BIODIVERZITA
BIODIVERZITA Biodiverzita neboli biologická rozmanitost bývá nejčastěji definována jako variabilita všech v forem života (v čase a prostoru) na všech v hlavních organizačních úrovních souhrn všech v genů,, druhů a ekosystémů určit itého území Diverzita zahrnuje různé procesy (strukturální, funkční), probíhající napříč hierarchií organizačních úrovní současný stav biodiverzity je výsledkem dlouhodobého, ho, ca 4 mld. let trvajícího vývoje, kterým Země prošla od svého vzniku až do současnosti Biodiverzita je nezbytná pro udržen ení života na Zemi, má zásadní význam pro existenci a prosperitu lidstva! 2
Rozložen ení biodiverzity na Zemi je velmi nerovnoměrné odraz různých, ne vždy zcela pochopených procesů a zákonitostí větší část globální diverzity je vázána na jižní polokouli nejnápadnější zákonitostí je pokles biodiverzity od rovníku k pólůmp ročně je nově objeveno ca 10 000 druhů organismů (hlavně hmyzu) Úroveň biodiverzity v jednotlivých zemích nízká vysoká 3
Současné znalosti biodiverzity jsou velmi neúpln plné, zejména v regionech s její nejvyšší úrovní; každým rokem je nově popsáno až 10 000 druhů (hlavně hmyzu). Měřítko diverzity časové (speciace vs. extinkce) prostorové (lokální, regionální, kontinentální a globální diverzita) Hodnocení biodiverzity úkolem taxonomie, genetiky, ekologie Typy diverzity genetická druhová ekosystémov mová kulturní 4
Genetická diverzita Genetická diverzita představuje rozmanitost organizmů v rámci r druhu (např. rozdíly v zastoupení genotypů v druhových populacích). genetická různorodost umožňuje organismům přizpůsobovat se proměnlivým abiotickým i biotickým podmínkám svého prostředí a dlouhodobě osídlovat vhodná stanoviště nukleotidy GENY chromozomy jedinci populace druhová diverzita * Genetická diverzita vliv ekosystémov mová diverzita ** často se genetická diverzita označuje jako molekulárn rní diverzita ( DNA, RNA, proteiny) BIODIVERZITA 5
ne všechny geny mají stejný význam v rámci celkové genetické diverzity; zvláš áště významné jsou geny řídící základní biochemické procesy, které se vyskytují u různých, často fylogeneticky vzdálených taxonů, a které vykazují obecně jen malou variabilitu molekulární diverzita hraje významnou roli při studiu populační struktury druhů,, při p řízení (managementu) cenných populací, molekulárn rní identifikaci druhů,, vývojových vztahů mezi taxony, rozší šíření druhů,, evoluce bioty různých r oblastí apod. genetická eroze ztráta gen. diverzity, zpravidla způsobená lidskými aktivitami; nejvíce patrná na populační či druhové úrovni (např. vymizení mnoha lokálních zemědělských plodin) genetická variabilita organismů umožňuje jak přírodní evoluční změny, tak i umělé selektivní křížení manipulace s genetickou diverzitou díky umělé selekci člověk zvýšil během posledních ca 10 000 let diverzitu některých skupin organismů (zem. plodiny, hospodářská zvířata) genetické inženýrství geneticky modifikované organismy (GMO), např. sója, kukuřice, rajče, rýže; atlantický losos 6
