21.1: חשיבות המגוון הביולוגי

המגוון הביולוגי הוא מונח רחב למגוון ביולוגי, וניתן למדוד אותו במספר רמות ארגוניות. באופן מסורתי, אקולוגים מדדו את המגוון הביולוגי על ידי התחשבות הן במספר המינים והן במספר הפרטים בכל אחד מאותם מינים. עם זאת, ביולוגים משתמשים במדדים של המגוון הביולוגי בכמה רמות של ארגון ביולוגי (כולל גנים, אוכלוסיות ומערכות אקולוגיות) כדי לסייע במיקוד המאמצים לשמר את המרכיבים החשובים מבחינה ביולוגית וטכנולוגית של המגוון הביולוגי.

כאשר אובדן המגוון הביולוגי באמצעות הכחדה נחשב לאובדן יונת הנוסעים, הדודו, או, אפילו, הממותה הצמרית, נראה כי אין סיבה לדאוג לכך מכיוון שאירועים אלה התרחשו מזמן. כיצד האובדן חשוב למעשה לרווחת המין האנושי? האם המינים האלה היו משפרים את חיינו? מנקודת המבט של אבולוציה ואקולוגיה, אובדן של מין בודד מסוים, למעט כמה יוצאים מן הכלל, עשוי להיראות חסר חשיבות, אך קצב ההכחדה המואץ הנוכחי פירושו אובדן של עשרות אלפי מינים במהלך חיינו. חלק גדול מהאובדן הזה מתרחש ביערות גשם טרופיים כמו זה שבתמונה באיור\(\PageIndex{1}\), שהם מערכות אקולוגיות מגוונות במיוחד שמתפנות לעץ ולחקלאות. סביר להניח שיש לכך השפעות דרמטיות על רווחת האדם באמצעות קריסת מערכות אקולוגיות ועלויות נוספות לשמירה על ייצור מזון, אוויר נקי ומים ושיפור בריאות האדם.

איור\(\PageIndex{1}\): יער הגשם הטרופי הזה במדגסקר הוא דוגמה לבית גידול בעל מגוון ביולוגי גבוה. מיקום מסוים זה מוגן בתוך יער לאומי, אך רק 10 אחוזים מיער השפלה החוף המקורי נותר, ומחקרים מצביעים על כך שמחצית מהמגוון הביולוגי המקורי אבד. (קרדיט: פרנק ואסן)

ביולוגים מכירים בכך שאוכלוסיות אנושיות מוטמעות במערכות אקולוגיות ותלויות בהן, בדיוק כמו כל מינים אחרים על פני כדור הארץ. החקלאות החלה לאחר שחברות ציידים-לקטים מוקדמות התיישבו לראשונה במקום אחד ושינו מאוד את סביבתן הקרובה: המערכת האקולוגית בה התקיימו. המעבר התרבותי הזה הקשה על בני האדם להכיר בתלותם ביצורים חיים שאינם יבולים ובעלי חיים מבויתים על פני כדור הארץ. כיום הטכנולוגיה שלנו מחליקה את הקצוות של הקיום ומאפשרת לרבים מאיתנו לחיות חיים ארוכים ונוחים יותר, אך בסופו של דבר המין האנושי אינו יכול להתקיים ללא המערכות האקולוגיות הסובבות אותו. המערכות האקולוגיות שלנו מספקות את המזון שלנו. זה כולל צמחים חיים הגדלים במערכות אקולוגיות בקרקע ובעלי החיים שאוכלים צמחים אלה (או בעלי חיים אחרים) וכן אורגניזמים פוטוסינתטיים באוקיינוסים ושאר האורגניזמים שאוכלים אותם. המערכות האקולוגיות שלנו סיפקו ויספקו רבות מהתרופות השומרות על בריאותנו, העשויות בדרך כלל מתרכובות המצויות באורגניזמים חיים. מערכות אקולוגיות מספקות את המים הנקיים שלנו, המוחזקים במערכות אקולוגיות של אגם ונהר או עוברים במערכות אקולוגיות יבשתיות בדרכם למי תהום.

סוגי המגוון הביולוגי

משמעות נפוצה של המגוון הביולוגי היא פשוט מספר המינים במיקום או בכדור הארץ; לדוגמה, איגוד הצפרות האמריקאי מפרט 2078 מיני ציפורים בצפון ומרכז אמריקה. זהו מדד אחד למגוון הביולוגי של הציפורים ביבשת. מדדים מתוחכמים יותר של גיוון לוקחים בחשבון את השפע היחסי של המינים. לדוגמה, יער עם 10 מינים נפוצים באותה מידה של עצים הוא מגוון יותר מיער שיש בו 10 מינים של עצים שבו רק אחד מאותם מינים מהווה 95 אחוז מהעצים במקום שהם מופצים באופן שווה. ביולוגים זיהו גם מדדים חלופיים למגוון הביולוגי, שחלקם חשובים בתכנון כיצד לשמר את המגוון הביולוגי.

