Bioróżnorodność – w najprostszym ujęciu: rozmaitość form życia wraz z cała ich zmiennością na poziomie genów, gatunków i ekosystemów, w skali Ziemi lub bliższych jednostek biogeograficznych. Według definicji przyjętej oficjalnie prze – Konwencję o różnorodności biologicznej, różnorodność gatunkowa oznacza ,,zróżnicowanie wszystkich żywych organizmów występujących na Ziemi m.in. w ekosystemach lądowych, morskich i innych wodnych, jak też z zespołach ekologicznych, których organizmy te są częścią. Dotyczy to różnorodności wewnątrzgatunkowej i różnorodności na poziomie ekosystemów’’. Bioróżnorodność jest pojęciem wyrażającym pełny dynamizm żywej przyrody: skład genetyczny gatunków zmienia się w czasie i przestrzeni wskutek naturalnego i antropogenicznego oddziaływania selekcyjnego. Występowanie i liczebność gatunków w zespołach ekologicznych uzależnione są od czynników biotycznych i fizycznych. Zagadnienie różnorodności biologicznej stało się jednym z głównych paradygmatów ekologii, współczesnej ochrony przyrody i polityki środowiskowej. Najistotniejszym elementem bioróżnorodności jest – różnorodność gatunkowa, utożsamiana często z różnorodnością ekologiczną, jakkolwiek określenie różnorodności gatunkowej zaczyna się od systematyki, a nawet wchodzi w zakres definicji dziedziny biologii. Ostatnio coraz większego znaczenia nabierają badania różnorodności biologicznej na poziomie wewnątrzgatunkowym, genetycznym.
Największym wkład w tworzenie teorii bioróżnorodności mają Amerykanie (m.in. R.H. MacArthur, R.H. McIntosh, E.C. Pielou, E.O. Wilson) oraz Hiszpan R. Margalef. Problematyka różnorodności biologicznej stała się zasadniczą częścią wielkiego międzynarodowego programu – Strategii Ochrony Świata, a także globalnej idei tzw. – rozwoju zrównoważonego. Zagadnienia dotyczące różnorodności biologicznej omawia najszerzej wielkie zbiorowe dzieło pt. ,,Global Biodiversity Assssment’’ wydane w 1995 r. przez – Program Środowiskowy Narodów Zjednoczonych.
Do najczęściej stosowanych miar różnorodności gatunkowej należą:
- wskaźnik Margalefa Dma, gdzie
- Dma = (S-1) : logN
- wskaźnik Menhinicka Dme, gdzie
- Dme =
W powyższych wzorach użyto następujących oznaczeń: S – liczba gatunków w zespole, N – liczba osobników w zespole.
KATEGORIE BIORÓŻNORODNOŚCI
l. Bioróżnorodność genetyczna zróżnicowanie obserwowane wewnątrz populacji, najczęściej określane przez poziom jej heterozygotyczności (stosunek liczby osobników heterozygotycznych do homozygotycznych). Organizmy morskie mają z reguły wyższą różnorodność genetyczną niż lądowe i słodkowodne, spowodowaną szerszym zasięgiem występowania i przemieszczania się.
2. Bioróżnorodność gatunkowa najczęściej stosowana, wyraża się ją liczbą gatunków na jednostkę powierzchni lub w danym środowisku. Spośród 1.7 mln znanych dziś gatunków tkankowców około 1 mln to owady (nie występują w morzach), a około 300 tys. to gatunki morskie. Stopień poznania fauny morskiej, a zwłaszcza głębinowej jest wciąż bardzo słaby i szacunkowe oceny liczby gatunków morskich czekających na odkrycie wahają się w granicach 0.510 mln.
3. Bioróżnorodność filetyczna określana na poziomie typów taksonomicznych. Spośród 39 typów zwierząt dziś tylko jeden jest wyłącznie lądowy (pazurnice), 15 to formy pasożytnicze, a wszystkie pozostałe mają swoich przedstawicieli w morzach (ryc. 4).
