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6.3: Bedeutung der Biodiversität - Biologie

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Die Biodiversitätskrise

Biologen schätzen, dass das Artensterben derzeit das 500- bis 1000-fache der normalen oder Hintergrundrate ist, die zuvor in der Erdgeschichte beobachtet wurde. Obwohl es manchmal schwierig ist vorherzusagen, welche Arten aussterben werden, werden viele als gefährdet (bei großer Ausrottungsgefahr). Zwischen 1970 und 2011 gingen fast 20 Prozent des Amazonas-Regenwaldes verloren.

Biodiversität ist ein weit gefasster Begriff für biologische Vielfalt und kann auf mehreren Organisationsebenen gemessen werden. Traditionell haben Ökologen die Biodiversität gemessen, indem sie sowohl die Anzahl der Arten als auch die Anzahl der Individuen jeder Art (bekannt als relative Fülle). Biologen verwenden jedoch verschiedene Messgrößen der Biodiversität, einschließlich der genetischen Vielfalt, um die Bemühungen zum Erhalt der biologisch und technologisch wichtigen Elemente der Biodiversität zu bündeln.

Verlust der biologischen Vielfalt bezieht sich auf die Verringerung der biologischen Vielfalt durch Verdrängung oder Aussterben von Arten. Der Verlust einer bestimmten Einzelart mag manchen unwichtig erscheinen, besonders wenn es sich nicht um eine charismatische Art wie den Bengalischen Tiger oder den Tümmler handelt. Die derzeit beschleunigte Aussterberate bedeutet jedoch den Verlust von Zehntausenden von Arten innerhalb unseres Lebens. Ein Großteil dieses Verlustes tritt in tropischen Regenwäldern auf, wie in Abbildung (PageIndex{1}) dargestellt, die eine sehr hohe Artenvielfalt aufweisen, aber für Holz und Landwirtschaft gerodet werden. Dies wird wahrscheinlich dramatische Auswirkungen auf das menschliche Wohlergehen durch den Zusammenbruch von Ökosystemen haben.

Biologen erkennen an, dass die menschliche Bevölkerung in Ökosysteme eingebettet und von ihnen abhängig ist, genau wie jede andere Spezies auf dem Planeten. Die Landwirtschaft begann, nachdem sich frühe Jäger-Sammler-Gesellschaften an einem Ort niedergelassen und ihre unmittelbare Umgebung stark verändert hatten. Dieser kulturelle Wandel hat es den Menschen schwer gemacht, ihre Abhängigkeit von anderen Lebewesen als Nutzpflanzen und domestizierten Tieren auf dem Planeten zu erkennen. Heute glättet unsere Technologie die Härte der Existenz und ermöglicht vielen von uns ein längeres, komfortableres Leben, aber letztendlich kann die menschliche Spezies ohne ihre umgebenden Ökosysteme nicht existieren. Unsere Ökosysteme versorgen uns mit Nahrung, Medizin, sauberer Luft und sauberem Wasser, Erholung sowie spiritueller und ästhetischer Inspiration.

Arten der Biodiversität

Eine gängige Bedeutung von Biodiversität ist einfach die Anzahl der Arten an einem Ort oder auf der Erde; zum Beispiel listet die American Ornithologists’ Union 2078 Vogelarten in Nord- und Mittelamerika auf. Dies ist ein Maß für die Artenvielfalt der Vögel auf dem Kontinent. Anspruchsvollere Diversitätsmessungen berücksichtigen die relativen Häufigkeiten der Arten. Ein Wald mit 10 gleich häufigen Baumarten ist beispielsweise vielfältiger als ein Wald mit 10 Baumarten, wobei nur eine dieser Arten 95 Prozent der Bäume ausmacht. Biologen haben auch alternative Messgrößen der Biodiversität identifiziert, von denen einige für die Planung des Erhalts der Biodiversität wichtig sind.

Genetische Vielfalt ist ein alternatives Konzept der Biodiversität. Genetische Vielfalt ist der Rohstoff für die evolutionäre Anpassung einer Art und wird durch die Vielfalt der Gene repräsentiert, die in einer Population vorhanden sind. Von dieser genetischen Vielfalt hängt das Potenzial einer Art ab, sich an veränderte Umweltbedingungen oder neue Krankheiten anzupassen.

Es ist auch nützlich zu definieren Ökosystemvielfalt: die Anzahl der verschiedenen Ökosysteme auf der Erde oder in einem geografischen Gebiet. Der Verlust eines Ökosystems bedeutet den Verlust der Interaktionen zwischen den Arten und den Verlust der biologischen Produktivität, die ein Ökosystem erzeugen kann. Ein Beispiel für ein weitgehend ausgestorbenes Ökosystem in Nordamerika ist das Prärie-Ökosystem (Abbildung (PageIndex{2})). Prärien erstreckten sich einst über das zentrale Nordamerika vom borealen Wald im Norden Kanadas bis hinunter nach Mexiko. Sie sind jetzt so gut wie verschwunden, ersetzt durch Ackerfelder, Weideland und Vorstädte. Viele der Arten überleben, aber das enorm produktive Ökosystem, das für die Schaffung unserer produktivsten landwirtschaftlichen Böden verantwortlich war, ist jetzt verschwunden. Als Folge davon werden ihre Böden jetzt ausgelaugt, wenn sie nicht mit großem Aufwand künstlich gepflegt werden. Der Rückgang der Bodenproduktivität erfolgt, weil die Interaktionen im ursprünglichen Ökosystem verloren gegangen sind.

Aktuelle Artenvielfalt

Trotz erheblicher Anstrengungen ist das Wissen über die Arten, die den Planeten bewohnen, begrenzt. Einer neueren Schätzung zufolge wurden nur 13% der eukaryontischen Arten benannt (Tabelle 1). Schätzungen der Anzahl prokaryotischer Arten sind weitgehend Vermutungen, aber Biologen sind sich einig, dass die Wissenschaft gerade erst begonnen hat, ihre Vielfalt zu katalogisieren. Angesichts der Tatsache, dass die Erde immer schneller Arten verliert, weiß die Wissenschaft wenig darüber, was verloren geht.

Tabelle 1. Diese Tabelle zeigt die geschätzte Anzahl der Arten nach taxonomischer Gruppe – einschließlich beschriebener (benannter und untersuchter) und vorhergesagter (noch nicht benannter) Arten.
Geschätzte Anzahl der beschriebenen und vorhergesagten Arten
Quelle: Mora et al. 2011Quelle: Chapman 2009Quelle: Groombridge und Jenkins 2002
BeschriebenVorhergesagtBeschriebenVorhergesagtBeschriebenVorhergesagt
Tiere1,124,5169,920,0001,424,1536,836,3301,225,50010,820,000
Photosynthetische Protisten17,89234,90025,044200,500
Pilze44,368616,32098,9981,500,00072,0001,500,000
Pflanzen224,244314,600310,129390,800270,000320,000
Nicht-photosynthetische Protisten16,23672,80028,8711,000,00080,000600,000
Prokaryoten10,3071,000,00010,175
Gesamt1,438,76910,960,0001,897,50210,897,6301,657,67513,240,000

Es gibt verschiedene Initiativen, um beschriebene Arten auf zugängliche und besser organisierte Weise zu katalogisieren, und das Internet erleichtert diese Bemühungen. Dennoch, bei der aktuellen Artbeschreibungsrate, die nach dem Stand der beobachteten Arten1 Berichten zufolge 17.000–20.000 neue Arten pro Jahr, würde es fast 500 Jahre dauern, um alle derzeit existierenden Arten zu beschreiben. Die Aufgabe wird jedoch im Laufe der Zeit immer unmöglicher, da das Aussterben Arten schneller von der Erde entfernt, als sie beschrieben werden können.