מגוון ביולוגי גנטי וכימי

גיוון גנטי הוא מושג חלופי אחד של המגוון הביולוגי. גיוון גנטי (או וריאציה) הוא חומר הגלם להסתגלות במין. פוטנציאל ההסתגלות העתידי של מין תלוי במגוון הגנטי המוחזק בגנום של הפרטים באוכלוסיות המרכיבות את המין. הדבר נכון גם לגבי קטגוריות טקסונומיות גבוהות יותר. לסוג עם סוגים שונים מאוד של מינים יהיה מגוון גנטי יותר מאשר סוג עם מינים שנראים דומים ובעלי אקולוגיות דומות. הסוג בעל הפוטנציאל הגדול ביותר לאבולוציה שלאחר מכן הוא המגוון ביותר מבחינה גנטית.

רוב הגנים מקודדים לחלבונים, אשר בתורם מבצעים את התהליכים המטבוליים השומרים על אורגניזמים בחיים ומתרבים. ניתן לתפוס מגוון גנטי גם כמגוון כימי בכך שמינים עם איפור גנטי שונה מייצרים מגוון שונה של כימיקלים בתאים שלהם (חלבונים כמו גם תוצרים ותוצרי לוואי של חילוף החומרים). המגוון הכימי הזה חשוב לבני אדם בגלל השימושים הפוטנציאליים בכימיקלים אלה, כגון תרופות. לדוגמא, התרופה eptifibatide נגזרת מארס נחש רעשן ומשמשת למניעת התקפי לב אצל אנשים הסובלים מבעיות לב מסוימות.

כיום, זה הרבה יותר זול לגלות תרכובות שנעשו על ידי אורגניזם מאשר לדמיין אותם ולאחר מכן לסנתז אותם במעבדה. גיוון כימי הוא אחת הדרכים למדוד גיוון שחשוב לבריאות האדם ולרווחתו. באמצעות רבייה סלקטיבית, בני אדם בייתו בעלי חיים, צמחים ופטריות, אך אפילו המגוון הזה סובל מהפסדים בגלל כוחות השוק והגלובליזם הגובר בחקלאות ובהגירה האנושית. לדוגמה, חברות זרעים בינלאומיות מייצרות רק מעט מאוד זנים של יבול נתון ומספקות תמריצים ברחבי העולם לחקלאים לקנות את הזנים המעטים הללו תוך נטישת הזנים המסורתיים שלהם, שהם הרבה יותר מגוונים. אוכלוסיית האדם תלויה במגוון היבולים ישירות כמקור מזון יציב והירידה שלו מטרידה את הביולוגים והמדענים החקלאיים.

מגוון מערכות אקולוגיות

כדאי גם להגדיר את המגוון של המערכת האקולוגית: מספר המערכות האקולוגיות השונות על פני כדור הארץ או באזור גיאוגרפי. מערכות אקולוגיות שלמות יכולות להיעלם גם אם חלק מהמינים עשויים לשרוד על ידי הסתגלות למערכות אקולוגיות אחרות. אובדן מערכת אקולוגית פירושו אובדן האינטראקציות בין מינים, אובדן תכונות ייחודיות של הסתגלות משותפת ואובדן התפוקה הביולוגית שמערכת אקולוגית מסוגלת ליצור. דוגמה למערכת אקולוגית שנכחדה ברובה בצפון אמריקה היא המערכת האקולוגית של הערבה (איור\(\PageIndex{2}\)). ערבות השתרעו פעם על מרכז צפון אמריקה מהיער הבוריאלי בצפון קנדה ועד למקסיקו. כעת הם כמעט נעלמו, והוחלפו בשדות יבול, אדמות מרעה והתפשטות פרברים. רבים מהמינים שורדים, אבל המערכת האקולוגית היצרנית ביותר שהייתה אחראית ליצירת הקרקעות החקלאיות היצרניות ביותר שלנו נעלמה כעת. כתוצאה מכך, הקרקעות שלהם מתרוקנות כעת אלא אם כן הן נשמרות באופן מלאכותי על חשבון גדול יותר. הירידה בפריון הקרקע מתרחשת מכיוון שהאינטראקציות במערכת האקולוגית המקורית אבדו; זה היה אובדן חשוב בהרבה מהמינים המעטים יחסית שנכחדו כאשר המערכת האקולוגית של הערבה נהרסה.

