معلومة

6.1: مقدمة في التنوع البيولوجي - علم الأحياء

6.1: مقدمة في التنوع البيولوجي - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

الأرض هي موطن لمجموعة رائعة من أشكال الحياة. تتكون بعض الكائنات الحية من خلية واحدة فقط ، وبالتالي يشار إليها باسم وحيدة الخلية. يقال أن الكائنات الحية التي تحتوي على أكثر من خلية واحدة متعدد الخلايا. على الرغم من النطاق الواسع للكائنات الحية ، لا يوجد سوى خطتين أساسيتين للخلية: بدائية النواة وحقيقية النواة. وبالتالي ، إذا كنت ستحلل مجهريًا خلايا أي كائن حي على الأرض ، فستجد إما خلايا بدائية النواة أو حقيقية النواة اعتمادًا على نوع الكائن الحي.

يقوم علماء الأحياء بتسمية الكائنات الحية وتجميعها وتصنيفها بناءً على أوجه التشابه في علم الوراثة والتشكل. يُعرف هذا الفرع من العلوم البيولوجية باسم التصنيف. يصنف علماء التصنيف الكائنات الحية في فئات تتراوح من واسع جدًا إلى محدد جدًا (الشكل ( PageIndex {1} )). الفئة الأوسع تسمى نطاق والأكثر تحديدًا هو محيط (لاحظ التشابه بين الكلمات محدد و محيط). حاليًا ، يتعرف علماء التصنيف على ثلاثة مجالات: البكتيريا ، والعتائق ، وحقيقية النوى. يتم تصنيف جميع أشكال الحياة ضمن هذه المجالات الثلاثة.

بكتيريا المجال

بكتيريا المجال يشمل الكائنات الحية بدائية النواة وحيدة الخلية (الشكل ( فهرس الصفحة {2} )). إنها وفيرة بشكل لا يصدق وتوجد تقريبًا في كل نوع من الموائل التي يمكن تخيلها ، بما في ذلك جسمك. بينما ينظر الكثير من الناس إلى البكتيريا على أنها كائنات مسببة للأمراض فقط ، فإن معظم الأنواع هي في الواقع إما حميدة أو مفيدة للبشر. في حين أنه من الصحيح أن بعض البكتيريا قد تسبب المرض لدى الناس ، فإن هذا استثناء أكثر من القاعدة.

تشتهر البكتيريا بتنوعها الأيضي. الأيض هو مصطلح عام يصف الكيمياء الحيوية المعقدة التي تحدث داخل الخلايا. العديد من أنواع البكتيريا التغذية الذاتية، مما يعني أنه يمكنهم إنشاء مصدر طعام خاص بهم دون الاضطرار إلى أكل الكائنات الحية الأخرى. تقوم معظم البكتيريا ذاتية التغذية بذلك باستخدام عملية التمثيل الضوئي ، وهي عملية تحول الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية يمكن أن تستخدمها الخلايا. مجموعة معروفة وذات أهمية بيئية من بكتيريا التمثيل الضوئي هي البكتيريا الزرقاء. يشار إلى هذه الطحالب في بعض الأحيان إلى الطحالب الخضراء المزرقة ، لكن هذا الاسم ليس مناسبًا لأن ، كما سترى قريبًا ، الطحالب كائنات حية تنتمي إلى مجال Eukarya. تلعب البكتيريا الزرقاء أدوارًا مهمة في الشبكات الغذائية للأنظمة المائية ، مثل البحيرات.

الأنواع الأخرى من البكتيريا غيرية التغذية، مما يعني أنهم بحاجة إلى الحصول على طعامهم عن طريق تناول الكائنات الحية الأخرى. يشمل هذا التصنيف البكتيريا التي تسبب المرض للإنسان (أثناء الإصابة ، البكتيريا تأكلك). ومع ذلك ، فإن معظم البكتيريا غيرية التغذية غير ضارة للإنسان. في الواقع ، لديك مئات الأنواع من البكتيريا تعيش على جلدك وفي أمعائك الغليظة ولا تسبب لك أي ضرر. خارج جسمك ، تلعب البكتيريا غير المتجانسة أدوارًا حيوية في النظم البيئية ، وخاصة البكتيريا التي تعيش في التربة والتي تحلل المادة الحية وتوفر العناصر الغذائية للنباتات.

عتائق المجال

مثل البكتيريا والكائنات الحية في المجال Archaea بدائية النواة وحيدة الخلية. ظاهريًا ، تبدو كثيرًا مثل البكتيريا ، وقد خلطها العديد من علماء الأحياء على أنها بكتيريا حتى عقود قليلة مضت. لكن الاختباء في جيناتهم هو قصة كشف عنها تحليل الحمض النووي الحديث مؤخرًا: فالأثريات مختلفة جينيًا لدرجة أنهم ينتمون إلى مجالهم الخاص.

تم العثور على العديد من الأنواع القديمة في بعض أكثر البيئات قسوة ، ومناطق الضغط الهائل (قاع المحيط) ، والملوحة (مثل بحيرة الملح الكبرى) ، أو الحرارة (الينابيع الحرارية الأرضية). تُعرف الكائنات الحية التي يمكنها التحمل وحتى الازدهار في مثل هذه الظروف المتطرفين. (وتجدر الإشارة إلى أن العديد من البكتيريا هي أيضًا من محبي التطرف). جنبًا إلى جنب مع الأدلة الجينية ، تشير حقيقة أن نسبة كبيرة من الكائنات البدائية هي نباتات متطرفة إلى أنهم قد ينحدرون من بعض أقدم أشكال الحياة على الأرض ؛ الحياة التي نشأت على كوكب شاب كان غير مضياف بمعايير اليوم.

لأي سبب من الأسباب ، فإن الكائنات القديمة ليست وفيرة في جسم الإنسان وعليه مثل البكتيريا ، كما أنها تسبب أمراضًا أقل بكثير. يستمر البحث عن الأثريات في إلقاء الضوء على هذا المجال المثير للاهتمام والغامض إلى حد ما.