Das Benennen und Zählen von Arten mag angesichts der anderen Bedürfnisse der Menschheit als unwichtig erscheinen, aber es ist nicht nur eine Abrechnung. Die Beschreibung von Arten ist ein komplexer Prozess, bei dem Biologen die einzigartigen Eigenschaften eines Organismus bestimmen und ob dieser Organismus zu einer anderen beschriebenen Art gehört oder nicht. Es ermöglicht Biologen, die Art nach der ersten Entdeckung zu finden und zu erkennen, um Fragen zu ihrer Biologie nachzugehen. Diese anschließende Forschung wird die Entdeckungen hervorbringen, die die Art für den Menschen und unsere Ökosysteme wertvoll machen. Ohne einen Namen und eine Beschreibung kann eine Art nicht gründlich und koordiniert von mehreren Wissenschaftlern untersucht werden.

Muster der Biodiversität

Die Biodiversität ist auf dem Planeten nicht gleichmäßig verteilt. Der Viktoriasee enthielt fast 500 Arten von Buntbarschen (nur eine Familie von Fischen, die im See vorkommen), bevor die Einführung einer exotischen Art in den 1980er und 1990er Jahren zu einem Massensterben führte. Alle diese Arten wurden nur im Viktoriasee gefunden, das heißt, sie waren endemisch. Endemische Arten sind nur an einem Ort zu finden. Zum Beispiel ist der Blauhäher in Nordamerika endemisch, während der Barton Springs Salamander in der Mündung einer Quelle in Austin, Texas, endemisch ist. Endemische Arten mit stark eingeschränkter Verbreitung, wie der Barton Springs Salamander, sind besonders vom Aussterben bedroht.

Der Lake Huron enthält etwa 79 Fischarten, die alle in vielen anderen Seen in Nordamerika vorkommen. Was erklärt den Unterschied in der Vielfalt zwischen Lake Victoria und Lake Huron? Der Viktoriasee ist ein tropischer See, während der Huronsee ein gemäßigter See ist. Der Huronsee in seiner heutigen Form ist nur etwa 7.000 Jahre alt, während der Viktoriasee in seiner heutigen Form etwa 15.000 Jahre alt ist. Diese beiden Faktoren, Breitengrad und Alter, sind zwei von mehreren Hypothesen, die Biogeographen vorgeschlagen haben, um die Biodiversitätsmuster auf der Erde zu erklären.

Biogeographie ist die Erforschung der Verbreitung der weltweiten Arten sowohl in der Vergangenheit als auch in der Gegenwart. Die Arbeit von Biogeographen ist entscheidend, um unsere physische Umwelt zu verstehen, wie sich die Umwelt auf Arten auswirkt und wie sich Umweltveränderungen auf die Verbreitung einer Art auswirken.

Unter der Überschrift Biogeographie gibt es drei Hauptstudienbereiche: ökologische Biogeographie, historische Biogeographie (sog. Paläobiogeographie) und Naturschutzbiogeographie. Die ökologische Biogeographie untersucht die aktuellen Faktoren, die die Verbreitung von Pflanzen und Tieren beeinflussen. Die historische Biogeographie untersucht, wie der Name schon sagt, die vergangene Artenverteilung. Die Erhaltungsbiogeographie hingegen konzentriert sich auf den Schutz und die Wiederherstellung von Arten basierend auf den bekannten historischen und aktuellen ökologischen Informationen.

Eines der ältesten beobachteten Muster in der Ökologie ist, dass die Biodiversität typischerweise mit abnehmendem Breitengrad zunimmt. Mit anderen Worten nimmt die Biodiversität näher am Äquator zu (Abbildung (PageIndex{3})).

Es ist noch nicht klar, warum die Biodiversität näher am Äquator zunimmt, aber Hypothesen beinhalten das höhere Alter der Ökosysteme in den Tropen gegenüber gemäßigten Regionen, die während der letzten Eiszeit weitgehend menschenleer oder drastisch verarmt waren. Das höhere Alter bietet mehr Zeit für Artbildung, der evolutionäre Prozess der Schaffung neuer Arten. Eine andere mögliche Erklärung ist die größere Energie, die die Tropen von der Sonne erhalten. Wissenschaftler konnten jedoch nicht erklären, wie eine größere Energiezufuhr zu mehr Arten führen könnte. Die Komplexität tropischer Ökosysteme kann die Artbildung fördern, indem sie die Komplexität der Lebensräume erhöht und so mehr ökologische Nischen bietet. Schließlich wurden die Tropen als stabiler wahrgenommen als gemäßigte Regionen, die ein ausgeprägtes Klima und eine Tageslängen-Saisonalität aufweisen. Die Stabilität tropischer Ökosysteme könnte die Artbildung fördern. Unabhängig von den Mechanismen ist es sicher richtig, dass die Artenvielfalt in den Tropen am größten ist. Es gibt auch eine hohe Zahl endemischer Arten.

Bedeutung der Biodiversität

Der Verlust der biologischen Vielfalt kann aufgrund der komplexen Wechselbeziehungen zwischen den Arten weitreichende Folgen für Ökosysteme haben. Beispielsweise kann das Aussterben einer Art das Aussterben einer anderen nach sich ziehen. Die biologische Vielfalt ist wichtig für das Überleben und das Wohlergehen der menschlichen Bevölkerung, da sie Auswirkungen auf unsere Gesundheit und unsere Fähigkeit hat, uns durch die Landwirtschaft und die Ernte von Wildtierpopulationen zu ernähren.

Menschliche Gesundheit

Viele Medikamente werden aus natürlichen Chemikalien gewonnen, die von einer vielfältigen Gruppe von Organismen hergestellt werden. Viele Pflanzen produzieren beispielsweise Verbindungen, die die Pflanze vor Insekten und anderen Tieren, die sie fressen, schützen sollen. Einige dieser Verbindungen wirken auch als Humanarzneimittel. Zeitgenössische Gesellschaften, die in der Nähe des Landes leben, verfügen oft über ein breites Wissen über die medizinische Verwendung von Pflanzen, die in ihrem Gebiet wachsen. Jahrhundertelang wurde in Europa älteres Wissen über die medizinische Verwendung von Pflanzen in Kräuterbüchern zusammengestellt – Büchern, die die Pflanzen und ihre Verwendungen identifizierten. Der Mensch ist nicht das einzige Tier, das Pflanzen aus medizinischen Gründen verwendet. Die anderen Menschenaffen, Orang-Utans, Schimpansen, Bonobos und Gorillas wurden alle bei der Selbstmedikation mit Pflanzen beobachtet.

Auch die moderne pharmazeutische Wissenschaft erkennt die Bedeutung dieser Pflanzenstoffe an. Beispiele bedeutender Medikamente, die aus Pflanzenstoffen gewonnen werden, sind Aspirin, Codein, Digoxin, Atropin und Vincristin (Abbildung (PageIndex{4})). Viele Medikamente wurden früher aus Pflanzenextrakten gewonnen, werden aber heute synthetisiert. Es wird geschätzt, dass 25 Prozent der modernen Medikamente einst mindestens einen Pflanzenextrakt enthielten. Diese Zahl ist wahrscheinlich auf etwa 10 Prozent gesunken, da natürliche Pflanzeninhaltsstoffe durch synthetische Versionen der Pflanzenstoffe ersetzt werden. Antibiotika, die in den Industrieländern für außergewöhnliche Verbesserungen der Gesundheit und der Lebensdauer verantwortlich sind, sind Verbindungen, die größtenteils aus Pilzen und Bakterien gewonnen werden.

