Αφθονία & Ποικιλότητα Ειδών "Η μέγιστη ομορφιά είναι οργανική πληρότητα, η πληρότητα της ζωής και των πραγμάτων, η θεία ομορφιά του κόσμου Βιοποικιλότητα (Biodiversity) εκφράζει την ποικιλία των μορφών ζωής σε ένα συγκεκριμένο χώρο Μετά την υπογραφή της Συνθήκης του Ρίο (1992) έγινε μέρος της ζωής μας & αναφέρεται από ειδικούς & μη ως πανάκεια που λύνει όλα τα οικολογικά προβλήματα Όμως παρά την απλότητα & τη σαφήνεια του όρου, το περιεχόμενό του είναι μια από τις πλέον αφηρημένες & αμφιλεγόμενες έννοιες της οικολογίας. Robinson Jeffers, "The Answer" 1933 Δεν υπάρχει μόνο μία έκφραση της Βιοποικιλότητας, αλλά περισσότερες, ανάλογα με τα επίπεδα οργάνωσης της ζωής & τον τρόπο μέτρησης. Βιοποικιλότητα Βιοποικιλότητα H Βιοποικιλότητα της γης είναι το αποτέλεσμα 4 δισεκατομμυρίων ετών εξέλιξης, που αγγίζει & επηρεάζει όλες τις μορφές ζωής στη γη, στον αέρα, τις θάλασσες & τα γλυκά νερά. Οι βιολογικοί πόροι έχουν καθοριστική σημασία για την ύπαρξή μας, & η απώλεια ή καταστροφή τους θέτει σε κίνδυνο όχι μόνο τη ζωή επιμέρους ειδών, οικοτόπων, ή & οικοσυστημάτων, αλλά & του ανθρώπου. Σήμερα, η απώλεια της βιοποικιλότητας αποτελεί παγκόσμιο θέμα & επιτάσσει συντονισμένη διεθνή δράση για την «αναχαίτιση» της [Σύμβαση των Ηνωμένων Εθνών για τη Βιολογική Ποικιλότητα (CBD)]. 1
Βιοποικιλότητα Βιοποικιλότητα & λειτουργίες που ασκούν τα είδη Ο Wilcox (1984) ορίζει τη βιοποικιλότητα ως την ποικιλία των μορφών ζωής σε μια περιοχή, τους οικολογικούς ρόλους που επιτελούν & τη γενετική ποικιλομορφία που περιέχουν Σύμφωνα με ορισμένους ερευνητές όσο περισσότερα είδη συμμετέχουν σε ένα οικοσύστημα & όσο περισσότερες λειτουργίες ασκούν τα είδη αυτά, τόσο μεγαλύτερη είναι η ποικιλότητα του οικοσυστήματος & η ικανότητα αυτορρύθμισης & κατ επέκταση τόσο σταθερότερο είναι. Επίπεδα Βιοποικιλότητας Σε μια ιεραρχική ταξινόμηση διακρίνουμε τα ακόλουθα επίπεδα Βιοποικιλότητας: Ι. Γενετική Ποικιλότητα ΙΙ. Ποικιλότητα Ειδών ΙΙΙ. Οικολογική Ποικιλότητα η οποία διακρίνεται σε Α) Οικοσυστημάτων Β) Τοπίων Η πραγματική ανησυχία για τη Βιοποικιλότητα των ειδών & την αποσταθεροποίηση των οικοσυστημάτων, είναι η πιθανή επιτάχυνση του ποσοστού απώλειας ειδών από τις ανθρώπινες δραστηριότητες Ι. Γενετική ποικιλότητα εκφράζει το εύρος των κληρονομικών καταβολών, ενός συγκεκριμένου είδους που συναντάται σε μία περιοχή. Όσο μεγαλύτερο είναι αυτό το εύρος τόσο μεγαλύτερη είναι η ικανότητα επιβίωσης του είδους απέναντι σε εξωτερικές πιέσεις π.χ. επιδημίες, κλιματικές αντιξοότητες κ.λπ. Έχει καθοριστική σημασία για την επιβίωση των ειδών. Είδος σαλιγκαριού της Καραϊβικής 2
Γενετική ποικιλότητα Γενετική ποικιλότητα Ι. Γενετική Ποικιλότητα Η γενετική ποικιλότητα των αυτοφυών φυτών της Ελλάδας είναι μεγάλη, π.χ. τα υβρίδια της ελάτης (μεταξύ κεφαλληνιακής & λευκής) ή η υβριδογενής οξυά υβρίδιο μεταξύ της ανατολικής & δασικής. Γενετική ποικιλότητα 3
Γενετική ποικιλότητα ΙΙ. Ποικιλότητα ειδών εκφράζεται με ένα αριθμό (πλήθος) ειδών φυτών & ζώων που συναντώνται σε μια συγκεκριμένη περιοχή & έχει σημασία για τη σταθερότητα των οικοσυστημάτων & τη λειτουργία τους. Ποικιλότητα ειδών Το κεφάλαιο της γης Ποικιλότητα ειδών Ταξινόμηση των ειδών της γης που έχουν περιγραφεί: Μύκητες 46.983 70.000 Φύκη 26.900 είδη- 40.000 Φυτά 248.428-260.000 Ζώα (Πρωτόζωα-σπονδυλωτά έντομα): 1.361.685 (Σπονδυλωτά 41.000) Σύνολο ειδών 1.700.000-2.000.000 Πιθανός αριθμός ειδών της γης 5.000.000-50.000.000 4
