21.1: أهمية التنوع البيولوجي

التنوع البيولوجي هو مصطلح واسع للتنوع البيولوجي، ويمكن قياسه على عدد من المستويات التنظيمية. تقليديًا، قام علماء البيئة بقياس التنوع البيولوجي من خلال مراعاة كل من عدد الأنواع وعدد الأفراد في كل من هذه الأنواع. ومع ذلك، يستخدم علماء الأحياء مقاييس التنوع البيولوجي على عدة مستويات من التنظيم البيولوجي (بما في ذلك الجينات والسكان والنظم البيئية) للمساعدة في تركيز الجهود للحفاظ على العناصر المهمة بيولوجيًا وتكنولوجيًا للتنوع البيولوجي.

عندما يُنظر إلى فقدان التنوع البيولوجي من خلال الانقراض على أنه فقدان الحمام المسافر أو طائر الدودو أو حتى الماموث الصوفي، يبدو أنه لا يوجد سبب للاهتمام به لأن هذه الأحداث حدثت منذ فترة طويلة. ما مدى أهمية الخسارة عمليًا لرفاهية الجنس البشري؟ هل كانت هذه الأنواع ستجعل حياتنا أفضل؟ من منظور التطور والبيئة، قد يبدو فقدان نوع فردي معين، مع بعض الاستثناءات، غير مهم، لكن معدل الانقراض المتسارع الحالي يعني فقدان عشرات الآلاف من الأنواع خلال حياتنا. يحدث الكثير من هذه الخسارة في الغابات الاستوائية المطيرة مثل تلك الموضحة في الشكل\(\PageIndex{1}\)، وهي أنظمة بيئية عالية التنوع بشكل خاص يتم تطهيرها للأخشاب والزراعة. من المحتمل أن يكون لهذا آثار كبيرة على رفاهية الإنسان من خلال انهيار النظم البيئية والتكاليف الإضافية للحفاظ على إنتاج الغذاء والهواء النظيف والمياه وتحسين صحة الإنسان.

الشكل\(\PageIndex{1}\): تعد هذه الغابات الاستوائية المطيرة في الأراضي المنخفضة في مدغشقر مثالاً على موطن التنوع البيولوجي العالي. هذا الموقع الخاص محمي داخل غابة وطنية، ومع ذلك لم يتبق سوى 10 في المائة من غابات الأراضي المنخفضة الساحلية الأصلية، وتشير الأبحاث إلى فقدان نصف التنوع البيولوجي الأصلي. (تصوير: فرانك فاسن)

يدرك علماء الأحياء أن المجموعات البشرية جزء لا يتجزأ من النظم البيئية وتعتمد عليها، تمامًا كما هو الحال مع كل الأنواع الأخرى على هذا الكوكب. بدأت الزراعة بعد أن استقرت مجتمعات الصيد وجمع الثمار المبكرة لأول مرة في مكان واحد وعدلت بيئتها المباشرة بشكل كبير: النظام البيئي الذي كانت موجودة فيه. جعل هذا التحول الثقافي من الصعب على البشر إدراك اعتمادهم على الكائنات الحية بخلاف المحاصيل والحيوانات الأليفة على هذا الكوكب. تعمل تقنيتنا اليوم على التخلص من أقصى درجات الوجود وتسمح للكثيرين منا بالعيش حياة أطول وأكثر راحة، ولكن في النهاية لا يمكن للجنس البشري أن يعيش بدون النظم البيئية المحيطة به. توفر أنظمتنا البيئية طعامنا. وهذا يشمل النباتات الحية التي تنمو في النظم البيئية للتربة والحيوانات التي تأكل هذه النباتات (أو الحيوانات الأخرى) وكذلك الكائنات الحية التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي في المحيطات والكائنات الحية الأخرى التي تأكلها. لقد وفرت أنظمتنا البيئية وستوفر العديد من الأدوية التي تحافظ على صحتنا، والتي عادة ما تكون مصنوعة من مركبات موجودة في الكائنات الحية. توفر النظم البيئية مياهنا النظيفة، التي يتم الاحتفاظ بها في النظم البيئية للبحيرات والأنهار أو تمر عبر النظم البيئية الأرضية في طريقها إلى المياه الجوفية.

