Czy znane są już wszystkie gatunki zamieszkujące Ziemię? Jak wygląda różnorodność gatunkowa Polski w porównaniu z innymi obszarami? Które regiony na świecie są najbogatsze pod tym względem i dlaczego?

RCnghhvBq4OAi
Ryś euroazjatycki to największy przedstawiciel kotowatych w Europie.
Źródło: Jonas Bengtsson, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0.
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
  • czym jest różnorodność biologiczna;

  • typy różnorodności biologicznej;

  • czynniki, które mają wpływ na różnorodność biologiczną.

Twoje cele
  • Wyjaśnisz, na czym polega różnorodność gatunkowa.

  • Wykażesz związek między klimatem a różnorodnością gatunkową oraz ukształtowaniem terenu a różnorodnością gatunkową.

  • Podasz przykłady miejsc charakteryzujących się szczególnym bogactwem gatunkowym.

  • Wymienisz przykładowe gatunki należące do endemitów oraz do reliktów.

1. Liczba gatunków

Różnorodność gatunkowaróżnorodność gatunkowaRóżnorodność gatunkowa określana jest w odniesieniu do konkretnego ekosystemu lub obszaru. Wyraża się ją całkowitą liczbą gatunków tam występujących, często podawaną w przeliczeniu na jednostkę powierzchni. Im większa jest ta liczba, tym wyższa różnorodność gatunkowa badanego terytorium.

Precyzyjne ustalenie liczby gatunków żyjących w danym ekosystemie nie jest możliwe. Nawet na dostępnych i wielokrotnie przebadanych obszarach Europy wciąż spotyka się przedstawicieli gatunków, które nie zostały wcześniej opisane. Różnorodność gatunkową bardzo trudno określić przede wszystkim w głębinach oceanicznych, wnętrzach jaskiń czy niedostępnych zakątkach lasów tropikalnych, dlatego opisuje się ją jedynie szacunkowo. Pamiętać też należy, że nieustannie trwa ewolucja, skutkująca wymieraniem gatunków i pojawianiem się nowych.

Ważne!

Szacuje się, że w 2023 r. na Ziemi może żyć od 2 do 100 mln gatunków. Według uśrednionych wyliczeń naszą planetę zamieszkuje ok. 8,7 mln gatunków organizmów eukariotycznych, w tym ok. 400 tys. gatunków roślin i ok. 8 mln zwierząt, oraz 8–10 mln prokariontów.

Zdecydowanie łatwiej i dokładniej można określić liczbę gatunków kręgowców. Ocenia się ją na ok. 70 tys., z czego ok. 34 tys. to ryby, 21,5 tys. – płazy i gady, 11 tys. – ptaki, a tylko 6 tys. to ssaki.

Indeks górny Źródło: portal www.catalogueoflife.org, stan na dzień 21.03.2022 Indeks górny koniec

RuzC3aHB7MDLu1
Różnorodność gatunkowa biosfery (dane z 2022 r.).
Źródło: Aleksandra Ryczkowska, dane pobrano z portalu www.catalogueoflife.org, stan na dzień 21.03.2022, licencja: CC BY-SA 3.0.

Podstawową trudność w precyzyjnym ustaleniu liczby bezkręgowców stanowi określenie różnorodności gatunkowej owadów, czyli najliczniejszego taksonutaksontaksonu. Dotąd opisano ponad milion przedstawicieli tej grupy, jednak jej bogactwo gatunkowe jest z pewnością wielokrotnie wyższe – w zależności od opracowań szacuje się, że wynosi ono od 6 do 10 mln gatunków (niektóre źródła podają nawet wartość 30 mln). Równie trudne ze względu na liczebność grupy jest określenie różnorodności gatunkowej bakterii czy grzybów.

Galeria przedstawia wykresy ilustrujące dane na temat różnorodności gatunkowej w 2023 r.

1

Rozwój mikrobiologii, nauki pozwalającej poznać różnorodność bakterii oraz jednokomórkowych grzybów i protistów, ma duży wpływ na wzrost liczby opisanych gatunków. Ponadto odkrywanie nowych metod badawczych przyczynia się do systematyzowania grup znanych już od dawna.