ΙΙIα. Ποικιλότητα Οικοσυστημάτων Ηποικιλότηταοικοτόπων, οικοσυστημάτων, ή κοινοτήτων (habitats) εκφράζεται με το πλήθος των συνδυασμών οικοσυστημάτων-οικοτόπων, φυτοκοινωνιών, που συναντώνται σε μια συγκεκριμένη περιοχή. Καθορίζουν την αισθητική αλλά & τη σταθερότητα του τοπίου. ΙΙIβ. Ποικιλότητα Τοπίων H ποικιλότητα Τοπίων εκφράζεται με το πλήθος των τοπίων που συναντώνται σε μια περιοχή & προσδίδουν τη φυσιογνωμία της περιοχής. Π.χ. τοπίαημιερημικάαν. Κρήτη, Ευμεσογειακά με ελιά, αριά, κουμαριά κ.λπ. μέχριταβόρειατοπίατων ψυχρόβιων κωνοφόρων δασών της δασικής πεύκης, της λευκής ελάτης, του ρόμπολου & της σημύδας, (Ροδόπη) & τα αλπικά Ολύμπου, Σμόλικα, Τύμφης, Βόρα,κ.λπ. ΙΙIβ. Ποικιλότητα Τοπίων Τύμφη, Αστράκα Αλπικά λιβάδια 5
Απειλές της Βιοποικιλότητας Οι αλλαγές στις χρήσεις γης, που συνεπάγονται υποβάθμιση & καταστροφή των ενδιαιτημάτων & κατά κύριο λόγο οφείλονται στη δημογραφική αύξηση & την αύξηση της κατά κεφαλήν κατανάλωσης. Η αλλαγή του κλίματος, η οποίακαταστρέφει ενδιαιτήματα, διαταράσσει τους κύκλους αναπαραγωγής & υποχρεώνει τα αποδημητικά είδη να μετακινηθούν προς νέα εδάφη κ.λπ. Απειλές της Βιοποικιλότητας Ο κατακερματισμός των οικοτόπων των ειδών λόγω ποικίλων αναπτυξιακών δραστηριοτήτων Πιέσεις καθοριστικής σημασίας μεταξύ των οποίων - η υπέρμετρη εκμετάλλευση των βιολογικών πόρων, - η εισβολή ξενικών ειδών, - η ρύπανση του φυσικού περιβάλλοντος & - η παγκοσμιοποίηση, η οποία αυξάνει τις πιέσεις που προκαλεί το εμπόριο στο φυσικό περιβάλλον. Περιβαλλοντικές Πιέσεις ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΠΙΕΣΕΙΣ Εγκιβωτισμός κοίτης Ευθυγράμμιση κοίτης Επεξεργασία & λήψη αδρανούς υλικού 6
Προστασία Βιοποικιλότητας Σε παγκόσμια κλίμακα, μόνο το 10% των περιοχών με υψηλή βιοποικιλότητα & το 1% των ωκεανών προστατεύονται, μάλλον όχι ικανοποιητικά. Λεκάνη της Μεσογείου καθορίστηκαν 10 «θερμές» περιοχές Hotspots Έτσι ο καθορισμός φυσικών περιοχών με υψηλή βιοποικιλότητα, η προστασία& η αειφορική διαχείριση τους είναι επιτακτική & αναγκαία. Η πραγματική ανησυχία για τη Βιοποικιλότητα των ειδών & την αποσταθεροποίηση των οικοσυστημάτων, είναι η πιθανή επιτάχυνση του ποσοστού απώλειας ειδών από τις ανθρώπινες δραστηριότητες Ευρωπαϊκές Οδηγίες & Κανονισμοί για τη Διατήρηση της Βιοποικιλότητας Πανευρωπαικό Οικολογικό Δίκτυο Προστατευόμενων Περιοχών ΦΥΣΗ 2000 241 Περιοχές Κοινοτικού ενδιαφέροντος (SCI) 202 Ζώνες Ειδικής προστασίας γιαταπουλιά(spa) 7
Βιοποικιλότητα της Ελλάδας Υγρότοποι: ~ 400 έκταση~ 2.026.176 στρ. 11 Ramsar Νησίδες: > 2000 Βλάστηση:Μεσογειακή, ηπειρωτική, αλπική Χλωρίδα ~ 6500 είδη & υποείδη (20% ενδημικά) Πανίδα ~ 30.000-50.000 είδη, αναμένεται να υπάρχουν Έντομα ~2000 ενδημικά Θηλαστικά 116 είδη απ τα 250 της Ευρώπης Αμφίβια 20 Ερπετά 60 Ορνιθοπανίδα 422-450 είδη Ψάρια γλυκού νερού ~110, θαλάσσης ~447 8