مجال حقيقيات النوى

هذا المجال هو الأكثر شيوعًا للاستخدام لأنه يشمل البشر والحيوانات الأخرى ، جنبًا إلى جنب مع النباتات والفطريات ومجموعة أقل شهرة ، الطلائعيات. على عكس المجالات الأخرى ، اختصاص حقيقيات النوىيحتوي على كائنات متعددة الخلايا ، بالإضافة إلى الأنواع أحادية الخلية. يتميز المجال بوجود خلايا حقيقية النواة. بالنسبة لهذا المجال ، سوف تتعرف على العديد من ممالكها. مملكة هو التجميع التصنيفي الموجود أسفل المجال مباشرةً (انظر الشكل ( PageIndex {1} )).

مملكة الحيوان يتكون من كائنات متعددة الخلايا وغيرية التغذية. تضم هذه المملكة البشر والرئيسيات الأخرى والحشرات والأسماك والزواحف والعديد من الأنواع الأخرى من الحيوانات. المملكة بلانتاي يشمل الكائنات الحية متعددة الخلايا ذاتية التغذية. باستثناء أنواع قليلة من الطفيليات ، تستخدم النباتات عملية التمثيل الضوئي لتلبية احتياجاتها من الطاقة.

فطريات المملكة يشمل الفطريات متعددة الخلايا وحيدة الخلية وغيرية التغذية. عادة ما يتم الخلط بين الفطريات والنباتات لأن بعض أنواع الفطريات تنمو في الأرض. تختلف الفطريات اختلافًا جوهريًا عن النباتات من حيث أنها لا تقوم بعملية التمثيل الضوئي وتتغذى بدلاً من ذلك على المادة الحية للآخرين. هناك اعتقاد خاطئ آخر هو أن جميع الفطريات عبارة عن عيش الغراب. الفطر هو هيكل تكاثر مؤقت تستخدمه بعض الأنواع الفطرية ، ولكن ليس كلها. تأخذ بعض الفطريات شكل العفن والفطريات ، والتي تظهر بشكل شائع على الطعام المتعفن. أخيرا، خميرة هي فطريات وحيدة الخلية. العديد من أنواع الخميرة مهمة للإنسان ، وخاصة خميرة الخباز وخميرة البيرة. من خلال عملية التمثيل الغذائي ، تنتج هذه الخميرة غاز ثاني أكسيد الكربون والكحول. الأول يجعل الخبز يرتفع والأخير هو مصدر جميع المشروبات الكحولية.

الخلية تشير إلى مجموعة شديدة التفاوت كانت في السابق مملكتها الخاصة إلى أن أشار التحليل الجيني الأخير إلى وجوب تقسيمها إلى العديد من الممالك (الشكل ( PageIndex {4} )). كمجموعة ، فإن الطلائعيات متنوعة للغاية وتشمل كائنات أحادية الخلية ومتعددة الخلايا وغيرية التغذية وذاتية التغذية. تم استخدام مصطلح "protist" كجامع لأي حقيقيات النوى التي لم تكن حيوانًا أو نباتًا أو فطرًا. تشمل الأمثلة على الطلائعيات الطحالب الكبيرة مثل عشب البحر والأعشاب البحرية والطحالب الدقيقة مثل الدياتومات والسوطيات والميكروبات الهامة المسببة للأمراض مثل المتصورة، الطفيلي الذي يسبب الملاريا. للأسف ، تقتل الملاريا مئات الآلاف من الأشخاص كل عام.

مع هذا الفهم السريع والأساسي للتنوع البيولوجي ، فأنت الآن مجهز بشكل أفضل لدراسة دور التنوع البيولوجي في المحيط الحيوي وفي الاقتصاد البشري والصحة والثقافة. كل شكل من أشكال الحياة ، حتى أصغر ميكروب ، هو آلة حية رائعة ومعقدة. هذا التعقيد يعني أننا على الأرجح لن نفهم تمامًا كل كائن حي والطرق العديدة التي يتفاعلون بها مع بعضهم البعض ومعنا ومع بيئتهم. وبالتالي ، من الحكمة تقدير التنوع البيولوجي واتخاذ التدابير للحفاظ عليه.


5.1 مقدمة في التنوع البيولوجي

الأرض هي موطن لمجموعة رائعة من أشكال الحياة. من الكائنات وحيدة الخلية إلى المخلوقات المكونة من عدة تريليونات من الخلايا ، اتخذت الحياة العديد من الأشكال الرائعة وطورت استراتيجيات لا حصر لها للبقاء على قيد الحياة. تذكر أن نظرية الخلية تنص على أن جميع الكائنات الحية تتكون من خلية واحدة أو أكثر. تتكون بعض الكائنات الحية من خلية واحدة فقط ، وبالتالي يشار إليها باسم وحيدة الخلية. يقال أن الكائنات الحية التي تحتوي على أكثر من خلية واحدة متعدد الخلايا. على الرغم من النطاق الواسع للكائنات الحية ، لا يوجد سوى خطتين أساسيتين للخلية: بدائية النواة وحقيقية النواة. يتمثل الاختلاف الرئيسي في هاتين الخطتين الخلويتين في أن الخلايا حقيقية النواة لها هياكل داخلية مرتبطة بالغشاء تسمى العضيات (انظر الفصل 2.3). وبالتالي ، إذا كنت ستحلل مجهريًا خلايا أي كائن حي على الأرض ، فستجد إما خلايا بدائية النواة أو حقيقية النواة اعتمادًا على نوع الكائن الحي.

يقوم علماء الأحياء بتسمية الكائنات الحية وتجميعها وتصنيفها بناءً على أوجه التشابه في علم الوراثة والتشكل. يُعرف هذا الفرع من العلوم البيولوجية باسم التصنيف. يقوم علماء التصنيف بتجميع الكائنات الحية في فئات تتراوح من واسعة جدًا إلى محددة جدًا (الشكل 1). الفئة الأوسع تسمى نطاق والأكثر تحديدًا هي محيط والأنواع الفرعية (لاحظ أوجه التشابه بين الكلمات محدد و محيط). حاليًا ، يتعرف علماء التصنيف على ثلاثة مجالات: البكتيريا ، والعتائق ، وحقيقية النوى. يتم تصنيف جميع أشكال الحياة ضمن هذه المجالات الثلاثة.