In den letzten Jahren haben Tiergifte und Gifte intensive Forschungen zu ihrem medizinischen Potenzial angeregt. Bis 2007 hatte die FDA fünf auf tierischen Toxinen basierende Medikamente zur Behandlung von Krankheiten wie Bluthochdruck, chronischen Schmerzen und Diabetes zugelassen. Weitere fünf Medikamente befinden sich in klinischen Studien und mindestens sechs Medikamente werden in anderen Ländern eingesetzt. Andere untersuchte Toxine stammen von Säugetieren, Schlangen, Eidechsen, verschiedenen Amphibien, Fischen, Schnecken, Kraken und Skorpionen.

Abgesehen von Gewinnen in Milliardenhöhe verbessern diese Medikamente das Leben der Menschen. Pharmaunternehmen suchen aktiv nach neuen natürlichen Verbindungen, die als Medikamente wirken können. Es wird geschätzt, dass ein Drittel der pharmazeutischen Forschung und Entwicklung für Naturstoffe ausgegeben wird und dass etwa 35 Prozent der zwischen 1981 und 2002 auf den Markt gebrachten neuen Medikamente aus Naturstoffen stammen.

Schließlich wurde argumentiert, dass Menschen psychologisch davon profitieren, in einer artenreichen Welt zu leben. Der Hauptvertreter dieser Idee ist der berühmte Entomologe E. O. Wilson. Er argumentiert, dass die menschliche Evolutionsgeschichte uns an das Leben in einer natürlichen Umgebung angepasst hat und dass gebaute Umgebungen Stress erzeugen, der sich auf die menschliche Gesundheit und das Wohlbefinden auswirkt. Es gibt umfangreiche Forschungen zu den psychologisch regenerativen Vorteilen von Naturlandschaften, die darauf hindeuten, dass die Hypothese etwas Wahres sein könnte.

Landwirtschaftlich

Seit Beginn der menschlichen Landwirtschaft vor mehr als 10.000 Jahren züchten und selektieren Menschengruppen Nutzpflanzensorten. Diese Kulturpflanzenvielfalt entsprach der kulturellen Vielfalt stark unterteilter Menschenpopulationen. Zum Beispiel wurden Kartoffeln seit etwa 7.000 Jahren in den zentralen Anden Perus und Boliviens domestiziert. Die Menschen in dieser Region lebten traditionell in relativ isolierten Siedlungen, die durch Berge getrennt waren. Die in dieser Region angebauten Kartoffeln gehören zu sieben Arten und die Zahl der Sorten geht wahrscheinlich in die Tausende. Jede Sorte wurde gezüchtet, um in bestimmten Höhenlagen und Boden- und Klimabedingungen zu gedeihen. Die Vielfalt wird durch die unterschiedlichen Anforderungen der dramatischen Höhenunterschiede, die begrenzte Bewegung von Menschen und die Anforderungen, die durch die Fruchtfolge für verschiedene Sorten entstehen, die in verschiedenen Bereichen gut funktionieren, getrieben.

Kartoffeln sind nur ein Beispiel für landwirtschaftliche Vielfalt. Alle Pflanzen, Tiere und Pilze, die vom Menschen kultiviert wurden, wurden aus ursprünglichen wilden Vorfahrenarten in verschiedene Sorten gezüchtet, die sich aus den Anforderungen an Nährwert, Anpassung an die Wachstumsbedingungen und Resistenz gegen Schädlinge ergeben. Die Kartoffel ist ein bekanntes Beispiel für die Risiken geringer Kulturpflanzenvielfalt: Während der tragischen Hungersnot in Irland (1845–1852 n. Chr.) wurde die in Irland angebaute einzelne Kartoffelsorte anfällig für eine Kartoffelfäule – die Ernte vernichtete. Der Verlust der Ernte führte zu Hungersnöten, Tod und Massenauswanderung. Die Resistenz gegen Krankheiten ist ein Hauptvorteil für die Erhaltung der Artenvielfalt und die mangelnde Vielfalt heutiger Pflanzenarten birgt ähnliche Risiken. Saatgutunternehmen, die in den Industrieländern die Quelle der meisten Pflanzensorten sind, müssen ständig neue Sorten züchten, um mit der Entwicklung von Schädlingsorganismen Schritt zu halten. Dieselben Saatgutunternehmen haben jedoch am Rückgang der Zahl der verfügbaren Sorten teilgenommen, da sie sich darauf konzentrieren, weniger Sorten in mehr Regionen der Welt zu verkaufen und traditionelle lokale Sorten zu ersetzen.

Die Fähigkeit, neue Kulturpflanzensorten zu schaffen, hängt von der Vielfalt der verfügbaren Sorten und der Verfügbarkeit von Wildformen in Bezug auf die Kulturpflanze ab. Diese Wildformen sind oft die Quelle neuer Genvarianten, die mit bestehenden Sorten gezüchtet werden können, um Sorten mit neuen Eigenschaften zu schaffen. Der Verlust von Wildarten, die mit einer Kulturpflanze in Zusammenhang stehen, bedeutet den Verlust des Potenzials zur Verbesserung der Kulturpflanzen. Die Erhaltung der genetischen Vielfalt wildlebender Arten, die mit domestizierten Arten verwandt sind, sichert unsere kontinuierliche Nahrungsversorgung.

Seit den 1920er Jahren unterhalten die Landwirtschaftsabteilungen der Regierung Saatgutbanken für Pflanzensorten, um die Pflanzenvielfalt zu erhalten. Dieses System weist Mängel auf, da im Laufe der Zeit durch Unfälle Saatgutsorten verloren gehen und es keine Möglichkeit gibt, sie zu ersetzen. Im Jahr 2008 begann das Svalbard Global Seed Vault auf der Insel Spitzbergen in Norwegen (Abbildung) mit der Lagerung von Saatgut aus der ganzen Welt als Backup-System für die regionalen Saatgutbanken. Wenn eine regionale Saatgutbank Sorten in Spitzbergen lagert, können Verluste aus Spitzbergen ersetzt werden, falls dem regionalen Saatgut etwas zustoßen sollte. Das Saatgewölbe Spitzbergen liegt tief in den Felsen der arktischen Insel. Die Bedingungen innerhalb des Gewölbes werden für das Überleben der Samen bei idealer Temperatur und Luftfeuchtigkeit gehalten, aber die tiefe unterirdische Lage des Gewölbes in der Arktis bedeutet, dass ein Ausfall der Gewölbesysteme die klimatischen Bedingungen im Gewölbe nicht beeinträchtigt.

Obwohl Nutzpflanzen weitgehend unter unserer Kontrolle stehen, hängt unsere Fähigkeit, sie anzubauen, von der Biodiversität der Ökosysteme ab, in denen sie angebaut werden. Diese Biodiversität schafft die Bedingungen, unter denen Nutzpflanzen durch sogenannte Ökosystemleistungen wachsen können – wertvolle Bedingungen oder Prozesse, die von einem Ökosystem durchgeführt werden. Pflanzen werden zum größten Teil nicht in bebauten Umgebungen angebaut. Sie werden in Erde angebaut. Obwohl einige landwirtschaftliche Böden durch umstrittene Pestizidbehandlungen unfruchtbar gemacht werden, enthalten die meisten eine große Vielfalt von Organismen, die Nährstoffkreisläufe aufrechterhalten – sie spalten organisches Material in Nährstoffverbindungen auf, die Pflanzen für das Wachstum benötigen. Diese Organismen erhalten auch die Bodentextur, die die Wasser- und Sauerstoffdynamik im Boden beeinflusst, die für das Pflanzenwachstum notwendig sind. Die Arbeit dieser Organismen bei der Bildung von Ackerböden zu ersetzen, ist praktisch nicht möglich. Solche Prozesse werden Ökosystemleistungen genannt. Sie treten in Ökosystemen wie Bodenökosystemen als Folge der vielfältigen Stoffwechselaktivitäten der dort lebenden Organismen auf, bieten jedoch Vorteile für die menschliche Nahrungsmittelproduktion, die Verfügbarkeit von Trinkwasser und die Atemluft.