vyhynutí každé lokáln lní populace, přizpůsobené k místním (lokálním) stanovištním podmínkám, znamená ztrátu tu části genetické diverzity daného druhu, která tuto adaptaci umožňuje ztráty genetické diverzity mohou negativně ovlivnit i život lidstva (např. kvalitu výživy) např. vyhynutí volně žijících druhů rostlin, příbuzných pěstovaným zemědělským plodinám znamená nenahraditelnou ztrátu genetického materiálu potřebného pro zlepšování vlastností těchto plodin geny použité ke šlechtění nových odrůd nové odrůdy nahrazují původní typy snížení genetické diverzity dostupné ve volné přírodě pro účely šlechtění volně rostoucí primitivní formy, tradiční odrůdy moderní odrůdy 7
Druhová diverzita biodiverzita je velmi často používaná jako synonymum druhové diverzity (zvláště ve smyslu druhového bohatství) druhová diverzita ~ charakteristika společenstva, enstva, zohledňuj ující jak počet druhů (= druhové bohatství) ve společenstvu, enstvu, tak i relativní početnost či i biomasu jednotlivých populací změny biodiverzity se zpravidla hodnotí prostřednictvím změn v počtu druhů a jejich populací Definice druhu Biologická definice inice: skupina přírodních populací, které se mezi sebou skutečně nebo potenciálně kříží a které jsou reprodukčně izolovány od populací jiných druhů Evoluční (fylogenetická) ) definice inice: nejmenší evolučně izolovaná linie, která si udržuje uje v čase i prostoru svou identitu a která má svůj j vlastní nezávislý evoluční vývoj z hlediska biodiverzity jsou významné všechny formy života, nejen nápadné druhy rostlin či živočichů, ale i zdánlivě méně zajímavé a často lidským okem neviditelné druhy baktérií, hub či řas 8
Ekosystémy s nejvyšší druhovou diverzitou korálový ostrov Tropický deštný les tropický deštný (Zambie) les (Puerto Rico) 9
druhy jsou na Zemi rozmíst stěny velmi nerovnoměrn rně a podle určitých zákonitostz konitostí (tj. nenáhodně); nápadný je zejména nárůst diverzity od pólůp k rovníku (tzv. latitudináln lní gradient diverzity) příčiny jsou hlavně historické (např. pohyb kontinentů), abiotické (rozdílné vlastnosti půdy a klimatu) a biotické (rozdílné potravní sítě apod.) čím odlišnější je určitý druh od ostatních druhů (např. zbytek starobylé evoluční linie), tím významnější je jeho příspěvek do globální biologické diverzity některé druhy mají mnohem větší význam než jiné z hlediska celkové biodiverzity, protože vytvářej ejí životní prostřed edí mnoha další ším druhům např. stromy tropického deštného lesa umožňují existenci početné fauny endemických bezobratlých dosud bylo popsáno a pojmenováno přes 1,7 milionů druhů, celkové odhady se nejčastěji pohybují v rozpětí od 5 aža po 30 milionů druhů Vedle počtu druhů na stanovišti má velký význam i funkční diverzita, zahrnující bohatství různých interakcí mezi přítomnými druhy, procesů, životních strategií, trofických vazeb, přítomnost/absenci klíčových druhů apod. 10
Tab. 1: Globáln lní počty popsaných a odhadovaných druhů v jednotlivých říších (UNEP 1995, Global Biodiversity Assessment) Říše popsané druhy odhadovaný počet druhů Bacteria 4 000 1 000 000 Chromista, Protozoa * 80 000 600 000 Animalia 1 320 000 10 600 000 Fungi 70 000 1 500 000 Plantae 270 000 300 000 Celkově 1 740 000 ca 14 000 000 * dříve říše Protista mezi nejhůře prozkoumané skupiny organismů patří členovci (hlavně hmyz), háďátka, houby, prvoci a prokaryotní organismy základním předpokladem pro přijetí efektivních opatření k zastavení úbytku biodiverzity je co nejúpln plnější poznání druhové diverzity, stejně jako i znalosti geografického rozší šíření druhů na Zemi a jejich ekologické role v rámci r jednotlivých ekosystémů 11
ROZŠÍ ŠÍŘENÍ CÉVNATÝCH ROSTLIN NA ZEMI 12