Λόγοι που επιβάλλουν να δοθεί κατεπείγουσα προτεραιότητα στην προστασία της Βιοποικιλότητας Ηέκρηξητωνανθρώπινων πληθυσμών υποβαθμίζει το περιβάλλον με αυξανόμενο ρυθμό & πολλά είδη αλλά & ολόκληρα οικοσυστήματα καταστρέφονται. Η απώλεια της βιολογικής ποικιλότητας μέσω της καταστροφής των φυσικών βιοτόπων & της εξαφάνισης των ειδών είναι συχνά μη ανατρέψιμη, είναι μια οριστική απώλεια. Λόγοι που επιβάλλουν να δοθεί κατεπείγουσα προτεραιότητα στην προστασία της Βιοποικιλότητας Πανευρωπαικό Οικολογικό Δίκτυο ΦΥΣΗ 2000 28 Η βιολογική ποικιλία αποτελεί έναν ουσιώδη παράγοντα ισορροπίας της φύσης & της επιβίωσης του ανθρώπου. Δεν αφορά μόνο τα φυσικά οικοσυστήματα αλλά & τα καλλιεργούμενα είδη. Η επιστήμη συνεχώς ανακαλύπτει καινούργιες χρήσεις των βιολογικών πόρων. Πρόκειται για βιολογικούς θησαυρούς που ενδέχεται να επιλύσουν πολλά φαρμακευτικά & διατροφικά προβλήματα του πλανήτη. 9
Βιοποικιλότητα Όλυμπος (Καταφύγιο 2100 m) Pinus heldreichii Ο κόσμος είναι ένα αλληλοεξαρτώμενο σύνολο, δημιουργημένο από φυσικές & ανθρώπινες κοινότητες. ΗπροστασίατηςΒιοποικιλότητας στο σύνολό της, δεν επιβάλλεται για λόγους ρομαντικούς αλλά από την ανάγκη ορθολογικής & αειφορικής διαχείρισης των φυσικών πόρων, συνεπώς για την επιβίωση του ίδιου του ανθρώπου. Η Βιοποικιλότητα δεν αποτελεί μια πολυτέλεια αλλά μια αναγκαία προϋπόθεση για τη ζωή. Βιοποικιλότητα (Biodiversity) εκφράζει την ποικιλία των μορφών ζωής σε ένα συγκεκριμένο χώρο Ένας συνδυασμός του αριθμού των ειδών & της σχετικής τους αφθονίας προσδιορίζει την ποικιλότητα των ειδών. Τα περισσότερα είδη παρουσιάζουν μέτρια αφθονία. Λίγα είδη είναι ή πολύ άφθονα ή εξαιρετικά σπάνια. Η ποικιλότητα των ειδών είναι υψηλότερη σε σύνθετα περιβάλλοντα. Ενδιάμεσα επίπεδα διαταραχής προάγουν την υψηλότερη ποικιλότητα. Προσδιορισμός της Ποικιλότητας των Ειδών Αφθονία ή πλούτος των ειδών (species richness) αναφέρεται στον αριθμό των ειδών στην κοινότητα. Η επίδραση της αφθονίας των ειδών στην ποικιλότητα μιας κοινότητας είναι σαφής, π.χ. μια κοινότητα με 20 είδη είναι λιγότερο ποικιλόμορφη από μια με 80 είδη. Ησχετικήαφθονίαή κανονικότητα ή ισοκατανομή των ειδών (species evenness). Τα αποτελέσματα της κανονικότητας ή της κυριαρχίας των ειδών στην ποικιλότητα είναι περισσότερο λεπτά, αλλά είναι εύκολο να απεικονιστούν 10
Η ποικιλότητα δύο κοινοτήτων με 5 είδη Η κοινότητα α κυριαρχείται από ένα είδος (21 άτομα) & έχει πιο χαμηλή ποικιλότητα Χαμηλότερη Ισοκατανομή ειδών Η κοινότητα β έχει τον ίδιο αριθμό ειδών αλλά σε ίσες αναλογίες (5 άτομα /είδος) Υψηλότερη Ισοκατανομή ειδών Ποικιλότητα ειδών O συνδυασμός του αριθμού των ειδών & της σχετικής τους αφθονίας προσδιορίζει την ποικιλότητα των ειδών. α. Αφθονία ειδών: Ο αριθμόςτωνειδών β. Κανονικότητα ειδών: Η σχετική αφθονία των ειδών γ. Κυριαρχία ειδών: Τα πιο άφθονα είδη Διαφορά μεταξύ αφθονίας των ειδών & ισομερούς κατανομής σε δύο υποθετικές κοινότητες Κάθε κοινότητα έχει 10 είδη & 100 άτομα. Στην πρώτη 82 άτομα ανήκουν σε ένα είδος & τα άλλα 9 είδη έχουν από 2 άτομα. Στη δεύτερη κοινότητα όλα τα είδη έχουν από 10 άτομα Ποια φαίνεται πιο ποικιλόμορφη; Κυριαρχία Κυρίαρχο είναι το είδος που έχει τη μεγαλύτερη επίδραση στη σύνθεση & τη μορφή της κοινότητας. Ορισμένες φορές ο όρος αναφέρεται στο μεγαλύτερο ή /& στο πιο άφθονο είδος στην κοινότητα. Η κυριαρχία στα ζώα αναφέρεται στη θέση που κατέχει ένα είδος μέσα σε μια ζωοκοινότητα που απαιτεί μια κοινωνική οργάνωση. Συχνά επιτυγχάνεται & διατηρείται με επιθετικότητα προς τα κατώτερα άτομα. 11
