ΙΩΣΗΦ ΛΥΚΑΚΗΣ Ομ. Καθηγητής Πανεπιστημίου Πατρών Οικολογική και εξελικτική θεώρηση, ανθρωπογενείς μεταλλαγές και μέτρα προστασίας
Η «οικολογική εικόνα» την οποία προσφέρει το βιβλίο στους αναγνώστες του καλύπτει συνοπτικά την μακροχρόνια εξέλιξη των οργανισμών σε μία χρονική περίοδο περίπου 3,5 δισεκατομμυρίων ετών, από την πρωταρχική εμφάνιση ζωής στην υδρόγειο μέχρι σήμερα. Στην περίοδο αυτή, τον αποκλειστικό ρόλο στις τεράστιες γεωφυσικές και κλιματικές αναστατώσεις και στις ριζικές μεταλλαγές της βιοποικιλότητας όλων των φυσικών οικοσυστημάτων της υδρογείου έπαιξαν οι φυσικές γεωτεκτονικές μεταλλαγές του στερεού φλοιού και οι εξωγήινες προσβολές της υδρογείου, οι οποίες συνέβησαν πριν από την εξελικτική εμφάνιση του ανθρώπου. Φυσικά, με την εξελικτική εμφάνισή του ο άνθρωπος, λόγω της διανοητικής υπεροχής του, δημιούργησε πραγματικά «θαύματα» στην φύση με τις επιστημονικές αποκαλύψεις και τις τεχνολογικές επινοήσεις του. Όμως ο άνθρωπος με τις καταστροφικές πράξεις του αρνείται να παραδεχθεί την πραγματικότητα: ότι και ο άνθρωπος (Homo sapiens) ως ζωικό είδος είναι ένας άρρηκτος κρίκος των περίπλοκων τροφικών πλεγμάτων όλων των φυσικών οικοσυστημάτων, και ότι στην πραγματικότητα η υγιής και μακροπρόθεσμη επιβίωσή του εξαρτάται από τις βιοποικιλότητες όλων των φυσικών οικοσυστημάτων της υδρογείου. Δηλαδή, ο άνθρωπος δεν έχει πλήρως κατανοήσει ότι εξαρτάται απόλυτα από την φύση, η οποία του παρέχει «δωρεάν», άμεσα ή έμμεσα, όλα τα απαραίτητα προϊόντα και τις φυσικές κλιματικές συνθήκες για την υγιή επιβίωσή του.
ΙΩΣΗΦ ΛΥΚΑΚΗΣ Ομότιμος Καθηγητής Πανεπιστημίου Πατρών ΒΙΟΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ
ΙΩΣΗΦ ΛΥΚΑΚΗΣ Ομότιμος Καθηγητής Πανεπιστημίου Πατρών ΒΙΟΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ Οικολογική και εξελικτική θεώρηση, ανθρωπογενείς μεταλλαγές και μέτρα προστασίας
ΤΙΤΛΟΣ: Βιοποικιλότητα ΥΠΟΤΙΤΛΟΣ: Οικολογική και εξελικτική θεώρηση, ανθρωπογενείς μεταλλαγές και μέτρα προστασίας ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ: Ιωσήφ Λυκάκης COPYRIGHT: Ιωσήφ Λυκάκης & Γιάννης Σκ. Πικραμένος ΠΡΩΤΗ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑ: Μάρτιος 2012 ΙSBN: 978-960-6628-41-2 ΦΙΛΟΛΟΓΙΚΗ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Μαρία Ράμμου ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ KEIMENΩN ΣΕΛΙΔΟΠΟΙΗΣΗ: Έφη Σαββατοπούλου ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΩΝ: Άντα Χάντζιου ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΕΞΩΦΥΛΛΟΥ: Μιχάλης Σιγάλας ΕΚΤΥΠΩΣΗ / ΒΙΒΛΙΟΔΕΣΙΑ: Ταχυεκτυπώσεις Γραβάνης ΕΠΕ Τηλ.: 2610 461780, E-mail: info@tachytypo.gr Γιάννης Σκ. Πικραμένος, Eκδότης Ηρώων Πολυτεχνείου 92, 26442 Πάτρα Τηλ. κέντρο: 2610 461551, Fax: 2610 430884 E-mail: yapi@yapi.gr Internet: www.yapi.gr
Περιεχόμενα Πρόλογος... 9 Πρώτη ενότητα ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑ: Δομική οργάνωση και βασικές λειτουργίες 1.1 Βιότοπος και περιβάλλον... 17 1.2 Κατανομή των οργανισμών στον βιότοπό τους... 18 1.3 Βιοκοινότητες δασικών οικοσυστημάτων... 20 1.4 Πληθυσμός και οικολογικός θώκος... 21 1.5 Ανταγωνισμός: Οικολογική και αναπαραγωγική απομόνωση... 29 1.6 Κατανομή των θαλασσίων οργανισμών σε βενθικές περιοχές και σε πελαγικές ζώνες... 30 1.7 Τροφικά πλέγματα θαλασσίων οικοσυστημάτων... 34 1.8 Βασικές λειτουργίες των οικοσυστημάτων... 36 1.8.1 Φωτοσύνθεση... 36 1.9 Μεταβολισμός και απώλεια ενέργειας στο επίπεδο του ατόμου... 40 1.9.1 Αποσύνθεση της νεκρής βιομάζας... 42 1.10 Τροφικές πυραμίδες βιομάζας (ενέργειας)... 42 Δεύτερη ενότητα ΒΙΟΓΕΩΓΡΑΦΙΑ ΚΑΙ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ 2.1 Εξέλιξη των ηπείρων... 49 2.2 Πρωτοεμφάνιση ζωής και εξέλιξη των οργανισμών... 49 2.3 Κυριότερα αίτια των μαζικών αφανισμών οργανισμών... 54 2.3.1 Εξωγήινα αίτια... 59 2.3.2 Ηφαιστειογενείς δραστηριότητες... 62 2.3.3 Μεταβολή της επιφανειακής στάθμης των θαλασσών... 63 2.3.4 Μεταβολή της σύστασης του θαλασσίου ύδατος... 63 2.3.5 Κλιματικές αλλαγές... 65 2.4 Φυλογένεση των πρωτευόντων θηλαστικών και εξέλιξη του ανθρώπου... 65 2.4.1 Η εξελικτική εμφάνιση του ανθρώπου... 67 2.5 Ανθρωπογενείς περιβαλλοντικές μεταλλαγές σε προϊστορικούς χρόνους... 69