الشكل 1. يوضح هذا الرسم التوضيحي المجموعات التصنيفية بالترتيب مع الأمثلة. هذا الرسم التوضيحي بواسطة OpenStax مرخص بموجب CC BY 4.0


21.1 أهمية التنوع البيولوجي

التنوع البيولوجي هو مصطلح واسع للتنوع البيولوجي ، ويمكن قياسه على عدد من المستويات التنظيمية. تقليديا ، قام علماء البيئة بقياس التنوع البيولوجي من خلال مراعاة كل من عدد الأنواع وعدد الأفراد في كل نوع من هذه الأنواع. ومع ذلك ، يستخدم علماء الأحياء مقاييس التنوع البيولوجي على عدة مستويات من التنظيم البيولوجي (بما في ذلك الجينات والسكان والنظم البيئية) للمساعدة في تركيز الجهود للحفاظ على العناصر الحيوية والتكنولوجية للتنوع البيولوجي.

عندما يُعتقد أن فقدان التنوع البيولوجي من خلال الانقراض هو فقدان الحمام الزاجل ، أو طائر الدودو ، أو حتى الماموث الصوفي ، يبدو أنه لا يوجد سبب للاهتمام به لأن هذه الأحداث حدثت منذ فترة طويلة. ما هي أهمية الخسارة عمليًا لرفاهية الجنس البشري؟ هل كانت هذه الأنواع ستجعل حياتنا أفضل؟ من منظور التطور والإيكولوجيا ، قد يبدو فقدان نوع معين ، مع بعض الاستثناءات ، غير مهم ، لكن معدل الانقراض المتسارع الحالي يعني فقدان عشرات الآلاف من الأنواع خلال حياتنا. يحدث جزء كبير من هذه الخسارة في الغابات الاستوائية المطيرة مثل تلك الموضحة في الشكل 21.2 ، والتي تعتبر بشكل خاص أنظمة إيكولوجية عالية التنوع يتم تطهيرها من أجل الأخشاب والزراعة. من المحتمل أن يكون لهذا آثار دراماتيكية على رفاهية الإنسان من خلال انهيار النظم البيئية والتكاليف الإضافية للحفاظ على إنتاج الغذاء ، والهواء النظيف والمياه ، وتحسين صحة الإنسان.

يدرك علماء الأحياء أن السكان البشريين جزء لا يتجزأ من النظم البيئية ويعتمدون عليها ، تمامًا كما هو الحال مع كل الأنواع الأخرى على هذا الكوكب. بدأت الزراعة بعد أن استقرت مجتمعات الصيد والجمع المبكرة لأول مرة في مكان واحد وعدلت بشكل كبير بيئتها المباشرة: النظام البيئي الذي كانت موجودة فيه. جعل هذا التحول الثقافي من الصعب على البشر التعرف على اعتمادهم على الكائنات الحية بخلاف المحاصيل والحيوانات الأليفة على هذا الكوكب. تعمل تقنيتنا اليوم على تلطيف الحدود القصوى للوجود وتسمح للكثيرين منا أن يعيشوا حياة أطول وأكثر راحة ، ولكن في النهاية لا يمكن للجنس البشري أن يتواجد بدون النظم البيئية المحيطة به. توفر أنظمتنا البيئية طعامنا. وهذا يشمل النباتات الحية التي تنمو في النظم البيئية للتربة والحيوانات التي تأكل هذه النباتات (أو غيرها من الحيوانات) وكذلك الكائنات الحية الضوئية في المحيطات والكائنات الحية الأخرى التي تأكلها. لقد وفرت نظمنا البيئية وستوفر العديد من الأدوية التي تحافظ على صحتنا ، والتي تُصنع عادة من مركبات موجودة في الكائنات الحية. توفر النظم البيئية مياهنا النظيفة ، والتي يتم الاحتفاظ بها في النظم الإيكولوجية للبحيرة والأنهار أو تمر عبر النظم الإيكولوجية الأرضية في طريقها إلى المياه الجوفية.

أنواع التنوع البيولوجي

المعنى الشائع للتنوع البيولوجي هو ببساطة عدد الأنواع في مكان ما أو على الأرض على سبيل المثال ، يسرد اتحاد علماء الطيور الأمريكيين 2078 نوعًا من الطيور في أمريكا الشمالية والوسطى. هذا هو أحد مقاييس التنوع البيولوجي للطيور في القارة. تأخذ تدابير التنوع الأكثر تعقيدًا في الاعتبار الوفرة النسبية للأنواع. على سبيل المثال ، تعد الغابة التي تحتوي على 10 أنواع متساوية من الأشجار أكثر تنوعًا من الغابة التي تحتوي على 10 أنواع من الأشجار حيث يشكل نوع واحد فقط من هذه الأنواع 95 بالمائة من الأشجار بدلاً من توزيعها بالتساوي. حدد علماء الأحياء أيضًا مقاييس بديلة للتنوع البيولوجي ، بعضها مهم في التخطيط لكيفية الحفاظ على التنوع البيولوجي.

التنوع البيولوجي الوراثي والكيميائي

التنوع الجيني هو أحد المفاهيم البديلة للتنوع البيولوجي. التنوع الجيني (أو الاختلاف) هو المادة الخام للتكيف في الأنواع. تعتمد إمكانية تكيف الأنواع المستقبلية على التنوع الجيني الموجود في جينومات الأفراد في المجموعات السكانية التي تتكون منها الأنواع. وينطبق الشيء نفسه على الفئات التصنيفية الأعلى. سيكون للجنس الذي يحتوي على أنواع مختلفة جدًا من الأنواع تنوعًا جينيًا أكثر من جنس مع الأنواع التي تبدو متشابهة ولها بيئات متشابهة. الجنس ذو الإمكانات الأكبر للتطور اللاحق هو الأكثر تنوعًا وراثيًا.