Andere wichtige Ökosystemleistungen im Zusammenhang mit der Nahrungsmittelproduktion sind die Pflanzenbestäubung und die Schädlingsbekämpfung. Es wird geschätzt, dass die Bestäubung durch Honigbienen in den Vereinigten Staaten jährlich 1,6 Milliarden US-Dollar einbringt; andere Bestäuber tragen bis zu 6,7 Milliarden US-Dollar bei. Über 150 Nutzpflanzen in den Vereinigten Staaten erfordern Bestäubung, um zu produzieren. Viele Honigbienenpopulationen werden von Imkern verwaltet, die ihre Bienenstöcke an Landwirte vermieten. Honigbienenpopulationen in Nordamerika haben große Verluste erlitten, die durch ein als Koloniekollaps-Störung bekanntes Syndrom verursacht wurden, ein neues Phänomen mit unklarer Ursache. Andere Bestäuber sind eine Vielzahl anderer Bienenarten sowie verschiedene Insekten und Vögel. Der Verlust dieser Arten würde den Anbau von Pflanzen, die eine Bestäubung erfordern, unmöglich machen und die Abhängigkeit von anderen Pflanzen erhöhen.

Schließlich konkurrieren Menschen um ihre Nahrung mit Pflanzenschädlingen, von denen die meisten Insekten sind. Pestizide kontrollieren diese Konkurrenten, aber diese sind kostspielig und verlieren mit der Zeit ihre Wirksamkeit, wenn sich die Schädlingspopulationen anpassen. Sie führen auch zu Kollateralschäden, indem sie Nicht-Schädlingsarten sowie nützliche Insekten wie Honigbienen töten und die Gesundheit von Landarbeitern und Verbrauchern gefährden. Darüber hinaus können diese Pestizide von den Feldern, auf denen sie ausgebracht werden, migrieren und andere Ökosysteme wie Bäche, Seen und sogar den Ozean schädigen. Ökologen glauben, dass der Großteil der Arbeit bei der Beseitigung von Schädlingen tatsächlich von Räubern und Parasiten dieser Schädlinge geleistet wird, aber die Auswirkungen wurden nicht gut untersucht. Eine Überprüfung ergab, dass in 74 Prozent der Studien, die nach einem Effekt der Landschaftskomplexität (Wälder und Brachflächen in der Nähe von Ackerfeldern) auf natürliche Feinde von Schädlingen suchten, je größer die Komplexität, desto größer die Wirkung von schädlingsunterdrückenden Organismen. Eine andere experimentelle Studie ergab, dass die Einführung mehrerer Feinde von Erbsenblattläusen (einem wichtigen Luzerneschädling) den Luzerneertrag signifikant erhöhte. Diese Studie zeigt, dass eine Vielzahl von Schädlingen bei der Bekämpfung wirksamer ist als ein einzelner Schädling. Der Verlust der Vielfalt der Schädlingsfeinde wird den Anbau von Nahrungsmitteln unweigerlich erschweren und kostspieliger machen. Die wachsende Weltbevölkerung steht angesichts der steigenden Kosten und anderer Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der Nahrungsmittelproduktion vor großen Herausforderungen.

Wilde Nahrungsquellen

Neben dem Anbau von Feldfrüchten und der Aufzucht von Nahrungstieren bezieht der Mensch Nahrungsressourcen aus Wildpopulationen, vor allem Wildfischpopulationen. Für etwa eine Milliarde Menschen stellen aquatische Ressourcen die Hauptquelle für tierisches Eiweiß dar. Aber seit 1990 ist die Produktion aus der weltweiten Fischerei zurückgegangen. Trotz erheblicher Anstrengungen werden nur wenige Fischereien auf der Erde nachhaltig bewirtschaftet.

Das Aussterben der Fischerei führt selten zum vollständigen Aussterben der befischten Arten, sondern zu einer radikalen Umstrukturierung des marinen Ökosystems, in der eine dominante Art so überfischt wird, dass sie ökologisch eine untergeordnete Rolle spielt. Abgesehen davon, dass der Mensch die Nahrungsquelle verliert, wirken sich diese Veränderungen auf viele andere Arten auf schwer oder unmöglich vorhersehbare Weise aus. Der Zusammenbruch der Fischerei hat dramatische und lang anhaltende Auswirkungen auf die lokale Bevölkerung, die in der Fischerei arbeitet. Darüber hinaus wird der Verlust einer kostengünstigen Proteinquelle für Bevölkerungen, die es sich nicht leisten können, sie zu ersetzen, die Lebenshaltungskosten erhöhen und Gesellschaften auf andere Weise einschränken. Im Allgemeinen haben sich die Fische aus der Fischerei auf kleinere Arten verlagert und die größeren Arten sind überfischt. Das Endergebnis könnte eindeutig der Verlust von aquatischen Systemen als Nahrungsquellen sein.


122 Die Bedeutung der Biodiversität für das menschliche Leben

Am Ende dieses Abschnitts können Sie Folgendes tun:

  • Identifizieren Sie die Vorteile der chemischen Vielfalt für den Menschen
  • Identifizieren Sie Biodiversitätskomponenten, die die menschliche Landwirtschaft unterstützen
  • Ökosystemleistungen beschreiben

Es mag nicht klar sein, warum Biologen über den Verlust der biologischen Vielfalt besorgt sind. Wenn man sich den Verlust der biologischen Vielfalt als das Aussterben der Wandertaube, des Dodo-Vogels und sogar des Wollmammuts vorstellt, kann der Verlust ein emotionaler sein. Aber ist der Verlust praktisch wichtig für das Wohlergehen der menschlichen Spezies? Aus evolutionärer und ökologischer Sicht ist der Verlust einer bestimmten Einzelart unwichtig (allerdings ist zu beachten, dass der Verlust einer Schlüsselart zu einer ökologischen Katastrophe führen kann). Aussterben ist ein normaler Teil der Makroevolution. Aber die beschleunigte Aussterberate bedeutet den Verlust von Zehntausenden von Arten innerhalb unseres Lebens, und es wird wahrscheinlich dramatische Auswirkungen auf das menschliche Wohlergehen durch den Zusammenbruch von Ökosystemen und durch zusätzliche Kosten für die Aufrechterhaltung der Nahrungsmittelproduktion, sauberer Luft und Wasser sowie der menschlichen Gesundheit haben.

Die Landwirtschaft begann, nachdem sich frühe Jäger-Sammler-Gesellschaften an einem Ort niedergelassen und ihre unmittelbare Umgebung stark verändert hatten. Dieser kulturelle Wandel hat es den Menschen schwer gemacht, ihre Abhängigkeit von nicht domestizierten Lebewesen auf dem Planeten zu erkennen. Biologen erkennen, dass die menschliche Spezies in Ökosysteme eingebettet und von ihnen abhängig ist, genau wie jede andere Spezies auf dem Planeten. Technologie glättet die Extreme der Existenz, aber letztendlich kann die menschliche Spezies ohne ein unterstützendes Ökosystem nicht existieren.