6 ΙΩΣΗΦ ΛΥΚΑΚΗΣ: ΒΙΟΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ Τρίτη ενότητα ΑΝΘΡΩΠΟΓΕΝΗΣ ΡΥΠΑΝΣΗ ΚΑΙ ΠΑΓΚΟΣΜΙΕΣ ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ 3.1 Ρυθμοί αύξησης των πληθυσμών του ανθρώπου... 75 3.1.1 Προάγγελος των ανθρωπογενών καταστροφών της υδρογείου... 77 3.2 Ανισότητες της αύξησης των πληθυσμών του ανθρώπου και της υπερκατανάλωσης των φυσικών πόρων... 81 3.2.1 Υπερκατανάλωση των φυσικών πόρων... 82 3.3 Ρύπανση του περιβάλλοντος και κλιματικές αλλαγές... 84 3.3.1 Ευτροφισμός... 85 3.3.2 Θερμική ρύπανση... 85 3.3.3 Όξινη βροχή... 86 3.4 Φαινόμενο του θερμοκηπίου και κλιματικές αλλαγές... 88 3.4.1 Χλωροφθοράνθρακες και τρύπες του όζοντος... 96 3.4.2 Βιοσυγκέντρωση ρύπων... 97 3.4.3 Ανάπτυξη ανθεκτικότητας εναντίον των βιοκτόνων... 98 3.5 Παραγωγικότητα των οικοσυστημάτων... 100 Τέταρτη ενότητα ΒΙΟΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ 4.1 Η προστασία της βιοποικιλότητας είναι και αναγκαιότητα;... 104 4.1.1 Εξελικτικές και ανθρωπογενείς μεταλλαγές της βιοποικιλότητας... 104 4.1.2 Σταχυολόγηση θεμάτων της ενότητας της «Βιοποικιλότητας»... 105 4.2 Εκτίμηση της βιοποικιλότητας... 107 4.2.1 Μέτρηση της βιοποικιλότητας... 108 4.3 Φυσική επιλογή και εξέλιξη των οργανισμών... 112 4.3.1 Οι σπίνοι του Δαρβίνου... 112 4.4 Θεωρία του νεοδαρβινισμού (της συνθετικής θεωρίας)... 118 4.4.1 Απόκριση των οργανισμών στις περιβαλλοντικές αλλαγές... 122 4.5 Συρρίκνωσης της βιοποικιλότητας... 125 4.5.1 Κορύφωση της καταστροφής των τροπικών βροχερών δασών... 126 4.5.2 Κυριότερα αίτια της καταστροφής των τροπικών βροχερών δασών... 127 4.5.3 Κλιματικές συνέπειες της αποψίλωσης των τροπικών βροχερών δασών... 130
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 7 4.5.4 Αναχαίτιση της καταστροφής των φυσικών οικοσυστημάτων... 133 4.6 Βιοποικιλότητα και βιώσιμη εκμετάλλευση της φύσης... 133 4.7 Κίνδυνοι συρρίκνωσης και αίτια της εξαφάνισης ειδών... 136 4.7.1 Οικοτουρισμός... 138 4.8 Η Ερυθρά Βίβλος των ειδών που απειλούνται με εξαφάνιση... 139 4.9 Είναι εφικτή η βιώσιμη εκμετάλλευση των βιολογικών πληθυσμών;... 143 4.9.1 Κεφαλαιοποίηση του κέρδους... 153 4.10 Μεγάλα θαλάσσια οικοσυστήματα... 154 4.11 Οριοθέτηση θαλασσίων και ενδοηπειρωτικών περιοχών για την προστασία της βιοποικιλότητάς τους... 159 4.11.1 Υδροβιότοποι γλυκέων υδάτων διεθνούς σπουδαιότητας... 160 4.12 Κοραλλιογενείς ύφαλοι... 163 4.13 Η μεγάλη σφαγή των φαλαινών και των δελφινιών... 168 4.13.1 Σημαντικές απειλές κατά των φαλαινών και των δελφινιών... 169 4.14 Θαλάσσιες χελώνες... 175 4.15 Η γενετική ποικιλότητα υπό συνθήκες αιχμαλωσίας... 178 4.15.1 Μείωση και μέτρα προστασίας της γενετικής ποικιλότητας... 180 4.16 Επιλογή φυσικών καταφυγίων... 181 4.16.1 Μέγεθος των φυσικών καταφυγίων... 183 4.16.2 Ετερογένεια των φυσικών καταφυγίων... 187 4.16.3 Διάδρομοι επικοινωνίας... 188 4.16.4 Γιγαντιαία άρκτος: «πρεσβευτής» διάσωσης των ειδών που κινδυνεύουν με εξαφάνιση... 191 4.17 Προστασία και αξιοποίηση της βιοποικιλότητας από τον άνθρωπο για τον άνθρωπο... 193 4.18 Οικολογικές επισημάνσεις... 195 Πέμπτη ενότητα ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΗΘΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ 5.1 Υπερεκμετάλλευση ή μεγίστη βιώσιμη συγκομιδή των φυσικών πληθυσμών;... 205 5.2 Ιστορική αναφορά στην περιβαλλοντική ηθική... 205 5.3 Πόσο αναγκαία είναι η περιβαλλοντική και οικολογική εκπαίδευση;... 210
8 ΙΩΣΗΦ ΛΥΚΑΚΗΣ: ΒΙΟΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ 5.4 Αντικείμενα της οικολογικής και περιβαλλοντικής εκπαίδευσης... 214 5.5 Βαρύτητα της οικολογικής και περιβαλλοντικής εκπαίδευσης... 215 Βιβλιογραφία... 217 Ευρετήριο... 219
Πρόλογος Η συγγραφή τού ανά χείρας βιβλίου έχει ως βασικό σκοπό να προσφέρει σε ένα ευρύ αναγνωστικό κοινό την ανάλυση ποικίλων οικολογικών και περιβαλλοντικών θεμάτων τα οποία αποτελούν αδιάσειστα τεκμήρια για την υιοθέτηση και επείγουσα εφαρμογή ορισμένων αυτοπεριορισμών του ανθρώπου, με κύριο στόχο την αναχαίτιση της συνεχιζόμενης ανθρωπογενούς μεταλλαγής και καταστροφής των φυσικών οικοσυστημάτων και της εκθετικής αύξησης των πληθυσμών του ανθρώπου. Η σταχυολόγηση των επιλεγμένων θεμάτων του βιβλίου αναφέρεται σε μία γεωλογική χρονική διάρκεια η οποία αρχίζει από την πρωταρχική εμφάνιση της ζωής στην υδρόγειο μέχρι σήμερα. Φυσικά, από τις διάφορες βιολογικές επιστήμες (την οικολογία, την γενετική και εξέλιξη των οργανισμών, την ζωολογία και την βοτανική) αλλά και από άλλες επιστήμες (κυρίως, από την γεωλογία και την παλαιοντολογία) γίνεται μία επιλεγμένη σταχυολόγηση των πλέον απαραίτητων επιστημονικών θεμάτων για την πληρέστερη ολοκλήρωση του βασικού επιστημονικού στόχου του βιβλίου, ο οποίος εστιάζεται στην τεκμηρίωση των πολύ σοβαρών οικολογικών και περιβαλλοντικών προβλημάτων που δημιουργεί ο άνθρωπος στην υδρόγειο με ανεξέλεγκτη ένταση, η οποία ναρκοθετεί την ομαλή διαβίωση του ανθρώπου βραχυπρόθεσμα και κυρίως μακροπρόθεσμα. Το παρόν βιβλίο, σε μία πολύ συνοπτική ιστορική εισαγωγή, αναφέρεται στην ραγδαία συρρίκνωση της βιοποικιλότητας των φυσικών οικοσυστημάτων, την οποία άρχισε να προκαλεί ο άνθρωπος από την Παλαιολιθική Εποχή (δηλαδή πριν από10.000 χρόνια π.