איור\(\PageIndex{2}\): מגוון המערכות האקולוגיות על פני כדור הארץ - משונית האלמוגים ועד הערבה - מאפשר קיום מגוון גדול של מינים. (אשראי "שונית אלמוגים": שינוי עבודות מאת ג'ים מראגוס, USFWS; אשראי: "ערבה": שינוי עבודות מאת ג'ים מינרת, USFWS)

מגוון המינים הנוכחי

למרות מאמץ ניכר, הידע על המינים המאכלסים את כדור הארץ מוגבל. הערכה עדכנית מצביעה על כך שמיני האוקריוטים שלגביהם יש למדע שמות, כ -1.5 מיליון מינים, מהווים פחות מ -20 אחוזים מהמספר הכולל של מיני האאוקריוטים הקיימים על פני כדור הארץ (8.7 מיליון מינים, לפי הערכה אחת). אומדנים של מספר מינים פרוקריוטים הם ניחושים במידה רבה, אך ביולוגים מסכימים שהמדע רק החל לקטלג את המגוון שלהם. גם עם מה שידוע, אין מאגר מרכזי של שמות או דגימות של המינים המתוארים, ולכן אין דרך להיות בטוחים כי 1.5 מיליון התיאורים הם מספר מדויק. זהו ניחוש טוב ביותר המבוסס על חוות דעת של מומחים על קבוצות טקסונומיות שונות. בהתחשב בכך שכדור הארץ מאבד מינים בקצב מואץ, המדע יודע מעט על מה שאבד. הטבלה \(\PageIndex{1}\) מציגה אומדנים אחרונים של המגוון הביולוגי בקבוצות שונות.

טבלה\(\PageIndex{1}\): מספרים משוערים של מינים מתוארים וחזויים

	מקור: מורה ואח '2011		מקור: צ'פמן 2009		מקור: גרומברידג 'וג'נקינס 2002
	תיאר	ניבא	תיאר	ניבא	תיאר	ניבא
בעלי חיים	1,124,516	9,920,000	1,424,153	6,836,330	1,225,500	10,820,000
פרוטיסטים פוטוסינתטיים	17,892	34,900	25,044	200,500	—	—
פטריות	44,368	616,320	98,998	1,500,000	72,000	1,500,000
צמחים	224,244	314,600	310,129	390,800	270,000	320,000
פרוטיסטים לא פוטוסינתטיים	16,236	72,800	28,871	1,000,000	80,000	600,000
פרוקריוטים	—	—	10,307	1,000,000	10,175	—
סך הכל	1,438,769	10,960,000	1,897,502	10,897,630	1,657,675	13,240,000

טבלה\(\PageIndex{1}\): טבלה זו מציגה את מספר המינים המשוער לפי קבוצה טקסונומית - כולל מינים מתוארים (נקראים ונחקרו) וגם חזויים (שטרם נקראו).

ישנן יוזמות שונות לקטלוג מינים מתוארים בדרכים נגישות ומאורגנות יותר, והאינטרנט מקל על המאמץ הזה. עם זאת, בקצב הנוכחי של תיאור המינים, שעל פי דיווחי מצב המינים הנצפים ¹ הוא 17,000-20,000 מינים חדשים בשנה, ייקח קרוב ל -500 שנה לתאר את כל המינים הקיימים כיום. המשימה, לעומת זאת, הופכת לבלתי אפשרית יותר ויותר עם הזמן מכיוון שהכחדה מסירה מינים מכדור הארץ מהר יותר מכפי שניתן לתאר אותם.

שמות וספירת מינים עשויים להיראות כעיסוק לא חשוב בהתחשב בצרכים האחרים של האנושות, אך זה לא רק חשבונאות. תיאור מינים הוא תהליך מורכב שבאמצעותו ביולוגים קובעים את המאפיינים הייחודיים של האורגניזם והאם האורגניזם הזה שייך למין מתואר אחר או לא. זה מאפשר לביולוגים למצוא ולהכיר את המין לאחר הגילוי הראשוני כדי לעקוב אחר שאלות על הביולוגיה שלו. מחקר שלאחר מכן יפיק את התגליות שהופכות את המין לבעל ערך לבני אדם ולמערכות האקולוגיות שלנו. ללא שם ותיאור, לא ניתן ללמוד מין לעומק ובאופן מתואם על ידי מדענים מרובים.

דפוסי המגוון הביולוגי

המגוון הביולוגי אינו מופץ באופן שווה על פני כדור הארץ. אגם ויקטוריה הכיל כמעט 500 מינים של ציקלידים (רק משפחת דגים אחת שנמצאת באגם) לפני שהכנסת מין אקזוטי בשנות השמונים והתשעים גרמה להכחדה המונית. כל המינים הללו נמצאו רק באגם ויקטוריה, כלומר הם היו אנדמיים. מינים אנדמיים נמצאים במיקום אחד בלבד. לדוגמה, הג'אי הכחול אנדמי לצפון אמריקה, ואילו הסלמנדרה של ברטון ספרינגס אנדמית לפיו של מעיין אחד באוסטין, טקסס. אנדמים עם התפלגויות מוגבלות מאוד, כמו הסלמנדרה של ברטון ספרינגס, פגיעים במיוחד להכחדה. רמות טקסונומיות גבוהות יותר, כמו סוגים ומשפחות, יכולות להיות גם אנדמיות.

