Закономерности и измерение биоразнообразия
Как биологическое разнообразие определяется, количественно оценивается и картируется на уровнях генов, видов и экосистем — и почему оно так неравномерно распределено по планете.
Definition
Биоразнообразие — это разнообразие жизни на всех уровнях организации, условно разделяемое на генетическое разнообразие внутри видов, видовое разнообразие внутри сообществ и экосистемное (или сообщественное) разнообразие в ландшафтах. Его измерение сочетает подсчет таксонов (богатство), равномерность их численности и, все чаще, их филогенетическую и функциональную отличительность.
Scope
Эта область охватывает концептуальные и количественные основы науки о биоразнообразии: три классических уровня разнообразия (генетическое, видовое и экосистемное), метрики, используемые для их измерения, и крупномасштабные географические закономерности, которые они образуют. Она включает оценку видового богатства и индексы разнообразия, разделение альфа/бета/гамма разнообразия, широтный градиент разнообразия и другие пространственные закономерности, идентификацию горячих точек и центров эндемизма, а также индикаторы и системы мониторинга, используемые для отслеживания изменений биоразнообразия во времени. Она исключает основные экологические процессы, формирующие структуру сообществ (рассматриваемые в экологии), и движущие силы утраты биоразнообразия (рассматриваемые в разделе «Угрозы биоразнообразию»).
Sub-topics
Core questions
- Сколько видов существует и сколько остаются неописанными?
- Какие метрики наилучшим образом отражают разнообразие на генетическом, видовом и экосистемном уровнях?
- Почему видовое богатство достигает пика в тропиках и снижается к полюсам?
- Где сосредоточены наиболее богатые видами и наиболее уязвимые регионы?
- Как можно надежно выявлять и отслеживать изменения биоразнообразия во времени?
Key concepts
- Видовое богатство и выровненность видов
- Индексы разнообразия (Шеннона, Симпсона)
- Альфа-, бета- и гамма-разнообразие
- Эндемизм и виды с ограниченным ареалом
- Филогенетическое и функциональное разнообразие
- Зависимость «вид-площадь»
- Индикаторы биоразнообразия и основные переменные биоразнообразия
Key theories
- Уровни биоразнообразия
- Биоразнообразие иерархически организовано на генетическое, видовое и экосистемное разнообразие; сохранение требует внимания ко всем трем, поскольку они отражают взаимодополняющие аспекты биологической изменчивости.
- Альфа-, бета- и гамма-разнообразие
- Разделение Уиттекера различает локальное (альфа) разнообразие, смену видов между участками (бета) и общее региональное (гамма) разнообразие, предоставляя масштабно-специфическую основу для сравнения сообществ.
- Горячие точки биоразнообразия
- Небольшое число регионов сочетает исключительный эндемизм с серьезной потерей среды обитания; сосредоточение усилий по сохранению на этих горячих точках может защитить непропорционально большую долю видов на единицу площади.
Clinical relevance
Измерение лежит в основе всех решений по сохранению: оценки того, сколько видов существует и где они сконцентрированы, определяют, где приоритетно осуществлять охрану, как проектировать заповедники и достигаются ли международные цели. Анализы горячих точек напрямую повлияли на распределение глобального финансирования, а стандартизированные индикаторы являются основой для отчетности по таким соглашениям, как Конвенция о биологическом разнообразии.
History
Современная концепция биоразнообразия сформировалась в 1980-х годах, а сам термин стал популярным примерно во время Национального форума по биоразнообразию 1986 года и последующих работ Э. О. Уилсона. Количественные основы старше: индексы разнообразия, заимствованные из теории информации в середине XX века, зависимость «вид-площадь» из островной биогеографии и глобальное картирование горячих точек из работ Майерса в конце 1980-х и 1990-х годах.
Debates
- Сколько видов существует на Земле?
- Оценки глобального видового богатства различаются на порядок, поскольку большинство таксонов, особенно насекомые, микробы и глубоководные организмы, остаются неописанными; методы экстраполяции и предположения о темпах открытия сильно различаются.
- Какая мера разнообразия должна определять сохранение?
- Приоритизация по видовому богатству, эндемизму, филогенетической отличительности или функциональному разнообразию может указывать на разные регионы, и нет единого мнения относительно наилучшей метрики.
Key figures
- Robert H. Whittaker
- Edward O. Wilson
- Norman Myers
- Stuart Pimm
Related topics
Seminal works
- myers2000
- pimm2014
- primack2014
Frequently asked questions
- Каковы три уровня биоразнообразия?
- Генетическое разнообразие (изменчивость внутри и между популяциями вида), видовое разнообразие (разнообразие видов в сообществе или регионе) и экосистемное разнообразие (разнообразие местообитаний, сообществ и экологических процессов).
- В чем разница между видовым богатством и разнообразием?
- Богатство — это просто количество присутствующих видов. Индексы разнообразия, такие как Шеннона и Симпсона, сочетают богатство с выровненностью — насколько равномерно представлены виды — поэтому два сообщества с одинаковым богатством могут различаться по разнообразию.
- Что такое горячая точка биоразнообразия?
- Регион, который обладает исключительной концентрацией эндемичных видов и потерял значительную часть своей первоначальной среды обитания. Горячие точки используются для сосредоточения ограниченных ресурсов сохранения там, где они могут защитить наибольшее количество видов, находящихся под наибольшей угрозой.