4. Bioróżnorodność funkcjonalna rozumiana poprzez koncepcję "niszy ekologicznej", opisującej całościowo rolę organizmu w biocenozie, z uwzględnieniem jego powiązań pokarmowych, preferencji siedliskowych i oddziaływań międzygatunkowych. Jest to szczególnie ważny rodzaj bioróżnorodności, ponieważ określa stopień zastępowania się gatunków na danym terenie (jeżeli jest więcej drapieżników, miejsce wytępionego gatunku zajmie następny).
5. Bioróżnorodność zespołów organizmów określa, jak zgrupowania fauny czy flory zmieniają się wraz z gradacją warunków środowiska (np. od ujścia rzeki do morza).
6. Bioróżnorodność siedlisk liczba różnych miejsc, w których mogą bytować dane organizmy (gładka skała przybrzeżna jest mało zróżnicowanym siedliskiem, przeciwnie do rafy koralowej).
Człowiek zanieczyszcza wody ściekami komunalnymi, rolniczymi, przemysłowymi, niekiedy nawet radioaktywnymi. Poza tym zbiorniki wodne zatruwane są przez stały napływ wód z intensywnie nawożonych i traktowanych pestycydami pól uprawnych, z hałd przemysłowych, z wysypisk śmieci oraz z odpadów atmosferycznych.
Organizmy wodne wykazują różną wrażliwość na te zanieczyszczenia, które mogą wpływać szkodliwie na podstawowe procesy życiowe, np. hamować działanie enzymów, aktywność organizmów. Przy większym zakwaszeniu wód najbardziej wrażliwe gatunki giną, np. łosoś, płoć, inne osłabiają swoja aktywność. Rozwijają się głównie takie rośliny, jak glony i mchy wodne.
Do zbiorników wodnych spływają zanieczyszczenia z pól uprawnych, co powoduje zakwity glonów, prowadzące do braku tlenu w warstwie przydennej i śmierci organizmów tam żyjących.
Powietrze jest nie zbędne do życia ludziom, zwierzętom i roślinom. Jednakże rozwój uprzemysłowienia, motoryzacji oraz inna działalność człowieka spowodowały jego zanieczyszczenie. Do atmosfery dostają się zanieczyszczenia, głównie w postaci pyłów i gazów. Mogą być przenoszone na duże odległości przez wiatr. Powodują zmiany naturalnego składu powietrza, są szkodliwe dla ludzi, jak i dla zwierząt oraz roślin. Głównymi zanieczyszczeniami powietrza są pyły, tlenki siarki, azotu i węgla. Część z nich opada na glebę, pozostałe – jak tlenki siarki i azotu – reagują z parą wodną zawartą w powietrzu, tworząc kwasy i wraz z wodą deszczową
Opadają na glebę w postaci kwaśnych deszczów. Niszczą rośliny, powodują skażenie gleb i zbiorników wodnych.
Wskutek nadmiernej intensyfikacji rolnictwa obserwuje się zmniejszanie się bioróżnorodności. Utrata jej przejawia się zanikiem wielu starych (lub lokalnych), niekiedy nawet wartościowych odmian roślin uprawnych, owocowych drzew i krzewów, a także lokalnych ras zwierząt. Ograniczanie bioróżnorodności polega głównie na genetycznym ujednolicaniu agroekosystemów, co w dłuższym okresie czasu może być dla nich zgubne. Niewielkie zróżnicowanie genetyczne organizmów danego ekosystemu potęguje niebezpieczeństwa degeneracyjne populacji osobników w obrębie rodzajów i gatunków, a także wzrost infekcji chorób i szkodników.
Zwiększenie bioróżnorodności można osiągnąć przez uprawę jak najszerszego zestawu odmian roślin uprawnych, wprowadzanie upraw współrzędnych i ograniczenie stosowania agrochemikaliów, a także przez wprowadzanie nowych ras zwierząt gospodarskich.