6.1 Welchen Nutzen haben Schutzgebiete für die Biodiversität und den Menschen?

Im Quelldokument für diesen Digest heißt es:

Schutzgebiete sind ein äußerst wichtiger Bestandteil von Programmen zur Erhaltung der Biodiversität und der Ökosysteme, insbesondere für sensible Lebensräume ( R5). Jüngste Bewertungen haben gezeigt, dass die Existenz aktueller Schutzgebiete auf globaler und regionaler Ebene zwar unerlässlich ist, aber nicht ausreicht, um die gesamte Artenvielfalt zu erhalten. Schutzgebiete müssen besser lokalisiert, gestaltet und verwaltet werden, um Probleme wie mangelnde Repräsentativität, Auswirkungen menschlicher Besiedlung in Schutzgebieten, illegale Ernte von Pflanzen und Tieren, nicht nachhaltiger Tourismus, Auswirkungen invasiver gebietsfremder Arten und Anfälligkeit für globale Veränderungen zu bewältigen . Meeres- und Süßwasserökosysteme sind noch weniger gut geschützt als terrestrische Systeme, was zu zunehmenden Bemühungen führt, PAs in diesen Biomen auszuweiten. Die Bemühungen um die Ausweitung von Meeresschutzgebieten werden auch durch starke Hinweise auf positive Synergien zwischen der Erhaltung innerhalb der Schutzgebiete und der nachhaltigen Nutzung unmittelbar außerhalb ihrer Grenzen ( C18 ) vorangetrieben. Das Management von Meeresschutzgebieten stellt jedoch besondere Herausforderungen, da die Durchsetzung schwierig ist und ein Großteil der Weltmeere außerhalb der nationalen Gerichtsbarkeiten liegt.

Basierend auf einer Umfrage zur Effektivität des Managements einer Stichprobe von fast 200 Schutzgebieten in 34 Ländern wurde festgestellt, dass nur 12 % einen genehmigten Managementplan umgesetzt haben. Die Bewertung kam zu dem Schluss, dass die Gestaltung von PA, die rechtliche Einrichtung, die Grenzziehung, das Ressourceninventar und die Zielsetzung relativ gut berücksichtigt wurden. Managementplanung, Überwachung und Evaluierung sowie Budgets für Sicherheit und Strafverfolgung waren jedoch in den untersuchten Bereichen im Allgemeinen schwach. Darüber hinaus bleibt das Problem des „Papierparks“ bestehen, wonach geografische Gebiete möglicherweise als eine Kategorie von Schutzgebieten eingestuft werden, aber nicht die versprochene Form der Bewirtschaftung erreichen (R5).

Schutzgebiete können zur Armut beitragen, wenn die ländliche Bevölkerung von Ressourcen ausgeschlossen ist, die traditionell ihr Wohlergehen unterstützt haben. PAs können jedoch zu verbesserten Lebensgrundlagen beitragen, wenn sie der lokalen Bevölkerung zugute kommen (R5). Die Beziehungen zu den Menschen vor Ort sollten durch partizipative Beratung und Planung effektiver angegangen werden. Eine mögliche Strategie besteht darin, die breitere Nutzung der Managementkategorien von IUCN-Schutzgebieten zu fördern. Der Erfolg hängt von einem kollaborativen Managementansatz zwischen Regierung und Interessenvertretern ab, einem adaptiven Ansatz, der Optionen vor Ort testet, einer umfassenden Überwachung, die Informationen über den Erfolg oder Misserfolg des Managements liefert, und der Stärkung der lokalen Gemeinschaften durch ein offenes und transparentes System, das den Zugang und die Eigentumsverhältnisse klarstellt Ressourcen.

Der Erfolg von Schutzgebieten als Reaktion auf den Verlust der biologischen Vielfalt erfordert eine bessere Standortauswahl und die Einbeziehung regionaler Kompromisse, um zu vermeiden, dass einige Ökosysteme schlecht vertreten sind, während andere überrepräsentiert sind. Der Erfolg von Schutzgebieten hängt von einer angemessenen Gesetzgebung und Verwaltung, ausreichenden Ressourcen, einer besseren Integration in die weitere Umgebung der Schutzgebiete und einer stärkeren Einbeziehung der Interessengruppen ab (R5). Darüber hinaus funktionieren Repräsentations- und Managementziele sowie Leistungsindikatoren am besten, wenn sie über die Messung der scheinbar geschützten Gesamtfläche hinausgehen. Indikatoren für die prozentuale Flächenabdeckung von PAs, wie sie beispielsweise mit den Millenniumsentwicklungszielen und anderen Zielen verbunden sind, geben nur einen groben Hinweis auf das tatsächliche Ausmaß des Schutzes, den PA-Systeme bieten, aber die Planung auf regionaler und nationaler Ebene erfordert Ziele, die Berücksichtigung von Zielkonflikten und Synergien mit anderen Ökosystemleistungen.

Bei der Gestaltung und Verwaltung von Schutzgebieten müssen die Auswirkungen des Klimawandels berücksichtigt werden. Die Auswirkungen des Klimawandels werden das Risiko des Aussterbens bestimmter Arten erhöhen und die Natur der Ökosysteme verändern. Verschiebungen in der Artenverteilung als Folge des Klimawandels sind gut dokumentiert ( C4, C19, C25 ). Die heutigen Artenschutzpläne können Anpassungs- und Eindämmungsaspekte für diese Bedrohung beinhalten und sich dabei auf vorhandene Instrumente stützen, um die Anfälligkeit der Arten gegenüber dem Klimawandel zu bewerten. Korridore und andere Aspekte der Habitatgestaltung, um Schutzgebieten Flexibilität zu verleihen, sind wirksame Vorsorgestrategien. Ein verbessertes Management von Habitatkorridoren und Produktionsökosystemen zwischen Schutzgebieten wird dazu beitragen, dass sich die Biodiversität an sich ändernde Bedingungen anpasst (R5).


Anwendung der Biotechnologie auf die Biodiversität und ihre Auswirkungen

Lesen Sie diesen Artikel, um mehr über die Anwendung der Biotechnologie auf die Biodiversität und ihre Auswirkungen zu erfahren.

Anwendung der Biotechnologie auf die Biodiversität:

Die Anwendung der Biotechnologie (insbesondere der Gentechnik) zur Verbesserung von Nutzpflanzen, Heilpflanzen, Nutztieren und Mikroben und zur Gewinnung neuer Produkte aus verschiedenen biologischen Systemen ist ein schnell wachsender Sektor.

Es wird erwartet, dass dieser Sektor in naher Zukunft bis zu 50 % der Weltwirtschaft beitragen wird. Der wichtigste und kritische Rohstoff für die Biotechnologie ist die diversifizierte Lebenswelt, die die Biodiversität ausmacht.

Die Beziehung zwischen Biotechnologie und Biodiversität ist multidirektional (UNEP 1995):

(i) Die Biotechnologie oder Molekularbiologie bietet sehr leistungsfähige Werkzeuge für die kritische Bewertung der Biodiversität, insbesondere der genetischen Vielfalt, und folglich die Identifizierung potenzieller Bioressourcen.

(ii) Es gibt neuere Methoden und Richtlinien für die Erhaltung der biologischen Vielfalt.

(iii) Es fördert die weise und effiziente Nutzung von Bioressourcen, sowohl als genetische Ressource für die Produktion als auch bei der Sanierung von veränderten/degradierten Ökosystemen.

Die zunehmende Anwendung der Biotechnologie auf die Biodiversität (einschließlich Gentechnik) hat den Wert und die Verfügbarkeit von Bioressourcen und -produkten für die Menschheit erheblich gesteigert. Dies gilt insbesondere in Bezug auf: (i) erhöhte Verfügbarkeit von Lebensmitteln, Futtermitteln und anderen nachwachsenden Rohstoffen, (ii) verbesserte menschliche Gesundheit und Hygiene, (iii) stärkeren Umweltschutz und (iv) Verbesserung der biologischen Sicherheit und umweltfreundlichen Technologien.