أنواع التنوع البيولوجي

المعنى الشائع للتنوع البيولوجي هو ببساطة عدد الأنواع في الموقع أو على الأرض؛ على سبيل المثال، يسرد اتحاد علماء الطيور الأمريكيين 2078 نوعًا من الطيور في أمريكا الشمالية والوسطى. هذا هو أحد مقاييس التنوع البيولوجي للطيور في القارة. تأخذ مقاييس التنوع الأكثر تعقيدًا في الاعتبار الوفرة النسبية للأنواع. على سبيل المثال، تعتبر الغابة التي تحتوي على 10 أنواع شائعة من الأشجار أكثر تنوعًا من الغابة التي تحتوي على 10 أنواع من الأشجار حيث يشكل نوع واحد فقط من هذه الأنواع 95 بالمائة من الأشجار بدلاً من توزيعها بالتساوي. كما حدد علماء الأحياء مقاييس بديلة للتنوع البيولوجي، بعضها مهم في التخطيط لكيفية الحفاظ على التنوع البيولوجي.

التنوع البيولوجي الجيني والكيميائي

التنوع الجيني هو أحد المفاهيم البديلة للتنوع البيولوجي. التنوع الجيني (أو الاختلاف) هو المادة الخام للتكيف في الأنواع. تعتمد إمكانات التكيف المستقبلية للأنواع على التنوع الجيني الموجود في جينومات الأفراد في المجموعات التي تشكل النوع. وينطبق الشيء نفسه على الفئات التصنيفية العليا. سيكون للجنس الذي يحتوي على أنواع مختلفة جدًا من الأنواع تنوع وراثي أكثر من الجنس مع الأنواع التي تبدو متشابهة ولها بيئات متشابهة. الجنس الذي يتمتع بأكبر إمكانات للتطور اللاحق هو الأكثر تنوعًا وراثيًا.

ترمز معظم الجينات إلى البروتينات، والتي بدورها تقوم بعمليات التمثيل الغذائي التي تبقي الكائنات الحية حية وتتكاثر. يمكن أيضًا تصور التنوع الجيني على أنه تنوع كيميائي في تلك الأنواع ذات التركيبات الجينية المختلفة التي تنتج تشكيلات مختلفة من المواد الكيميائية في خلاياها (البروتينات وكذلك المنتجات والمنتجات الثانوية لعملية التمثيل الغذائي). هذا التنوع الكيميائي مهم للبشر بسبب الاستخدامات المحتملة لهذه المواد الكيميائية، مثل الأدوية. على سبيل المثال، يُشتق عقار eptifibatide من سم الأفاعي ويستخدم لمنع النوبات القلبية لدى الأفراد الذين يعانون من أمراض قلبية معينة.

في الوقت الحاضر، يعد اكتشاف المركبات التي يصنعها الكائن الحي أرخص بكثير من تخيلها ثم تركيبها في المختبر. التنوع الكيميائي هو إحدى الطرق لقياس التنوع المهم لصحة الإنسان ورفاهه. من خلال التربية الانتقائية، قام البشر بتدجين الحيوانات والنباتات والفطريات، ولكن حتى هذا التنوع يعاني من خسائر بسبب قوى السوق والعولمة المتزايدة في الزراعة البشرية والهجرة. على سبيل المثال، لا تنتج شركات البذور الدولية سوى عدد قليل جدًا من الأصناف من محصول معين وتقدم حوافز في جميع أنحاء العالم للمزارعين لشراء هذه الأصناف القليلة مع التخلي عن أصنافهم التقليدية الأكثر تنوعًا بكثير. يعتمد عدد السكان على تنوع المحاصيل بشكل مباشر كمصدر غذائي مستقر وانخفاضه مقلق لعلماء الأحياء وعلماء الزراعة.

