Przeczytaj
Środowisko przyrodnicze składa się z elementów biotycznych, czyli organizmów żywych oraz abiotycznych, takich jak: formy rzeźby, klimat, wody powierzchniowe i podziemne, gleby itd. Komponenty abiotyczne decydują o cechach siedliska, czyli całokształcie warunków glebowych, wodnych, klimatycznych, ukształtowania powierzchni itp. Siedlisko odpowiada zaś wymaganiom ekologicznym określonych formacji roślinnych, zespołu roślinnego lub określonego gatunku roślin. Dlatego też zróżnicowanie biosfery jest bezpośrednio powiązane ze zróżnicowaniem środowiska abiotycznego. W warunkach naturalnych dużemu zróżnicowaniu cech abiotycznych towarzyszy zwykle znaczne zróżnicowanie cech biotycznych. Prawidłowość ta nie jest niestety obserwowana w obszarach antropogenicznie przekształconych, w których człowiek, poprzez uprawę i inne formy zagospodarowania terenu, upraszcza strukturę gatunkową roślin i zwierząt, uniezależniając ją od cech siedliska.
Czym są bioróżnorodność oraz georóżnorodność i jakie są między nimi relacje?
Różnorodnością biologiczną, zwaną też bioróżnorodnością, nazywamy rozmaitość form życia występujących na Ziemi. Pełną definicję pojęcia znaleźć można w Konwencji o Ochronie Bioróżnorodności ogłoszonej w Rio de Janeiro w 1992 roku w czasie Szczytu Ziemi (światowej Konferencji Narodów Zjednoczonych na temat Środowiska i Rozwoju). Według Konwencji bioróżnorodność to: „(...) zróżnicowanie wszystkich żywych organizmów występujących na Ziemi, w ekosystemach lądowych, morskich i słodkowodnych oraz w zespołach ekologicznych, których są częścią. Dotyczy to różnorodności w obrębie gatunku, pomiędzy gatunkami oraz ekosystemami (...)”.
Bioróżnorodność w obrębie gatunku (wewnątrzgatunkowa) mierzona jest różnicami genetycznymi pomiędzy osobnikami i populacjami, a jej wskaźnikiem jest występowanie w populacji wielu allelialleli tego samego genu. Bioróżnorodność gatunków (międzygatunkowa) wyrażana jest poprzez liczbę i równomierność występowania gatunków w określonym ekosystemie. Natomiast bioróżnorodność zespołów lub ekosystemów mierzona jest liczbą zróżnicowanie siedlisk naturalnych oraz ekosystemów w nich funkcjonujących występujących na danym terenie.
Georóżnorodność, w przeciwieństwie do bioróżnorodności, nie doczekała się do dziś powszechnie akceptowanej definicji. Badacze definiują to pojęcie w różny sposób, m.in. jako:
przyrodnicze zróżnicowanie elementów geologicznych (minerały, skały, skamieniałości), geomorfologicznych (formy rzeźby terenu) i glebowych wraz z ich zespołami, powiązaniami, właściwościami, interpretacją i systemami;
naturalne zróżnicowanie powierzchni Ziemi, obejmujące aspekty geologiczne, geomorfologiczne, glebowe, wody powierzchniowe, a także systemy ukształtowane w wyniku naturalnych procesów (endo- i egzogenicznych) oraz działalności człowieka.
Można więc powiedzieć, że georóżnorodność to różnorodność skał, minerałów, skamieniałości, form terenu, osadów i gleb wraz z naturalnymi procesami, które je tworzą i zmieniają.
Bioróżnorodność i georóżnorodność są ze sobą ściśle powiązane. Komponenty abiotyczne, ich cechy i procesy je kształtujące decydują bowiem o warunkach, w jakich np. rozwijają się określone zbiorowiska roślinne i żyją populacje zwierzęce. Środowisko przyrodnicze nie jest bowiem przypadkowym nagromadzeniem elementów ożywionych i nieożywionych oraz procesów. To prawidłowy i jednolity system, w którym wszystkie one pozostają w nierozerwalnej od siebie zależności i wzajemnie się warunkują, tworząc stan równowagi (homeostazy).