χ. περίπου) και σήμερα συνεχίζεται ανεξέλεγκτα με την αποψίλωση των φυσικών δασικών οικοσυστημάτων της υφηλίου, δηλαδή με την καταστροφή της αυτοφυούς φυσικής δασοκάλυψης της γης. Πριν από την έναρξη των ανθρωπογενών μεταλλαγών και καταστροφών των φυσικών οικοσυστημάτων, η αρχική ποσοστιαία δασοκάλυψη της επιφάνειας της γης ήταν 30%. Ως αφετηρία της ανθρωπογενούς δασικής αποψίλωσης της γης μπορεί να θεωρηθεί η «αρχική άνθηση» του Αρχαίου Ελληνικού Πολιτισμού. Από τότε άρχισε η τεράστια αποψίλωση της δασοκάλυψης της Κρήτης και νησιών του Αιγαίου, η οποία επεκτάθηκε σταδιακά στην Νότιο Ευρώπη και σε χώρες άλλων ηπείρων (κυρίως της Ασίας και Κεντρικής Αμερικής) σε μία χρονική περίοδο περίπου 1.000 ετών. Φυσικά, πολύ πρόσφατα (κυρίως στην τελευταία 50ετία), συνεχίζεται εντυπωσιακά η αχαλίνωτη ανθρωπογενής αποψίλωση των δασικών οικοσυστημάτων με τις τεράστιες συζευγμένες υλοτομήσεις και αποτεφρώσεις, οι οποίες «απογύμνωσαν» κυρίως την ανατολική περιοχή του Αμαζονίου. Η αποψίλωση δασικών οικοσυστημάτων απασχόλησε επαγγελματικά πολλούς ανθρώπους, οι οποίοι, αν έχουν ήδη συνειδητοποιήσει τις τεράστιες συνέπειες σε παγκόσμια κλίμακα των ριζικών μεταλλαγών, κυρίως των φυσικών και βροχερών τροπικών οικοσυστημάτων, θα πρέπει ίσως «να αναζητήσουν λόγω της
10 ΙΩΣΗΦ ΛΥΚΑΚΗΣ: ΒΙΟΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ ειδικότητάς τους όμοια επαγγελματική απασχόληση για την υλοτομία δασικών οικοσυστημάτων σε άλλους πλανήτες». Η «οικολογική εικόνα» την οποία προσφέρει το βιβλίο στους αναγνώστες του καλύπτει συνοπτικά την μακροχρόνια εξέλιξη των οργανισμών σε μία χρονική περίοδο περίπου 3,5 δισεκατομμυρίων ετών, από την πρωταρχική εμφάνιση ζωής στην υδρόγειο μέχρι σήμερα. Στην περίοδο αυτή, τον αποκλειστικό ρόλο στις τεράστιες γεωφυσικές και κλιματικές αναστατώσεις και στις ριζικές μεταλλαγές της βιοποικιλότητας όλων των φυσικών οικοσυστημάτων της υδρογείου έπαιξαν οι φυσικές γεωτεκτονικές μεταλλαγές του στερεού φλοιού και οι εξωγήινες προσβολές της υδρογείου, οι οποίες συνέβησαν πριν από την εξελικτική εμφάνιση του ανθρώπου. Φυσικά, με την εξελικτική εμφάνισή του ο άνθρωπος, λόγω της διανοητικής υπεροχής του, δημιούργησε πραγματικά «θαύματα» στην φύση με τις επιστημονικές αποκαλύψεις και τις τεχνολογικές επινοήσεις του. Όμως ο άνθρωπος με τις καταστροφικές πράξεις του αρνείται να παραδεχθεί την πραγματικότητα: ότι και ο άνθρωπος (Homo sapiens) ως ζωικό είδος είναι ένας άρρηκτος κρίκος των περίπλοκων τροφικών πλεγμάτων όλων των φυσικών οικοσυστημάτων, και ότι στην πραγματικότητα η υγιής και μακροπρόθεσμη επιβίωσή του εξαρτάται από τις βιοποικιλότητες όλων των φυσικών οικοσυστημάτων της υδρογείου. Δηλαδή, ο άνθρωπος δεν έχει πλήρως κατανοήσει ότι εξαρτάται απόλυτα από την φύση, η οποία του παρέχει «δωρεάν», άμεσα ή έμμεσα, όλα τα απαραίτητα προϊόντα και τις φυσικές κλιματικές συνθήκες για την υγιή επιβίωσή του. Γενικά, οι βιοποικιλότητες των φυσικών οικοσυστημάτων της υδρογείου προσφέρουν «δωρεάν» στην ανθρωπότητα τα εξής προϊόντα και τις «υπηρεσίες»: 1) Τροφές από τα χερσαία, τα θαλάσσια και τα λιμναία οικοσυστήματα (δηλαδή θηράματα από την ξηρά, ψάρια και μεγάλη ποικιλία άλλων θαλασσίων και λιμναίων οργανισμών). 2) Έτοιμα φάρμακα ή άλλα φυσικά υλικά αγρίων οργανισμών για την αντιγραφή και την παρασκευή φαρμακευτικών προϊόντων. 3) Τα αποθέματα των μη ανανεώσιμων φυσικών πόρων για ενεργειακή χρήση (αργό πετρέλαιο, άνθρακες και φυσικό αέριο), τα οποία δημιουργήθηκαν πριν από πολλά εκατομμύρια χρόνια αλλά δεν είναι ανανεώσιμα. 4) Τις βιώσιμες πηγές της ηλιακής, αιολικής, κυματικής και παλιρροϊκής ενέργειας. 5) Νερό και οξυγόνο, την σταθεροποίηση της ατμοσφαιρικής θερμοκρασίας (και γενικά των κλιματικών συνθηκών) και ποικίλες προσφορές ψυχαγωγίας στην ξηρά, στην θάλασσα, στις λίμνες και στους ποταμούς. 6) Επίσης, από τις βιοποικιλότητες των ποικίλων φυσικών οικοσυστημάτων, οι οποίες είναι οι «φυσικές τράπεζες», ο άνθρωπος κάνει συνεχώς «αναλήψεις γονιδίων» για την δημιουργία νέων ποικιλιών εξημερωμένων ζώων και φυτών ή για την συνέχιση της βελτίωσης των ήδη εξημερωθέντων φυτικών και ζωικών οργανισμών. Φυσικά, όλα τα προϊόντα και οι άλλες φυσικές υπηρεσίες που προσφέρονται «δωρεάν στον άνθρωπο» από όλες τις βιοποικιλότητες των ποικίλων φυσι-
ΠΡΟΛΟΓΟΣ 11 κών οικοσυστημάτων της υδρογείου πρέπει να εκμεταλλεύονται και να αξιοποιούνται σύμφωνα με τις κατάλληλες επιστημονικές «συνταγές», για να διασφαλίζεται η βιωσιμότητά τους μεσοπρόθεσμα και μακροπρόθεσμα, και όχι με την εφήμερη καταστροφική απληστία της υπερκατανάλωσης των φυσικών βιολογικών πόρων, όπως γίνεται σήμερα από τον άνθρωπο. Π.