Μέτρηση της ποικιλότητας των ειδών Το ερώτημα που τίθεται είναι: Τι θα βρούμε αν βγούμε έξω στο πεδίο σε μια κοινότητα & ποσοτικοποιήσουμε την αφθονία των ειδών που ανήκουν ταξινομικά σε μια ομάδα ή των οργανισμών που σχετίζονται οικολογικά, όπως π.χ. είναι τα πουλιά, οι θάμνοι, τα σκαθάρια, ήταδιάτομα; Μέτρηση της ποικιλότητας των ειδών Σ ότι αφορά τη σχετική αφθονία των ειδών στις κοινότητες, αποδεικνύεται ότι υπάρχουν κανονικότητες που διατηρούνται είτε εξετάζουμε φυτά σ ένα δάσος, λεπιδόπτερα ή φύκη. Στις δειγματοληψίες σε ομάδες οργανισμών, απαντούν λίγα άφθονα είδη & λίγα πολύ σπάνια. Τα περισσότερα είδη είναι μετρίως άφθονα. Μέτρηση της ποικιλότητας των ειδών Το μοντέλο αυτό εκφράστηκε αριθμητικά απ τον Preston (1948, 1962), που μελέτησε τη σχετική αφθονία των ειδών σε κοινότητες. Λογαριθμική Κανονική Κατανομή Ο Preston απεικόνισε γραφικά την αφθονία ειδών ως κατανομές συχνότητας, όπου οι κλάσεις αφθονίας των ειδών ήταν διαστήματα των 1 2, 2 4, 4 8, 8 16, κ.λπ., ατόμων. «Η κατανομή της αφθονίας & της σπανιότητας» μεταξύ των ειδών του Preston είναι ένα απ τα καλύτερα τεκμηριωμένα πρότυπα των φυσικών κοινοτήτων. Δημιούργησε κάθε διάστημα διπλάσιο του προηγουμένου & τα τοποθέτησε σε μια λογαριθμική κλίμακα με βάση το 2 (π.χ. log 2 1=0, log 2 2=1, log 2 4=2, κ.λπ.) Οι γραφικές παραστάσεις του Preston δίνουν το log 2 της αφθονίας των ειδών ως προς τον αριθμό των ειδών σε κάθε διάστημα αφθονίας (Σχήμα 16.3). 12
Λογαριθμικές κανονικές κατανομές φυτών της ερήμου (Preston 1962) Λογαριθμικές κατανομές δασικών πουλιών (Whittaker 1965) Λίγα είδη φυτών έχουν πολύ χαμηλή κάλυψη Τα περισσότερα είδη φυτών σ αυτή την κοινότητα έχουν μέτρια κάλυψη Λίγα είδη φυτών έχουν πολύ υψηλή κάλυψη Λίγα είδη πουλιών είναι σπάνια Τα περισσότερα είδη πουλιών της κοινότητας είναι μετρίως άφθονα Λίγα είδη πουλιών είναι άφθονα Ποσοστό Κάλυψης Αριθμός ατόμων Μέγεθος δείγματος & Λογαριθμική κανονική κατανομή Δείκτης Shannon Wiener H = s i = 1 p i log e p i Η = η τιμή του δείκτη ποικιλότητας Shannon Wiener log e = ο φυσικός λογάριθμος του. s = o αριθμός των ειδών στην κοινότητα Ρi = η αναλογία κάθε είδους στο δείγμα. Αν n είναι ο αριθμός των ατόμων ενός είδους & Ν ο συνολικός αριθμός των ατόμων του δείγματος τότε Ρi = n/ν 13
Δείκτης ισομερούς κατανομής ή ισοκατανομής Υπολογισμός ποικιλότητας ειδών (δείκτης ποικιλότητας των Shannon-Wiener): κοινότητα α εκφράζει τη σχετική αφθονία των ειδών J= H Hmax Η= Ο δείκτης ποικιλότητας των Shannon-Wiener Hmax= Ο δείκτης ποικιλότητας όταν όλα τα είδη αντιπροσωπεύονται από ίσο αριθμό ατόμων=lns ή LnΝ Ν= ο αριθμός των ατόμων του δείγματος Ο δείκτης ποικιλότητας κυμαίνεται μεταξύ 0 & LnS Υπολογισμός ποικιλότητας ειδών (δείκτης ποικιλότητας των Shannon-Wiener): κοινότητα β Καμπύλες Τάξης (Σειράς)-Αφθονίας Η απεικόνιση της σχετικής αφθονίας & της ποικιλότητας των ειδών μέσα σε μια κοινότητα, παριστάνεται γραφικά ως προς τη σειρά ή την τάξη αφθονίας τους. Οι καμπύλες της τάξης - αφθονίας που παίρνουμε παρέχουν σημαντικές πληροφορίες για μια κοινότητα. Ο δείκτης ισομερούς κατανομής κυμαίνεται μεταξύ 0 & 1 14