Geografowie fizyczni od dawna przyjmują, że rola poszczególnych komponentów w systemie środowiska jest zróżnicowana, bowiem niektóre z nich wyraźnie dominują nad pozostałymi, wpływając na ich cechy. Do komponentów przewodnich należy budowa geologiczna, rzeźba oraz makroklimat (skala globalna) lub/i mezoklimat (skala regionalna). Komponentami podporządkowanymi są zaś wody, gleby i roślinność. Czynniki te wpływają na klimat lokalny, a całości podporządkowany jest świat zwierzęcy. Prawidłowości te, potwierdzone zresztą badaniami empirycznymi, określają ścisłe związki między bio- i georóżnorodnością. Warto jednak zauważyć, że zasada ta dotyczy tylko środowiska naturalnego, ponieważ w warunkach antropopresjiantropopresji zależności te ulegają daleko idącym zmianom, prowadząc niekiedy do degradacji.
Co zagraża bio i georóżnorodności?
Postępująca antropopresja powoduje znaczne zmiany bio- i georóżnorodności w skali globalnej, regionalnej i lokalnej. Jakie mogą być konsekwencje tego wpływu? Przedstawili to obrazowo w 1998 roku amerykańscy ekolodzy Paul Ehrlich i Brian Walker badający zjawiska zachodzące obecnie w przyrodzie, w tym konsekwencje zmian bioróżnorodności. Sformułowali oni hipotezę „wypadających nitów” (rivet popping) mającą na celu wyjaśnienie pojęcia bioróżnorodności i wpływu na nią utraty gatunków. Hipoteza ta zakłada, że funkcjonowanie ziemskiego ekosystemu przypomina samolot, z którego wypadają nity. Strata jednego czy nawet kilku nitów nie spowoduje katastrofy, jeśli jednak zostanie przekroczona ich krytyczna liczba statek powietrzny rozpadnie się. W tej analogii samolot to nasza planeta, nity to gatunki, a wiatr, które je porywa, to my. Podobnie jest z ekosystemem - jeśli zginie tylko jeden gatunek, utrata sprawności ekosystemu jako całości jest stosunkowo niewielka, jeśli jednak zginie któryś z kolei gatunek, system przestaje działać i ulega katastrofie (podobnie jak rozbije się samolot, który stracił zbyt dużo nitów).
Obecnie bioróżnorodność na całym świecie zmniejsza się w niespotykanym wcześniej tempie – wymieranie gatunków zachodzi 1000 razy szybciej niż zwykle. Szacuje się, że około miliona gatunków roślin i zwierząt jest już zagrożonych wyginięciem, a liczba ta nigdy nie była tak duża w całej dotychczasowej historii ludzkości. Dlatego coraz częściej mówi się, że Ziemia znajduje się aktualnie w okresie szóstego wielkiego wymierania. Tylko w ciągu ostatniego wieku liczba gatunków zwierząt na lądach spadła o ok. 20%, a zagrożonych jest 30‑40% gatunków morskich.
Od wieków ludzie traktują środowisko przyrodnicze jako źródło zasobów służących wyłącznie zaspokajaniu nieograniczonych potrzeb rosnącej liczby ludności. Im więcej czerpiemy z lądów i mórz, tym bardziej cierpi na tym bioróżnorodność i georóżnorodność naszej planety.
Według Raportu „Global Assessment” opracowanego w 2019 roku przez Międzyrządową Platformę Naukowo‑Polityczną ds. Różnorodności Biologicznej i Usług Ekosystemowych (IPBES), poświęconego utracie bioróżnorodności na Ziemi głównymi przyczynami tego zjawiska są:
nadmierna eksploatacja zasobów (gatunków) powodująca brak równowagi między liczebnością poszczególnych gatunków i ich rolą w łańcuchu pokarmowym,
zmiana jakości siedlisk wskutek zanieczyszczenia środowiska, zmian klimatu, wprowadzania obcych, inwazyjnych gatunków,
niszczenie naturalnych siedlisk i ich fragmentacja.
Dlaczego ważna jest georóżnorodność oraz bioróżnorodność?
Jaką rolę spełniają poszczególne gatunki w funkcjonowaniu ekosystemów? Czy ważne jest zachowanie bogactwa gatunkowego na Ziemi? Czym grozi postępująca utrata bio- i georóżnorodności na naszej planecie? Te pytania stawiają sobie badacze zajmujący się ochroną środowiska i ekologią. Dołączają do nich także specjaliści w naukach ekonomicznych i społecznych.
Dlaczego tak ważne są bioróżnorodność i georóżnorodność? Zapewniają one właściwe, zrównoważone funkcjonowanie ekosystemów na Ziemi i wpływają w sposób bezpośredni na możliwości wykorzystania zasobów biologicznych i mineralnych przez człowieka.