χ., σήμερα ο άνθρωπος επιμένει στην αλίευση και «του τελευταίου ερυθρού τόννου για το πανάκριβο σούσι της γιαπωνέζικης κουζίνας». Με το παράδειγμα αυτό, η υπεραλίευση συνεχίζεται από τις εμπορικές βιομηχανίες, οι οποίες απορρίπτουν τις τεκμηριωμένες επιστημονικές υποδείξεις και εφαρμόζουν τους κανόνες της «λαθροθηρίας και της κερδοσκοπίας τους». Το συγκεκριμένο παράδειγμα του ερυθρού τόννου λόγω της αλιευτικής συρρίκνωσής του, έχει εξελιχθεί σε ένα εντυπωσιακό σύμβολο της λαθροθηρίας, η οποία μεθερμηνεύει «νομοθετικά παράθυρα» που προστίθενται σε νόμους οι οποίοι αναφέρονται στην «ανάπτυξη» της εφήμερης οικονομίας. Οι επιστημονικές υποδείξεις όσον αφορά στην βιωσιμότητα του πληθυσμού του ερυθρού τόννου εκτιμούν ότι το οριακό μέγεθος για την μεγίστη αλλά βιώσιμη αλίευσή του ετησίως ανέρχεται σε 7.500 τόνους. Σύμφωνα όμως με πρόσφατα στοιχεία, η συνεχιζόμενη ετήσια αλίευσή του ετησίως φθάνει τουλάχιστον σε 60.000 τόνους. Λόγω της ραγδαίας συρρίκνωσης του πληθυσμού του ερυθρού τόννου, έχει ήδη προταθεί από την Διεθνή Επιτροπή της Greenpeace το είδος αυτό να προστεθεί στην Ερυθρά Βίβλο (Red Data Books) της προστασίας των ειδών που απειλούνται με εξαφάνιση. Φυσικά, παρόμοια συμβολική εικόνα της τεράστιας λαθροθηρίας προσφέρει και ο μεγαλύτερος ζωικός οργανισμός που εξελίχθηκε στον πλανήτη μας: η γαλάζια φάλαινα, η οποία ήδη πλησιάζει να «καταποντιστεί στην χοάνη» της εξαφάνισης ζωικών ειδών. Πρέπει επίσης να επισημανθεί ότι και στις διάφορες παγκόσμιες συνελεύσεις των G Εθνών δεν θίγεται διόλου η τεράστια συμβολή της αποψίλωσης των φυσικών δασικών οικοσυστημάτων στην αύξηση παραγωγής των αερίων του θερμοκηπίου της ατμόσφαιρας, τα οποία ευθύνονται για την τεκμηριωμένη έναρξη της υπερθέρμανσης της υδρογείου και για άλλες προβλεπόμενες, αλλά και απρόβλεπτες, αρνητικές συνέπειές τους. Η σημερινή ανθρωπότητα πρέπει να προβληματίζεται σοβαρά κυρίως για τις νεότερες και τις μελλοντικές γενεές της, και να μη ναρκοθετεί την μελλοντική επιβίωσή τους με την αχαλίνωτη υπερκατανάλωση όχι μόνο των μη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, αλλά κυρίως για τις ριζικές μεταλλαγές και για την ραγδαία συρρίκνωση των βιολογικών πόρων των φυσικών οικοσυστημάτων. Οι συνεχιζόμενοι εκθετικοί ρυθμοί της αύξησης πληθυσμών του ανθρώπου και η υπερκατανάλωση των φυσικών πόρων είναι οι δύο κύριες δέσμες των αιτίων της «σταδιακής αποδόμησης των φυσικών οικοσυστημάτων που οδηγούν στην κατεδάφιση της υδρογείου». Το «μαγικό φάρμακο» για την προστασία και την επιβίωση του ανθρώπινου είδους (Homo sapiens) είναι ο αυ-
12 ΙΩΣΗΦ ΛΥΚΑΚΗΣ: ΒΙΟΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ τοπεριορισμός του ανθρώπου όσον αφορά στους εκθετικούς ρυθμούς αύξησης των πληθυσμών του και στην αναχαίτιση της συμπαράλληλης υπερκατανάλωσής του των φυσικών πόρων. Μόνο με αυτό το αποτελεσματικό φάρμακο θα αποτραπεί η «προοδευτική εκκόλαψη κάποιας ανίατης και θανατηφόρου πανδημίας της ανθρωπότητας». Χωρίς τέτοιους αυτοπεριορισμούς δεν υπάρχει εναλλακτική διέξοδος, αφού «η μετανάστευση στην σελήνη ή σε άλλους πλανήτες δεν φαίνεται εφικτή ως εναλλακτική λύση, ακόμη και αν επιβεβαιωθεί η ύπαρξη μόνο νερού και διαπιστωθεί οριστικά η πλήρης απουσία οξυγόνου και των απαραίτητων φυσικών οικοσυστημάτων για την εκμετάλλευσή τους από τον μετανάστη άνθρωπο». Η συγγραφή τού ανά χείρας βιβλίου έγινε με πολύ συντηρητική και προσεκτική επιστημονική σταχυολόγηση και με την κατανομή βιολογικών και κυρίως οικολογικών θεμάτων στις εξής ευδιάκριτες ενότητες: Πρώτη ενότητα: Οικοσύστημα. Η ενότητα αυτή περιλαμβάνει οικολογικά θέματα τα οποία αφορούν σε πολύ βασικές και αναγκαίες οικολογικές έννοιες και γνώσεις, όπως: στην έννοια του πληθυσμού, του βιοτόπου και των περιβαλλοντικών παραγόντων, του οικολογικού θώκου κάθε είδους, δηλαδή «του επαγγελματικού ρόλου του» εντός της βιοποικιλότητας κάθε οικοσυστήματος. Μεγαλύτερη έμφαση δίδεται στις δομικές και λειτουργικές αλληλεξαρτήσεις των βιοτικών και αβιοτικών παραγόντων του περιβάλλοντος στο πλαίσιο του οικοσυστήματος, οι οποίες διασφαλίζουν την δομική και λειτουργική σταθεροποίηση της βιοποικιλότητας κάθε φυσικού οικοσυστήματος σε περιπτώσεις μεταβολών ποικίλων περιβαλλοντικών παραγόντων. Φυσικά, στην ενότητα αυτή αναλύεται η μονόδρομη ροή της ενέργειας κατά μήκος των τροφικών αλυσίδων, η δημιουργία τροφικών πυραμίδων βιομάζας (δηλαδή ενέργειας) των τροφικών πλεγμάτων, η ανακύκλωση των χημικών στοιχείων εντός του πλαισίου του οικοσυστήματος, η παραγωγικότητα των φυσικών οικοσυστημάτων, καθώς και οι συζευγμένες αλληλεξαρτήσεις των πληθυσμών των ειδών, εντός του πλαισίου του οικοσυστήματος. Δεύτερη ενότητα: Βιογεωγραφία και εξέλιξη των οργανισμών. Στην ενότητα αυτή αναφέρεται η πρωταρχική εμφάνιση ζωής, με την δημιουργία των προκαρυωτικών οργανισμών (ομοίων οργανισμών με τα κυανοφύκη) στα θαλάσσια οικοσυστήματα. Τα κυανοφύκη «προετοίμασαν τις αναγκαίες αβιοτικές περιβαλλοντικές συνθήκες» για την μετέπειτα εμφάνιση και την περαιτέρω εξέλιξη των ποικίλων φυτικών και ζωικών ταξινομικών ομάδων, δηλαδή την εξελικτική εμφάνιση φυτικών και ζωικών οργανισμών από την Περίοδο του Καμβρίου (πριν από 600 εκατομμύρια έτη περίπου) μέχρι σήμερα. Παράλληλα, αναφέρονται και έντονες κλιματικές εναλλαγές καθώς και οι μαζικοί αφανισμοί οργανισμών, που συνέβησαν πριν από την εξελικτική εμφάνιση του ανθρώπου. Επίσης,