Καμπύλη τάξης ή σειράς αφθονίας για 2 υποθετικά δάση Καμπύλες τάξης αφθονίας για έντομα της τάξης Trichoptera, σε δύο υδρόβιες κοινότητες της Β. Πορτογαλίας Αναλογική αφθονία Ή καμπύλη δείχνει ότι η κοινότητα α κυριαρχείται από ένα από τα πέντε είδη δέντρων, ενώ τα πέντε είδη στην κοινότητα β απαντούν σε ίσες αναλογίες Κοινότητα α Κοινότητα β Μεγαλύτερη ισοκατανομή παρουσιάζεται με χαμηλότερη κλίση Αναλογική αφθονία Αυτέςοικαμπύλεςτηςτάξηςαφθονίας δείχνουν ότι η κοινότητα του ορεινού ρεύματος των εντόμων έχει μεγαλύτερη αφθονία & μεγαλύτερη ισοκατανομή ειδών Ορεινό ρεύμα Παραλιακές λίμνες Μεγαλύτερη αφθονία & ισοκατανομή ειδών Τάξη αφθονίας Τάξη αφθονίας Καμπύλες τάξης αφθονίας για δύο κοινότητες ψαριών των υφάλων στην Καλιφόρνια Υγρότοποι: πηγή ζωής Αναλογική αφθονία Η κοινότητα ψαριών του κεντρικού κόλπου της Καλιφόρνιας είναι πιο ποικιλόμορφη κυρίως επειδή έχει υψηλότερη ισοκατανομή ειδών Βόρειος κόλπος Κεντρικός κόλπος Μεγαλύτερη ισοκατανομή ειδών ελαφρώς υψηλότερη αφθονία Τάξη αφθονίας 15
ΟΠλούτοςτωνΕιδών: Αίτια Βιοποικιλότητας Γιατί ορισμένες κοινότητες περιέχουν περισσότερα είδη από άλλες; Υπάρχουν είδη ή διαβαθμίσεις στην αφθονία των ειδών; Ποιοι είναι οι λόγοι γι αυτές τις διαφορές; A. Πρωτογενείς παράγοντες 1. Γεωγραφικοί Παράγοντες που σχετίζονται με το γεωγραφικό πλάτος, υψόμετρο, κ.λπ. 2. Παράγοντες οι οποίοι δεν σχετίζονται άμεσα ή σχετίζονται έμμεσα με το γεωγραφικό πλάτος Παραγωγικότητα Κλιματική Ετερογένεια ή ποικιλότητα Ηλικία του περιβάλλοντος (& των οικοσυστημάτων). Σκληρότητα του περιβάλλοντος Ονησιωτισμός(Γεωγραφική Απομόνωση) Φυσική, εδαφική, ή χημική ετερογένεια Φυσικές διαταραχές Β. Δευτερογενείς παράγοντες Παράγοντες οι οποίοι τείνουν να αυξήσουν την Ποικιλότητα Θήρευση Ανταγωνισμός Η ετερογένεια στο χώρο Τα στάδια διαδοχής που βρίσκεται η κοινότητα Ηφυσικήποικιλομορφία του οικοτόπου Ημέτριαδιαταραχή του οικοτόπου Ημικρήμεταβολή στις περιβαλλοντικές συνθήκες (π.χ. θερμοκρασίας, βροχοπτώσεων, θρεπτικών) Ηυψηλήποικιλότητα σε ένα τροφικό επίπεδο αυξάνει την ποικιλότητα (πολλά είδη δέντρων παρέχουν οικοτόπους για πολλά είδη εντόμων, πουλιών) Τα υψηλά τροποποιημένο περιβάλλον από τους οργανισμούς (π.χ. έδαφος πλούσιο σε οργανικά υλικά) Η Εξέλιξη 16
Περιβαλλοντική Πολυπλοκότητα Πώς μπορεί η περιβαλλοντική δομή να επηρεάσει την ποικιλότητα των ειδών; Μια μορφή περιβαλλοντικής δομής που είναι σημαντική για μια ομάδα οργανισμών μπορεί να μην έχει θετική επίδραση σε άλλους οργανισμούς Η τοπογραφική & εδαφική ετερογένεια αυξάνει την ποικιλότητα Αλλαγές στον τύπο του εδάφους και το βάθος του υπόγειου νερού προκαλεί αλλαγές στη βλάστηση Απαιτείται βασική γνώση για τις οικολογικές απαιτήσεις των ειδών για να προβλέψουμε πώς οι περιβαλλοντικές δομές επηρεάζουν την ποικιλότητα Δηλαδή πρέπει να γνωρίζουμε τους οικολογικούς τους θώκους ήτιςοικοθέσεις τους. Η ποικιλότητα των ειδών είναι υψηλότερη σε σύνθετα περιβάλλοντα, ή αυξάνεται με την περιβαλλοντική πολυπλοκότητα