Klasyfikacja wielu mikroorganizmów oparta jest na szczegółach ich budowy, które poznano dopiero dzięki zastosowaniu mikroskopii elektronowej. Porównywanie wybranych sekwencji DNA pozwala ustalić stopień pokrewieństwa między taksonami. Z drugiej strony rozwój nauki umożliwia weryfikację przynależności systematycznej wielu organizmów. Może to skutkować łączeniem różnych morfologicznie form w jeden gatunek, a w efekcie – zmniejszeniem liczby gatunków w danym taksonie.

Różnorodność gatunkową ekosystemów lądowych ocenia się na podstawie liczebności gatunków roślin naczyniowychrośliny naczynioweroślin naczyniowych w tych ekosystemach. Rośliny naczyniowe są bardzo dobrze poznane, a określenie ich liczby na danym obszarze jest łatwiejsze niż w przypadku przedstawicieli innych królestw. Organizmy te się nie przemieszczają i w większości przypadków osiągają rozmiary, które umożliwiają dostrzeżenie ich bez specjalistycznej aparatury.

Ocena bogactwa ekosystemów morskich opiera się głównie na różnorodności zwierząt, a także roślin, o ile występują na badanym obszarze.

Polecenie 1
RiIfRSMeCVOcg
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 1
Rd85pHY0tFBp9
Ustal różnorodność gatunkową pobliskiego lasu na podstawie liczby gatunków drzew. Poszukaj informacji w internecie, jakie gatunki drzew w nim rosną.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Ciekawostka

Naukowcy szacują, że ok. 85% gatunków organizmów lądowych i 90% organizmów morskich pozostaje nieznane człowiekowi i czeka na odkrycie.

iH4ZTlO1JT_d5e226

2. Gatunki endemiczne

Wśród gatunków żyjących na danym obszarze występują zarówno gatunki pospolite, jak i rzadko spotykane. Te ostatnie określa się jako endemityendemitendemity, czyli organizmy, których zasięg jest bardzo ograniczony. Endemity są unikatowe dla określonego obszaru, nigdzie indziej niewystępujące naturalnie. Należą do nich: legwany morskie, żółwie słoniowe i pingwiny równikowe z wysp Galapagos, hatterie z Nowej Zelandii, koale, emu, kangury, dziobaki i rogozęby z Australii, jaguary i pekari z Ameryki Środkowej i Południowej czy lemury, żyjące na Madagaskarze i Komorach.

Roślinnymi endemitami są żmijowce z wysp Makaronezji, australijskie eukaliptusy, sekwoje z Ameryki Północnej i afrykańska welwiczja przedziwna. Liczba endemitów na danym obszarze ma związek z jego różnorodnością gatunkową – tam gdzie występuje dużo endemitów, liczne i zróżnicowane są również inne gatunki.

Galeria przedstawia gatunki endemiczne

1

Duża liczba endemitów występuje na wyspach oceanicznych, np. Madagaskarze, Nowej Zelandii, Galapagos, oraz w wysokich górach. Ocean, oddzielający wyspę od stałego lądu, czy łańcuch górski, separujący dwa tereny położone po obu jego stronach, są naturalnymi barierami geograficznymi. Uniemożliwiają one przemieszczanie się większości organizmów z wyjątkiem tych, które mają zdolność do lotu na duże odległości, np. ptaków.

Populacje oddzielone od siebie ewoluują w inny sposób, zwłaszcza jeśli ich nisze ekologicznenisza ekologicznanisze ekologiczne różnią się warunkami siedliskowymi. U osobników izolowanych populacji powstają nowe cechy adaptacyjne, a te będące przystosowaniami do poprzednich warunków życia są eliminowane. W efekcie izolacji (po pewnym czasie, zwykle długim) populacje na tyle się różnią, że nie mogą się ze sobą krzyżować, czyli stają się odrębnymi gatunkami. Proces powstawania nowych gatunków nazywa się specjacjąspecjacjaspecjacją.