ΠΡΟΛΟΓΟΣ 13 αναφέρονται ορισμένα τυπικά παραδείγματα της κατάρρευσης αρχαίων πολιτισμών του ανθρώπου, που προκλήθηκαν με πολύ μεγάλες και ανταγωνιστικές συγκρούσεις μεταξύ κοινωνικών ομάδων, μετά από τις ριζικές μεταλλαγές φυσικών οικοσυστη μάτων, οι οποίες προκλήθηκαν αποκλειστικά από τον άνθρωπο. Τρίτη ενότητα: Ανθρωπογενής ρύπανση και παγκόσμιες συνέπειες. Στην ενότητα αυτή αναλύονται οι κύριες αιτίες των μεταβολών των φυσικών αβιοτικών και βιοτικών παραγόντων του περιβάλλοντος, για τις οποίες την αποκλειστική ευθύνη έχει ο άνθρωπος ο σοφός (Homo sapiens). Αφετηρία των σχετικά πρόσφατων και πολύ σοβαρών οικολογικών και περιβαλλοντικών προβλημάτων είναι η εκρηκτική αύξηση των πληθυσμών του ανθρώπου, η οποία συνεπάγεται την αχαλίνωτη εκμετάλλευση των βιολογικών πόρων, την συρρίκνωση και τις ριζικές μεταλλαγές της βιοποικιλότητας των φυσικών οικοσυστημάτων, την μεγάλη αύξηση της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα και άλλων αερίων στην ατμόσφαιρα, με συνέπεια την δημιουργία του ανθρωπογενούς φαινομένου του θερμοκηπίου της ατμόσφαιρας και των αυξανόμενων κλιματικών αλλαγών της υδρογείου. Τέταρτη ενότητα: Βιοποικιλότητα. Φυσικά, το μεγαλύτερο μέρος του βιβλίου αφιερώνεται στην ευρύτερη ανάλυση της βιοποικιλότητας των φυσικών οικοσυστη μάτων. Προεισαγωγικά, η βιοποικιλότητα είναι ένα μέτρο της ποικιλίας των οργανισμών των φυσικών οικοσυστημάτων και κατά συνέπεια ένας δείκτης της υγείας της φύσης του πλανήτη μας. Στην ενότητα αυτή αναλύονται οι βασικές έννοιες της βιοποικιλότητας, για την κατανόηση από το ευρύτερο αναγνωστικό κοινό, ότι η υγιής βιωσιμότητα της ανθρωπότητας είναι άρρηκτα εξαρτημένη από τις βιοποικιλότητες όλων των φυσικών οικοσυστημάτων. Στην ενότητα αυτή τονίζεται η ανάλυση της φυσικής επιλογής, η οποία διατυπώθηκε αρχικά από τον Κάρολο Δαρβίνο και ολοκληρώθηκε με την πλήρη οικολογική έρευνα των συναφών οικολογικών θεμάτων, και με την σημασία του λειτουργικού ρόλου των αβιοτικών και βιοτικών (βιολογικών) παραγόντων, όσον αφορά στην εξέλιξη και ειδογένεση των οργανισμών. Ειδική αναφορά γίνεται σε επιλεγμένες κατηγορίες φυσικών οικοσυστημάτων και σε ταξινομικές ομάδες οργανισμών, αλλά και στους «κεραυνούς που εκτοξεύει ο άνθρωπος» στους οργανισμούς αυτούς και στα φυσικά οικοσυστήματα με την αχαλίνωτη υπερεκμετάλλευσή τους. Τα τροπικά βροχερά δάση, οι κοραλλιογενείς ύφαλοι, τα μεγάλα θαλάσσια οικοσυστήματα, τα θαλάσσια κητώδη θηλαστικά (φάλαινες και δελφίνια) και οι θαλάσσιες χελώνες, και άλλοι ζωικοί οργανισμοί, συμπεριλαμβάνονται σε αυτή την κατηγορία των θεμάτων της ενότητας της «Βιοποικιλότητας». Η προστασία των ειδών που κινδυνεύουν να εξαφανιστούν και οι μεταλλαγές των φυσικών οικοσυστημάτων είναι ένας βασικός τομέας της ενότητας αυτής. Για τον σκοπό αυτό γίνεται και ειδική αναφορά στην δημιουργία φυ-
14 ΙΩΣΗΦ ΛΥΚΑΚΗΣ: ΒΙΟΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ σικών καταφυγίων προστασίας, καθώς και στην κατάρτιση πινάκων με επιστημονικά κριτήρια από ειδικές επιτροπές, στους οποίους εντάσσονται τα είδη που έχουν ήδη συρρικνωθεί επικίνδυνα και βρίσκονται στα πρόθυρα της εξαφάνισής τους. Επίσης, η κατάλληλη εκμετάλλευση με επιστημονικά κριτήρια και με σωστούς σχεδιασμούς και η μακροπρόθεσμη βιωσιμότητα της ετήσιας συγκομιδής ιχθυοπληθυσμών, και γενικά όλων των ανανεώσιμων φυσικών βιολογικών πόρων, επισημαίνονται, για την αναχαίτιση της ανεξέλεγκτης υπερεκμετάλλευσής τους από τον άνθρωπο, η οποία οδηγεί με βεβαιότητα στην ραγδαία συρρίκνωση των υπό εκμετάλλευση φυσικών πληθυσμιακών αποθεμάτων και στην πιθανή κατάληξη, της πλήρους εξαφάνισης πολλών ειδών. Μέχρι σήμερα, ο ανθρωποκεντρισμός απορρίπτει στην πράξη την επιστημονική τεκμηρίωση ότι κάθε ζωντανός οργανισμός έχει ιδιαίτερο οικολογικό θώκο (δηλαδή λειτουργικό ρόλο) στο οικοσύστημα. Αν ο άνθρωπος με τις αντιοικολογικές ενέργειές του συνεχίζει την συρρίκνωση ή την πλήρη εξαφάνιση ενός ή περισσοτέρων ειδών, τα οποία είναι κρίκοι του τροφικού δικτύου της βιοποικιλότητας ενός οικοσυστήματος, η εξαφάνιση αυτή από την βιοποικιλότητα συνεπάγεται μερική ή πλήρη αποδόμηση της σταθερότητας του οικοσυστήματος. Έτσι όμως μειώνεται και η βιωσιμότητα της «μεγίστης αλλά σταθερής ετήσιας συγκομιδής» των φυσικών βιολογικών πόρων, για την μεσοπρόθεσμη και μακροπρόθεσμη εκμετάλλευσή τους από τον άνθρωπο. Μόνο αν επιτευχθεί η «μετάλλαξη του ανθρωποκεντρισμού» θα αναχαιτισθεί και η εκθετική αύξηση των πληθυσμών του ανθρώπου και η υπερεκμετάλλευση των βιολογικών πόρων των φυσικών οικοσυστημάτων. Συνέπεια τέτοιων αυτορρυθμίσεων του ανθρώπου θα είναι και η συμπαράλληλη προοδευτική αναστολή της αποσταθεροποίησης του ανθρωπογενούς φαινομένου του θερμοκηπίου της ατμόσφαιρας και τελικά θα ανασταλεί και η σταδιακή αύξηση της θερμοκρασίας της υδρογείου. Μία σημαντική οικολογική επισήμανση είναι πολύ επιτακτική για την αναχαίτιση της περαιτέρω υπερθέρμανσης της υδρογείου. Η