ترمز معظم الجينات للبروتينات ، والتي بدورها تقوم بعمليات التمثيل الغذائي التي تحافظ على الكائنات الحية على قيد الحياة وتتكاثر. يمكن أيضًا تصور التنوع الجيني على أنه تنوع كيميائي في تلك الأنواع ذات التركيبات الجينية المختلفة تنتج مجموعات مختلفة من المواد الكيميائية في خلاياها (البروتينات وكذلك المنتجات والمنتجات الثانوية لعملية التمثيل الغذائي). هذا التنوع الكيميائي مهم للبشر بسبب الاستخدامات المحتملة لهذه المواد الكيميائية ، مثل الأدوية. على سبيل المثال ، يُشتق عقار eptifibatide من سم الأفعى الجرسية ويستخدم لمنع النوبات القلبية لدى الأفراد المصابين بأمراض قلبية معينة.

في الوقت الحاضر ، يعد اكتشاف المركبات التي يصنعها كائن ما أرخص بكثير من تخيلها ثم تصنيعها في المختبر. التنوع الكيميائي هو أحد طرق قياس التنوع المهم لصحة الإنسان ورفاهيته. من خلال التربية الانتقائية ، قام البشر بتدجين الحيوانات والنباتات والفطريات ، ولكن حتى هذا التنوع يعاني من خسائر بسبب قوى السوق وزيادة العولمة في الزراعة البشرية والهجرة. على سبيل المثال ، لا تنتج شركات البذور الدولية سوى عدد قليل جدًا من أنواع محصول معين وتقدم حوافز في جميع أنحاء العالم للمزارعين لشراء هذه الأصناف القليلة مع التخلي عن أصنافهم التقليدية الأكثر تنوعًا. يعتمد السكان البشريون على تنوع المحاصيل بشكل مباشر كمصدر غذاء مستقر ويثير انخفاضه قلق علماء الأحياء وعلماء الزراعة.

تنوع النظم البيئية

من المفيد أيضًا تحديد تنوع النظام البيئي: عدد النظم البيئية المختلفة على الأرض أو في منطقة جغرافية. يمكن أن تختفي النظم البيئية بأكملها حتى لو تمكنت بعض الأنواع من البقاء على قيد الحياة من خلال التكيف مع النظم البيئية الأخرى. يعني فقدان النظام البيئي فقدان التفاعلات بين الأنواع ، وفقدان الميزات الفريدة للتكيف المشترك ، وفقدان الإنتاجية البيولوجية التي يمكن للنظام البيئي أن يخلقها. مثال على النظام البيئي المنقرض إلى حد كبير في أمريكا الشمالية هو النظام البيئي للبراري (الشكل 21.3). امتدت المروج ذات مرة وسط أمريكا الشمالية من الغابة الشمالية في شمال كندا وصولاً إلى المكسيك. لقد اختفت الآن تمامًا ، واستبدلت بحقول المحاصيل وأراضي المراعي والزحف العمراني. يعيش العديد من الأنواع ، ولكن النظام البيئي عالي الإنتاجية والذي كان مسؤولاً عن إنشاء التربة الزراعية الأكثر إنتاجية قد انتهى الآن. ونتيجة لذلك ، يتم الآن استنفاد تربتهم ما لم تتم صيانتها بشكل مصطنع بتكلفة أكبر. يحدث الانخفاض في إنتاجية التربة لأن التفاعلات في النظام البيئي الأصلي قد فقدت ، وكانت هذه خسارة أكثر أهمية بكثير من الأنواع القليلة نسبيًا التي انقرضت عندما تم تدمير النظام البيئي للبراري.

تنوع الأنواع الحالية

على الرغم من الجهود الكبيرة ، فإن المعرفة بالأنواع التي تعيش على الكوكب محدودة. يشير تقدير حديث إلى أن أنواع حقيقيات النوى التي يحمل العلم أسماءها ، حوالي 1.5 مليون نوع ، تمثل أقل من 20 في المائة من العدد الإجمالي لأنواع حقيقيات النوى الموجودة على الكوكب (8.7 مليون نوع ، حسب أحد التقديرات). تقديرات أعداد الأنواع بدائية النواة هي تخمينات إلى حد كبير ، لكن علماء الأحياء يتفقون على أن العلم قد بدأ للتو في تصنيف تنوعها. حتى مع ما هو معروف ، لا يوجد مستودع مركزي لأسماء أو عينات من الأنواع الموصوفة ، لذلك لا توجد طريقة للتأكد من أن 1.5 مليون وصف هو رقم دقيق. إنه أفضل تخمين يعتمد على آراء الخبراء في مجموعات تصنيفية مختلفة. بالنظر إلى أن الأرض تفقد الأنواع بوتيرة متسارعة ، فإن العلم لا يعرف إلا القليل عما يتم فقده. يعرض الجدول 21.1 التقديرات الحديثة للتنوع البيولوجي في مجموعات مختلفة.

المصدر: Mora et al 2011 المصدر: تشابمان 2009 المصدر: Groombridge and Jenkins 2002
الموصوفة وتوقع الموصوفة وتوقع الموصوفة وتوقع
الحيوانات 1,124,516 9,920,000 1,424,153 6,836,330 1,225,500 10,820,000
المحتجين الضوئي 17,892 34,900 25,044 200,500
الفطريات 44,368 616,320 98,998 1,500,000 72,000 1,500,000
النباتات 224,244 314,600 310,129 390,800 270,000 320,000
المحتجين غير الضوئية 16,236 72,800 28,871 1,000,000 80,000 600,000
بدائيات النوى 10,307 1,000,000 10,175
المجموع 1,438,769 10,960,000 1,897,502 10,897,630 1,657,675 13,240,000

هناك العديد من المبادرات لفهرسة الأنواع الموصوفة بطرق يسهل الوصول إليها وأكثر تنظيماً ، ويسهل الإنترنت هذا الجهد. ومع ذلك ، بالمعدل الحالي لوصف الأنواع ، والذي وفقًا لتقارير حالة الأنواع المرصودة 1 هو 17000 إلى 20000 نوع جديد سنويًا ، سيستغرق الأمر ما يقرب من 500 عام لوصف جميع الأنواع الموجودة حاليًا. ومع ذلك ، أصبحت المهمة مستحيلة بشكل متزايد بمرور الوقت حيث يزيل الانقراض الأنواع من الأرض بشكل أسرع مما يمكن وصفه.