W Polsce liczba gatunków endemicznych jest niewielka. Flora naszego kraju rozwinęła się stosunkowo niedawno, po ustąpieniu lodowca ok. 10 tys. lat temu. Roślinność, która przed zlodowaceniem porastała środkową Europę, zanikła lub zachowała się jedynie na obszarach wolnych od lodu jako relikty. Po ustąpieniu lodowca rozprzestrzeniły się inne gatunki. Miały one mało czasu, by z izolowanych populacji wytworzyć odrębne gatunki czy choćby podgatunki.

Polskim endemitem niektórzy naukowcy określają sieję łebską, rybę występującą jedynie w jeziorze Łebsko; inni traktują ją jako podgatunek siei pospolitej. Podobnie modrzew polski klasyfikowany jest czasem jako odrębny, endemiczny gatunek, a czasem jako podgatunek modrzewia europejskiego.

Endemity występują w Tatrach, Pieninach i Sudetach, zarówno na terenie Polski, jak i krajów sąsiedzkich (Słowacji i Czech). Wśród roślin są to: ostróżka tatrzańska, skalnica tatrzańska, a wśród zwierząt: traszka karpacka i darniówka tatrzańska. W środowisku naukowym nie ma jednak zgody co do tego, czy wymienione organizmy są odrębnymi gatunkami.

Galeria przedstawia gatunki endemiczne występujące w Polsce

1
1
Polecenie 2
R1cKtyLQ0jcDi
Australia często jest nazywana krajem endemitów. 80% roślin naczyniowych, 83% ssaków, 89% gadów, 90% ryb i 93% płazów żyjących na tym kontynencie nie występuje nigdzie indziej na świecie. Sformułuj hipotezy wyjaśniające, dlaczego w Australii jest tak wiele endemitów. (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
iH4ZTlO1JT_d5e281

3. Gatunki reliktowe

Gatunki reliktowe są pamiątkami minionych epok geologicznych. Zachowały się tylko w miejscach, gdzie warunki przypominają te, jakie panowały w czasie powszechnego występowania tych organizmów.

W Polsce najczęściej spotyka się relikty polodowcowe. Nastanie zlodowacenia doprowadziło do tego, że tereny przed czołem lodowca zostały zasiedlone przez gatunki arktyczne, które znacznie powiększyły swój zasięg. Pod koniec epoki lodowej, wraz z przyjściem ocieplenia, gatunki te wycofały się na północ Europy, zmniejszając swój zasięg. W ich miejsce pojawiły się odmiany ciepłolubne, charakterystyczne dla obszaru śródziemnomorskiego. Jednak część gatunków arktycznych zachowała się na pojedynczych stanowiskach w rejonach o bardzo specyficznych warunkach siedliskowych, np. w chłodnym piętrze subalpejskim lub alpejskim w górach, a także na torfowiskach.

Gatunki takie, których obecny wąski zasięg to pozostałość po znacznie szerszym pierwotnym zasięgu, są nazywane reliktamireliktreliktami. We florze Polski do reliktów polodowcowych należą m.in. brzoza karłowata, dębik ośmiopłatkowy, wierzba lapońska, zimoziół północny, skalnica śnieżna – rośliny charakterystyczne dla obszarów górskich.

RlUqUzvye4l9A
Skalnica śnieżna.
Źródło: Kim Hansen, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 3
Rm8xqhHDttUhP
Wyjaśnij, jakie znaczenie naukowe ma występowanie na danym obszarze gatunków reliktowych. (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
iH4ZTlO1JT_d5e333

4. Czynniki warunkujące różnorodność gatunkową

Na różnorodność gatunkową ekosystemów istotny wpływ mają: klimat, dostępność wody i ukształtowanie terenu. Strefy roślinności na Ziemi zależne są od klimatu panującego na danym obszarze, dlatego ich układ jest równoleżnikowy, podobnie jak stref klimatycznych. Dzieje się tak, ponieważ rośliny do wzrostu potrzebują przede wszystkim określonej temperatury i wilgotności. Najwięcej gatunków żyje w strefie klimatu wilgotnego i ciepłego, a najmniej – w środowisku bardzo suchym i zimnym.

Najmniejszą różnorodnością gatunkową roślin charakteryzują się takie obszary, jak pustynie piaszczyste i lodowe oraz półpustynie, tundra i stepy. Natomiast ogromne bogactwo gatunków występuje w tropikalnych lasach deszczowych.