ή ετερογένεια. Άμμος Ρεύμα Υδροφόρος ορίζων Άργιλος Μεταβολή στη βλάστηση κατά μήκος μιας κλίσης υγρασίας & εδαφικών συνθηκών Δασική Πολυπλοκότητα & Ποικιλότητα των Ειδών των Πουλιών Οαριθμόςτωνειδών δασοψαλτών & ηαφθονίατους αυξήθηκε με την αύξηση του ύψους της βλάστησης Τα δάση με το μεγαλύτερο όγκο φυλλώματος πάνω από 6m έχουν 5 ή περισσότερα είδη δασοψαλτών Ποικιλότητα του ύψους φυλλώματος & των ειδών πουλιών Σε πολλές κοινότητες η ποικιλότητα των ειδών πουλιών αυξάνεται με την ποικιλότητα του ύψους του φυλλώματος Δάση με υψηλότερη ποικιλότητα ύψους φυλλώματος έχουν υψηλότερη ποικιλότητα ειδών πουλιώ Όγκος του φυλλώματος άνω των 6m ( m 3 /m 2 ) Ύψος της βλάστησης & αριθμός των ειδών δασοψαλτών Φυτοκοινότητες με χαμηλή ποικιλότητα ύψους φυλλώματος έχουν χαμηλή ποικιλότητα πουλιών Ποικιλότητα ύψους φυλλώματος Η 17
Εξελικτική απόκλιση των μελισσοφάγων της Χαβάης 10 είδη με εξειδικευμένο ράμφος για την τροφή τους, εξελίχθηκαν από ένα μοναδικό πρόγονο για να καλύψουν οικοθέσεις στη Β. Αμερική που καταλαμβάνονταν από άλλα είδη. Το 1 είναι ο υποθετικός κοινός πρόγονος Πώς σχετίζεται η περιβαλλοντική πολυπλοκότητα με την ποικιλότητα άλλων οργανισμών εκτός των πτηνών; Οικολογικές μελέτες έχουν δείξει θετικές σχέσεις μεταξύ περιβαλλοντικής πολυπλοκότητας & ποικιλότητας ειδών γιαπολλέςομάδεςοργανισμώνπ.χ. θηλαστικά, σαύρες, πλαγκτό, γαστερόποδα, ψάρια των υφάλων. 1 Ηύπαρξη~300.000 ειδών χερσαίων φυτών δίνει τη δυνατότητα μεγάλης εξειδίκευσης από τα ζώα & συνεπώς, μπορεί να εξηγήσει μεγάλο μέρος της ποικιλότητας των ζώων. Πώς η περιβαλλοντική πολυπλοκότητα επηρεάζει την ποικιλότητα των φυτών; Το παράδοξο του πλαγκτού Οι κοινότητες του φυτοπλαγκτού παρουσιάζουν ένα παράδοξο, Hutchinson (1961), γιατί - ζουν σε σχετικά απλά περιβάλλοντα (ανοιχτά νερά λιμνών & ωκεανών), - ανταγωνίζονται για τα ίδια θρεπτικά (άζωτο, φώσφορο, διοξείδιο του πυριτίου κ.α.) -& παρόλα αυτά πολλά είδη μπορούν να συνυπάρξουν χωρίς ανταγωνιστικό αποκλεισμό. Αυτό φάνηκε παράδοξο γιατί φαίνεται ότι παραβιάζεται η αρχή του ανταγωνιστικού αποκλεισμού. Πώς η περιβαλλοντική πολυπλοκότητα επηρεάζει την ποικιλότητα των φυτών; Οι οικολογικοί θώκοι των φυκών φαίνονται να καθορίζονται από τις θρεπτικές τους απαιτήσεις. Η σημασία των τροφικών απαιτήσεων στους θώκους του φυτοπλαγκτού διερευνήθηκε από τον Tilman (1977) με πειράματα ανταγωνισμού μεταξύ διατόμων του γλυκού νερού. Εκτός από την απόδειξη του ανταγωνιστικού αποκλεισμού, τα πειράματα του Tilman έδειξαν επίσης τις συνθήκες που επέτρεπαν τη συνύπαρξη διαφορετικών ειδών διατόμων που εξαρτιόνταν από την αναλογία δυο βασικών συστατικών, των πυριτικών & των φωσφορικών. Αν η αναλογία των πυριτικών προς τα φωσφορικά ποικίλει στη λίμνη, τότε η Asterionella θα επικρατήσει σε μερικές περιοχές της λίμνης, ενώ η Cyclotella θα επικρατήσει σε άλλες. 18
