגוון של מספר משמעותי של מינים. ידע וכימות המגוון הביולוגי הם מרכיבים חיוניים לגיבוש פתרונות לבעיה זו.

מהו הגיוון הביולוגי?

האדם הראשון שהשתמש במונח המגוון הביולוגי בספרות אקולוגית היה E. O וילסון בשנת 1988. עם זאת, מושג המגוון הביולוגי נמצא בפיתוח מאז המאה ה -19, והוא נמצא בשימוש נרחב כיום.

המגוון הביולוגי מתייחס למגוון צורות החיים. זה משתרע על כל רמות הארגון וניתן לסווג אותו מנקודת מבט אבולוציונית או אקולוגית (פונקציונלית).

כלומר, הגיוון לא מובן רק מבחינת מספר המינים. השונות ברמות טקסונומיות וסביבתיות אחרות משפיעה גם היא, כפי שנראה בהמשך.

המגוון הביולוגי נחקר מאז ימי אריסטוטל. הסקרנות המהותית סביב החיים והצורך לקבוע סדר הובילו פילוסופים לחקור את צורות החיים השונות ולהקים מערכות סיווג שרירותיות. כך נולדו מדעי השיטתיות והטקסונומיה, ולכן חקר המגוון.

מאפייני המגוון הביולוגי

מגוון גנטי

ניתן ללמוד מגוון ביולוגי בקנה מידה שונה, החל מגנטיקה. אורגניזם מורכב מאלפי גנים המקובצים יחד ב- DNA שלו, המאורגן בתוך תאיו.

הצורות השונות שאנו מוצאים של גן (המכונה אללים) והשונות בכרומוזומים בין פרטים מהווים גיוון גנטי. אוכלוסייה קטנה שגנום הומוגני בין חבריה היא מעט מגוונת.

השונות הגנטית שאנו מוצאים בקרב אנשים מאותו המין היא תוצאה של סדרה של תהליכים כגון: מוטציות, רקומבינציה, פולימורפיזם גנטי, בידוד מאגר הגנים, לחצים סלקטיביים מקומיים, ודרגות, בין היתר.

וריאציה היא הבסיס להתפתחות ולדור ההסתגלות. אוכלוסייה משתנה יכולה להגיב לשינויים בתנאי הסביבה, בעוד שהשונות המועטה יכולה לתרגם לירידה באוכלוסייה, או במקרים קיצוניים עלולה להוביל להכחדה מקומית של המין.

יתרה מזאת, ידע על מידת השונות הגנטית של אוכלוסייה הוא חיוני אם יש לקבוע תכניות שימור אפקטיביות, שכן פרמטר זה משפיע על חוסן התמדה והתמדתו של המין.

גיוון אינדיבידואלי

ברמה זו של ארגון אנו מוצאים שונות מבחינת אנטומיה, פיזיולוגיה והתנהגות באורגניזמים בודדים.

גיוון האוכלוסייה

בביולוגיה אנו מגדירים אוכלוסיות כמקבץ של פרטים מאותו המין המתקיימים זה בזה בזמן ובמרחב, ויכולים להתרבות.

ברמת אוכלוסייה, השונות הגנטית של האנשים המרכיבים אותה תורמת למגוון הביולוגי ושוב, היא הבסיס להתפתחות האבולוציה ההסתגלותית. דוגמא מובהקת לכך היא האוכלוסייה האנושית, בה כל האנשים מציגים וריאציות פנוטיפיות ניכרות.

מינים חסרי שונות גנטית ואוכלוסיות אחידות מועדים יותר להכחדה, הן מסיבות סביבתיות והן כתוצאה מגורם אנושי.

גיוון ברמת המינים

אם נעלה את רמת הארגון, נוכל לנתח את המגוון הביולוגי מבחינת המינים. המגוון הביולוגי נחקר לרוב על ידי אקולוגים וביולוגים לשימור ברמה זו.

גיוון מעל רמת המינים

אנו יכולים להמשיך לנתח את המגוון הביולוגי מעל רמת המינים. כלומר, תוך התחשבות ברמות אחרות של סיווג טקסונומי כמו סוגות, משפחות, פקודות וכו '. עם זאת, הדבר שכיח יותר במחקרים הקשורים לפליאונטולוגיה.

כך אנו יכולים לעלות בקנה מידה, עד שנמצא את ההשוואות שבוצעו על ידי ביוגאוגרפיה, שהיא לא יותר מההכרה בעושר דיפרנציאלי של מינים באזורים גיאוגרפיים גדולים.

כיצד נמדדים המגוון הביולוגי?