Skutki zagrożenia bio- i georóżnorodności rozpatrywane są głównie w aspekcie utylitarnym – pogarszającej się szeroko pojętej jakości życia człowieka w zmienionym antropogenicznie środowisku. Gospodarowanie mające na celu przekształcanie zasobów przyrodniczych, biologicznych i mineralnych w dobra ekonomiczne, polega bowiem na zaspokajaniu nieograniczonych potrzeb człowieka przy użyciu ograniczonych zasobów przyrodniczych. Konsekwencją takiego działania musi być zmniejszenie bio- i georóżnorodności, co z kolei oddziałuje na dynamikę wzrostu gospodarczego na zasadzie sprzężenia zwrotnego. Mniejsza dostępność zasobów uniemożliwia utrzymanie wysokiej dynamiki wzrostu gospodarczego przez dłuższy okres i stwarza konieczność poniesienia dodatkowych nakładów na ich odnowienie lub restrukturyzację działalności gospodarczej. W związku z tym obniżenie bio- i georóżnorodności zaczyna być obecnie traktowane jako jedna z barier wzrostu gospodarczego, którą trzeba uwzględnić w planowaniu i polityce gospodarczej. Wydaje się, że dalszy rozwój będzie coraz bardziej limitowany koniecznością utrzymania właściwej bio- i georóżnorodności środowiska.
Zmiany bio- i georóżnorodności mają też wymiar czysto ekologiczny – zagrażają strukturze i prawidłowemu funkcjonowaniu ekosystemów. Chociaż wszystkie ekosystemy są w stanie do pewnego stopnia przystosować się do stresów związanych z redukcją różnorodności biologicznej, to znacząca utrata bioróżnorodności (40‑60% gatunków) zmniejsza złożoność ekosystemu, ponieważ zmieniają się role pełnione przez poszczególne gatunki i ich miejsce w łańcuchu troficznym.
Przeanalizujmy kilka różnych przykładów tych zjawisk.
Nadmierna eksploatacja łowisk stała się jednym z największych zagrożeń dla bioróżnorodności oceanów. Szacuje się, że światowe floty rybackie tracą każdego roku 50 miliardów dolarów z powodu uszczuplenia zasobów ryb morskich.
Zatoka Monterey w Kalifornii była przed laty miejscem występowania licznej populacji sardynek. Jednak nadmierna, niekontrolowana eksploatacja (przełowienie) doprowadziła do całkowitego załamania się ich populacji, sprowadzając ją do poziomu uniemożliwiającego jej odtworzenie. W konsekwencji zmalała wielkość połowów, zakłady przetwórstwa ryb upadły, rybacy stracili pracę, a gatunki zwierząt, które żywiły się sardynkami wyginęły. Podobne zjawiska wystąpiły w latach 70. XX wieku w związku z przełowieniami sardeli peruwiańskiej, będącej głównym zasobem naturalnym Peru. Wiązały się one wówczas z poważnymi stratami gospodarczymi.
Zasobom ryb zagraża także masowy wzrost populacji meduz występujący m.in. wskutek zmian klimatu, wzrostu temperatury wód i ich eutrofizacji. Meduzy konkurują z rybami o pożywienie, żywią się rybią ikrą i mogą przetrwać w środowiskach ubogich w tlen. Przełowienie eliminuje głównego konkurenta meduz i pogłębia eksplozję ich populacji.
Gatunkiem inwazyjnym może stać się dowolne zwierzę, roślina czy inny organizm (np. wirus) wprowadzony celowo lub przypadkowo do środowiska, w którym wcześniej nie występował. Gatunki te mają na całym świecie wpływ na utratę bioróżnorodności, wypierają bowiem gatunki rodzime, zmieniają strukturę gatunkową i układ łańcuchów pokarmowych, przez co oddziałują na przyrodnicze i gospodarcze funkcje ekosystemów.
Spektakularnym przykładem tych zjawisk jest eksplozja populacji królika europejskiego sprowadzonego do Australii w XVIII i XIX wieku. Z uwagi na ciepłą zimę i brak naturalnych wrogów zwierzęta te szybko się rozmnożyły zagrażając rodzimym gatunkom, a wskutek wyjadania roślin doprowadziły do erozji gleby na dużą skalę. Ekspansji królików sprzyjało także wylesienie terenu i zmiana obszarów leśnych i zaroślowych w pola uprawne. Uważa się, że czynnik ten miał największy wpływ na utratę gatunków w Australii i spowodował znaczące straty w rolnictwie kraju.