تنوع النظم البيئية

من المفيد أيضًا تحديد تنوع النظام البيئي: عدد النظم البيئية المختلفة على الأرض أو في منطقة جغرافية. يمكن أن تختفي النظم البيئية بأكملها حتى لو بقيت بعض الأنواع على قيد الحياة من خلال التكيف مع النظم البيئية الأخرى. فقدان النظام البيئي يعني فقدان التفاعلات بين الأنواع، وفقدان السمات الفريدة للتكيف المشترك، وفقدان الإنتاجية البيولوجية التي يمكن للنظام البيئي خلقها. مثال على نظام بيئي منقرض إلى حد كبير في أمريكا الشمالية هو النظام البيئي للبراري (الشكل\(\PageIndex{2}\)). كانت البراري ذات يوم تمتد إلى وسط أمريكا الشمالية من الغابة الشمالية في شمال كندا وصولاً إلى المكسيك. لقد اختفت جميعها تقريبًا، واستبدلت بحقول المحاصيل وأراضي المراعي والزحف العمراني في الضواحي. بقيت العديد من الأنواع على قيد الحياة، لكن النظام البيئي عالي الإنتاجية الذي كان مسؤولاً عن إنشاء التربة الزراعية الأكثر إنتاجية لدينا قد اختفى الآن. ونتيجة لذلك، يتم الآن استنزاف تربتها ما لم تتم صيانتها بشكل مصطنع بتكلفة أكبر. يحدث الانخفاض في إنتاجية التربة بسبب فقدان التفاعلات في النظام البيئي الأصلي؛ كانت هذه خسارة أكثر أهمية بكثير من الأنواع القليلة نسبيًا التي انقرضت عندما تم تدمير النظام البيئي للبراري.

الشكل\(\PageIndex{2}\): يتيح تنوع النظم البيئية على الأرض - من الشعاب المرجانية إلى البراري - وجود تنوع كبير في الأنواع. (مصدر «الشعاب المرجانية»: تعديل عمل جيم ماراغوس، USFWS؛ الائتمان: «البراري»: تعديل عمل جيم مينيراث، USFWS)

تنوع الأنواع الحالية

على الرغم من الجهد الكبير، فإن المعرفة بالأنواع التي تعيش في الكوكب محدودة. يشير تقدير حديث إلى أن أنواع حقيقيات النوى التي يحمل العلم أسماءها، أي حوالي 1.5 مليون نوع، تمثل أقل من 20 في المائة من إجمالي عدد أنواع حقيقيات النوى الموجودة على الكوكب (8.7 مليون نوع، حسب تقدير واحد). تقديرات أعداد الأنواع بدائية النواة هي تخمينات إلى حد كبير، لكن علماء الأحياء يتفقون على أن العلم قد بدأ للتو في تصنيف تنوعها. حتى مع ما هو معروف، لا يوجد مستودع مركزي لأسماء أو عينات الأنواع الموصوفة؛ لذلك، لا توجد طريقة للتأكد من أن 1.5 مليون وصف هو رقم دقيق. إنه أفضل تخمين بناءً على آراء الخبراء في المجموعات التصنيفية المختلفة. بالنظر إلى أن الأرض تفقد الأنواع بوتيرة متسارعة، فإن العلم لا يعرف سوى القليل عما يتم فقده. \(\PageIndex{1}\)يعرض الجدول التقديرات الحديثة للتنوع البيولوجي في مجموعات مختلفة.

جدول\(\PageIndex{1}\): الأعداد التقديرية للأنواع الموصوفة والمتوقعة

	المصدر: مورا وآخرون 2011		المصدر: تشابمان 2009		المصدر: جرومبريدج وجينكينز 2002
	تم وصفه	تنبأ	تم وصفه	تنبأ	تم وصفه	تنبأ
الحيوانات	1,124,516	9,920,000	1,424,153	330 836 6	1,225,500	10,820,000
محترفو التمثيل الضوئي	17,892	34,900	25,044	200,500	—	—
فطريات	44,368	616,320	98,998	1,500,000	72,000	1,500,000
نباتات	224,244	314,600	310,129	800 390	270,000	320,000
الطعنات غير الاصطناعية	16,236	72,800	28,871	1,000,000	80,000	600,000
بدائيات النواة	—	—	10,307	1,000,000	10,175	—
الإجمالي	1,438,769	10,960,000	1,897,502	10,897,630	1,657,675	13,240,000

الجدول\(\PageIndex{1}\): يوضح هذا الجدول العدد التقديري للأنواع حسب المجموعة التصنيفية - بما في ذلك الأنواع الموصوفة (المسماة والمدروسة) والمتوقعة (التي لم يتم تسميتها بعد).