In einer Zeit, in der die Bevölkerung exponentiell anwächst und die Artenvielfalt aufgrund der vom Menschen verursachten Umweltzerstörung erschöpft ist, sollte die Biotechnologie der Menschheit helfen, indem sie größere und effizientere Mittel zur Nutzung der verfügbaren Artenvielfalt bereitstellt. Sobald ein Land die Fähigkeit erlangt hat, seine genetischen Ressourcen zu verwalten, wird es ihm automatisch ermöglichen, neuartige Produkte aus seiner eigenen Biodiversität herzustellen.

Negative Auswirkungen der Biotechnologie auf die Biodiversität:

Das Einbringen von gentechnisch veränderten Organismen (GVO) in natürliche Ökosysteme wird wahrscheinlich zum Verlust der Arten- und Lebensraumvielfalt führen, zumindest besteht hierfür eine starke theoretische Möglichkeit. Unerwünschte biologische Auswirkungen auf Nicht-Zielpopulationen sowie ökologische und evolutionäre Störungen können entweder das direkte Ergebnis des eingeführten Transgens bzw. der eingeführten Transgene oder alternativ das indirekte Ergebnis sozioökonomischer Bedingungen im Zusammenhang mit der Anwendung rekombinanter DNA-Technologien sein.

(ich) Direkte Auswirkungen:

Es wurde über mehrere direkte Nicht-Ziel-Effekte von GMOS auf Nützlinge und einheimische Organismen berichtet. Ein Beispiel ist die transgene Bt-Baumwollpflanze, die eine Vielzahl von Nicht-Zielinsekten wie Schmetterlingen, Motten und Käfern befällt. Some GM crops have been shown to affect soil ecosystems by decreasing the rate of decomposition of organic wastes, affecting carbon and nitrogen levels and decreasing the diversity of soil microbial populations. Another possible direct impact of GMOS raised for conferring viral resistance is the likely emergence of new viruses with new biological characteristics through recombination.

Adverse impacts on biodiversity through the introduction of GMOS may also result from disturbance of the dynamic population equilibrium of ecosystems. Population size of native taxa may be reduced by the enhanced ability of GMOS to invade natural habitats of native species.

Another direct impact of biotechnology could be episodic genetic erosion, which could threaten the genetic diversity on which this technology depends. For example, micro propagation and the consequent production of identical clones discourage perpetuation of genetic diversity through evolutionary adaptations.

(ii) Indirect Impacts:

The indirect impacts of biotechnology on biodiversity are predominantly socioeconomic ones, operated through human economic and social systems. Indirect impacts of biotechnology are immense and of very great relevance to people in developing countries who rely directly on biodiversity for their sustenance.

The impacts themselves are the results of human responses to the changes in relative cost and prices of biotechnologically derived items. This is best illustrated by an example. Biotechnological methods lead to the identification of a plant material for an important pharmaceutical use. This would raise the value of the material, resulting in increased collection pressure on that plant, which in turn would lead to overexploitation and species loss.


Biodiversity: It's In The Water

What if hydrology is more important for predicting biodiversity than biology? New research challenges current thinking about biodiversity and opens up new avenues for predicting how climate change or human activity may affect biodiversity patterns.

Researchers have invented a method for turning simple data about rainfall and river networks into accurate assessments of fish biodiversity, allowing better prediction of the effects of climate change and the ecological impact of man-made structures like dams.

The mathematics behind the new method also can be used to model and predict a wide range of other questions, from the transmission of waterborne illnesses to vegetation patterns on land adjacent to rivers.

In the article in Nature, an international group of researchers demonstrates that the biodiversity of fish species in a river system can be accurately predicted with a simple method that uses only the geomorphology of the river network and rainfall measurements for the river system.

The 3,225,000 km 2 Mississippi-Missouri river basin covers all or part of 31 US states, spanning diverse habitat types and encompassing very different environmental conditions. The one thing linking all these habitats is the river network. Using geomorphological data from the US Geological Survey, the researchers -- hydrologists from Princeton University and the EPFL in Lausanne, Switzerland, and biologists from the University of Maryland -- identified 824 sub-basins in the network. In these, the simple presence (or not) of 433 species of fish was established from a database of US freshwater fish populations. Data on the average runoff production --the amount of rainfall that ends up in the river system and not evaporated back into the air -- was then used to calculate the habitat capacity of each sub-basin.

With just four parameters, it's "an almost ridiculously simple model," explains EPFL professor Andrea Rinaldo. The model results were compared to extensive data on actual fish species distributions. Various different measures of biodiversity were analyzed, and the researchers were surprised to find that the model captured these complex patterns quite accurately. The model is all the more remarkable for what it does not contain -- any reference, anywhere, to the biological properties of individual fish species.

It is a formulation that could be applied to any river system, or in fact, any network at all. All that's needed are the geomorphology of the landscape and an estimate of average dispersal behavior and habitat capacity. This model is general enough that it could be used to explore population migrations or epidemics of water-borne diseases in addition to biodiversity patterns. The researchers plan to extend their work to explore the extent to which simple hydrology can act as the determining factor in a wide range of biodiversity patterns.

"These results are a powerful reminder of the overarching importance of water, and the water-defined landscape, in determining patterns of life," notes Princeton professor Ignacio Rodriguez-Iturbe. It provides a framework that could be used to connect large scale environmental changes to biodiversity. Changes in precipitation patterns, perhaps due to global climate change, could be mapped to changes in habitat capacities in the model, ultimately providing a way to estimate how climate change would alter large-scale patterns of biodiversity. It could also be used for an assessment of the impact of specific, local human activities, such as flow re-routing or damming, on the biodiversity patterns in a river network.


Measuring Biodiversity

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Biodiversity. The word evokes the splendor of a great forest, or the teeming richness of the ocean, and is simply defined as the variety of organisms in an ecosystem of interest. To protect biodiversity, scientists must be able to measure it. This means figuring out how many different species are living together in a particular space. What is a convenient way to count species?

Trying to count everything in an entire ecosystem would be impossible, so scientists use a tool called the quadrat, which is a frame of fixed size placed randomly in the environment in which to do the counting. After cataloging the species and individuals found in this small section, the process is repeated, placing more quadrats at random, or alternatively, at set positions along a line through the environment, referred to as a transect.

In order to then estimate the total number of species in an area, species accumulation curves are used. If the cumulative number of species found in a quadrat are plotted against the number of quadrats sampled, a curve will emerge. For example, in this data set, when four quadrats were investigated, it was found that there were 10 unique species. Six contained 17 and so on. The asymptote of this type of curve represents an estimate of the number of species supported by an environment. In this case, it's about 30. But while measuring diversity at a single site is incredibly useful, comparing sites over a greater area can give us an even larger scale indication of diversity.

In 1972, the ecologist Robert Whittaker described three major kinds of biodiversity, alpha, beta, and gamma. Alpha diversity refers simply to the number of species in an area and is often referred to as species richness. For example, at this site there are seven different species, so the alpha score is seven. A second site, site B, has five species, and a third, site C, has seven. But by comparing between sites, we can determine what is called the beta diversity, the sum of species unique to each area. So if we compare site A with site B, we see three species in common between the two. Counting the remaining species, we find that there are six. This means that there is a beta diversity between site A and site B of six. Sites A and C also have three species in common, leaving eight unique ones. This is a beta diversity of eight. Sites B and C have two common species between them, or a beta diversity value of eight. Finally, gamma diversity is the number of different species in all sites combined. In this example, there is a gamma diversity of 12. So to summarize the three kinds of biodiversity, we can look at them this way, alpha, beta, and gamma. As well as recording diversity, scientists often refer to species evenness, meaning how many individuals of each type are present. For example, these two sites have the same richness, or alpha diversity, as they both have seven species. But site A is relatively overrun by rabbits with low numbers of the other species, whereas site B has a pretty even distribution of species, so it is considered to have greater evenness compared to site A. Scientists generally considered ecosystems with higher richness and evenness, i.e. many evenly distributed species, to be the healthiest. Disturbed habitats, often due to the actions of humans, like farming or pollution, often have poor richness and evenness. Being able to compare sites is critical because it allows researchers to determine the relative health of ecosystems.
In this laboratory, you will carry out quadrat and transect sampling at three different environmental sites, as well as carrying out a laboratory simulation, and then analyze the data collected to describe the observed biodiversity.