Co najmniej 20 gatunków zwierząt i roślin ginie z naszej planety każdego dnia w wyniku zanieczyszczeń i przekształceń w ich naturalnym środowisku. Szacuje się, że po 2000 r. tempo to wzrosło do 100 gatunków dziennie. Wymieranie zwierząt jest procesem naturalnym, podczas którego słabe gatunki nie potrafiące się przystosować do zmieniających się warunków życia, giną.
Na ogół gatunki rozwijają się lepiej razem niż osobno. Różnorodność natury wykorzystujemy na wiele sposobów. Od dzikich roślin i zwierząt pochodzi całe nasze pożywieni, większość leków i niezliczone inne produkty – poczynając od politury do mebli kończąc na zelówkach do butów. Na przykład bez wierzby nie byłoby aspiryny. Ostatnio w oparciu o odmianę cisa została wynaleziony obiecujący lek przeciwrakowy. Urozmaicenie w przyrodzie pozwala nam także napawać się urokiem otoczenia.
Wszystko wskazuje na to, że pomimo niszczącej działalności człowieka, żyjemy w epoce wyjątkowej różnorodności fauny i flory. Liczba gatunków rosła w trakcie ewolucji, obniżając się po każdym z okresów wielkiego wymierania. Największa taka udokumentowana katastrofa zdarzyła się z końcem permu, na przełomie er paleozoicznej i mezozoicznej. Przestało wtedy istnieć 96% gatunków i 50% rodzin fauny morskiej. Ciekawe, że wymierały przede wszystkim gatunki wydaje się, że, jak dotąd, nie spotkało to jeszcze żadnego taksonomicznego typu fauny.
Liczbę gatunków na Ziemi obniżały nie tylko gwałtowne katastrofy. W ciągu ery mezozoicznej na całej Ziemi panował klimat tropikalny lub subtropikalny bez lodowców i stref zimnych. Ocean był ciepłym zbiornikiem z bardzo słabym mieszaniem wody. Na głębokości poniżej 200 m panowały warunki beztlenowe tak jak obserwujemy to dziś w Morzu Czarnym. Życie ewoluowało więc w wodach płytkich i powierzchniowych.
Ta historyczna zaszłość tłumaczy, dlaczego do dziś liczba gatunków występujących na płytkim dnie morskim jest dużo wyższa niż gatunków zasiedlających toń wodną otwartego oceanu. Gigantyczna, trójwymiarowa przestrzeń wód otwartego oceanu zamieszkana jest tylko przez około 1200 gatunków ryb, podczas gdy w wąskim pasie wód przybrzeżnych żyje ponad 13 tys. gatunków. Pionowe mieszanie wód oceanu, które umożliwia dopływ natlenionych wód do jego głębin, umożliwiając ekspansję fauny, rozpoczęło się dopiero w czasie trzeciorzędowego oziębienia klimatu.
Blisko 70% populacji ludzkiej żyje w pasie do 60 km od morskich wybrzeży, a niemal wszystkie największe miasta świata to porty morskie. Ten fakt w oczywisty sposób wskazuje, jak wielka jest presja obecności człowieka na przybrzeżny ekosystem morski. Jednym z najważniejszych zjawisk, z jakimi organizmom morskim przychodzi się zmierzyć, jest degradacja siedlisk. Szczególnie dotyczy to strefy tropikalnej i raf koralowych. W 1993 roku oceniono, że blisko 60% powierzchni raf koralowych w Azji zniszczono przy okazji wydobycia wapienia koralowego, a także przez zanieczyszczenia chemiczne, używanie dynamitu do połowu ryb i zamulenie wód powodowane erozją gleby.
Poza rafami koralowymi najbardziej zagrożone są namorzyny, słone bagna, estuaria i równie pływowe. Wszystkie te miejsca są ważne jako naturalne wylęgarnie fauny morskiej (nursery grounds) miejsca, gdzie większość jaj, larw i młodych osobników dorasta przed migracją na szelf i do wód otwartych. Na zmniejszanie się bioróżnorodności wpływa nie tylko niszczenie siedlisk, ale również ich rozdzielanie.