هناك العديد من المبادرات لفهرسة الأنواع الموصوفة بطرق يسهل الوصول إليها وأكثر تنظيمًا، والإنترنت يسهل هذا الجهد. ومع ذلك، وفقًا للمعدل الحالي لوصف الأنواع، والذي وفقًا لتقارير حالة الأنواع الملاحظة ¹ هو 17,000—20,000 نوع جديد سنويًا، سيستغرق الأمر ما يقرب من 500 عام لوصف جميع الأنواع الموجودة حاليًا. ومع ذلك، أصبحت المهمة مستحيلة بشكل متزايد بمرور الوقت حيث يزيل الانقراض الأنواع من الأرض بشكل أسرع مما يمكن وصفه.

قد تبدو تسمية الأنواع وعددها سعيًا غير مهم نظرًا للاحتياجات الأخرى للبشرية، ولكنها ليست مجرد محاسبة. يعد وصف الأنواع عملية معقدة يحدد من خلالها علماء الأحياء الخصائص الفريدة للكائن الحي وما إذا كان هذا الكائن الحي ينتمي إلى أي نوع آخر موصوف أم لا. يسمح لعلماء الأحياء بالعثور على الأنواع والتعرف عليها بعد الاكتشاف الأولي لمتابعة الأسئلة المتعلقة ببيولوجيتها. سينتج هذا البحث اللاحق الاكتشافات التي تجعل الأنواع ذات قيمة للبشر ولأنظمتنا البيئية. بدون الاسم والوصف، لا يمكن دراسة الأنواع بعمق وبطريقة منسقة من قبل العديد من العلماء.

أنماط التنوع البيولوجي

لا يتم توزيع التنوع البيولوجي بالتساوي على هذا الكوكب. احتوت بحيرة فيكتوريا على ما يقرب من 500 نوع من البلطي (عائلة واحدة فقط من الأسماك الموجودة في البحيرة) قبل إدخال نوع غريب في الثمانينيات والتسعينيات مما تسبب في انقراض جماعي. تم العثور على جميع هذه الأنواع فقط في بحيرة فيكتوريا، مما يعني أنها كانت مستوطنة. توجد الأنواع المتوطنة في مكان واحد فقط. على سبيل المثال، ينتشر القيق الأزرق في أمريكا الشمالية، في حين أن سمندل بارتون سبرينغز مستوطن في فم أحد الينابيع في أوستن بولاية تكساس. تعتبر الأنواع المتوطنة ذات التوزيعات المقيدة للغاية، مثل سمندل بارتون سبرينغز، معرضة بشكل خاص للانقراض. يمكن أيضًا أن تكون المستويات التصنيفية الأعلى، مثل الأجناس والعائلات، متوطنة.

تحتوي بحيرة هورون على حوالي 79 نوعًا من الأسماك، وكلها موجودة في العديد من البحيرات الأخرى في أمريكا الشمالية. ما الذي يفسر الفرق في التنوع بين بحيرة فيكتوريا وبحيرة هورون؟ بحيرة فيكتوريا هي بحيرة استوائية، في حين أن بحيرة هورون هي بحيرة معتدلة. يبلغ عمر بحيرة هورون في شكلها الحالي حوالي 7000 عام فقط، بينما يبلغ عمر بحيرة فيكتوريا في شكلها الحالي حوالي 15000 عام. هذان العاملان، خط العرض والعمر، هما فرضيتان من عدة فرضيات اقترحها الجغرافيون البيولوجيون لشرح أنماط التنوع البيولوجي على الأرض.

مهنة في العمل: الجغرافيا الحيوية

الجغرافيا الحيوية هي دراسة توزيع الأنواع في العالم في الماضي والحاضر. يعد عمل علماء الجغرافيا الحيوية أمرًا بالغ الأهمية لفهم بيئتنا المادية، وكيف تؤثر البيئة على الأنواع، وكيف تؤثر التغييرات في البيئة على توزيع الأنواع.

