11.Różnorodność biosfery

dlaczego jest wiele gatunków:

-wiele strategi metabolicznych

-dobur naturalny

-zmiany klimatyczne

ZRÓŻNICOWANIE FORM ŻYCIOWYCH

a) Źródła zmienności org. żywych

-zmienność genetyczna (rekombinacja)

-mutacje

b)Każdy org.jest unikatem

-wpływ środowicka w czasie rozwoju osobniczego (bliźnięta)

-działanie doboru naturalnego na rozkład cech w populacji fenotypów

-dobór zależny od częstości- faworyzyje osobniki skrajne

-dobór rozrywający + dobór zależny= duże zróżnicowanie fenotypów

c) Różnorodność gatónkowa

-specjacja-zmiana w pulach genowych która uniemożliwia krzyżowanie się dwóch osobników z tego samego gatunku. Powstawanie nowych gatunków.

d)Różnorodność prebiotyczna i wczesna ewolucja form życia

-jednorodność kodu genetycznego świadczy o wspólnym przodku

-teoretycznie heterotrof który przekształcił się w drapieżnika i/lub pasożyta

-pod wpływam braku pokarmu organizmy udoskonaliły mechanizm pobierania substancji przez symbioze kilku osobników

-pod wpływem w.w. przyczyny powstały autotrofy (nie było słońca-chemoautotroy)

e) Nieciągłość zmienności

-Gatunnki- zróżnicowane org pogrupowane w zbiory wewnątrz których zmienność jest mniejsza niż między nimi

-dwie przyczyny grupowań

1)kombinacje cech fizycznie nie możliwe

2)dobór naturalny wytwarza mechanizm nieuchronnie prowadzące

ZMIANY LICZBY GATUNKÓW W HISTORII BIOSFERY

Za miarę różnorodności biologicznej w paleontologii przyjmuje sie liczbę rodzin.

Przyjmuje się, że ogólny wzorzec zmian różnorodności gatunkowejodtworzony jest wiernie w zapisie paleontologicznym.

Hipoteza ekologiczna wyzwolenia-większa zmienność genetyczna to materiał dla ewolucji

Radiacja ewolucyjna- proces polegający na zwiększaniu się taksonomicznej różnorodności i morfologicznego zróżnicowania z powodu adaptacji do zmian lub zajmowania nowych ekoprzestrzeni. Radiacje ewolucyjne mogą wpływać na jeden klad lub wiele, mogą być gwałtowne lub stopniowe - gdy są gwałtowne i występują w jednej linii ewolucyjnej jako przystosowanie do środowiska, nazywane są radiacją adaptacyjną

Hipoteza Czerwonej Królowej- koncepcja wyjaśniająca między innymi proces "ewolucyjnego wyścigu zbrojeń", powstała w 1973.

Twórca hipotezy Czerwonej Królowej, ewolucjonista Leigh Van Valen z uniwersytetu w Chicago, założył, że silna konkurencja wymusza stałe zmiany ewolucyjne o charakterze kierunkowym. Przykładem jest "wyścig zbrojeń" pomiędzy drapieżnikami i ich ofiarami (drapieżniki są coraz szybsze i sprawniejsze i lepiej "uzbrojone" dlatego, że ich ofiary są coraz szybsze i sprawniejsze). Nazwa hipotezy jest zapożyczeniem z powieści Lewisa Carrolla Po drugiej stronie lustra(w powieści Czerwona Królowa szachów, biegnąc bez przerwy wraz ze zmieniającym się otoczeniem, mówiła do Alicji Tutaj (...), aby utrzymać się w tym samym miejscu, trzeba biec ile sił).

Koncepcja Czerwonej Królowej to koncepcja względności wszelkiego postępu. Zasada ta jest szczególnie dobrze obserwowana wśród drapieżników i ich ofiar bądź pasożytów i ich żywicieli, gdyż towarzyszy temu zjawisku ewolucyjnemu zarówno działanie antagonistyczne, jak i działanie polegające na współpracy. Inaczej mówiąc: wymierają te gatunki, które są mniej plastyczne od rywali.

W okresach między katastrofami i radiacjami trwa stałą przemianę gat. Ewolucja musi trwać dalej aby utrzymać status quo ante.

ILE GATUNKÓW ŻYJE OBECNIE NA ZIEMI

1.Stan znajomości współczesnej flory i fauny

-1,5mln gatunków zwierząt wyższych

-owady-751000

-ptaki-8000

-ssaki-4700

-w Polsce 50 000 gatunków znanych

-morza 15% znanych gatunków 80% wszystkich znanych typów

-33 typy metazoa --> 32 w morzach 21 tylko morskie / lądy 11 typow 1 tylko na lądzie

PRÓBY OSZACOWANIA RZECZYWISTEJ LICZBY GATUNKÓW

Tempo odkrywania nowych form świadczy o tym, że jest ich znacznie więcej niż gatunków dotychczas poznanych. W 1982 r. Entomolog Erwin na podstawie zbiorów chrząszczy z 19 drzew oszacował całkowitą liczbę gatunków stawonogów w lasach równikowych świata - 30 mln gatunków. Ale biorąc pod uwagę zaniżony lub zawyżony wynik doświadczenia szacuje się, że poszukiwana liczba gatunków może się zawierać w 10-80 mln.

Najlepiej zbaany faunistycznie obszar- Wielka Brytania.