עבור הביולוגים חשוב שיהיו פרמטרים המאפשרים לכמת את המגוון הביולוגי. כדי לבצע משימה זו, ישנן מתודולוגיות שונות, אותן ניתן למדוד מנקודת מבט פונקציונאלית או תיאורטית.

קטגוריות מדידה פונקציונליות כוללות גנטיות, מינים ומגוון מערכות אקולוגיות. הפרספקטיבה התיאורטית מבוססת על מגוון אלפא, בטא וגמא. באופן דומה ניתן להעריך קהילה על ידי תיאור התכונות הפיזיות שלה.

השימוש במדדים סטטיסטיים המודדים את מגוון המינים נפוץ. אלה משלבים שני מדדים חשובים: המספר הכולל של המינים במדגם והשפע היחסי שלהם. בשלב הבא נתאר את המדדים והמדדים המשמשים את האקולוגים ביותר.

מגוון אלפא, בטא וגמא

מגוון אלפא, בטא וגמא הם שלושת רמות הגיוון המוכרות על ידי ה- IUCN (האיחוד הבינלאומי לשימור הטבע). גישה זו הוצעה על ידי אקולוג הצמחים רוברט הרדינג וויטקר בשנת 1960 והיא עדיין בשימוש כיום.

גיוון האלפא הוא מספר המינים ברמה המקומית, כלומר בתוך בית גידול או קהילה אקולוגית. בטא הוא ההבדל בהרכב המינים בין קהילות. לבסוף, הגמא מציגה את מספר המינים ברמה האזורית.

עם זאת, חלוקה זו עומדת בפני חיסרון כאשר אנו מתכוונים להגדיר את האזור המקומי וכיצד אנו יכולים לתחום באופן אובייקטיבי אזור - מעבר לגבולות פוליטיים גרידא שאין להם משמעות מבחינה ביולוגית.

הגדרת הגבול מושפעת משאלת המחקר ומהקבוצה המעורבת, כך שלשאלות לעיל אין תשובה ברורה.

ברוב המחקרים האקולוגיים הקשורים למגוון הביולוגי, הדגש הוא בדרך כלל על גיוון האלפא.

גיוון האלפא

גיוון האלפא מתבטא בדרך כלל במונחים של עושר המינים ושוויון המינים. במהלך הדגימה שבוצעה, המקום או האזור שהחוקר בוחר מייצג את הקהילה כולה. לפיכך, עריכת רשימת המספר ושם המינים שחיים שם היא הצעד הראשון למדידת המגוון הביולוגי של אזור.

מספר המינים בתוך קהילה או אזור הוא עושר המינים. בידיעת פרמטר זה אנו ממשיכים לנתח קריטריונים אחרים, היינו: ייחודיות טקסונומית, שונות טקסונומית, משמעות אקולוגית ואינטראקציות בין מינים, בין היתר.

באופן כללי, עושר המינים - והמגוון הביולוגי בכלל - גדלים כאשר אנו מרחיבים את האזור אותו אנו מנתחים או כאשר אנו עוברים מגודל רביעי לרוחב רוחב נמוך יותר (לקו המשווה).

עלינו לקחת בחשבון שלא כל המינים תורמים באותה צורה למגוון האזור. מנקודת מבט אקולוגית, הממדים השונים של המגוון הביולוגי מיוצגים על ידי מספר רמות טרופיות ומגוון מחזורי חיים התורמים בצורה שונה.

לנוכחותם של מינים מסוימים באזור יש יכולת להגדיל את המגוון של קהילה אקולוגית, ואילו זה של אחרים אינו עושה זאת.

מגוון בטא

גיוון בטא הוא מדד לגיוון בין קהילות. זהו מדד לשיעור ומידת השינוי במינים על פני שיפוע או מבית גידול אחד למשנהו.

לדוגמה, מדד זה יחקר את השוואת הגיוון במורד ההר. גיוון בטא מדגיש גם את השינוי הזמני בהרכב המינים.

גמא גמא

גיוון גמא מכמת את הגיוון מהרמה המרחבית הגבוהה יותר. זה אחראי להסביר את מגוון המינים בטווח גיאוגרפי רחב. בעיקרון, זהו תוצר של גיוון אלפא ומידת ההבדלה (בטא) ביניהם.

לפיכך, מגוון הגמא הוא הקצב בו נמצאים מינים נוספים וחוקרים את תחליפם הגאוגרפי.

מדדי גיוון מינים

באקולוגיה משתמשים במדדי גיוון רבים, במטרה לכמת אותו באמצעות משתנים מתמטיים.