Gatunkiem inwazyjnym jest także lis rudy rozprzestrzeniony na całej półkuli północnej, którego zasięg występowania wzrasta wraz z ekspansją człowieka. Dotarł on m.in. do Australii w połowie XIX wieku, gdzie w roli głównego drapieżnika zastąpił diabła tasmańskiego. Uważa się, że przyczynił się on do wyginięcia co najmniej 20 gatunków australijskich ssaków, ponieważ stał się drapieżnikiem alfa na terenach, na których prawie nie miał konkurencji. Rozprzestrzenienie lisów na południowych terytoriach Australii spowodowało spadek liczebności niektórych kopiących nory ssaków o średniej wielkości, np.: kanguroszczurów, kangurzaków rudawych, mrówkożerów workowatych, pazurogonów pręgoudych i kuoków.
Innym przykładem może być Adelges tsugae – owad z rzędu pluskwiaków, który dotarł z Azji do Stanów Zjednoczonych w latach 50‑tych XX wieku. Odpowiada on za zniszczenie 80% choin na wschodzie Stanów Zjednoczonych. Spowodowało to utratę przestrzeni życiowej dla ptaków wijących gniazda w koronach drzew, a także wzrost temperatury dotychczas zacienionych wód rzek i strumieni. Wskutek tego zmniejszyła się liczebność zamieszkujących je populacji zwierząt (np. pstrągów).
Według Międzynarodowej Unii Ochrony Przyrody (IUCN) znaczny wpływ na różnorodność biologiczną będą miały zmiany klimatu, zarówno na poziomie ekosystemu, jak i na poziomie gatunkowym i liczebności populacji. Większość ekosystemów jest co prawda względnie odporna na zmiany klimatu, należy jednak pamiętać, że wiele z nich może ulec nieodwracalnemu zniszczeniu, jeśli ich progi odporności zostaną przekroczone. Szacuje się, że zmiany klimatyczne zagrażają ponad 4000 gatunków na świecie – najbardziej wrażliwe są gatunki roślin i zwierząt związanych z siedliskami wodnymi i górskimi, a także z lasami naturalnymi. Co prawda gatunki roślin i zwierząt mają zdolność adaptacji do zmian klimatu głównie przez przesuwanie zakresu występowania w wyższe albo niższe szerokości geograficzne lub wysokości nad poziomem morza, jednak przy obecnym nasileniu antropogenicznych zmian środowiska nie nadążają z dostosowaniem się do nowych warunków. Przykładem jest szczekuszka zamieszkująca skaliste obszary gór i płaskowyżów (np. Wyżyny Tybetańskiej), żyjąca głównie w chłodnych siedliskach pod skałami i głazami, które przypominają wyspy otoczone cieplejszymi dolinami. W miarę wzrostu temperatury powietrza ich siedliska stają się coraz mniejsze lub znikają całkowicie, a zwierzęta migrują w górę zboczy w poszukiwaniu chłodu.
Można zapytać, jakie znaczenie ma tak niewielki ssak jak szczekuszka dla ekosystemu i człowieka? Okazuje się, że ogromne – zwierzę to buduje nory, które są głównym domem dla jaszczurek i małych ptaków, jest pokarmem dla niemal wszystkich zamieszkujących regiony górskie drapieżników, przyczynia się zmniejszenia ryzyka erozji gleby po ulewnych deszczach, a także zjada gatunki roślin, które są trujące dla zwierząt gospodarskich. Szczekuszka jest gatunkiem kluczowym w ekosystemie łąk alpejskich.
Na całym świecie obserwowane jest zmniejszenie populacji owadów zapylających, zwłaszcza pszczół. Przyczyną wymierania rodzin pszczelich są pestycydy stosowane w intensywnym, wysokotowarowym rolnictwie. Wymieranie pszczół i innych gatunków zapylających roślinny (np. nietoperze, motyle i żuki) doprowadzi do gigantycznych szkód finansowych i zmusi przemysł do rezygnacji z produkcji wielu produktów spożywczych. Szacuje się, że egzystencja 75% kultur roślinnych, które spożywamy zależy właśnie od tych owadów. Z półek znikną m.in.: jabłka, cebula, marchew, cytryny, brokuły, awokado i ogórki. W świecie bez nietoperzy nie będzie bananów, mango, tequili ani czekolady. Skutki wymierania organizmów zapylających można zauważyć już dziś. W Chinach kwiaty jabłoni rolnicy zapylają ręcznie, w holenderskich szklarniach kwiaty pomidorów oraz cukinii zapylają trzmiele kupowane przez rolników w specjalistycznych sklepach, zaś w Izraelu opracowano nową, automatyczną technologię zapylania roślin, która ma zastąpić pszczoły.