قد يبدو تسمية الأنواع وإحصائها سعيًا غير مهم نظرًا للاحتياجات الأخرى للبشرية ، ولكنها ليست مجرد محاسبة. وصف الأنواع هو عملية معقدة يحدد من خلالها علماء الأحياء الخصائص الفريدة للكائن الحي وما إذا كان هذا الكائن ينتمي إلى أي نوع آخر موصوف أم لا. يسمح لعلماء الأحياء بالعثور على الأنواع والتعرف عليها بعد الاكتشاف الأولي لمتابعة الأسئلة المتعلقة ببيولوجيتها. سوف ينتج عن هذا البحث اللاحق الاكتشافات التي تجعل الأنواع ذات قيمة للبشر وأنظمتنا البيئية. بدون اسم ووصف ، لا يمكن دراسة الأنواع بعمق وبطريقة منسقة من قبل العديد من العلماء.

أنماط التنوع البيولوجي

لا يتم توزيع التنوع البيولوجي بالتساوي على هذا الكوكب. احتوت بحيرة فيكتوريا على ما يقرب من 500 نوع من البلطي (عائلة واحدة فقط من الأسماك موجودة في البحيرة) قبل أن يتسبب إدخال الأنواع الغريبة في الثمانينيات والتسعينيات في الانقراض الجماعي. تم العثور على كل هذه الأنواع فقط في بحيرة فيكتوريا ، وهذا يعني أنها كانت متوطنة. تم العثور على الأنواع المستوطنة في مكان واحد فقط. على سبيل المثال ، القيق الأزرق مستوطن في أمريكا الشمالية ، في حين أن سمندل بارتون سبرينغز مستوطن في فم ربيع واحد في أوستن ، تكساس. تعتبر الأنواع المتوطنة ذات التوزيعات المحدودة للغاية ، مثل السمندل بارتون سبرينغز ، معرضة بشكل خاص للانقراض. يمكن أيضًا أن تكون المستويات التصنيفية الأعلى ، مثل الأجناس والعائلات ، متوطنة.

تحتوي بحيرة هورون على حوالي 79 نوعًا من الأسماك ، توجد جميعها في العديد من البحيرات الأخرى في أمريكا الشمالية. ما الذي يفسر الاختلاف في التنوع بين بحيرة فيكتوريا وبحيرة هورون؟ بحيرة فيكتوريا هي بحيرة استوائية ، في حين أن بحيرة هورون هي بحيرة معتدلة. يبلغ عمر بحيرة هورون في شكلها الحالي حوالي 7000 عام فقط ، بينما يبلغ عمر بحيرة فيكتوريا بشكلها الحالي حوالي 15000 عام. هذان العاملان ، خط العرض والعمر ، هما اثنان من عدة فرضيات اقترحها علماء الجغرافيا الحيوية لشرح أنماط التنوع البيولوجي على الأرض.

الاتصال الوظيفي

الجغرافيا الحيوية

الجغرافيا الحيوية هي دراسة توزيع الأنواع في العالم في الماضي والحاضر. يعد عمل الجغرافيين الحيويين أمرًا بالغ الأهمية لفهم بيئتنا المادية ، وكيف تؤثر البيئة على الأنواع ، وكيف تؤثر التغييرات في البيئة على توزيع الأنواع.

هناك ثلاثة مجالات رئيسية للدراسة تحت عنوان الجغرافيا الحيوية: الجغرافيا الحيوية البيئية ، والجغرافيا الحيوية التاريخية (تسمى الجغرافيا الحيوية القديمة) ، والجغرافيا الحيوية للحفظ. تدرس الجغرافيا الحيوية البيئية العوامل الحالية التي تؤثر على توزيع النباتات والحيوانات. الجغرافيا الحيوية التاريخية ، كما يوحي الاسم ، تدرس التوزيع السابق للأنواع. من ناحية أخرى ، تركز الجغرافيا الحيوية للحفظ على حماية الأنواع واستعادتها بناءً على المعلومات البيئية التاريخية والحالية المعروفة. يأخذ كل مجال من هذه المجالات في الاعتبار كل من الجغرافيا الحيوانية والجغرافية النباتية - التوزيع الماضي والحاضر للحيوانات والنباتات.

أحد أقدم الأنماط التي لوحظت في علم البيئة هو أن التنوع البيولوجي في كل مجموعة تصنيفية تقريبًا من الكائنات الحية تزداد مع انخفاض خط العرض. بمعنى آخر ، يزداد التنوع البيولوجي بالقرب من خط الاستواء (الشكل 21.4).

لم يتضح بعد سبب زيادة التنوع البيولوجي بالقرب من خط الاستواء ، لكن الفرضيات تشمل العمر الأكبر للنظم البيئية في المناطق المدارية مقابل المناطق المعتدلة ، والتي كانت خالية إلى حد كبير من الحياة أو كانت فقيرة بشكل كبير خلال العصر الجليدي الأخير. يوفر العمر الأكبر مزيدًا من الوقت للتنوع. تفسير آخر محتمل هو زيادة الطاقة التي تتلقاها المناطق المدارية من الشمس مقابل مدخلات الطاقة الأقل في المناطق المعتدلة والقطبية. لكن العلماء لم يتمكنوا من شرح كيف يمكن ترجمة مدخلات الطاقة الأكبر إلى المزيد من الأنواع. قد يؤدي تعقيد النظم الإيكولوجية الاستوائية إلى تعزيز الانتواع من خلال زيادة عدم تجانس الموائل ، أو عدد المنافذ البيئية ، في المناطق المدارية بالنسبة إلى خطوط العرض العليا. يوفر عدم التجانس الأكبر مزيدًا من الفرص للتطور المشترك والتخصص وربما ضغوط الاختيار الأكبر التي تؤدي إلى تمايز السكان. ومع ذلك ، فإن هذه الفرضية تعاني من بعض الاستدارة - فالنظم البيئية التي بها عدد أكبر من الأنواع تشجع على التكاثر ، ولكن كيف حصلوا على المزيد من الأنواع في البداية؟ يُنظر إلى المناطق المدارية على أنها أكثر استقرارًا من المناطق المعتدلة ، والتي تتمتع بمناخ واضح وموسمية طول اليوم. المناطق المدارية لها أشكالها الموسمية الخاصة بها ، مثل هطول الأمطار ، ولكن يُفترض عمومًا أنها بيئات أكثر استقرارًا وقد يؤدي هذا الاستقرار إلى تشجيع الأنواع.