W 2022 r. w dżungli amazońskiej żyło ponad 3 miliony gatunków różnych organizmów. Na jednym hektarze występowało od 40 do 300 gatunków roślin, a całą powierzchnię dżungli porastało aż 55 tys. gatunków. W 2023 r. w Amazonia była zamieszkana przez ponad 3 tys. gatunków ryb, 689 gatunków ssaków, 517 gatunków płazów, 1832 gatunki ptaków, 744 gatunki gadów, a także prawie 130 tys. gatunków bezkręgowców. Różnorodność grzybów żyjących w dżungli amazońskiej szacowano nawet na 30 tys. gatunków.

R1mZyvK552j9o1
Różnorodność gatunkowa roślin naczyniowych.
Źródło: Anita Mowczan, licencja: CC BY-SA 3.0.

Drugim po klimacie czynnikiem mającym wpływ na różnorodność gatunkową biosfery jest ukształtowanie powierzchni terenu. W górach występuje znacznie większa liczba gatunków niż na nizinach. Wynika to z różnorodności warunków panujących na terenach górskich, np. dużej zmienności temperatury i wilgotności, różnej ekspozycji na promieniowanie słoneczne i wiatr oraz zróżnicowania typów podłoża w poszczególnych partiach gór. W Polsce Tatry są obszarem o największej różnorodności gatunkowej. W samym Tatrzańskim Parku Narodowym żyje ponad 1000 gatunków roślin naczyniowych i 8 tys. gatunków zwierząt.

Różnorodność gatunkowa na wyspach zależy od ich powierzchni, odległości od stałego lądu i zróżnicowania panujących na nich warunków siedliskowych. Im wyspa jest większa, tym więcej gatunków na niej żyje. Dodatkowo im bardziej jest oddalona od lądu, tym więcej spotyka się na niej endemitów.

1
Polecenie 4
R13npWacdEYrI
Rozpatrz przypadek różnorodności gatunkowej na wyspach leżących na tej samej szerokości geograficznej w pobliżu Afryki i w większym oddaleniu od niej. Na których wyspach należy się spodziewać większej różnorodności gatunkowej i dlaczego? (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Wśród ekosystemów wodnych najwyższym poziomem różnorodności gatunkowej cechują się rafy koralowe. Największa z nich, Wielka Rafa Koralowa, zlokalizowana jest wzdłuż północno‑wschodniego wybrzeża Australii. „Szkielet” raf koralowych tworzą korale madreporowekorale madreporowekorale madreporowe oraz inne organizmy o osiadłym trybie życia, np. gąbki i stułbiopławystułbiopławystułbiopławy. Dają one schronienie dla licznych gatunków ryb, małży, żółwi, krabów, rozgwiazd. Korale są także pożywieniem dla niektórych zwierząt.

Niestety, zmiany temperatury wody oraz zanieczyszczenie mórz i oceanów związane z działalnością człowieka przyczyniają się do niszczenia raf koralowych i spadku bioróżnorodności.

R14XS0gLUf56d
Rafa koralowa środkowego Pacyfiku.
Źródło: Tom Nugent, Worldfish, Flickr, licencja: CC BY-SA 3.0.
iH4ZTlO1JT_d5e387

Podsumowanie

  • Różnorodność gatunkowa wyrażana jest całkowitą liczbą gatunków występujących w danym ekosystemie lub na określonym obszarze, często w przeliczeniu na jednostkę powierzchni.

  • Różnorodność gatunkowa danego obszaru zależy od wielu czynników środowiska, takich jak: klimat, ukształtowanie terenu, dostępność wody, rodzaj gleby. Najwięcej gatunków występuje w klimacie ciepłym i wilgotnym. Góry cechują się większą różnorodnością gatunkową niż niziny.

  • Szczególnym bogactwem gatunkowym charakteryzują się tropikalne lasy deszczowe oraz rafy koralowe.

  • Endemity najczęściej występują na wyspach oceanicznych, zwłaszcza tych położonych w dużym oddaleniu od kontynentu, oraz w wysokich górach. Przykłady endemitów to m.in. pingwiny równikowe z wysp Galapagos, kangury i dziobaki z Australii.