Zmniejszenie bioróżnorodności ma także wpływ na zmiany georóżnorodności. Wielu przykładów w tym względzie dostarcza Puszcza Amazońska. Wilgotny, wiecznie zielony las tropikalny to najbardziej różnorodna pod względem biologicznym formacja roślinna na świecie. Powodem tak dużej różnorodności biologicznej amazońskich lasów jest fakt, że nigdy nie podlegały one zlodowaceniu, dlatego cykl rozwoju populacji roślinnych i zwierzęcych przebiegał bez większych zakłóceń. Wycinanie lasów w celu uzyskania terenów pod uprawę i pastwiska oraz związany z tym brak zwartej roślinności powoduje nasilenie niszczącej glebę erozji. Sprawia także, że następuje silne ogrzanie gruntu, co z kolei powoduje zmniejszenie wilgotności powietrza i sumy opadów, wzmagając zjawisko suszy nawet w znacznej odległości od obszarów wylesionych. Transpiracja jest bowiem niezbędna do wystąpienia opadów, także w głębi lądu, daleko od oceanu. Wylesienie którejkolwiek z trzech głównych stref lasów tropikalnych na świecie może więc w rezultacie doprowadzić do suszy w głównych obszarach rolniczych świata.
Utrzymywanie odpowiedniej bio- i georóżnorodności przynosi człowiekowi same korzyści. Jest warunkiem produkcji zdrowej żywności, zapewnia czystą wodę do picia i obecność różnorodnych składników pokarmowych w produktach spożywczych zaspokajających potrzeby żywieniowe. Powoduje także ograniczanie występowania chorób zakaźnych, bowiem większość epidemii, a nawet pandemii, takich jak COVID‑19 jest wynikiem niewłaściwej eksploatacji dzikich zwierząt. Bioróżnorodność odgrywa także ważną rolę w przemyśle farmaceutycznym, ponieważ znaczna część leków korzysta z naturalnie występujących gatunków roślin i zwierząt. Przykładem mogą być np. leki stosowane w chemioterapii wytworzone z cisa pacyficznego. Według Center for Biological Diversity wskutek spadku bioróżnorodności tracimy obecnie co najmniej jeden potencjalny lek co dwa lata. Obszary o dużej bioróżnorodności są także tradycyjnym celem destynacji turystycznych. Szacuje się, że rafy koralowe będące jednym z najbardziej bioróżnorodnych ekosystemów świata generują wpływy z turystyki wynoszące nawet 36 mld USD rocznie. Różne gatunki roślin i zwierząt mają również znaczenie symboliczne dla wielu kultur i religii, np. żółwie morskie występujące w mitologii hinduistycznej i w „opowieściach czasu snu” australijskich Aborygenów są obecnie zagrożone wyginięciem. Widniejący na fladze Libanu cedr libański, który od czasów starożytnych był intensywnie wycinany jako cenny materiał budulcowy, dziś także należy do gatunków zagrożonych w stanie naturalnym.
Szczególne znaczenie dla życia na Ziemi ma bio- i georóżnorodność gleby. Szacuje się, że w 20‑centymetrowej warstwie gleby uprawnej o powierzchni 1 hektara żyje: 10 t bakterii, 4 t dżdżownic, 370 kg pierwotniaków, 140 kg glonów, 17 kg owadów, 6 kg skoczogonków i wiele innych. Organizmy glebowe, dzięki roli jaką pełnią w ogólnym procesie przemiany materii i energii w przyrodzie, są odpowiedzialne za rozkład związków organicznych. Jeżeli z jakichkolwiek przyczyn zostałyby one zniszczone, gleba stanie się martwa, ustanie rozkład obumarłej materii organicznej, a powierzchnię kuli ziemskiej pokryje warstwa nierozkładalnych szczątków roślin i zwierząt. Tym samym nastąpi zachwianie równowagi ekologicznej w środowisku prowadzące w konsekwencji do zaniku form życiowych, bowiem po pewnym czasie (szacowanym na kilkadziesiąt, może kilkaset lat) nastąpi prawdopodobnie wyczerpanie rezerw materiału do budowy struktur komórkowych.
Słownik
jedna wersja genu
całokształt oddziaływania człowieka na środowisko
elementy przyrody ożywionej mające bezpośredni lub pośredni wpływ na inne elementy biocenozy i ich abiotyczne środowisko
zróżnicowanie życia na wszelkich poziomach jego organizacji; obejmuje zróżnicowanie genów, gatunków oraz ekosystemów