αχαλίνωτη αποψίλωση όλων των δασικών οικοσυστημάτων από τον άνθρωπο, συνεπάγεται όχι μόνο την απώλεια πολλών ειδών που δεν έχουν μέχρι σήμερα περιγραφεί και ταξινομηθεί επιστημονικά, αλλά και την περαιτέρω επιδείνωση του φαινομένου του θερμοκηπίου και την υπερθέρμανση της υδρογείου, για τον εξής λόγο: Γενικά, με την εφαρμοζόμενη μεθοδολογία της ραγδαίας αποψίλωσης κυρίως των δασικών οικοσυστημάτων, απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα τεράστιες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα και μειώνεται πολύ η επαναδέσμευσή τους με την λειτουργία της φωτοσύνθεσης, επειδή μειώνεται σημαντικά σε παγκόσμια κλίμακα η ποσότητα της χλωροφύλλης των φυτικών οργανισμών, η οποία δεσμεύει το διοξείδιο του άνθρακα με την λειτουργία της φωτοσύνθεσης. Το θέμα αυτό ίσως ουδόλως θίγεται σε παγκόσμιες σχετικές συνελεύσεις των G Εθνών,
ΠΡΟΛΟΓΟΣ 15 επειδή ίσως θεωρείται από την «οργανωμένη και εφήμερη κερδοσκοπία» ότι είναι αμελητέος παράγοντας για την υγιή διαβίωση του ανθρώπου. Όμως, η ραγδαία συρρίκνωση και μεταλλαγή των δασικών και άλλων φυσικών οικοσυστημάτων συνεπάγεται την περαιτέρω ενίσχυση της υπερθέρμανσης της υδρογείου με πολύ αρνητικές συνέπειες στην υγιή διαβίωση του ανθρώπου. Η εμμονή της «οικονομίας και της πολιτικής» στο Πρωτόκολλο του Κιότο για την ανάσχεση της υπερθέρμανσης της υδρογείου δεν πείθει πλήρως την ανθρωπότητα όπως εφαρμόζεται σήμερα, επειδή έχει δημιουργηθεί ένα «πράσινο χρηματιστήριο ρύπων», το οποίο προσκομίζει σημαντικά αλλά στην πραγματικότητα μόνο βραχυπρόθεσμα κέρδη στην οργανωμένη κερδοσκοπία. Οι αγοραπωλησίες των ρύπων ωφελούν τους ολίγους και οργανωμένους κερδοσκόπους εις βάρος ολόκληρης της ανθρωπότητας. Πέμπτη Ενότητα: Περιβαλλοντική ηθική και οικολογική εκπαίδευση. Στον Επίλογο γίνεται μία ιστορική παρουσίαση των απόψεων ορισμένων διακεκριμένων προσωπικοτήτων, που θεμελίωσαν την περιβαλλοντική ηθική, κυρίως στο δεύτερο ήμισυ του εικοστού αιώνα. Ο Aldo Leopold είναι ο πρωτοπόρος και ο πατέρας της θεμελίωσης της περιβαλλοντικής ηθικής για την προστασία της φύσης. Ουσιαστικά, η έννοια της περιβαλλοντικής ηθικής ταυτίζεται με τους αναγκαίους αυτοπεριορισμούς του ανθρώπου, όσον αφορά στην καταστολή των ρυθμών αύξησης των πληθυσμών του και στην αναχαίτιση της αχαλίνωτης υπερεκμετάλλευσης των φυσικών πληθυσμών. Όσο συνεχίζονται αυτές οι υπερβολές του ανθρώπου, τόσο αυξάνονται και οι καταστροφικές μεταλλαγές μεγάλης ποικιλίας φυσικών οικοσυστημάτων. Οι θεμελιωτές της περιβαλλοντικής ηθικής διατυπώνουν διαχρονικά τις απόψεις τους σχετικά με τον δυϊσμό του ανθρωποκεντρισμού. Η ραγδαία συρρίκνωση της βιοποικιλότητας πηγάζει από τον δυϊσμό που επέβαλαν αρχικά ορισμένες θρησκείες (κυρίως ο χριστιανισμός και ο ιουδαϊσμός) με δόγματα διατυπωμένα στην Γένεση της Βίβλου. Ουσιαστικά, με τα δόγματα αυτά δίδονται «άνωθεν εντολές στον άνθρωπο για απεριόριστες αυξήσεις των πληθυσμών του, επειδή η φύση είναι ιδιοκτησία του». Όμως, η καταστροφική εκμετάλλευση των φυσικών οικοσυστημάτων αντεπιστρέφει τις αρνητικές συνέπειές της στον άνθρωπο, ο οποίος με την στάση του αρνείται να τις αντιληφθεί και να τις προβλέψει. Στον Επίλογο τονίζεται ότι η πιθανότερη λύση για την αναχαίτιση της συνεχιζόμενης καταστροφής της φύσης αλλά και για το προσωπικό συμφέρον του ανθρώπου μακροπρόθεσμα είναι η οικολογική και περιβαλλοντική εκπαίδευση, η οποία επιστημονικά τεκμηριώνει στους νέους την πραγματικότητα ότι: ο άνθρωπος μαζί με όλους τους άλλους οργανισμούς των οικοσυστημάτων αποτελούν ένα βιώσιμο τροφικό σύμπλεγμα αλληλεξάρτησης, υπό την προϋπόθεση ότι ο άνθρωπος δεν υπερβάλλει με την υπερεκμετάλλευση της βιοποικιλότητας των φυσικών οικοσυστημάτων. Η σωστή ένταξη
16 ΙΩΣΗΦ ΛΥΚΑΚΗΣ: ΒΙΟΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ της οικολογικής και περιβαλλοντικής εκπαίδευσης, κυρίως στο αναλυτικό πρόγραμμα σπουδών της πρωτοβάθμιας και δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, χρειάζεται μεγάλη προσπάθεια επειδή πρόκειται για διεπιστημονική συνεργασία. Η επιτυχία του μαθήματος αυτού εξαρτάται όχι μόνο από την διδασκαλία θεωρητικών γνώσεων αλλά και από τον σχεδιασμό ενός αναγκαίου μέρους πρακτικών ασκήσεων και μελετών, ώστε ο μαθητής να γνωρίσει πολύ ενωρίς στην πράξη την αλληλεξάρτηση όλων των οργανισμών που συνυπάρχουν σε κάθε τύπο οικοσυστήματος, και ότι ο άνθρωπος είναι άρρηκτα εξαρτημένος από την βιοποικιλότητα όλων των φυσικών οικοσυστημάτων. Μία τέτοια γενική ευαισθητοποίηση ιδιαίτερα των νέων, ίσως θα λειτουργήσει και ως ο κυριότερος και αποτελεσματικότερος μοχλός της «μεταλλαγής μίας παγκόσμιας πολιτικής με μία ριζική νομοθέτηση, για την πρακτική εφαρμογή των αναγκαίων μέτρων αυτοπεριορισμού του ανθρώπου, με σκοπό την διάσωση της υγείας του πλανήτη μας, για το προσωπικό συμφέρον της ανθρωπότητας όχι μόνο βραχυπρόθεσμα αλλά κυρίως μεσοπρόθεσμα και μακροπρόθεσμα».