אגם הורון מכיל כ 79 מינים של דגים, כולם נמצאים אגמים רבים אחרים בצפון אמריקה. מה מסביר את ההבדל במגוון בין אגם ויקטוריה לאגם הורון? אגם ויקטוריה הוא אגם טרופי, ואילו אגם הורון הוא אגם ממוזג. אגם הורון בצורתו הנוכחית הוא רק כ 7,000 שנים, בעוד אגם ויקטוריה בצורתו הנוכחית הוא כ 15,000 שנה. שני גורמים אלה, קו רוחב וגיל, הם שניים מתוך מספר השערות שהציעו ביוגיאוגרפים להסביר דפוסי המגוון הביולוגי על פני כדור הארץ.

קריירה בפעולה: ביוגאוגרפיה

ביוגאוגרפיה היא חקר התפוצה של מיני העולם הן בעבר והן בהווה. עבודתם של ביוגיאוגרפים היא קריטית להבנת הסביבה הפיזית שלנו, כיצד הסביבה משפיעה על מינים וכיצד שינויים בסביבה משפיעים על תפוצתו של מין.

ישנם שלושה תחומי מחקר עיקריים תחת הכותרת ביוגאוגרפיה: ביוגאוגרפיה אקולוגית, ביוגאוגרפיה היסטורית (הנקראת פליאוביוגאוגרפיה) וביוגיאוגרפיה לשימור. ביוגאוגרפיה אקולוגית חוקרת את הגורמים הנוכחיים המשפיעים על התפלגות הצמחים ובעלי החיים. ביוגאוגרפיה היסטורית, כפי שהשם מרמז, בוחנת את תפוצת המינים בעבר. ביוגיאוגרפיה לשימור, לעומת זאת, מתמקדת בהגנה ושיקום של מינים על סמך המידע האקולוגי ההיסטורי והעדכני הידוע. כל אחד מהתחומים הללו מתייחס הן לזואוגרפיה והן לפיטוגיאוגרפיה - התפוצה בעבר ובהווה של בעלי חיים וצמחים.

אחד הדפוסים העתיקים ביותר שנצפו באקולוגיה הוא שהמגוון הביולוגי כמעט בכל קבוצה טקסונומית של אורגניזמים גדל ככל שקו הרוחב יורד. במילים אחרות, המגוון הביולוגי גדל קרוב יותר לקו המשווה (איור \(\PageIndex{3}\)).

איור\(\PageIndex{3}\): מפה זו ממחישה את מספר מיני הדו-חיים ברחבי העולם ומציגה את המגמה למגוון ביולוגי גבוה יותר בקווי רוחב נמוכים יותר. דפוס דומה נצפה עבור רוב הקבוצות הטקסונומיות.

עדיין לא ברור מדוע המגוון הביולוגי גדל קרוב יותר לקו המשווה, אך ההשערות כוללות את הגיל הגדול יותר של המערכות האקולוגיות באזורים הטרופיים לעומת אזורים ממוזגים, שהיו נטולי חיים במידה רבה או התרוששו באופן דרסטי בתקופת הקרח האחרונה. הגיל הגדול יותר מספק יותר זמן לייחוס. הסבר אפשרי נוסף הוא האנרגיה הגדולה יותר שהטרופיים מקבלים מהשמש לעומת קלט האנרגיה הנמוך יותר באזורים ממוזגים וקוטביים. אך מדענים לא הצליחו להסביר כיצד קלט אנרגיה גדול יותר יכול לתרגם למינים רבים יותר. המורכבות של מערכות אקולוגיות טרופיות עשויה לקדם התייחדות על ידי הגדלת ההטרוגניות של בתי הגידול, או מספר הנישות האקולוגיות, באזורים הטרופיים ביחס לקווי רוחב גבוהים יותר. ההטרוגניות הגדולה יותר מספקת יותר הזדמנויות לאבולוציה משותפת, התמחות ואולי לחצי בחירה גדולים יותר המובילים להתמיינות האוכלוסייה. עם זאת, השערה זו סובלת ממעגליות מסוימת - מערכות אקולוגיות עם יותר מינים מעודדות מינים, אך כיצד הן הביאו יותר מינים מלכתחילה? הטרופיים נתפסו כיציבים יותר מאזורים ממוזגים, בעלי אקלים בולט ועונתיות לאורך היום. לאזורים הטרופיים יש צורות עונתיות משלהם, כגון גשמים, אך בדרך כלל מניחים שהם סביבות יציבות יותר ויציבות זו עשויה לקדם התייחדות.

ללא קשר למנגנונים, זה בהחלט נכון שהמגוון הביולוגי הוא הגדול ביותר באזורים הטרופיים. מספר המינים האנדמיים גבוה יותר באזורים הטרופיים. הטרופיים מכילים גם יותר נקודות חמות למגוון ביולוגי. יחד עם זאת, הידע שלנו על המינים החיים באזורים הטרופיים הוא הנמוך ביותר ובגלל הפעילות האנושית הכבדה האחרונה הפוטנציאל לאובדן המגוון הביולוגי הוא הגדול ביותר.