بغض النظر عن الآليات ، فمن المؤكد أن التنوع البيولوجي هو الأكبر في المناطق الاستوائية. عدد الأنواع المتوطنة أعلى في المناطق الاستوائية. تحتوي المناطق المدارية أيضًا على المزيد من النقاط الساخنة للتنوع البيولوجي. في الوقت نفسه ، فإن معرفتنا بالأنواع التي تعيش في المناطق المدارية هي الأدنى ، وبسبب النشاط البشري الثقيل الأخير ، فإن احتمال فقدان التنوع البيولوجي يكون أكبر.

أهمية التنوع البيولوجي

يهدد فقدان التنوع البيولوجي في نهاية المطاف الأنواع الأخرى التي لا نؤثر عليها بشكل مباشر بسبب ترابطها حيث تختفي الأنواع من نظام بيئي الأنواع الأخرى مهددة بالتغيرات في الموارد المتاحة. يعد التنوع البيولوجي مهمًا لبقاء السكان ورفاههم لأنه يؤثر على صحتنا وقدرتنا على إطعام أنفسنا من خلال الزراعة وحصاد تجمعات الحيوانات البرية.

صحة الإنسان

يتم اشتقاق العديد من الأدوية من المواد الكيميائية الطبيعية التي تنتجها مجموعة متنوعة من الكائنات الحية. على سبيل المثال ، تنتج العديد من النباتات مركبات نباتية ثانوية ، وهي سموم تستخدم لحماية النبات من الحشرات والحيوانات الأخرى التي تأكلها. بعض هذه المركبات النباتية الثانوية تعمل أيضًا كأدوية بشرية. غالبًا ما تمتلك المجتمعات المعاصرة التي تعيش بالقرب من الأرض معرفة واسعة بالاستخدامات الطبية للنباتات التي تنمو في منطقتها. لقرون في أوروبا ، تم تجميع المعرفة القديمة حول الاستخدامات الطبية للنباتات في الأعشاب - الكتب التي حددت النباتات واستخداماتها. البشر ليسوا الحيوانات الوحيدة التي تستخدم النباتات لأسباب طبية. وقد لوحظ أن القردة العليا الأخرى ، وإنسان الغاب ، والشمبانزي ، والبونوبو ، والغوريلا ، جميعها تستخدم النباتات في العلاج الذاتي.

تعترف العلوم الصيدلانية الحديثة أيضًا بأهمية هذه المركبات النباتية. من أمثلة الأدوية الهامة المشتقة من المركبات النباتية الأسبرين والكوديين والديجوكسين والأتروبين والفينكريستين (الشكل 21.5). تم اشتقاق العديد من الأدوية من المستخلصات النباتية ولكن يتم تصنيعها الآن. تشير التقديرات إلى أن 25 في المائة من الأدوية الحديثة تحتوي في وقت واحد على مستخلص نباتي واحد على الأقل. من المحتمل أن يكون هذا الرقم قد انخفض إلى حوالي 10 في المائة حيث تم استبدال المكونات النباتية الطبيعية بنسخ اصطناعية من المركبات النباتية. المضادات الحيوية ، المسؤولة عن التحسينات غير العادية في الصحة وطول العمر في البلدان المتقدمة ، هي مركبات مشتقة إلى حد كبير من الفطريات والبكتيريا.

في السنوات الأخيرة ، أثارت سموم الحيوانات والسموم بحثًا مكثفًا لإمكاناتها الطبية. بحلول عام 2007 ، وافقت إدارة الغذاء والدواء على خمسة عقاقير تعتمد على السموم الحيوانية لعلاج أمراض مثل ارتفاع ضغط الدم والألم المزمن والسكري. وتخضع خمسة عقاقير أخرى لتجارب سريرية وستة عقاقير على الأقل تستخدم في بلدان أخرى. تأتي السموم الأخرى قيد التحقيق من الثدييات والثعابين والسحالي والعديد من البرمائيات والأسماك والقواقع والأخطبوطات والعقارب.

بصرف النظر عن تحقيق أرباح بمليارات الدولارات ، تعمل هذه الأدوية على تحسين حياة الناس. تبحث شركات الأدوية بنشاط عن مركبات طبيعية جديدة يمكن أن تعمل كأدوية. تشير التقديرات إلى أن ثلث البحث والتطوير الصيدلاني يتم إنفاقه على المركبات الطبيعية وأن حوالي 35 في المائة من الأدوية الجديدة التي تم طرحها في السوق بين عامي 1981 و 2002 كانت من مركبات طبيعية.

أخيرًا ، قيل إن البشر يستفيدون نفسياً من العيش في عالم متنوع بيولوجيًا. المؤيد الرئيسي لهذه الفكرة هو عالم الحشرات E. O. ويلسون. يجادل بأن تاريخ التطور البشري قد جعلنا نعيش في بيئة طبيعية وأن البيئات المبنية تولد ضغوطًا تؤثر على صحة الإنسان ورفاهه. هناك بحث كبير في الفوائد التجديدية النفسية للمناظر الطبيعية تشير إلى أن الفرضية قد تحمل بعض الحقيقة.

زراعي

منذ بداية الزراعة البشرية منذ أكثر من 10000 عام ، قامت المجموعات البشرية بتربية واختيار أنواع المحاصيل. تطابق هذا التنوع المحصولي مع التنوع الثقافي لمجموعات البشر شديدة التقسيم. على سبيل المثال ، تم تدجين البطاطس منذ حوالي 7000 عام في جبال الأنديز الوسطى في بيرو وبوليفيا. عاش الناس في هذه المنطقة تقليديًا في مستوطنات معزولة نسبيًا تفصلها الجبال. تنتمي البطاطس المزروعة في تلك المنطقة إلى سبعة أنواع ومن المحتمل أن يكون عدد الأصناف بالآلاف. تم تربية كل صنف لينمو على ارتفاعات معينة وظروف التربة والمناخ. إن التنوع مدفوع بالمطالب المتنوعة للتغيرات الهائلة في الارتفاع ، والحركة المحدودة للأشخاص ، والطلبات التي أوجدها تناوب المحاصيل لأنواع مختلفة من شأنها أن تعمل بشكل جيد في مختلف المجالات.