Diverse ecosystems are important for the health of the planet and our survival as humans it is therefore incredibly important for us to understand and measure biodiversity, which is defined as the variability among living organisms in an ecosystem. Biodiversity can be measured at many different levels including genetic, species, community, and ecosystem. One way to measure biodiversity is to assess species richness of an ecosystem, which is the total number of distinct species within a local community. While having many species generally coincides with having a diverse and healthy ecosystem, the evenness also needs to be considered. Evenness refers to the equality of the proportion of each species within an area or community. For instance, when one species dominates the area while the others are very rare, the biodiversity in this area is lower than in an area with species of equal abundance. Therefore, areas with many species that are relatively equal in abundance have the highest values of biodiversity.

Estimating Biodiversity

The differences in richness and evenness between two communities can be visualized by rank-abundance curves. If the number of species is equal, the shape of the line can tell us which community is more diverse. If the line is flat, there is high evenness among species. However, if the line quickly dips, the evenness is low. If richness and evenness are both different between two communities, biologists must use equations to calculate diversity. These equations weight the importance of each component differently, and a consensus on which equation is the best at calculating diversity is still debated.

Sometimes there are too many species in an area that it is unrealistic to count every single species. For example, a single tree in the Amazon Rainforest may contain hundreds of species of beetles. To circumvent this problem, ecologists use sampling tools called quadrats. A quadrat is simply a frame with a known internal area. For example, to measure the species richness of a one-acre field of grass, ecologists randomly place the quadrat in the field and count the species within the quadrat, instead of counting all of the species within the acre. They may also systematically sample by using transect tapes. Transects are stretched across the field, and quadrats are then placed along the transect at regular intervals. This method is semi-random and ensures ample coverage of sampling across the entire field to estimate its biodiversity.

While quadrats and transects may pick up most of the species, some rare species may go unnoticed. In this case, ecologists may use a species accumulation curve, which represents the cumulative number of species seen in a series of quadrats. The y-axis of the curve represents the total number of observed species, whereas the x-axis represents the number of quadrats for which species have been enumerated. The total number of species in the first quadrat represents the first point on the graph. Each successive point represents the number of new species found in each new quadrat sampled, plus all of the species from the previous quadrats. At some point, there will be few or no additional species found in each new quadrat sampled, and the curve will approach an asymptote, which is an estimate of the total number of species present. Even if the asymptote is never reached because of many rare species, biologists can estimate the total number based on this curve.

If comparisons need to be made among different areas or scales, alpha, beta, and gamma diversity measures are used. Alpha-diversity (α) refers to the number of species in an area. Beta-diversity (β) compares two different areas and is the sum of species unique to each area. Gamma-diversity (γ) is the number of species in many areas combined into a region. By using these measures, biologists can get an idea of diversity over space, including both small and large scales.

Threats to Biodiversity and their Implications

Biodiversity around the world is threatened by pollution, climate change, and invasive species. A main underlying reason for efforts to maintain biodiversity is based on ecosystem functioning. Ecosystems are made up of many working parts, including primary producers, herbivores, carnivores, and detritivores, all of which contribute to ecosystem function. If species are lost, the ecosystem may collapse. And if the ecosystem collapses, the services that it provides to humans will as well. Tropical coral reefs are a good example of this concept 1 . Spikes in water temperatures cause corals to lose their symbiotic algae cells. Without the algae, corals begin to starve, die, then degrade and lose their structure. When corals decay, they no longer provide cover for fish and the abundance of fish species declines, which in turn affects local fishermen, and the people that rely on fish for sustenance. Over time, dead coral reefs degrade on a larger scale and no longer provide a buffer for adjacent coastlines, eventually eroding the coast and destroying islands. A highly diverse community is less likely to collapse because of functional redundancy 2 . For example, corals may vary in their sensitivity to high temperatures. If one coral is extremely sensitive to temperature, another may take its place in the community, but if there are only a few species, it is less likely that such a substitute will be available.

A significant number of medicines that we benefit from are a direct result of the diversity of life. The medicines that we now synthesize were once isolated from animals, plants, fungi, and bacteria. There is a whole industry devoted to the discovery of new potential medicines by scanning various species for the presence of bioactive compounds. For example, plants produce chemicals for defense against infection and herbivores. Spiders and snakes produce diverse venoms. Both classes of organisms have been the source of important medicines, like Taxol from yew trees, which treats breast, lung and ovarian cancers, or Ohanin from King Cobra venom, which is a painkiller 3-4 . Each species that becomes extinct may hold the key to curing currently untreatable diseases. The faster we lose those species, the smaller the chance of discovering solutions.

Once a species goes extinct, we will never be able to experience them. This type of thinking has driven the conservation of pandas, sea otters, and other charismatic animals. These species are called flagship species, and their conservation can result in protection of biodiversity. Even though these animals are only a small part of the whole ecosystem, preserving them means preserving the ecosystem they occupy. Efforts to save the sea otter on the West Coast of North America have resulted in healthy kelp forests housing many thousands of other species 5 . Without protection of the sea otters, herbivores like sea urchins, which are usually eaten by the otters, are capable of completely devouring kelp forests leaving barren rocks where very few species could survive.

Verweise

  1. Knowlton, Nancy. The future of coral reefs. PNAS. 2001, Vol. 98 , (10) 5419-5425.
  2. Andrea S. Downing, Egbert H. van Nes, Wolf M. Mooij, Marten Scheffer. The Resilience and Resistance of an Ecosystem to a Collapse of Diversity. Plus eins. . 2012 , Vol. 7(9): e46135.
  3. Wall, Monroe E. Camptothecin and taxol: Discovery to clinic. Med Res Rev. 1998, Vol. 18, 5 (299-314).
  4. Yuh Fen Pung, Peter T. H. Wong, Prakash P. Kumar, Wayne C. Hodgson, R. Manjunatha Kini. Ohanin, a Novel Protein from King Cobra Venom, Induces Hypolocomotion and Hyperalgesia in Mice. J. Biol. Chem. J. Biol. 2005, 280, 13137-13147.
  5. Estes, J.A., et al. Complex Trophic Interactions in Kelp Forest Ecosystems. Bulletin of Marine Science, Volume . 2004, Vol. 7, 3: 621-638.

Abstrakt

Species diversity and density of trees were assessed in four 1-ha plots (at 457–925 m in elevation) in the Eastern Ghats of the Andhra Pradesh region comprising mostly of tropical deciduous forests based on a census of all trees with girth at breast height ≥ 15cm. We compared tree community characteristics like stem density, basal area, diversity, and species composition of four plots using a tree dataset of eight belt transects (5 m × 1000 m) in the study area. A total of 2,227 individuals of 44 families, 98 genera, and 129 species were recorded. Combretaceae, Euphorbiaceae, and Anacardiaceae, showed the greatest importance value index. It was noticed that the most species were contributed by Euphorbiaceae and the tree density varied from 435 ha –1 to 767 ha –1 with an average basal area of 25.82 m 2 /ha. Shannon–Weiner index (H') ranged from 3.76 to 3.96, the Simpson index ranged from 0.96 to 0.97, evenness index ranged from 0.60 to 0.78, and species richness index ranged from 10.04 to 11.24. At present the biodiversity of these forests are under threat due to the anthropogenic and upcoming mining activities. The present study will help us to understand the patterns of tree species composition and diversity in the Eastern Ghats of India.