מדד גיוון מוגדר כסיכום סטטיסטי המודד את המספר הכולל של המינים המקומיים הקיימים בבתי גידול שונים. המדד יכול להיות דומיננטיות או הון עצמי (המונח אחידות משמש באנגלית).

מדד גיוון שאנון

מדד שאנון, או מדד שאנון-ויבר, משמש בדרך כלל למדידת המגוון הביולוגי הספציפי. זה מיוצג באמצעות H ', וערכי האינדקס משתנים רק בין מספרים חיוביים. ברוב המערכות האקולוגיות הערכים הם בין 2-4.

ערכים מתחת ל -2 נחשבים יחסית לא מגוונים במיוחד, למשל במדבר. בעוד שערכים העולים על 3 מעידים על גיוון גבוה, כמו יער ניאו-טרופי או שונית.

כדי לחשב את ערך המדד נלקחים בחשבון מספר המינים (עושר) ומספרם היחסי (שפע). הערך המקסימלי של המדד הוא בדרך כלל קרוב ל 5 והערך המינימלי הוא 0, שם יש רק מין אחד - כלומר אין מגוון. מערכת אקולוגית עם מדד שאנון 0 יכולה להיות מונוקולטורה.

מדד סימפסון לגיוון

מדד סימפסון מיוצג על ידי האות D, ומודד את ההסתברות ששני אנשים שנבחרו באופן אקראי מדגם שייכים לאותו מין - או לקטגוריה טקסונומית אחרת.

באותו אופן, מדד הגיוון של סימפסון מתבטא כ -1 - D (המדד שהוסבר בפסקה הקודמת). הערך הוא בין 0 ל -1 ובניגוד למקרה הקודם, הוא מייצג את ההסתברות ששני אנשים שנלקחו באופן אקראי שייכים למינים שונים.

דרך נוספת לבטא זאת בשימוש במדד ההדדי: 1 / D. באופן זה, הערך של 1 מתורגם לקהילה עם מין אחד בלבד. ככל שהערך עולה, זה מעיד על גיוון רב יותר.

למרות שמדד שאנון ומדד סימפסון הם הפופולריים ביותר בספרות האקולוגית, ישנם אחרים כמו מדד מרגאלף, מקינטוש ופיילו, בין היתר.

מדוע עלינו לכמת את המגוון הביולוגי?

בחלק הקודם תיארנו בפירוט רב את הכלים המתמטיים השונים שיש לאקולוגים לכימות המגוון הביולוגי. עם זאת, למה מועילים הערכים הללו?

מדידות המגוון הביולוגי הינן חיוניות אם ברצונך לפקח על האופן בו המגוון משתנה, כפונקציה של שינויים סביבתיים המשפילים את המערכות האקולוגיות, הן מיוצר באופן טבעי והן מעשה ידי אדם.

המגוון הביולוגי כתוצאה מהאבולוציה: כיצד נוצר גיוון ביולוגי?

החיים על כדור הארץ החלו לפני לפחות 3.5 מיליארד שנה. בפרק זמן זה הקרינו יצורים אורגניים בצורות השונות שאנו צופים בכוכב הלכת כיום.

תהליכים אבולוציוניים שונים אחראים למגוון עצום זה. בין החשובים ביותר שיש לנו את הדברים הבאים: שחרור מתחרות, סטייה אקולוגית ומפיתוכיות.

שחרור מהתחרות

מחקרים שונים, המתמקדים במינים נוכחיים ונכחדים כאחד, הראו כי שושלות של אורגניזמים נוטים להתגוון במהירות אם יש הזדמנויות אקולוגיות - כלומר, נישות "פנויות".

כשקבוצה של אורגניזמים מתיישבת אזור נטול טורפים ועם מעט תחרות (אי לא מיושב, למשל) היא נוטה לגוון, לכבוש את הגומחות האקולוגיות הזמינות. תופעה זו נקראת קרינה אדפטיבית.

לדוגמא, לאחר הכחדת הדינוזאורים, נותרו מספר נישות חופשיות שנכבשו מאוחר יותר על ידי קרינה מיונקים.

סטייה אקולוגית

ישנם התאמות מפתח המאפשרות לאורגניזמים לתפוס מספר גומחות אקולוגיות. אורגניזמים אלה תופסים את אותו אזור הסתגלות, ולכן הם תופסים "מרחבים אקולוגיים" דומים. כאשר שני מינים חולקים נישות אקולוגיות דומות מאוד, התחרות גוברת ביניהם.