البطاطس ليست سوى مثال واحد على التنوع الزراعي. كل نبات وحيوان وفطر قام البشر بزراعته تم تربيته من أنواع أسلاف برية أصلية إلى أصناف متنوعة ناشئة عن متطلبات القيمة الغذائية والتكيف مع ظروف النمو ومقاومة الآفات. تُظهر البطاطس مثالًا معروفًا لمخاطر انخفاض تنوع المحاصيل: أثناء مجاعة البطاطس الأيرلندية المأساوية (1845-1852 م) ، أصبح صنف البطاطس المنفردة المزروع في أيرلندا عرضة لفحة البطاطس - مما أدى إلى القضاء على المحصول. أدى فقدان المحصول إلى المجاعة والموت والهجرة الجماعية. تعتبر مقاومة الأمراض فائدة رئيسية للحفاظ على التنوع البيولوجي للمحاصيل ، كما أن الافتقار إلى التنوع في أنواع المحاصيل المعاصرة يحمل مخاطر مماثلة. يجب على شركات البذور ، التي تعد مصدرًا لمعظم أنواع المحاصيل في البلدان المتقدمة ، أن تولد باستمرار أنواعًا جديدة لمواكبة تطور كائنات الآفات. ومع ذلك ، فقد شاركت شركات البذور هذه في انخفاض عدد الأصناف المتاحة لأنها تركز على بيع عدد أقل من الأصناف في المزيد من مناطق العالم لتحل محل الأصناف المحلية التقليدية.

تعتمد القدرة على إنشاء أصناف محاصيل جديدة على تنوع الأصناف المتاحة وتوافر الأشكال البرية المتعلقة بنبات المحاصيل. غالبًا ما تكون هذه الأشكال البرية مصدرًا للمتغيرات الجينية الجديدة التي يمكن تربيتها باستخدام الأصناف الموجودة لإنشاء أصناف ذات سمات جديدة. فقدان الأنواع البرية المرتبطة بمحصول ما سيعني فقدان القدرة على تحسين المحاصيل. يضمن الحفاظ على التنوع الجيني للأنواع البرية المرتبطة بالأنواع المستأنسة إمدادنا المستمر بالغذاء.

منذ عشرينيات القرن الماضي ، حافظت إدارات الزراعة الحكومية على بنوك البذور لأصناف المحاصيل كوسيلة للحفاظ على تنوع المحاصيل. هذا النظام به عيوب لأنه بمرور الوقت تُفقد أصناف البذور من خلال الحوادث ولا توجد طريقة لاستبدالها. في عام 2008 ، بدأ مخزن البذور العالمي سفالبارد ، الواقع في جزيرة سبيتسبيرغن بالنرويج (الشكل 21.6) في تخزين البذور من جميع أنحاء العالم كنظام احتياطي لبنوك البذور الإقليمية. إذا قام بنك البذور الإقليمي بتخزين أصناف متنوعة في سفالبارد ، فيمكن استبدال الخسائر من سفالبارد في حالة حدوث شيء ما للبذور الإقليمية. يقع قبو بذور سفالبارد في عمق صخرة الجزيرة القطبية الشمالية. يتم الحفاظ على الظروف داخل القبو في درجة حرارة ورطوبة مثالية لبقاء البذور ، ولكن الموقع العميق تحت الأرض للقبو في القطب الشمالي يعني أن فشل أنظمة القبو لن يضر بالظروف المناخية داخل القبو.

اتصال مرئي

يقع قبو بذور سفالبارد في جزيرة سبيتسبيرجين في النرويج ، والتي تتمتع بمناخ القطب الشمالي. لماذا قد يكون مناخ القطب الشمالي مفيدًا لتخزين البذور؟

على الرغم من أن المحاصيل تحت سيطرتنا إلى حد كبير ، فإن قدرتنا على زراعتها تعتمد على التنوع البيولوجي للنظم البيئية التي تزرع فيها. هذا التنوع البيولوجي يخلق الظروف التي في ظلها المحاصيل قادرة على النمو من خلال ما يعرف بخدمات النظام الإيكولوجي - الظروف أو العمليات القيمة التي ينفذها نظام بيئي. لا تزرع المحاصيل ، في الغالب ، في البيئات المبنية. يزرعون في التربة. على الرغم من أن بعض أنواع التربة الزراعية تُعقم باستخدام علاجات مبيدات الآفات المثيرة للجدل ، إلا أن معظمها يحتوي على تنوع هائل من الكائنات الحية التي تحافظ على دورات المغذيات - تحطيم المواد العضوية إلى مركبات مغذية تحتاجها المحاصيل للنمو. تحافظ هذه الكائنات أيضًا على نسيج التربة الذي يؤثر على ديناميكيات الماء والأكسجين في التربة الضرورية لنمو النبات. إن استبدال عمل هذه الكائنات في تكوين التربة الصالحة للزراعة ليس ممكنًا عمليًا. تسمى هذه الأنواع من العمليات خدمات النظام البيئي. تحدث داخل النظم البيئية ، مثل النظم البيئية للتربة ، نتيجة للأنشطة الأيضية المتنوعة للكائنات الحية التي تعيش هناك ، ولكنها توفر فوائد لإنتاج الغذاء البشري ، وتوافر مياه الشرب ، والهواء القابل للتنفس.

خدمات النظام الإيكولوجي الرئيسية الأخرى المتعلقة بإنتاج الغذاء هي التلقيح النباتي ومكافحة آفات المحاصيل. تشير التقديرات إلى أن تلقيح نحل العسل داخل الولايات المتحدة يجلب 1.6 مليار دولار سنويًا تساهم الملقحات الأخرى بما يصل إلى 6.7 مليار دولار. يتطلب إنتاج أكثر من 150 محصولًا في الولايات المتحدة التلقيح. تتم إدارة العديد من مجموعات نحل العسل من قبل مربي النحل الذين يؤجرون خدمات خلاياهم للمزارعين. عانى نحل العسل في أمريكا الشمالية خسائر كبيرة بسبب متلازمة تُعرف باسم اضطراب انهيار المستعمرات ، وهي ظاهرة جديدة ذات سبب غير واضح. تشمل الملقحات الأخرى مجموعة متنوعة من أنواع النحل الأخرى والعديد من الحشرات والطيور. قد يؤدي فقدان هذه الأنواع إلى جعل المحاصيل التي تتطلب التلقيح مستحيلة ، مما يؤدي إلى زيادة الاعتماد على المحاصيل الأخرى.