חשיבות המגוון הביולוגי

אובדן המגוון הביולוגי מאיים בסופו של דבר על מינים אחרים שאיננו משפיעים ישירות בגלל הקשר ההדדי שלהם; כאשר מינים נעלמים ממערכת אקולוגית מינים אחרים מאוימים על ידי השינויים במשאבים הזמינים. המגוון הביולוגי חשוב להישרדותן ולרווחתן של אוכלוסיות אנושיות מכיוון שיש לו השפעות על בריאותנו ועל יכולתנו להאכיל את עצמנו באמצעות חקלאות וקציר אוכלוסיות של חיות בר.

בריאות האדם

תרופות רבות מופקות מכימיקלים טבעיים המיוצרים על ידי קבוצה מגוונת של אורגניזמים. לדוגמה, צמחים רבים מייצרים תרכובות צמחיות משניות, שהן רעלים המשמשים להגנה על הצמח מפני חרקים ובעלי חיים אחרים שאוכלים אותם. חלק מתרכובות הצמחים המשניות הללו פועלות גם כתרופות אנושיות. לחברות עכשוויות שחיות קרוב לאדמה יש לרוב ידע רחב על השימושים הרפואיים של צמחים הגדלים באזורם. במשך מאות שנים באירופה, ידע ישן יותר על השימושים הרפואיים של צמחים נאסף בצמחי מרפא - ספרים שזיהו את הצמחים ואת השימושים בהם. בני אדם אינם בעלי החיים היחידים שמשתמשים בצמחים מסיבות רפואיות. שאר הקופים הגדולים, האורנגאוטנים, השימפנזים, הבונובו והגורילות נצפו כולם בתרופות עצמיות עם צמחים.

מדע התרופות המודרני מכיר גם בחשיבותן של תרכובות צמחיות אלה. דוגמאות לתרופות משמעותיות שמקורן בתרכובות צמחיות כוללות אספירין, קודאין, דיגוקסין, אטרופין ווינקריסטין (איור). \(\PageIndex{4}\) תרופות רבות נגזרו פעם מתמציות צמחים אך כעת מסונתזות. ההערכה היא כי, בעת ובעונה אחת, 25 אחוזים של תרופות מודרניות הכילו לפחות תמצית צמח אחת. מספר זה כנראה ירד לכ -10 אחוזים כאשר מרכיבים צמחיים טבעיים מוחלפים בגרסאות סינתטיות של תרכובות הצמח. אנטיביוטיקה, האחראית לשיפורים יוצאי דופן בבריאות ובתוחלת החיים במדינות מפותחות, הם תרכובות שמקורן בעיקר בפטריות וחיידקים.

איור\(\PageIndex{4}\): קתרנתוס רוזאוס, הקמצן של מדגסקר, בעל סגולות רפואיות שונות. בין שאר השימושים, זהו מקור לווינקריסטין, תרופה המשמשת לטיפול בלימפומות. (קרדיט: פורסט וקים סטאר)

בשנים האחרונות ארס ורעלים של בעלי חיים עוררו מחקר אינטנסיבי על הפוטנציאל הרפואי שלהם. עד 2007 אישר ה- FDA חמש תרופות המבוססות על רעלים מן החי לטיפול במחלות כמו יתר לחץ דם, כאבים כרוניים וסוכרת. חמש תרופות נוספות עוברות ניסויים קליניים ולפחות שש תרופות נמצאות בשימוש במדינות אחרות. רעלים אחרים הנחקרים מגיעים מיונקים, נחשים, לטאות, דו-חיים שונים, דגים, חלזונות, תמנונים ועקרבים.

מלבד ייצוג רווחים של מיליארדי דולרים, תרופות אלו משפרות את חייהם של אנשים. חברות התרופות מחפשות באופן פעיל תרכובות טבעיות חדשות שיכולות לתפקד כתרופות. ההערכה היא כי שליש ממחקר ופיתוח התרופות מושקעים בתרכובות טבעיות וכי כ -35 אחוז מהתרופות החדשות שהובאו לשוק בין 1981 ל -2002 היו מתרכובות טבעיות.

לבסוף, נטען כי בני אדם מרוויחים פסיכולוגית מחיים בעולם מגוון ביולוגי. התומך העיקרי ברעיון זה הוא האנטומולוג א 'ווילסון. הוא טוען שההיסטוריה האבולוציונית האנושית התאימה אותנו לחיים בסביבה טבעית וכי סביבות בנויות מייצרות מתחים המשפיעים על בריאות האדם ורווחתו. יש מחקר ניכר על היתרונות המתחדשים מבחינה פסיכולוגית של נופים טבעיים המצביעים על כך שההשערה עשויה להחזיק אמת מסוימת.