על פי תיאוריות אקולוגיות, שני מינים אינם יכולים להתחרות ללא הגבלת זמן מכיוון שמין אחד יעקור את האחר. תרחיש אפשרי נוסף הוא שאחד המינים מסוגל לנצל משאב אחר במטרה לצמצם את התחרות עם בן זוגו.

באופן זה, יכולת המינים לנצל משאבים חדשים ולהשתמש בבתי גידול חדשים תרמה לגידול במגוון הביולוגי לאורך זמן.

Coevolution

לאינטראקציות השונות שיכולות להתקיים בין אורגניזמים ממינים שונים יש השלכות אבולוציוניות והן אחראיות לחלק מהמגוון הביולוגי. מינים מסוימים מספקים משאבים לבני זוגם. לפיכך, הגיוון של אחד מאלה מתורגם לגיוון של המינים האחרים.

התפתחות הדדית בין טורפים לטרפם נחשבת גם כמקור לגיוון. אם הטורף מייצר עיבוד חדשני, זה (בחלק מהמקרים) מלווה בעיבוד בטרף.

דוגמה מאוד להמחשה של התפתחות משותפת ומגוון ביולוגי היא המספר הגבוה של angiosperms, הקשורים למגוון המאביקים חסרי החוליות שלהם.

חֲשִׁיבוּת

החברה האנושית תלויה במגוון הביולוגי בכמה אופנים. באופן כללי, הערך של המגוון הביולוגי יכול להיות מושג סובייקטיבי ותלוי בכל אדם, ולכן ערך זה מסווג כערך מהותי או מובנה וערך אינסטרומנטלי או חיצוני.

ערך פנימי וחיצוני

ערך חיצוני נקבע על ידי השימוש או היישום שיש לו בחברה האנושית - כגון ייצור מזון, רפואה, בין היתר. באופן דומה, ערך חיצוני יכול לחול על הטבות לדברים חיים אחרים, אך לעיתים קרובות נלקחים בחשבון בני אדם.

לדוגמה, חרקים, ציפורים ויונקים שונים ממלאים תפקידים מאביקים במערכות אקולוגיות, ומתווכים את רבייה של מספר משמעותי של צמחים חשובים כלכלית. דוגמאות לכך הן דבורים ועטלפים.

לעומת זאת, הערך המהותי של המגוון הביולוגי זר לשירותי המערכת האקולוגית שיכולים לחיות לספק לסביבות. זה מתחיל מההנחה שלכל אורגניזם יש את הזכות לחיים, ממש כמו שיש לבני אדם.

ערך זה אינו קשור למראה או לאסתטיקה של האורגניזם, שכן פרמטר זה הוא חלק מהערכים החיצוניים. מכיוון שלמושג יש מרכיב פילוסופי חזק, הוא מאופיין בכך שהוא קשה להבנה. ישנם כלכלנים, למשל, הסבורים כי ההגדרה שלהם אינה שלמה.

סיווגים אחרים

ישנן דרכים אחרות לסווג את חשיבות המגוון הביולוגי, להבדיל בין אורגניזמים עם ערך כלכלי כלשהו לשוק לאלה שחסרים ערך כזה.

סיווגים אחרים מורכבים יותר וכוללים קטגוריות נוספות. לדוגמה, הסיווג שהוצע על ידי קלרט (1996) כולל תשע קטגוריות: תועלתניות, נטורליסטיות, אקולוגיות-מדעיות, אסתטיות, סמליות, הומניסטיות-מוסריות, דומינציוניסטיות ושליליות.

המגוון הביולוגי באמריקה הלטינית

באמריקה הלטינית אנו מוצאים מגוון ביולוגי נרחב. נכון לעכשיו, חלק גדול מהמערכות האקולוגיות של אזורים אלה מאוימים, בעיקר על ידי גורמים אנתרופוגניים.

מסיבה זו, ברוב המדינות ישנם אזורים מוגנים כמו פארקים, שמורות, מקדשים ומונומנטים טבעיים המבקשים להגן על מיני האזור.

להלן נתאר את המגוון הביולוגי של מדינות אמריקה הלטינית הרלוונטיות ביותר, עם המגוון הגלובלי הגדול ביותר.

המגוון הביולוגי במקסיקו

מקסיקו, מבחינת כמות המינים, היא מדינה מגוונת ביותר המגיעה כמעט ל 70,000 מינים של בעלי חיים וצמחים, מתוכם יותר מ- 900 הם אנדמיים לאזור. היא תופסת את אחת התפקידים הראשונים מבחינת המגוון שלה ברחבי העולם.

