Биологическое разнообразие, методы изучения и оценки Спецпрактикум
Определение и термины Биологическое разнообразие (биоразнообразие) — это разнообразие всего живого на Земле — от генов до экосистем. В его основе лежит видовое разнообразие. Оно включает миллионы видов животных, растений, микроорганизмов, живущих на нашей планете. Однако биоразнообразие охватывает и всю совокупность природных экосистем, которые слагаются этими видами. Таким образом, под биоразнообразием следует понимать разнообразие организмов и их природных сочетаний. На основе биоразнообразия создается структурная и функциональная организация биосферы и составляющих ее экосистем, которая определяет их стабильность и устойчивость к внешним воздействиям. 22 мая Международный день биологического разнообразия.
Международное определение биоразнообразия • Согласно конвенции о биологическом разнообразии биоразнообразие это вариабельность живых организмов из всех источников, включая среди прочего наземные, морские и иные водные экосистемы и экологические комплексы, частью которых они являются; • это понятие включает в себя разнообразие в рамках вида, между видами и разнообразие экосистем. • Словосочетание “биологическое разнообразие” впервые, по видимому, использовал Г. Бэйтс в 1892 г. в работе “Натуралист на Амазонке” [Лебедева и др. , 1999], когда описывал свои впечатления от встречи около 700 разных видов бабочек за время часовой экскурсии.
Уровни биологического разнообразия • Биологическое разнообразие может рассматриваться на нескольких уровнях организации жизни: молекулярном, генетическом, клеточном, таксономическом, экологическом и других.
Измерение и оценка биологического разнообразия • Контроль над биоразнообразием требует его измерения, а измерение только тогда становится возможным, когда качественные признаки могут быть описаны количественно, в величинах, которые можно сравнивать. Оценивание биологического разнообразия имеет важное прикладное значение, поскольку его результат: • а) позволяет контролировать сохранение генетического потенциала; • б) дает представление о состоянии экосистем на определенной территории; • в) служит основой для разработки системы менеджмента отдельных видов [Лебедева и др. , 1999].
Применение показателей разнообразия • Главные потенциальные области применения индексов разнообразия – охрана природы и мониторинг. В основе использования оценок разнообразия в этих областях лежат два положения: • 1) богатые видами сообщества устойчивее бедных видами; • 2) уровень загрязнения связан со снижением разнообразия и изменением характера видовых обилий. • При этом в охране природы обычно используются показатели видового богатства, а в экологическом мониторинге – индексы и модели видовых обилий. • Показатели разнообразия применяются в сравнении населения разных стадий, сезонной динамики сообществ, для экологической оценки различных видов, характера их распределения по разным местообитаниям, измерения степени пищевой специализации видов, для измерения разнокачественности пищевого рациона вида, при оценке загрязнения водоемов и территорий, в частности, при сравнении участков в градиенте загрязнения наземных экосистем.
Анализ результатов многих исследований влияния экологических факторов на разнообразие сообществ установил следующее. • 1. Пространственная гетерогенность увеличивает разнообразие. • 2. Температурная гетерогенность может уменьшать и увеличивать разнообразие в зависимости от суровости климата и других факторов. • 3. Стрессовые условия среды обычно отрицательно связаны с разнообразием. • 4. При повышении конкуренции в относительно небольшой период времени разнообразие может уменьшаться, но при ее наличии в течение периода, достаточного для протекания эволюционных преобразований (видообразование), разнооб разие может увеличиваться. • 5. Враги действуют как конкуренция, их эффект на разнообразие зависит от интенсивности и длительности их воздействия и от влияния врагов на конкуренцию среди жертв. • 6. Влияние интенсивности потока энергии через сообщество и объем ресурсов питания могут быть очень важными, но степень и направление их влияния на разнообразие зависят от многих других факторов.
Оценка альфа разнообразия • При оценке альфа разнообразия принимаются во внимание два параметра: • - видовое богатство – число видов, для сравнения отнесенное к определенной площади; • - выравненность обилий видов – равномерность распределения видов по их обилию в сообществе. • Высокую выравненность принято считать эквивалентной высокому разнообразию. • Выравненность максимальна, если все виды в сообществе имеют равное обилие, и минимальна, когда один вид имеет обилие, превышающее обилия всех остальных видов, которые имеют только по единице обилия. • Выравненность – это единственный серьезный показатель структуры сообщества [Лебедева и др. , 1999].
Видовое разнообразие • В настоящее время предложено более 40 индексов, которые предназначены для оценки биоразнообразия, причем нужно отметить, что каждый индекс разнообразия отражает всего лишь один аспект отношений обилий видов и подчеркивает либо видовое богатство, либо степень доминирования [Мэгарран, 1992]. • Индексы, применяемые в анализе разнообразия сообществ, должны удовлетворять следующим требованиям [Песенко, 1982]: • 1) разнообразие сообщества тем выше, чем больше в нем количество видов; • 2) разнообразие сообщества тем выше, чем выше его выравненность.
Индексы видового богатства • Важной мерой оценки разнообразия для ограниченного в пространстве и во времени сообщества, для которого точно известно число составляющих его видов и особей, является видовое богатство. Однако в большинстве случаев исследователь имеет дело с выборкой, не располагая полным списком видов сообщества. В этом случае необходимо использовать «нумерическое видовое богатство» , т. е. число видов на строго оговоренное число особей или на определенную биомассу, и видовую плотность. • Видовая плотность (например, особей на 1 м²) – наиболее распространенный показатель видового богатства, особенно среди ботаников и почвенных зоологов. • Показатель «нумерическое видовое богатство» используется реже и чаще применяется при исследовании водных объектов. Например, при изучении экологических воздействий на сообщества рыб можно использовать показатель числа видов на 1000 пойманных особей. • Не всегда можно добиться равного размера всех выборок. Но следует всегда помнить, что при увеличении объема выборки число видов всегда растет.
Различные сочетания S (число выявленных видов) и N (общее число особей всех S видов) лежат в основе простых показателей видового разнообразия: Достоинство этих индексов – легкость расчетов. Большая величина индекса соответствует большему разнообразию.
Меры доминирования • Меры доминирования уделяют основное внимание обилию самых обычных видов, а не видовому богатству. Лучшим среди индексов доминирования считается индекс Симпсона. • Для расчета индекса используется формула, соответствующая конечному сообществу: • где ni – число особей i-го вида, а N – общее число особей. • По мере увеличения D разнообразие уменьшается. Поэтому индекс Симпсона часто используют в форме (1– D). Эта величина носит название «вероятность межвидовых встреч» и варьирует от 0 до 1. Он очень чувствителен к присутствию в выборке наиболее обильных видов, но слабо зависит от видового богатства. Высокая или низкая величина индекса определяется типом распределения видовых обилий для случаев, когда число видов превышает 10.
Скачать презентацию Биологическое разнообразие методы изучения и оценки Спецпрактикум
Биологическое разнообразие для студентов.ppt