חקלאי

מאז תחילת החקלאות האנושית לפני יותר מ -10,000 שנה, קבוצות אנושיות מגדלות ובוחרות זני גידולים. מגוון יבולים זה תאם את המגוון התרבותי של אוכלוסיות מחולקות מאוד של בני אדם. לדוגמה, תפוחי אדמה בויתו החל לפני כ -7,000 שנה במרכז האנדים של פרו ובוליביה. האנשים באזור זה חיו באופן מסורתי ביישובים מבודדים יחסית המופרדים על ידי הרים. תפוחי האדמה הגדלים באזור זה שייכים לשבעה מינים ומספר הזנים ככל הנראה הוא באלפים. כל זן גדל כדי לשגשג בגבהים מסוימים ובתנאי קרקע ואקלים. המגוון מונע על ידי הדרישות המגוונות של שינויי הגובה הדרמטיים, התנועה המוגבלת של אנשים והדרישות שנוצרות על ידי מחזור יבולים לזנים שונים שיצליחו בתחומים שונים.

תפוחי אדמה הם רק דוגמה אחת למגוון החקלאי. כל צמח, בעל חיים ופטרייה שטופחו על ידי בני אדם גודלו ממיני אבות בר מקוריים לזנים מגוונים הנובעים מהדרישות לערך המזון, הסתגלות לתנאי הגידול ועמידות בפני מזיקים. תפוח האדמה מדגים דוגמה ידועה לסיכונים של מגוון יבולים נמוך: במהלך רעב תפוחי האדמה האירי הטרגי (1845—1852 לספירה), זן תפוחי האדמה היחיד שגדל באירלנד הפך לרגיש לדלקת תפוחי אדמה - מחסל את היבול. אובדן היבול הוביל לרעב, מוות והגירה המונית. עמידות למחלות היא יתרון עיקרי לשמירה על המגוון הביולוגי של היבול וחוסר גיוון במיני גידולים עכשוויים טומן בחובו סיכונים דומים. חברות זרעים, שהן המקור לרוב זני היבול במדינות מפותחות, חייבות לגדל ללא הרף זנים חדשים כדי לעמוד בקצב של אורגניזמים מזיקים מתפתחים. אותן חברות זרעים, לעומת זאת, השתתפו בירידה במספר הזנים הזמינים מכיוון שהן מתמקדות במכירת פחות זנים באזורים רבים יותר בעולם ומחליפים זנים מקומיים מסורתיים.

היכולת ליצור זני יבול חדשים מסתמכת על מגוון הזנים הזמינים ועל זמינותם של צורות בר הקשורות לצמח היבול. צורות בר אלה הן לעתים קרובות המקור לגרסאות גנים חדשות שניתן לגדל עם זנים קיימים כדי ליצור זנים בעלי תכונות חדשות. אובדן מיני בר הקשורים ליבול פירושו אובדן פוטנציאל בשיפור היבול. שמירה על המגוון הגנטי של מיני בר הקשורים למינים מבויתים מבטיחה את המשך אספקת המזון שלנו.

מאז שנות העשרים, מחלקות החקלאות הממשלתיות שמרו על גדות זרעים של זני גידולים כדרך לשמור על מגוון היבולים. למערכת זו יש פגמים מכיוון שלאורך זמן זני זרעים הולכים לאיבוד בתאונות ואין דרך להחליף אותם. בשנת 2008, כספת הזרעים העולמית של Svalbard, הממוקמת באי שפיצברגן, נורבגיה, (איור\(\PageIndex{5}\)) החלה לאחסן זרעים מרחבי העולם כמערכת גיבוי לבנקי הזרעים האזוריים. אם בנק זרעים אזורי מאחסן זנים בסוולברד, ניתן להחליף הפסדים מסבאלברד אם יקרה משהו לזרעים האזוריים. קמרון הזרעים של סבאלברד נמצא עמוק בסלע האי הארקטי. התנאים בתוך הכספת נשמרים בטמפרטורה ולחות אידיאליים להישרדות הזרעים, אך המיקום התת-קרקעי העמוק של הכספת בקוטב הצפוני פירושו שכשל במערכות הכספת לא יפגע בתנאי האקלים בתוך הכספת.

חיבור אמנות

איור\(\PageIndex{5}\): כספת הזרעים העולמית של סבאלברד היא מתקן אחסון לזרעים של הגידולים המגוונים של כדור הארץ. (קרדיט: מארי טפר, כספת הזרעים העולמית של סבאלברד)

קמרון הזרעים של סבאלברד ממוקם באי שפיצברגן בנורבגיה, שיש בו אקלים ארקטי. מדוע אקלים ארקטי עשוי להיות טוב לאחסון זרעים?