DRUHOVÁ BOHATOST ČESKÉ REPUBLIKY Taxonomická skupina* Počet druhů Sinice a řasy 6 100 Houby 30 000 Mechorosty 848 Lišejn ejníky 1 400 Vyšší rostliny 2 500 Hmyz 24 800 43 000 Ostatní mnohobuněč ěční bezobratlí 5 800 8 000 Ryby a mihulovci 65 Obojživeln ivelníci 21 Plazi 11 Ptáci 576 Savci 86 V rámci ČR jsou Celkem druhově nejbohatší teplé vápencové a 71 flyšové 917 oblasti 92 521 (Český kras asi 1 600 druhů cévnatých rostlin, Pálava asi 1 300 druhů), popř. oblasti s pestrým reliéfem (Křivoklátsko, 1 250 druhů); naopak oblasti na neúživných horninách středních a vyšších poloh bývají chudší (Krkonoše 720 druhů). 13
Záchranné programy Záchranné programy zvláště chráněných druhů rostlin a živočichů (viz vyhláška č. 395/1992 Sb.) jsou zajišťovány orgány ochrany přírody s cílem vytvořit podmínky umožňující takovou péči o populace těchto druhů, která by vedla ke snížení stupně jejich ohrožení ( 52 zákona č. 114/1992 Sb., o ochraně přírody a krajiny). Vlastní statut záchranných programů byl u nás oficiálně zaveden až v roce 1992 zákonem č. 114/1992Sb. Postupně bylo Ministerstvem životního prostředí schváleno několik záchranných programů: rys ostrovid (Lynx lynx), tetřev ev hlušec (Tetrao urogallus), perlorodka říční (Margaritifera margaritifera), rdest dlouholistý (Potamogeton praelongus), matizna bahenní (Angelica palustris), vstavač "Záchranný program kriticky trojzubý (Orchis tridentata). Další záchranné ohrožen eného druhu tetřeva eva hlušce programy jsou v přípravné fázi. v České republice (1998 2007) Orchis tridentata Cíle do budoucna lépe vymezit priority záchranných programů, s přednostním zaměřením na kriticky a silně ohrožené druhy na základě ucelené a závazné koncepce záchranných programů, při zajištění komplexního a dlouhodobého financování vybraných, kvalitně zpracovaných záchranných programů. 14
Ekosystémov mová diverzita ekosystémov mová diverzita je zpravidla studována na lokální a regionální škále na rozdíl od genetické či druhové diverzity výslovně zahrnuje abiotické složky (geologický podklad, klima) některé ekosystémy dnes mizí závratnou rychlostí, např. tropické deštn tné lesy (odlesňování v tropech probíhalo v posledních dvou desetiletích rychlostí více než 12 milionů ha ročně plocha lesů mírného pásu se ve stejném období zvětšovala o téměř 3 miliony ha ročně) 15
Bližší podrobnosti o aktuálním stavu hlavních ekosystémů (biomů) na Zemi lze získat v materiálech projektu Hodnocení ekosystémů na přelomu tisícilet ciletí (Millennium Ecosystem Assessment*, 2005), na němž se podílelo na 1 360 expertů z 95 zemí. dostupné na http:www.millenniumassessment.org 16
Horká místa biodiverzity Jako horká místa (biodiverzity hotspots) jsou označovány 3 oblasti Středomoří s vysokou koncentrací vzácných, ohrožených, často endemických 4 Madagaskar či i reliktních druhů. 5 indobarmská oblast zaujímají jen 1,4 % souše, mají však značný evoluční 6 význam Karibská oblast vysoká priorita ochrany přírodyp 7 lesy na atlantickém pořeží většina horkých míst patří bohužel k oblastem s nejhustším Brazílie lidským osídlením Global Biodiversity Hotspots 1 Andy 2 Sundské ostrovy 8 Filipíny 9 jihoafrická floristická provincie 10 Střední Amerika 11 brazilské vnitrozemí 12 jihozápadní Austrálie 13 S-čchuan 14 Polynésie a Mikronésie 15 Nová Kaledonie 16 západní Ekvádor 17 západoafrické lesy 18 Západní Ghat a Srí Lanka 19 kalifornská floristická provincie 20 sukulentní karru 21 Nový Zéland 22 střední Chile 23 Kavkaz 24 Wallacea 25 východoafrické lesy v Keni a Tanzánii 17