Nieustający rozwój człowieka powoduje coraz większy jego wpływ na otoczenie, prowadzi to do zagospodarowywania coraz to nowych i większych terenów na naszej planecie. Sprawia to, że wymierają słabsze gatunki roślin i zwierząt, jednocześnie przez postęp cywilizacyjny stale niszczone jest środowisko naturalne.
Różnorodność biologiczna w Polsce jest dość dokładnie poznana, żyje tu ok. 70 tys. gatunków, w tym ok. 2,7 tys. gatunków roślin naczyniowych, 33-45 tys. gat. zwierząt, w tym ok. 600 gat. Kręgowców. Różnorodność biologiczna Polski jest stosunkowo duża, ponieważ obejmuje środowiska górskie, nizinne, nadmorskie i morskie, a ponadto Polska leży na pograniczu klimatów: atlantyckiego i kontynent.; stąd na jej terenie wiele gatunków ma swoje granice zasięgów: wsch., zach., pd. i północną.
Wyginięcie gatunku na Ziemi jest nieodwracalną stratą w różnorodności biologicznej, znika bowiem gatunek i kombinacja genów w nim zawarta; gatunek ten miał swoje miejsce i swoją funkcję w ekosystemie: w wyniku jego utraty ekosystem ten staje się mniej stabilny. Tworzy się więc programy zachowania gat. zagrożonych wyginięciem; dzielą się one na 2 grupy zw.: in situ (w środowisku życia) i ex situ (poza tym środowiskiem). Ochrona in situ to działania podejmowane w przyrodzie, takie jak: ochrona, odtworzenie i zwiększenie obszaru środowisk, w których dany gatunek występuje, wprowadzenie (reintrodukcja) gatunku na tereny, gdzie już wyginął, ograniczenie eksploatacji gatunków, wydanie zakazów jego niszczenia, zabijania, poławiania i innych. Ochrona ex situ polega na przetrzymywaniu i rozmnażaniu gat. poza jego naturalnym środowiskiem, np.: hodowla w specjalnych fermach lub ogrodach botanicznych. i zoologicznych, rozmnażanie przy doborze osobników do krzyżowania o jak najmniejszym skoligaceniu, konserwowanie nasion, zarodków, w niskich temperaturach, tak by można było ich użyć w odpowiednim czasie do odtworzenia gatunku. lub jego puli genowej. Z założenia o zachowaniu wszystkich gat. wynika zasada zachowania wszystkich odmian uprawnych roślin i ras hodowlanych zwierząt, szczególnie starych; chociaż odmiany te powstały w wyniku działalności człowieka, uważa się, że specyficzny zestaw genów, które one reprezentują, jest wartościowy ze względów kulturowych (wynik kultury danych społeczności) i ze względów użytkowych, ponieważ ich pula genowa jest specyficzna i bogatsza od ras współczesnych. Poziom ekologiczny różnorodności biologicznej odnosi się do systemów ekologicznych, specyfiki ich składu gatunkowego i opartej na nim równowagi biologicznej. Wekosystemach, a także do niepowtarzalności mozaiki ekosystemów w krajobrazie ekologicznym. Różne typy ekosystemów powstały w wyniku dopasowania się gatunków i liczebności ich populacji (troficznej i paratroficznej) do struktury ekosystemu w określonych warunkach środowiska; jeżeli dany typ ekosystemu ulegnie zniszczeniu, przyroda może go odtworzyć w ciągu długiego czasu (setek lat) pod warunkiem, że istnieje imigracja - dopływ odpowiednich gatunków z zewnątrz; ekosystemy b. bogate w gatunki, zniszczone na wielkich obszarach, są nieodtwarzalne (np. deszczowe lasy tropikalne). Powinna być także prowadzona ochrona krajobrazu ekologicznego, charakterystycznego dla danego obszaru nie tylko ze względu na jego specyfikę przyrodniczą, ale także ze względu na jego cechy estetyczne (piękno krajobrazu).