למרות שהיבולים נמצאים במידה רבה בשליטתנו, היכולת שלנו לגדל אותם תלויה במגוון הביולוגי של המערכות האקולוגיות בהן הם גדלים. המגוון הביולוגי יוצר את התנאים שבהם יבולים מסוגלים לצמוח באמצעות מה שמכונה שירותי מערכת אקולוגית - תנאים או תהליכים יקרי ערך המתבצעים על ידי מערכת אקולוגית. גידולים אינם גדלים, לרוב, בסביבות בנויות. הם גדלים באדמה. למרות שחלק מהקרקעות החקלאיות הופכות סטריליות באמצעות טיפולי הדברה שנויים במחלוקת, רובן מכילות מגוון עצום של אורגניזמים השומרים על מחזורי תזונה - פירוק חומר אורגני לתרכובות תזונתיות שהגידולים זקוקים לצמיחה. אורגניזמים אלו שומרים גם על מרקם הקרקע המשפיע על דינמיקת המים והחמצן בקרקע הנחוצים לצמיחת צמחים. החלפת עבודתם של אורגניזמים אלה ביצירת אדמה חקלאית אינה אפשרית כמעט. תהליכים מסוג זה נקראים שירותי מערכת אקולוגית. הם מתרחשים בתוך מערכות אקולוגיות, כגון מערכות אקולוגיות בקרקע, כתוצאה מהפעילויות המטבוליות המגוונות של האורגניזמים החיים שם, אך הם מספקים יתרונות לייצור מזון אנושי, זמינות מי שתייה ואוויר נושם.

שירותי מערכת אקולוגית מרכזיים נוספים הקשורים לייצור מזון הם האבקת צמחים והדברת מזיקים ביבול. ההערכה היא שהאבקת דבורי דבש בארצות הברית מכניסה 1.6 מיליארד דולר בשנה; מאביקים אחרים תורמים עד 6.7 מיליארד דולר. מעל 150 יבולים בארצות הברית דורשים האבקה כדי לייצר. אוכלוסיות דבורי דבש רבות מנוהלות על ידי כוורנים שמשכירים את שירותי הכוורות שלהם לחקלאים. אוכלוסיות דבורי הדבש בצפון אמריקה סובלות מהפסדים גדולים שנגרמו כתוצאה מתסמונת המכונה הפרעת התמוטטות מושבה, תופעה חדשה עם סיבה לא ברורה. מאביקים אחרים כוללים מגוון מגוון של מיני דבורים אחרים וחרקים וציפורים שונים. אובדן מינים אלה יהפוך את גידול הגידולים הדורשים האבקה לבלתי אפשרי, ויגביר את התלות בגידולים אחרים.

לבסוף, בני אדם מתחרים על מזונם במזיקי יבול, שרובם חרקים. חומרי הדברה שולטים במתחרים אלו, אך אלה יקרים ומאבדים את יעילותם לאורך זמן ככל שאוכלוסיות המזיקים מסתגלות. הם גם מובילים לנזק נלווה על ידי הריגת מינים שאינם מזיקים וכן חרקים מועילים כמו דבורי דבש, וסיכון בריאותם של עובדים וצרכנים חקלאיים. יתר על כן, חומרי הדברה אלה עשויים לנדוד מהשדות שבהם הם מיושמים ולגרום נזק למערכות אקולוגיות אחרות כמו נחלים, אגמים ואפילו האוקיינוס. אקולוגים מאמינים כי עיקר העבודה בהסרת מזיקים נעשית למעשה על ידי טורפים וטפילים של אותם מזיקים, אך ההשפעה לא נחקרה היטב. סקירה מצאה כי ב-74 אחוז מהמחקרים שחיפשו השפעה של מורכבות נופית (יערות ושדות חורש ליד שדות יבול) על אויבים טבעיים של מזיקים, ככל שהמורכבות גדולה יותר, כך ההשפעה של אורגניזמים מדכאי מזיקים גדולה יותר. מחקר ניסיוני אחר מצא כי החדרת אויבים מרובים של כנימות אפונה (מזיק אספסת חשוב) הגדילה את תפוקת האספסת באופן משמעותי. מחקר זה מראה שמגוון מזיקים יעיל יותר בהדברה מאשר מזיק אחד. אובדן הגיוון באויבי מזיקים בהכרח יקשה ויקר יותר על גידול מזון. אוכלוסיית האדם ההולכת וגדלה בעולם מתמודדת עם אתגרים משמעותיים בעלויות הגוברות ובקשיים אחרים הקשורים בייצור מזון.

מקורות מזון פראי

בנוסף לגידול יבולים וגידול חיות מזון, בני אדם משיגים משאבי מזון מאוכלוסיות בר, בעיקר אוכלוסיות דגי בר. עבור כמיליארד בני אדם, משאבים ימיים מספקים את המקור העיקרי לחלבון מן החי. אבל מאז 1990, הייצור מהדיג העולמי ירד. למרות מאמץ ניכר, מעט דיג על פני כדור הארץ מנוהל על קיימות.