Změny biodiverzity v čase přírodní ekosystémy jsou neustále vystaveny změnám v druhové diverzitě i když příčiny dřívějších extinkcí (v geohistorii Země bylo nejméně pět velkých extinkcí) jsou nejisté, byly pravděpodobně výsledkem náhlých změn prostředí, způsobených např. dopadem asteroidu či mohutnou sopečnou činností současn asná rychlost extinkcí je však v 100krát t aža 1000krát t většív ší než v prehistorické době a mohla by se zvýšit aža na 10 000 násobek, pokud by dnes ohrožené druhy vymřely; aktuálně ohroženo ca 8% cévnatých rostlin, přes 18% savců, 11% ptáků, 5% ryb! současn asné vymírání řady druhů (ať lokální či globální) je unikátní v tom, že je bioticky řízena, hlavně četnými aktivitami člověka Ztráta ta biodiverzity je zvláš ášť nebezpečná v tom, že je nevratná představuje dnes vysoce závaz važný globáln lní problém m lidstva! 18
Hlavní faktory ohrožuj ující biodiverzitu Země Exponenciáln lně rostoucí lidská populace a její spotřeba zemědělství Činnosti člověka rybolov průmysl urbanizace mezinárodní obchod ztráta či degradace biotopů znečišťování prostředí změny ve využívání půdy fragmentace stanovišť nadměrné využívání přírodních zdrojů klimatické změny introdukce invazních druhů ztráta ta biologické diverzity vymírání druhů a populací degradace ekosystémů eroze genetické diverzity a evolučního potenciálu ztráta ta ekosystémových služeb 19
Ekosystémov mové služby rozmanité způsoby, kterými přírodní ekosystémy pomáhají udržet život na Zemi Zásobovací potrava pitná voda dřevo a vlákna palivo aj. SLUŽBY EKOSYSTÉMŮ Podpůrn rné koloběhy živin tvorba půdy primární produkce aj. Regulační zmírňování výkyvů počasí čištění vody a vzduchu rozklad odpadních látek regulace záplav, eroze regulace škůdců a nemocí Kulturní estetické rekreační, ekoturistika vzdělávací aj. 20
Člověk využívá všech služeb ekosystémů rychle rostoucí měrou. Vsoučasné době je přibližně 60 % ekosystémových služeb označeno za znehodnocované nebo využívan vané neudržitelným způsobem (např. množství a složení odpadů produkovaných člověkem často výrazně převyšují schopnost ekosystémů tuto službu poskytovat). chudí lidé z rozvojových zemí jsou nejvíce závislí na službách ekosystémů http://www.cbd.int/doc/videos/cop-08/2010-target.swf, http://www.cbd.int/videos/default.shtml 21
Klíčovým dokumentem v ochraně biologické rozmanitosti zůstává Úmluva o biologické rozmanitosti (Convention on Biological Diversity CBD ) byla podepsána na konferenci OSN o životním prostředí a rozvoji (UNCED, Summit o Zemi ) v Rio de Janeiru v červnu 1992 (pro ČR vstoupila v platnost 3. března 1994) významný cíl Úmluvy do roku 2010 výrazně snížit rychlost úbytku biodiverzity na globální, regionální i národní úrovni (odsouhlaseno všemi účastníky v r. 2002) 22
Kulturní diverzita vztahy mezi lidmi i k okolní přírodě (způsoby využívání dostupných zdrojů) znalosti a praktiky původních obyvatel mají velký význam pro poznání a uchování biodiverzity i udržiteln itelného rozvoje lidské společnosti nosti naopak, pokles kulturní diverzity (zejména v důsledku zániku celých lokálních společenství) bývá spojen se ztrátou cenných znalostí o biodiverzitě daného území 23