Zespół amerykańskich oceanologów doszedł do wniosku, że całkowita liczba gatunków głębinowej makrofauny morskiej może sięgać 10 mln. Ogromna luka w poznaniu liczby gatunków mikroorganizmow: bakterii, grzybów, pierwotniaków, ponieważ są mikroskopijne i występują w niewielkich zagęszczeniach. Wniosek: znamy na pewno mniej niż 5 % wszystkich obecnie żyjących gatunków bakterii.

Techniki stosowane w oszacowaniu gatunków:

• PCR- umożliwia dowolne rozmnożenie śladowych ilości DNA

• hybrydyzacja i sekwencjonowanie DNA- pozwalają zidentyfikować pokrewieństwo filogenetyczne organizmu

• metody fizykochemiczne

Tempo eksterminacji gatunków przewyższa tempo ich poznania (szczególnie międzyzwrotnikowa strefa). W tej strefie jest aż 80% wszystkich gatunków lądowych ( 30 tys kręgowców, 170 tys roślin kwiatowych i ok 250 tys innych gatunków). Tymczasem biorożnorodność jest tak olbrzymia, że można szacować na 8-100 mln gatunków. Poz względem liczebności świat zdominowany przez owady i mikroorganizmy, a pod względem udziału w realizacji cyklów biogeochemicznych przez mikroorganizmy i rośliny naczyniowe.

PRZESTRZENNA ZMIENNOŚĆ RÓŻNORODNOŚCI GATUNKOWEJ W BIOSFERZE

Różnorodność gatunkowa przejawia zmienność geograficzną.

1. Liczba gatunków jest większa w rejonach gorących i maleje w miarę oddalania się od równika ku biegunom.

2. Liczba gatunkow na lądach jest większa niż w morzach i oceanach.

3. Liczba gatunków maleje ze wzrostem wysokości ponad poziom morza.

Deszczowe lasy równikowe mają 7% powierzchni planety i zawierają 90% bogactwa gatunkowego. Następne miejsce pod względem różnorodności zajmują rafy koralowe i fynbos ( zarośla Afryki Płd) Oraz kwongan w Australii Zachodniej.

Przyczyny geograficznego zróżnicowania liczby gatunków (według ekologa Currie):

• klimat (łagodniejszy więcej gatunków)

• zmienność klimatu (stabilniejszy więcej gatunków)

• rozmaitość siedlisk (bardziej zróżnicowane więej gatunków)

• historia (więcej czasu pozwala na pełną kolonizację i wyewoluowanie nowych gatunków)

• energia (różnorodność ograniczona przez liczbę energii do podziału pomiędzy gatunki)

• konkurencja (sprzyja różnorodności, bo sprzyja specjalizacji, ale zmniejsza liczbę gatunków)

• drapieżnictwo ( osłabia konkurencyjne wykluczanie- więcej gatunków)

• zaburzenia ( osłabia konkurencyjne wykluczanie- więcej gatunków)

PET- potencjalna ewapotranspiracja, czynnik najsilniej korelujący z różnorodnością gatunkową badanych kręgowców lądowych. Zintegrowana miara energii dostępnej w środowisku (bez względu na ilość dostępnej wody). Jest to najważniejszy czynnik (zaraz po nim dostępność wody).

Istotny wpływ na liczbę gatunków bytujących w różnych regionach może wywierać szerokość zakresu adaptacji fizjologicznych, dostosowana do lokalnej zmienności warunków klimatycznych.

Reguła Rapoporta- zasięg gatunku jest tym większy, im dalej jego centrum leży od równika.

Zależność liczby gatunków od wielkości areału:

• Im większą powierzchnię objęto badaniami, tym większą znajduje się liczbę gatunków, przy czym ta zależność jest krzywoliniowa.

• Region biogeograficzny całe swoje bogactwo gatunkowe zawdzięcza specjacji, a rzeczywista liczba gatunków ustala się w wyniku równowagi między tempem specjacji, a tempem wymierania.

• Wielkość obszaru powoduje, że tempo wymierania gatunków jest małe.

ZNACZENIE GLOBALNEJ RÓŻNORODNOŚCI GATUNKOWEJ I JEJ ZAGROŻENIA

Wymierania plejstoceńskie i współczesne:

• kolebką naszego gatunku była Afryka Wschodnia, skąd człowiek rozprzestrzenił się w ciepłe rejony Europy i Azji. Pózniej Australię i Nową Gwineę, Syberię oraz Ameryki. Nasz liczebność szybko wzrastała, przez co wytępiono wielkie gatunków zwierząt.

• 73% ssaków wyginęło w Ameryce Płn, 80% w Ameryce Płd, 86% w Australli

• w Nowej Zelandii zginęły strusie moa, a na Madagaskarze lemury, żółwie i nielotne ptaki

• mimo epoki lodowcowej wiele danych wskazuje, że jednak zwierzęta wyginęły z naszej winy, a nie ze zlodowaceń

Przyczyny wytępienia gatunków:

zniszczenie środowiska naturalnego, wyparcie przez intruzów, zmiana środowiska przez zanieczyszczenia chemiczne, hybrydyzacja, nadmierna eksploatacja.

Pożytki z różnorodności biologicznej:

• znaczenie dla człowieka praktyczne, etyczne i estetyczne oraz kulturowe

• szansa zrozumienia licznych zjawisk = motor badań naukowych

• korzyści: czerpane przez człowieka bezpośrednio z zasobów współczesnej biosfery ( produkcja leków, żywności, innych surowców)

• wykorzystywanie różnorodnośći w techniczych zastosowaniach biologii molekularnej

---