הכחדות דיג מובילות לעיתים רחוקות להכחדה מוחלטת של המינים שנקטפו, אלא לארגון מחדש רדיקלי של המערכת האקולוגית הימית שבה מין דומיננטי נקצר כל כך עד שהוא הופך לשחקן מינורי, מבחינה אקולוגית. בנוסף לכך שבני אדם מאבדים את מקור המזון, שינויים אלה משפיעים על מינים רבים אחרים בדרכים שקשה או בלתי אפשרי לחזות. לקריסת הדיג יש השפעות דרמטיות וארוכות טווח על אוכלוסיות אנושיות מקומיות הפועלות בדיג. בנוסף, אובדן מקור חלבון זול לאוכלוסיות שאינן יכולות להרשות לעצמן להחליף אותו יגדיל את יוקר המחיה ויגביל את החברות בדרכים אחרות. באופן כללי, הדגים שנלקחו מדיג עברו למינים קטנים יותר והמינים הגדולים יותר דגים יתר על המידה. התוצאה הסופית יכולה להיות בבירור אובדן מערכות מימיות כמקורות מזון.

סיכום

המגוון הביולוגי קיים במספר רמות ארגון, ונמדד בדרכים שונות בהתאם למטרות של אלו הנוטלים את המדידות. אלה כוללים מספר מינים, מגוון גנטי, מגוון כימי ומגוון מערכות אקולוגיות. מספר המינים המתוארים מוערך ב-1.5 מיליון כאשר כ-17,000 מינים חדשים מתוארים מדי שנה. ההערכות למספר הכולל של מינים אוקריוטיים על פני כדור הארץ משתנות אך הן בסדר גודל של 10 מיליון. המגוון הביולוגי נמצא בקורלציה שלילית עם קו הרוחב עבור רוב הטקסים, כלומר המגוון הביולוגי גבוה יותר באזורים הטרופיים. המנגנון לדפוס זה אינו ידוע בוודאות, אך הועלו מספר השערות סבירות.

בני אדם משתמשים בתרכובות רבות שהתגלו לראשונה או נגזרו מאורגניזמים חיים כתרופות: תרכובות צמחיות משניות, רעלים מן החי ואנטיביוטיקה המיוצרת על ידי חיידקים ופטריות. תרופות נוספות צפויות להתגלות בטבע. אובדן המגוון הביולוגי ישפיע על מספר התרופות העומדות לרשות בני האדם. המגוון הביולוגי עשוי לספק יתרונות פסיכולוגיים חשובים לבני אדם.

גיוון היבול הוא דרישה לביטחון תזונתי, והוא הולך לאיבוד. אובדן קרובי הבר לגידולים מאיים גם על יכולות המגדלים ליצור זנים חדשים. מערכות אקולוגיות מספקות שירותי מערכת אקולוגית התומכים בחקלאות אנושית: האבקה, מחזור חומרים מזינים, הדברה ופיתוח ותחזוקה של קרקע. אובדן המגוון הביולוגי מאיים על שירותי המערכת האקולוגית הללו ומסכן להפוך את ייצור המזון ליקר יותר או בלתי אפשרי. מקורות מזון פראיים הם בעיקר מימיים, אך מעטים מנוהלים לצורך קיימות. היכולת של דייגים לספק חלבון לאוכלוסיות אנושיות מאוימת כאשר מתרחשת הכחדה.

חיבורי אמנות

איור\(\PageIndex{5}\): קמרון הזרעים של סבאלברד ממוקם באי שפיצברגן בנורבגיה, שיש בו אקלים ארקטי. מדוע אקלים ארקטי עשוי להיות טוב לאחסון זרעים?

תשובה

האדמה קפואה לצמיתות כך שהזרעים יישמרו, גם אם החשמל נכשל.

הערות שוליים

1. 1 המכון הבינלאומי לחקר מינים (IISE), 2011 מצב המינים הנצפים (SOS). טמפה, אריזונה: אייז, 2011. גישה למאי, 20, 2012. מינים.אסו.אדו/SOS.

רשימת מילים

מגוון ביולוגי

מגוון המערכת הביולוגית, הנתפסת בדרך כלל כמספר המינים, אך חלה גם על גנים, ביוכימיה ומערכות אקולוגיות

מגוון כימי

מגוון התרכובות המטבוליות במערכת אקולוגית

מגוון מערכות אקולוגיות

מגוון המערכות האקולוגיות

מינים אנדמיים

מין יליד מקום אחד

הכחדה

היעלמותו של מין מכדור הארץ; הכחדה מקומית היא היעלמותו של מין מאזור

מגוון גנטי

מגוון הגנים והאללים במין או בקבוצה טקסונומית אחרת או במערכת אקולוגית; המונח יכול להתייחס למגוון אללי או למגוון רחב של הגנום

הטרוגניות בית גידול

מספר הנישות האקולוגיות

תרכובת צמחית משנית

תרכובת המיוצרת כתוצר לוואי של תהליכים מטבוליים צמחיים שהיא בדרך כלל רעילה, אך מופרדת על ידי הצמח כדי להגן מפני אוכלי עשב

תורמים וייחוסים

• Template:ContribOpenStaxConcepts