Η αναλογία του διοξειδίου του πυριτίου (SiO 2 ) προς τα φωσφορικά (PO 4 -P)& ο ανταγωνισμός μεταξύ των διατόμων Asterionella formosa & Cyclotella meneghiniana (Tilman 1977). Συγκεντρώσεις (μg/l) των νιτρικών (NO 3 -Ν) & του διοξειδίου του πυριτίου (SiO 2 ) στα επιφανειακά νερά της Λ. Pyramid, Νεβάδα (Lebo κ.α. 1993). Πώς η περιβαλλοντική πολυπλοκότητα επηρεάζει την ποικιλότητα των φυτών; Οι οικοθέσεις των φυκών μπορούν να προσδιοριστούν με βάση τις θρεπτικές τους απαιτήσεις Η μεταβολή στη διαθεσιμότητα των περιορισμένων θρεπτικών, όπως πυριτικά & φωσφορικά & οι διαφορές στις φυσικοχημικές συνθήκες, π.χ. ph, θερμοκρασία, υγρασία συμβάλλουν στην περιβαλλοντική πολυπλοκότητα Η ετερογένεια των φυσικοχημικών συνθηκών κατά μήκος των υδάτινων & των χερσαίων περιβαλλόντων μπορεί να εξηγήσει ένα σημαντικό ποσοστό της ποικιλότητας σε πλαγκτονικά φύκη & χερσαία φυτά. Πώς η περιβαλλοντική πολυπλοκότητα επηρεάζει την ποικιλότητα των φυτών; Τα χαρακτηριστικά του εδάφους & το βάθος του υδροφόρου ορίζοντα επηρεάζουν σημαντικά τη φύση των φυτοκοινοτήτων της λεκάνης του Αμαζονίου. Αυξημένη διαθεσιμότητα θρεπτικών συσχετίζεται με μειωμένη ποικιλότητα φυτών & φυκών, γιατί -μειώνει την ποικιλότητα των φυτών ευνοώντας εκείνα τα είδη, τα οποία είναι πιο αποτελεσματικοί ανταγωνιστές για τους παραμένοντες πόρους. 19
Παραλλαγή στα νιτρικά (NO3) & την εδαφική υγρασία σε μια περιοχή 4.761m με παλιά γεωργική καλλιέργεια (Robertson κ.α. 1988) Μεταβολή της βλάστησης κατά μήκος μιας κλίσης των συνθηκών του εδάφους και της υγρασίας (Jordan 1985). Παράγοντες οι οποίοι τείνουν να μειώσουν τη Βιοποικιλότητα Η περιβαλλοντική πίεση Ακραία Περιβάλλοντα Ο περιορισμός στον εφοδιασμό ενός σημαντικού φυσικού πόρου Οι ακραίες διαταραχές Η πρόσφατη εισαγωγή εξωτικών ειδών (ή είδη από άλλες περιοχές) Η γεωγραφική απομόνωση (σε ένα πραγματικό ή οικολογικό νησί) Thienemann (1939): διατύπωσε δύο αρχές σε σχέση με την ποικιλότητα Όσο περισσότερο ποικίλουν οι συνθήκες διαβίωσης ενός βιότοπου, τόσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των ειδών της βιοκοινότητας Όσο περισσότερο απέχουν οι συνθήκες διαβίωσης ενός βιοτόπου από τις κανονικές & για τα περισσότερα είδη άριστες συνθήκες, - τόσο λιγότερα είδη μετέχουν στη βιοκοινότητα, - τόσο πιο χαρακτηριστική γίνεται αυτή & - εμφανίζονται με μεγαλύτερο αριθμό ατόμων τα είδη που μετέχουν στη βιοκοινότητα. Αριθμός ειδών & αριθμός ατόμων ανά είδος βρίσκονται σε αντίστροφες σχέσεις. 20
Ποικιλότητα Ειδών Φυκών & Φυτών & Αυξημένη Διαθεσιμότητα Θρεπτικών Συστατικών Λίπανση & ποικιλότητα φυτών, Rothamsted, Αγγλία (Kempton 1979). Εδαφική γονιμότητα και αριθμός των φυτικών ειδών σε επιφάνειες 0,1 ha του τροπικού δάσους βροχής στην Γκάνα, της Αφρικής (Hall & Swaine 1976). Ηπροσθήκη θρεπτικών συστατικών στο νερό ήστοέδαφος ελαττώνει γενικά την ποικιλότητα των φυτών & των φυκών Επίδραση ενός εξωτικού θηρευτή, της πέρκας του Νείλου, στο τροφικό δίκτυο & την ποικιλότητα της λίμνης Βικτώρια Ποικιλότητα & Διαταραχή Η διαταραχή είναι κυρίαρχο χαρακτηριστικό της φύσης το οποίο επηρεάζει την ποικιλότητα των κοινοτήτων Ο Wyne Sousa (1984) προσδιόρισε τη διαταραχή: ως μία ευδιάκριτη μετακίνηση, θάνατο ή βλάβη ενός ή περισσοτέρων ατόμων, πληθυσμών ή αποικιών που άμεσα ή έμμεσα δημιουργούν μια νέα ευκαιρία για εγκατάσταση νέων ατόμων ή αποικιών. ενώ οι White & Pickett (1985): ως οποιοδήποτε ξεχωριστό γεγονός στο χρόνο που διασπά τη δομή του οικοσυστήματος, της βιοκοινότητας ή των πληθυσμών & αλλάζει τη διαθεσιμότητα του υποστρώματος & των φυσικών πόρων ή γενικότερα του φυσικού περιβάλλοντος. 21