Πρώτη ενότητα ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑ: Δομική οργάνωση και βασικές λειτουργίες Ο ορισμός της οικολογίας διατυπώθηκε αρχικά από τον Γερμανό ζωολόγο Ernst Haeckel (1869). Η οικολογία ως επιστήμη έχει σημαντικές επιστημονικές διασυνδέσεις και με άλλες βιολογικές επιστήμες: κυρίως με την βοτανική, την ζωολογία, την φυσιολογία, την ηθολογία, την γενετική και την εξέλιξη. Στο ευρύτερο πλαίσιο οριοθέτησης της οικολογίας ως αυτοτελούς επιστήμης, περιλαμβάνονται οι πολύπλευρες σχέσεις και οι αλληλεξαρτήσεις που υφίστανται μεταξύ των οργανισμών, οι οποίοι είναι προσαρμοσμένοι στους υφιστάμενους περιβαλλοντικούς παράγοντες κάθε βιοτόπου. Η συνύπαρξη και η προσαρμογή μεγάλης ποικιλίας φυτικών και ζωικών οργανισμών και μικροοργανισμών στην ίδια περιοχή (δηλαδή, στον ίδιο βιότοπο), είναι μία συνεχής αναπροσαρμογή και ανανέωση της συνύπαρξής τους, λόγω των συνεχών μεταβολών κάποιων παραγόντων του περιβάλλοντος. Αυτός είναι και ο συντομότερος ορισμός της οικολογίας, ο οποίος μπορεί να διατυπωθεί πολύ απλουστευμένα με το ακόλουθο διάγραμμα, στο οποίο σημειώνονται οι αλληλεξαρτήσεις των οργανισμών (των βιοτικών παραγόντων) και των αβιοτικών περιβαλλοντικών παραγόντων με αμφίπλευρο βέλος: Οικολογία Οργανισμοί Περιβάλλον 1.1 Βιότοπος και περιβάλλον Το περιβάλλον κάθε οργανισμού καθορίζεται από τις εξής δύο δέσμες παραγόντων: 1) Από τους βιοτικούς παράγοντες, δηλαδή το σύνολον των οργανισμών που ανήκουν στον ίδιο πληθυσμό ενός είδους και από το σύνολον των άλλων οργανισμών που ανήκουν σε πληθυσμούς άλλων ειδών και συνυπάρχουν στον ίδιο βιότοπο. Δηλαδή, οι βιοτικοί παράγοντες είναι όλοι οι οργανισμοί οι οποίοι κατανέμονται βιολογικά σε
18 ΙΩΣΗΦ ΛΥΚΑΚΗΣ: ΒΙΟΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ ορισμένους πληθυσμούς διαφορετικών ειδών και συνυπάρχουν στον ίδιο βιότοπο, αλληλεξαρτώμενοι όπως περιγράφεται στις τροφικές αλυσίδες και τροφικές πυραμίδες. 2) Από τους αβιοτικούς παράγοντες, δηλαδή το σύνολον των υφισταμένων φυσικοχημικών και εδαφολογικών παραγόντων και οι χρονικές διακυμάνσεις τους στον ίδιο βιότοπο, στους οποίους είναι προσαρμοσμένοι όλοι οι οργανισμοί που συνυπάρχουν στον ίδιο βιότοπο. Περισσότερες διευκρινίσεις δίδονται παρακάτω αλλά και σε άλλες ενότητες. Γενικά, ως βιότοπος κάθε οργανισμού ορίζεται η περιοχή στην οποία «κατοικεί» ο οργανισμός αυτός και περιγράφεται λεπτομερώς από το σύνολον των υφισταμένων αβιοτικών και βιοτικών παραγόντων και από τις εποχικές και διαχρονικές διακυμάνσεις τους. Π.χ., ένα δάσος κωνοφόρων ή άλλων δέντρων είναι ο βιότοπος κάθε οργανισμού που ζει σ αυτό το δάσος, ενώ μία λίμνη είναι ένας άλλος βιότοπος στον οποίο συνυπάρχουν άλλοι οργανισμοί. Ο βιότοπος ενός οργανισμού μπορεί να διατυπωθεί υπεραπλουστευμένα ως η «διεύθυνση της κατοικίας του οργανισμού». Οι έννοιες του βιοτόπου και του περιβάλλοντος χρήζουν περαιτέρω διευκρινίσεων, και η κατανόησή τους είναι απλή αν σε ένα δάσος, ένα λιβάδι, μία λίμνη ή μια θαλάσσια περιοχή γίνει πλήρης καταγραφή όλων των φυτικών και ζωικών οργανισμών που συγκατοικούν στην ίδια περιοχή και στην μέτρηση των αβιοτικών παραγόντων (φυσικών και χημικών παραγόντων), αλλά και στις μετρήσεις των εποχικών και πολυετών διακυμάνσεών τους. 1.2 Κατανομή των οργανισμών στον βιότοπό τους Η κατανομή των οργανισμών (ζώων, φυτών και μικροοργανισμών) στους βιοτόπους τους (στην ξηρά, στην θάλασσα, στις λίμνες και σε κάθε άλλο τύπο βιοτόπου) είναι αποτέλεσμα πολλών παραγόντων που επικρατούν σε κάθε περιοχή αλλά και της μακροχρόνιας προσαρμογής τους λόγω της φυσικής επιλογής και εξέλιξης στους επικρατούντες παράγοντες του περιβάλλοντος. Στην ξηρά οι τιμές των φυσικών και χημικών παραγόντων (του φωτός, του νερού, της υγρασίας κ.λπ.) και στη θάλασσα επίσης οι τιμές των διαφόρων φυσικών και χημικών παραγόντων (της θερμοκρασίας, του οξυγόνου, του φωτός, του διοξειδίου του άνθρακα και του ph, του φωσφόρου, του αζώτου κ.λπ.) είναι καθοριστικοί ρυθμιστικοί παράγοντες για την κατανομή των οργανισμών στον βιότοπό τους. Όπως αναλύεται στην ενότητα της «Εξέλιξης των Οργανισμών», η μακροχρόνια (σε γεωλογική χρονική κλίμακα) εξέλιξη της υδρογείου είναι καθοριστική όσον αφορά στην κατανομή των οργανισμών σε μεγάλες γεωγραφικές περιοχές (για παράδειγμα, στην ήπειρο της Αυστραλίας). Οι χρονικές διακυμάνσεις όλων των παραγόντων όχι μόνο σε μακρά γεωλογική αλλά και σε μικρότερη χρονική κλίμακα είναι επίσης καθοριστικοί παράγοντες για την προσαρμογή και κατανομή των οργανισμών σε κάθε βιότοπο. Οι βιολογικοί μη-
ΠΡΩΤΗ ENOTHTA / ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑ: ΔΟΜΙΚΗ ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΚΑΙ ΒΑΣΙΚΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ 19 Αβιοτικοί παράγοντες Βιοτικοί παράγοντες έδαφος τοπογραφία γεωλογία ασθένειες ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΣ άλλοι οργανισμοί στον πληθυσμό κλίμα (και μικροκλίμα) τροφή θηρευτές Αλληλεπιδράσεις Άμεση επίδραση Έμμεση επίδραση Εικ. 1.1 Προσαρμογή των οργανισμών στο περιβάλλον τους. Με το διάγραμμα απεικονίζεται πολύ γενικευμένα και συνοπτικά η περίπλοκη αλληλεπίδραση και αλληλεξάρτηση μεταξύ κάθε οργανισμού και των βιοτικών και αβιοτικών παραγόντων του περιβάλλοντός του. Στους βιοτικούς παράγοντες συμπεριλαμβάνονται οι οργανισμοί (δηλαδή τα άτομα) του ίδιου πληθυσμού ενός είδους και οι άλλοι οργανισμοί των άλλων πληθυσμών άλλων ειδών, με τους οποίους συνυπάρχουν όλοι οι οργανισμοί. Η οικολογική προσαρμογή των οργανισμών στους υφιστάμενους αβιοτικούς και βιοτικούς περιβαλλοντικούς παράγοντες είναι αποτέλεσμα της αλυσιδωτής λειτουργικής δράσης των οικολογικών μηχανισμών: φυσική επιλογή γενετική ποικιλότητα προσαρμογή στους μεταβαλλόμενους παράγοντες του περιβάλλοντος.