What is Biodiversity?

Biodiversität is a term used to describe the enormous variety of life on Earth. It can be used more specifically to refer to all of the species in one region or ecosystem. It refers to every living thing, including plants, bacteria, animals, and humans. Scientists have estimated that there are around 8.7 million species of plants and animals in existence.

Importance of Biodiversity

It plays a vital role in maintaining the ecological balance of the ecosystem.

  • Ecological Role: Apart from providing ecological balance to the environment, each species of biodiversity has a major function to play in the ecosystem. They play a major role in the production and decomposition of organic wastes, fixing atmospheric gases, and regulating water and nutrients throughout the ecosystem. The stability of the ecosystem increases with the diversity of the species.
  • Economical Role: It acts as a source of energy and has a major role in providing raw materials for industrial products such as oils, lubricants, perfumes, paper, waxes, rubber, etc. The importance of plant species for various medicinal use has been known for ages.
  • Scientific Role: Each species of the ecosystem contributes to providing enough evidence as to how life evolved on this planet and the role of each species in maintaining the sustainability of the ecosystem.

Types of Biodiversity

Biodiversity can be categorized into 3 types, They are:

  1. Genetic Diversity: Every individual of a particular species differs from each other in its genetic makeup. This genetic variability among the members of any plant or animal species is known as genetic diversity. When two individuals are closely related, they share more genetic information and hence, are more similar.
  2. Species Diversity: It can be defined as the variety of species within a particular region or habitat. This type of diversity can be found in both the natural ecosystem and the agricultural ecosystem.
  3. Ecosystem Diversity: There is a large diversity of different ecosystems that have distinctive species. This ecosystem varies with each other as per their habitats and the difference in their species. This ecosystem diversity can be found within a specific geographical region or a country or a state. This type of diversity also includes forests, grasslands, deserts, and mountains.

Loss of biodiversity also leads to the extinction of the plant and animal species and this loss can be either reversible or permanent. Human activities have been the major cause of the loss of biodiversity which has led to sudden changes in climate causing a big threat to biodiversity.

Causes of Loss of Biodiversity

Some of the major causes that have resulted in the loss of biodiversity are mentioned below:


How science outreach can help us protect biodiversity

As scientist we are lucky to experience the beauty and color of nature every day. We understand the value of every single species, from the smallest caterpillar to the largest of elephant to their ecosystem, as well as their potential as systems for the study of biological function and human disorders.

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We dedicate our lives to understand the evolutionary forces that gave rise to biological diversity, what keeps species apart, how they adapt to their environments, and how to use animal models to understand how biological systems work and how to fix them. We cannot forget however, that part of our role is also to share our love of nature and our appreciation of the importance of protecting it with our communities. Educating non-scientists on the magnificence of nature and scientific discovery is perhaps the most powerful weapon we have to protect our species.

This is by no means an easy task. A career in science is hard work, competitive and stressful at every single stage. No PhD student will ever say it was easy, and it only keeps getting busier and harder as we progress into our first tenure-track position. Here we embark into the bitter-sweet adventure of starting our own lab, with the constant pressure of writing grants, teaching classes and of course, doing top-notch research that will change the world. Even if the balance of activities might change as we progress as professors, it never gets easy or less busy.

So yes, I know, what I am proposing is not easy, and it only stretches our already packed schedule even further. It will be particularly hard for some and easier for others. Some of us find it easy to speak in public events and getting the public involved, while others need to learn how to address non-scientists as if we were learning a different language. Some of us work in institutions that encourage public outreach, and others will have to do it knowing it will not count, or even be encouraged in our promotion evaluations. But it is crucial, and in our own way, we can all find a way to contribute.

Outreach only becomes more important given the political senselessness of our current times. Things have changed. Our political leaders are not always the educated, admirable guides they once were. They have progressively abandoned the appreciation for data and rationality required to make important decisions and protect our well-being. It is thus more critical than ever for the scientific community to play its role making sure people understand the science behind the natural world and what it takes to protect it.

As we think about Earth Day and species conservation, it is easy to see the connection to scientists working in the field, studying the ecology and conservation of charismatic species like the African large mammals, tigers or colorful frogs, and how they could contribute to educating the community on how to protect biodiversity. It is true that working on these species helps. It sparks public interests and provides many opportunities to get the community involved in educational activities. But we can all help them in this important mission.

Outreach is not just for museums or scientists working on the "popular" species. How can you contribute if you work on Drosophila or laboratory mice? It might be less obvious how those of us interested in molecular biology or biomedical research can contribute to the protection of biodiversity. But I really think we can. Just by teaching people about Science and contributing to science education we will indirectly help the public better understand the arguments for species conservation. We can also teach them about the role animal models play in research that directly impacts humans, how we study biochemical and physiological processes and the mechanisms behind disease. It will only highlight the importance of preserving biodiversity and spark their interest in science.


The Importance of the Variety of the Species of Life on Earth

Biological diversity is the variety of species of living organisms of an ecosystem. In ecosystems that are more biodiverse, such as tropical forests, a large variety of plants, microorganisms and animals live in ecosystems that are less biodiverse, such as deserts, there is less variety of living organisms.

Abiotic Factors and Biodiversity

Weitere mundgerechte Fragen und Antworten unten

2. How does biological diversity relate to the characteristics of the abiotic factors of an ecosystem?

The availability of abiotic factors such as light, moisture, mineral salts, heat and carbon dioxide, more or less conditions the biodiversity of an ecosystem. Photosynthesis depends on water and light, and plants also need mineral salts, carbon dioxide and adequate temperature for their cells to work. In environments where these factors are not restrictive, the synthesis of organic material (by photosynthesis) is at a maximum, plants and algae can reproduce easier, the population of these organisms increases, potential ecological niches multiply and new species emerge. The large mass of producers makes the appearance of a diversity of consumers of several orders possible. In environments with restrictive abiotic factors, such as deserts, producers exist in small numbers and have less diversity, a feature that is extended to consumers and causes fewer ecological niches to be explored.

Vegetal stratification and biodiversity

3. How does the vegetal stratification of an ecosystem influence its biological diversity?

The vegetal stratification of an ecosystem, such as the strata of the Amazon Rainforest, creates vertical layers with particular abiotic and biotic factors, dividing the ecosystem into several different environments. Therefore, in the upper layer near the canopies of large trees, the exposure to light, rain and wind is greater, whereas moisture is lower compared to the lower layers. As you go down the strata, the penetration of light diminishes and moisture increases. Regarding ਋iotic factors, communities of each stratum present different compositions and features, food habits, reproduction strategies, etc. Such variations in abiotic and biotic factors put selective pressure on living organisms, causing them to be diversified as result, there are more ecological niches to be explored and more varied organisms emerge during the evolutionary process.

4. Despite having a large amount of biodiversity, why is the Amazon Rainforest facing the risk of desertification?

The natural soil of the Amazon Rainforest is not very fertile but it is enriched by the vegetal covering made of leaves and branches that fall from the trees. Deforestation reduces this enrichment. In deforestation zones, the rain falls directly on the ground causing erosion, “washing” away large areas (leaching) and contributing to making the soil even less fertile. In addition to that, deforestation prevents the recycling of essential nutrients for plants, such as nitrogen. In this manner, those regions and their neighboring regions undergo desertification.

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Bemerkungen:

  1. Akinoramar

    Ich denke du liegst falsch. Schreiben Sie mir in PM.

  2. Criostoir

    Kompetent geschrieben und sehr überzeugend, erzähl uns mal genauer, wie du es selbst herausgefunden hast

  3. Kern

    Wahrscheinlich gut gespielt

  4. Baldassare

    Die Idee ist großartig, ich stimme Ihnen zu.



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