Αιτίες διαταραχών Αβιοτικές διαταραχές όπως η φωτιά, καταιγίδες, παγετοί, τυφώνες & πλημμύρες. Βιοτικές διαταραχές όπως οι λιμοί, η θήρευση. Ανθρωπογενείς διαταραχές, υλοτομία, εκχερσώσεις κ.λ.π. Ο Joseph Connell (1975, 1978) επισήμανε ότι η αυξημένη ποικιλότητα είναι αποτέλεσμα των συνεχώς μεταβαλλόμενων συνθηκών, & όχι της ανταγωνιστικής προσαρμογής στην κατάσταση ισορροπίας Υπόθεση της Ενδιάμεσης Διαταραχής πρότεινε την υπόθεση της ενδιάμεσης διαταραχής, η οποία προβλέπει ότι ενδιάμεσα επίπεδα διαταραχής προάγουν υψηλότερα επίπεδα ποικιλότητας Ο Connell πρότεινε ότι & τα υψηλά & τα χαμηλά επίπεδα διαταραχής θα οδηγούσαν σε μειωμένη ποικιλότητα. Υπόθεση της Ενδιάμεσης Διαταραχής Άν η διαταραχή είναι συχνή & έντονη, η κοινότητα θα αποτελείται από εκείνα τα λίγα είδη, που μπορούν να δημιουργήσουν αποικίες & να ολοκληρώσουν τον κύκλο ζωής τους μεταξύ των συχνών διαταραχών. Άν οι διαταραχές δεν είναι συχνές & είναι χαμηλής έντασης, η ποικιλότητα θα μειωθεί γιατί η κοινότητα περιορίζεται στα είδη, που είναι οι πιο αποτελεσματικοί ανταγωνιστές, - είτε επειδή είναι αποδοτικότεροι στη χρησιμοποίηση των περιορισμένων πόρων, -είτε στον ανταγωνισμό παρέμβασης. Πώς μπορούν τα ενδιάμεσα επίπεδα διαταραχής να συμβάλλουν ευνοϊκά στη μεγαλύτερη ποικιλότητα; Ο Connell υποστηρίζει ότι: στα ενδιάμεσα επίπεδα διαταραχής υπάρχει αρκετός χρόνος, ανάμεσα στις διαταραχές σε μια μεγάλη ποικιλία ειδών, να δημιουργήσουν αποικίες, αλλά όχι αρκετός ώστε να επιτρέψει τον ανταγωνιστικό αποκλεισμό. 22
Ποικιλότητα & διαταραχή Ηυπόθεσητηςενδιάμεσηςδιαταραχής(Connell 1978) από τα τρωκτικά του γένους Cynomys & ποικιλότητα των ειδών φυτών Υψηλή Η ποικιλότητα ειδών φυτών είναι η υψηλότερη σε ενδιάμεσα επίπεδα διαταραχής, η οποία επιτρέπει μια υψηλή ποικιλότητα & των ειδών των αγρωστωδών & άλλων ποωδών Ποικιλότητα ειδών φυτών Χαμηλή Υψηλή Χαμηλή Διαταραχή Επίπεδα διαταραχής & ποικιλότητα των φυκών & ασπόνδυλων στα παλιρροιακά βράχια (Sousa 1979) Ανθρωπογενής Διαταραχή: Ένα Αρχαίο Χαρακτηριστικό της Βιόσφαιρας Οι ανθρώπινες επιδράσεις αγγίζουν κάθε κομμάτι τηςβιόσφαιραςεδώ& χιλιάδες χρόνια π.χ. τα τροπικά δάση της Κ. Αμερικής πριν 11.000 χρόνια. η διαταραχή από τον άνθρωπο συμβαίνει εδώ & πολύ καιρό, ακόμη & σε εμφανώς φυσικούς οικοτόπους, η ανθρώπινη διαταραχή δε μειώνει πάντα την ποικιλότητα των ειδών. 23
Ανθρωπογενής Διαταραχή: Ένα Αρχαίο Χαρακτηριστικό της Βιόσφαιρας Γύρη & μοριακός άνθρακας στα ιζήματα της λίμνης Wodehouse, Παναμάς, που εμφανίζονται πριν 3.900 έτη (Bush & Colinvaux 1994) Ανθρωπογενής Διαταραχή: Ένα Αρχαίο Χαρακτηριστικό της Βιόσφαιρας Τα αποτελέσματα της ανθρώπινης διαταραχής μειώνονται στα πλαίσια της υπόθεσης ενδιάμεσης διαταραχής. Παρόλο που ηέντονηανθρώπινη παρέμβαση μειώνει την ποικιλότητα των ειδών, μέτρια επίπεδα διαταραχής μπορούν να αυξήσουν την ποικιλότητα κοινοτήτων, όπως είναι τα Ευρωπαϊκά ασβεστολιθικά λιβάδια. Αλλαγές στον αριθμό των φυτικών ειδών & της κάλυψης του αγρωστώδους Brachypodium pinnatum μετά την εγκατάλειψη του θερισμού σε ένα ασβεστολιθικό λιβάδι (Bobbink & Willems 1987). 24