أخيرًا ، يتنافس البشر على طعامهم مع آفات المحاصيل ، ومعظمها من الحشرات. تتحكم مبيدات الآفات في هؤلاء المنافسين ، لكنها مكلفة وتفقد فعاليتها بمرور الوقت مع تكيف أعداد الآفات. كما أنها تؤدي إلى أضرار جانبية من خلال قتل الأنواع غير الآفات وكذلك الحشرات المفيدة مثل نحل العسل ، والمخاطرة بصحة العمال الزراعيين والمستهلكين. علاوة على ذلك ، قد تهاجر هذه المبيدات من الحقول حيث يتم تطبيقها وتسبب أضرارًا للأنظمة البيئية الأخرى مثل الجداول والبحيرات وحتى المحيط. يعتقد علماء البيئة أن الجزء الأكبر من العمل في إزالة الآفات يتم في الواقع بواسطة الحيوانات المفترسة والطفيليات لتلك الآفات ، لكن التأثير لم تتم دراسته جيدًا. وجدت مراجعة أنه في 74 في المائة من الدراسات التي بحثت عن تأثير تعقيد المناظر الطبيعية (الغابات والحقول البور بالقرب من حقول المحاصيل) على الأعداء الطبيعيين للآفات ، كلما زاد التعقيد ، زاد تأثير الكائنات القاتلة للآفات. وجدت دراسة تجريبية أخرى أن إدخال أعداء متعددة من حشرات البازلاء (آفة البرسيم الحجازي المهمة) أدى إلى زيادة محصول البرسيم بشكل كبير. تظهر هذه الدراسة أن تنوع الآفات يكون أكثر فعالية في المكافحة من آفة واحدة. سيؤدي فقدان التنوع في أعداء الآفات حتماً إلى زيادة صعوبة وتكلفة زراعة الغذاء. يواجه تزايد عدد السكان في العالم تحديات كبيرة في التكاليف المتزايدة والصعوبات الأخرى المرتبطة بإنتاج الغذاء.

مصادر الغذاء البرية

بالإضافة إلى زراعة المحاصيل وتربية الحيوانات التي تتغذى على الطعام ، يحصل الإنسان على الموارد الغذائية من التجمعات البرية ، وخاصة تجمعات الأسماك البرية. For about one billion people, aquatic resources provide the main source of animal protein. But since 1990, production from global fisheries has declined. Despite considerable effort, few fisheries on Earth are managed sustainability.

Fishery extinctions rarely lead to complete extinction of the harvested species, but rather to a radical restructuring of the marine ecosystem in which a dominant species is so over-harvested that it becomes a minor player, ecologically. In addition to humans losing the food source, these alterations affect many other species in ways that are difficult or impossible to predict. The collapse of fisheries has dramatic and long-lasting effects on local human populations that work in the fishery. In addition, the loss of an inexpensive protein source to populations that cannot afford to replace it will increase the cost of living and limit societies in other ways. In general, the fish taken from fisheries have shifted to smaller species and the larger species are overfished. The ultimate outcome could clearly be the loss of aquatic systems as food sources.

المفاهيم في العمل

Visit this website to view a brief video discussing a study of declining fisheries.


6.1: Introduction to Biodiversity - Biology

Biodiversity is defined as the variation of living forms on earth which includes plants, animals, microorganisms, contains genes and form the complex ecosystem.

Biodiversity describes the diversity of life at the following three biological levels:

source:marinebio.org fig: Species diversity

Species diversity:

Species diversity is the component of the biodiversity which is a group of plants or animals that are similar and able to breed and produce viable offspring under natural conditions.

Genetic diversity is the level of biodiversity that refers to the total number of genetic characteristics in the genetic makeup of the species and recessed in all of the individuals that comprise a particular species.

Ecosystem diversity:

source:sites.google.com fig: Ecosystem diversity

Ecosystem diversity is the variation of habitats, community types, and abiotic environments present in a given area. Ecosystem diversity is evaluated through measures of the diversity of the components species.

Benefits of biodiversity

  • By protecting biodiversity, we are able to find a new source of food and drink.
  • A significant proportion of drugs is derived directly or indirectly from biological sources.
  • A wide range of industrial materials i.e. dyes, fibers, resins etc. are derived directly from biological resources.
  • The natural beauty provided by biodiversity inspired composers, artists, and poets.
  • Ecosystem and ecological processes play an important role in the breakdown and absorption of pollutants.
  • Biological diversity helps in the formation and maintenance of soil texture and the preservation of moisture and nutrients.
  • Natural pesticides using biodiversity are in many ways superior to their artificial chemical pesticides.
  • Biodiversity also has great importance as a direct source of income and economic development.

Scope of Biodiversity

The total number of species which are found on the earth surface is called biodiversity. Every species are different from each other. So, the tourist is attracted towards them are willing to know about them in detail which helps to develop tourism in the country. And the increase in tourism means the increase in country's economy.

Scientific research and investigation:

Biodiversity is also important for scientific research and investigation. With the help of biodiversity, the scientist can find out or research scientific things.

Every biodiversity is important in itself. From plants, we can discover various medicines used for various diseases. Medicines which are newly discovered are first observed on animals. So, we can say medicine is also one of the scopes of biodiversity.

Agricultural production:

The food product which we eat daily is obtained from the environment. With variation in these products, we get varieties of food.

Balance of ecosystem:

Biodiversity helps to maintain the ecological balance necessary for survival for not only plants and animals but also humans on earth because they depend on each other directly or indirectly for food.


شاهد الفيديو: 2021 يوم التنوع البيولوجي (ديسمبر 2022).