  • Relikty to gatunki o wąskim zasięgu, występujące dawniej powszechnie na danym terenie. Relikty występujące w Polsce to m.in. skalnica śnieżna, wierzba lapońska i brzoza karłowata.

bg‑azure

Praca domowa

iH4ZTlO1JT_d5e451
11
Ćwiczenie 1
R1PVZI1zYIvRv
Wskaż, gdzie możemy spodziewać się większej liczby endemicznych gatunków: na Malcie czy na Nowej Kaledonii. Odpowiedź uzasadnij. (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Słownik

endemit
endemit

rzadki gatunek (rzadziej inny takson) o bardzo ograniczonym zasięgu występowania, unikatowy dla danego obszaru (miejsca lub regionu), niewystępujący naturalnie poza nim

korale madreporowe
korale madreporowe

koralowce z silnie rozbudowanym wapiennym szkieletem zewnętrznym; w większości żyją w koloniach, budując rafy koralowe

nisza ekologiczna
nisza ekologiczna

związek populacji ze środowiskiem; oznacza zajmowaną przez gatunek przestrzeń fizyczną wraz z oddziałującymi na nią czynnikami środowiska

relikt
relikt

gatunek, którego obecny wąski zasięg jest pozostałością znacznie szerszego zasięgu, istniejącego w minionych epokach geologicznych; w Polsce reliktami polodowcowymi są: brzoza karłowata, dębik ośmiopłatkowy czy skalnica śnieżna

rośliny naczyniowe
rośliny naczyniowe

rośliny przystosowane do życia na lądzie, mające zwykle dobrze rozwinięty system korzeniowy i wytwarzające tkanki przewodzące; należą do nich paprotniki i rośliny nasienne

różnorodność gatunkowa
różnorodność gatunkowa

jeden z poziomów różnorodności biologicznej; liczba gatunków w danym ekosystemie lub na danym obszarze

specjacja
specjacja

proces powstawania nowych gatunków wskutek niemożności krzyżowania się ze sobą osobnikówi izolowanych populacji

stułbiopławy
stułbiopławy

gromada parzydełkowców, u których występuje przemiana pokoleń: polipa i meduzy

takson
takson

(gr. taxis – rząd, szereg, porządek) jednostka systematyczna (jak np. gromada) lub grupa organizmów zaszeregowanych do określonej kategorii (jak np. gatunek czy typ); jednostka taksonomiczna na dowolnym poziomie hierarchii nazywana jest taksonem

iH4ZTlO1JT_d5e540

Zadania

1
Pokaż ćwiczenia:
11
Ćwiczenie 1
RYD735XwS6vE4
Wskaż nazwę gatunku przedstawionego na fotografii.
Źródło: Agnieszka Michalik, Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Ćwiczenie 1
RqubPCoyzFIKZ1
Zaznacz nazwę endemicznego gatunku występującego w Polsce. Możliwe odpowiedzi: 1. Skalnica tatrzańska, 2. Skalnica tatrzańska, 3. Skalnica tatrzańska, 4. Skalnica tatrzańska
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Ćwiczenie 2
RAJmDhxbrM8Hf
zadanie interaktywne
Źródło: Katarzyna Lech, licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Ćwiczenie 3
R1Mgl8DGPsjbi
zadanie interaktywne
Źródło: Katarzyna Lech, licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 4
RrpIyKsrYM93w
zadanie interaktywne
Źródło: Katarzyna Lech, licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 5
RpO7WOluboTZt
Łączenie par. Oceń, czy podane stwierdzenia są prawdziwe czy fałszywe. Liczbę roślin występujących na Ziemi szacuje się na ponad 4 mln gatunków. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. W Polsce występuje ponad tysiąc endemitów. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Liczba endemitów na wyspie jest tym mniejsza, im bardziej wyspa jest oddalona od kontynentu. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Drugim po klimacie najważniejszym czynnikiem warunkującym rozmieszczenie gatunków roślin jest ukształtowanie terenu. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
Źródło: Katarzyna Lech, licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑azure

Notatnik

RuDjONNxYvaRb
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.