20 ΙΩΣΗΦ ΛΥΚΑΚΗΣ: ΒΙΟΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ χανισμοί που ευθύνονται για την προσαρμογή των οργανισμών έναντι των μεταβολών των περιβαλλοντικών παραγόντων αναφέρονται λεπτομερέστερα στην ενότητα της «Βιοποικιλότητας». Σε κάθε βιότοπο, ενώ συγκατοικούν και αλληλεξαρτώνται πολλοί πληθυσμοί διαφορετικών φυτικών και ζωικών ειδών, η κατανομή τους εντός του ίδιου βιοτόπου καθορίζεται επίσης από τους αβιοτικούς και βιοτικούς παράγοντες που επικρατούν σε διαφορετικές περιοχές και μικροπεριοχές (δηλαδή σε ειδικούς μικροβιοτόπους) εντός του ίδιου βιοτόπου. Με βάση την διατροφή τους, οι ζωικοί οργανισμοί διακρίνονται σε φυτοφάγα, σαρκοφάγα και παμφάγα ζώα, αλλά και σε άλλες υποκατηγορίες μεγαλύτερης τροφικής εξειδίκευσης, όπως: φυλλοφάγοι, ξυλοφάγοι, χυμοφάγοι, παράσιτα, παρασιτοειδή κ.λπ. Όπως αναφέρεται παρακάτω, τα φυτά αποτελούν τους πρωτογενείς παραγωγούς, οι οποίοι είναι η άμεση ή έμμεση τροφή όλων των ζωικών ειδών. Όλα τα ζώα αποτελούν τους καταναλωτές. Μία μεγάλη κατηγορία άλλων οργανισμών (ορισμένοι ζωικοί οργανισμοί, μύκητες και βακτήρια) έχει ως τροφή την νεκρή οργανική ύλη ποικίλης προελεύσεως και είναι οι αποδομητές ή αποσυνθέτες, επειδή προκαλούν τη σταδιακή αποσύνθεση και τελικά την πλήρη ανοργανοποίηση όλης της νεκρής οργανικής ύλης σε κάθε βιότοπο. Εκτενέστερη ανάλυση γίνεται στη συνέχεια. 1.3 Βιοκοινότητες δασικών οικοσυστημάτων Για παράδειγμα, σ ένα δάσος φυλλοβόλων δέντρων κυριαρχούν διάφορες κατηγορίες φυτών, όπως δρύες, οξιές, αναρριχόμενα και ποώδη φυτά. Η ηλιακή ακτινοβολία, η θερμοκρασία, το νερό, η ένταση των ανέμων και άλλοι κλιματικοί παράγοντες, το γεωγραφικό πλάτος και το υψόμετρο, καθορίζουν την χλωρίδα και την βλάστηση της περιοχής, η οποία συντηρεί την χαρακτηριστική ποικιλία των ζωικών οργανισμών, όπως απεικονίζεται στο επόμενο απλοποιημένο διάγραμμα των τροφικών αλληλεξαρτήσεων, του τροφικού πλέγματος (ή τροφικού δικτύου) των οργανισμών των ευκράτων δασών. Πρόκειται για τον βιότοπό τους, δηλαδή για την «κατοικία» αυτών των οργανισμών. Όπως στο παράδειγμα του βιοτόπου ενός φυλλοβόλου δάσους, έτσι και σε κάθε βιότοπο άλλου τύπου διακρίνονται ευδιάκριτες υποπεριοχές, οι μικροβιότοποι, στους οποίους είναι πολύ στενά προσαρμοσμένοι και κατοικούν διαφορετικοί πληθυσμοί άλλων ειδών στον ίδιο βιότοπο. Οι οργανισμοί κάθε μικροβιοτόπου είναι προσαρμοσμένοι σε πολύ μικρές διακυμάνσεις περιβαλλοντικών παραγόντων ή άλλους παράγοντες του περιβάλλοντος (π.χ., είναι πολύ εξειδικευμένοι σε συγκεκριμένη κατηγορία τροφής). Τέτοιες ευδιάκριτες περιοχές είναι: α) η ανώτερη ζώνη των δέντρων όπου κατοικούν πολλά είδη εντόμων, πτηνών και θηλαστικών, β) η ποώδης βλάστηση, γ) η
ΠΡΩΤΗ ENOTHTA / ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑ: ΔΟΜΙΚΗ ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΚΑΙ ΒΑΣΙΚΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ 21 στρωμνή των νεκρών υλικών και το επιφανειακό στρώμα χώματος, όπου κατοικούν η πλούσια εδαφόβια μακροπανίδα και οι μικροοργανισμοί. Οι περιοχές αυτές είναι ευδιάκριτοι μικροβιότοποι, του ίδιου βιοτόπου, στους οποίους είναι προσαρμοσμένοι διαφορετικές κατηγορίες οργανισμών. Οι νεκροφάγοι και οι σαπροφάγοι οργανισμοί της μακροπανίδας του εδάφους προκαλούν την σταδιακή κατάτμηση της νεκρής οργανικής ύλης (των νεκρών φύλλων και κλάδων των δέντρων και των νεκρών ζωικών οργανισμών). Τελικά, οι μύκητες και τα βακτήρια είναι οι οργανισμοί που ολοκληρώνουν την πλήρη ανοργανοποίηση της νεκρής οργανικής ύλης (δηλαδή της νεκρής βιομάζας) και ελευθερώνουν τα ανόργανα χημικά στοιχεία, τα οποία με την ανακύκλωσή τους εντός του οικοσυστήματος ανατροφοδοτούν επανειλημμένα την βασική λειτουργία των φυτών, δηλαδή την φωτοσύνθεση. Πρέπει να τονιστεί ότι η μεγάλη ποικιλία της μακροπανίδας του εδάφους στην ξηρά συγκροτεί μία «ιδιαίτερη βιοκοινότητα» και ένα τροφικό πλέγμα αποτελούμενο από ολιγόχαιτους δακτυλιοσκώληκες, αραχνόμορφα, σκορπιούς και ψευδοσκορπιούς, διπλόποδα, κολλέμβολα, κολεόπτερα και πλήθος άλλων ζωικών ομάδων. Επίσης, η μακροπανίδα του εδάφους αποτελεί την βασική τροφή πολλών άλλων εδαφοβίων θηλαστικών αλλά και μη εδαφοβίων πτηνών. Σε έναν βιότοπο, π.χ. σε ένα δάσος φυλλοβόλων δέντρων, διακρίνονται αρκετοί ειδικοί μικροβιότοποι. Για παράδειγμα, ένας πολύ εξειδικευμένος μικροβιότοπος είναι η κάτω επιφάνεια των φύλλων της βελανιδιάς, στην οποία γίνεται η προσκόλληση ορισμένων εντόμων, εγκλωβισμένων εντός καταλλήλων περιβλημάτων. Φυσικά, σε οποιονδήποτε βιότοπο διακρίνονται πολλοί μικροβιότοποι και καθένας από αυτούς αποτελεί την κατοικία συνήθως ενός ζωικού είδους διαφορετικού μεγέθους. Από την λεπτομερή συνεξέταση όλων των αβιοτικών και βιοτικών περιβαλλοντικών παραγόντων και των λειτουργικών αλληλεξαρτήσεων των διαφόρων ειδών κάθε βιοτόπου, γίνεται ουσιαστικά και η ταυτοποίηση του αντίστοιχου οικοσυστήματος. Οι τροφικές αλληλεξαρτήσεις των διαφόρων ειδών σε κάθε βιότοπο περιγράφονται με τις τροφικές αλυσίδες και το τροφικό πλέγμα (το τροφικό δίκτυο), με την ροή της ενέργειας (δηλαδή της βιομάζας) και με την ανακύκλωση διαφόρων χημικών στοιχείων εντός του βιοτόπου. 1.4 Πληθυσμός και οικολογικός θώκος Ως πληθυσμός ορίζεται μία ομάδα ατόμων που ανήκουν στο ίδιο είδος και συνυπάρχουν στον ίδιο βιότοπο, αλλά η ομάδα αυτή είναι γεωγραφικά απομονωμένη από άλλες ομάδες ατόμων του ίδιου είδους, δηλαδή άλλους πληθυσμούς του ίδιου είδους σε άλλους βιοτόπους (σε άλλες περιοχές). Τα άτομα ενός πληθυσμού διασταυρώνονται μεταξύ τους για αναπαραγωγή λόγω γεωγραφικής απομόνωσης στον ίδιο βιό-