המגוון הביולוגי העצום הזה מיוחס לכמה גורמים, בעיקר המיקום המורכב והטופוגרפיה של המדינה, ומגוון אקלימי. ברמת המערכת האקולוגית, מקסיקו מגוונת באותה מידה, ומציגה את כל סוגי הסביבות הטבעיות והאזורים האקולוגיים.

המגוון הביולוגי בקולומביה

במדינה המגוודית הזו יש יותר מ- 62,000 מינים, חלקם אנדמיים לקולומביה. הוא מאכלס את המספר הגדול ביותר של מיני ציפורים וסחלבים בעולם.

לגבי מערכות אקולוגיות אנו מוצאים מגוון רחב של אזורים. הגיוון הקולומביאני מקובץ בדרך כלל במה שמכונה "נקודות חמות מגוונות", התואמות את אזורי האנדים וטומבס-צ'וקו-מגדלנה.

המגוון הביולוגי בפרו

בזכות הקלה והמיקום הגאוגרפי שלה, פרו היא מדינה בעלת מגוון ביולוגי גדול. למעשה, זה גם בתוך המדינות המגוודות. רבים ממיניו הם אנדמיים לאזור.

זה מגוון מבחינת מערכות אקולוגיות, עם מיני אוקיינוסים טיפוסיים (המושפעים מזרמי הניניו והומבולדט), מדבריות חוף, סוגים שונים של יערות, פונה, מנגרובים, ערבות, פאמרו, אמזון וסוואנות, בין היתר. .

המגוון הביולוגי בארגנטינה

ארגנטינה היא מדינה המאופיינת במגוון ביולוגי גבוה שעושה חיים בשטחה הגאוגרפי העצום. עם סביבות הרים, סוואנות ואקלים סובטרופי, ארגנטינה היא ביתם של מספר רב של צמחים ובעלי חיים, המדגישה את נוכחותם של חתולים גדולים ויונקים ימיים.

המגוון הביולוגי בוונצואלה

ונצואלה היא מדינה מגוונית עם יותר מ 20,000 מינים של בעלי חיים וצמחים המופצים ברחבי השטח. כמו במדינות שהוזכרו לעיל, גיוון מיוחס לרוב להטרוגניות אקלימית וטופוגרפית.

מבחינת מערכות אקולוגיות, בוונצואלה מוצגים כל מיני אזורים, ביניהם יערות, מישורים, פאארמוס, סוואנות, הרים, מדבריות וכו ', כאשר כל אחד מהם מונה טיפוסי. כמו במדינות הקודמות, חלק גדול מהמינים אנדמיים לאזור.

המגוון הביולוגי באירופה

המגוון הביולוגי בספרד

ספרד בולטת כמי שיש בה את המגוון הביולוגי הגדול ביותר בכל אירופה, ומדגישה את נוכחותם של יונקים וזוחלים.

מצבה של חצי האי מעניק לו שונות רחבה מבחינת האקלים, וזה גורם מכריע במספר המינים ומבדיל אותו משאר אירופה. התבליט ההררי הוא גם משתנה חשוב.

הפניות

1. קרטיס, ח., ושנק, א '(2006). הזמנה לביולוגיה. פנמריקנית רפואית אד.
2. אלדרדג ', נ' (עורכת). (1992). משבר שיטתי, אקולוגיה ומגוון ביולוגי. הוצאת אוניברסיטת קולומביה.
3. Freeman, S., and Herron, JC (2002). ניתוח אבולוציוני. אולם פרנטיס.
4. Futuyma, DJ (2005). אבולוציה. סינאואר.
5. Naeem, S., Chazdon, R., Duffy, JE, Prager, C., & Worm, B. (2016). המגוון הביולוגי ורווחת האדם: קישור חיוני להתפתחות בת-קיימא. הליכים. מדעים ביולוגיים, 283 (1844), 20162091.
6. Naem, S., Prager, C., Weeks, B., Varga, A., Flynn, DF, Griffin, K., … Schuster, W. (2016). המגוון הביולוגי כמבנה רב ממדי: סקירה, מסגרת ובחינת מקרה של השפעת אוכלי העשב על המגוון הביולוגי של הצומח. הליכים. מדעים ביולוגיים, 283 (1844), 20153005.
7. מועצת המחקר הארצית. (1999). נקודות מבט על המגוון הביולוגי: הערכת תפקידו בעולם המשתנה ללא הרף. הוצאת האקדמיות הלאומיות.
8. Schiner, SM, Kosman, E., Presley, SJ, & Willig, MR (2017). מרכיבי המגוון הביולוגי, עם דגש מיוחד על מידע פילוגנטי. אקולוגיה ואבולוציה, 7 (16), 6444–6454.