هناك ثلاثة مجالات رئيسية للدراسة تحت عنوان الجغرافيا الحيوية: الجغرافيا الحيوية البيئية، والجغرافيا الحيوية التاريخية (تسمى الجغرافيا الحيوية القديمة)، والجغرافيا الحيوية للحفظ. تدرس الجغرافيا الحيوية البيئية العوامل الحالية التي تؤثر على توزيع النباتات والحيوانات. تدرس الجغرافيا الحيوية التاريخية، كما يوحي الاسم، التوزيع السابق للأنواع. من ناحية أخرى، تركز الجغرافيا الحيوية للحفظ على حماية الأنواع واستعادتها بناءً على المعلومات البيئية التاريخية والحالية المعروفة. يأخذ كل مجال من هذه المجالات في الاعتبار كلاً من جغرافية الحيوان والجغرافيا النباتية - التوزيع الماضي والحاضر للحيوانات والنباتات.

أحد أقدم الأنماط الملحوظة في علم البيئة هو أن التنوع البيولوجي في كل مجموعة تصنيفية من الكائنات الحية تقريبًا يزداد مع انخفاض خطوط العرض. بمعنى آخر، يزداد التنوع البيولوجي بالقرب من خط الاستواء (الشكل 1)\(\PageIndex{3}\)).

الشكل\(\PageIndex{3}\): توضح هذه الخريطة عدد الأنواع البرمائية في جميع أنحاء العالم وتظهر الاتجاه نحو التنوع البيولوجي العالي في خطوط العرض المنخفضة. لوحظ نمط مماثل لمعظم المجموعات التصنيفية.

لم يتضح بعد سبب زيادة التنوع البيولوجي بالقرب من خط الاستواء، لكن الفرضيات تشمل العمر الأكبر للنظم البيئية في المناطق الاستوائية مقابل المناطق المعتدلة، التي كانت خالية إلى حد كبير من الحياة أو فقيرة بشكل كبير خلال العصر الجليدي الأخير. يوفر العمر الأكبر مزيدًا من الوقت للأنواع. تفسير آخر محتمل هو زيادة الطاقة التي تتلقاها المناطق الاستوائية من الشمس مقابل مدخلات الطاقة الأقل في المناطق المعتدلة والقطبية. لكن العلماء لم يتمكنوا من شرح كيف يمكن ترجمة مدخلات الطاقة الأكبر إلى المزيد من الأنواع. قد يؤدي تعقيد النظم البيئية الاستوائية إلى تعزيز الانتواع من خلال زيادة عدم تجانس الموائل، أو عدد المنافذ البيئية، في المناطق الاستوائية مقارنة بخطوط العرض العليا. يوفر عدم التجانس الأكبر المزيد من الفرص للتطور المشترك والتخصص وربما ضغوط اختيار أكبر تؤدي إلى تمايز السكان. ومع ذلك، تعاني هذه الفرضية من بعض الدورة الدموية - فالنظم البيئية التي تحتوي على المزيد من الأنواع تشجع الانتواع، ولكن كيف حصلت على المزيد من الأنواع في البداية؟ يُنظر إلى المناطق الاستوائية على أنها أكثر استقرارًا من المناطق المعتدلة، التي تتمتع بمناخ واضح وموسمية طوال اليوم. تتمتع المناطق الاستوائية بأشكالها الموسمية الخاصة، مثل هطول الأمطار، ولكن يُفترض عمومًا أنها بيئات أكثر استقرارًا وقد يعزز هذا الاستقرار الانتواع.

بغض النظر عن الآليات، فمن المؤكد أن التنوع البيولوجي هو الأكبر في المناطق الاستوائية. عدد الأنواع المتوطنة أعلى في المناطق الاستوائية. تحتوي المناطق الاستوائية أيضًا على المزيد من النقاط الساخنة للتنوع البيولوجي. في الوقت نفسه، فإن معرفتنا بالأنواع التي تعيش في المناطق الاستوائية هي الأدنى، وبسبب النشاط البشري الثقيل الحديث، فإن احتمال فقدان التنوع البيولوجي هو الأكبر.

أهمية التنوع البيولوجي

يهدد فقدان التنوع البيولوجي في نهاية المطاف الأنواع الأخرى التي لا نؤثر عليها بشكل مباشر بسبب ترابطها؛ مع اختفاء الأنواع من النظام البيئي، تتعرض الأنواع الأخرى للتهديد بالتغيرات في الموارد المتاحة. التنوع البيولوجي مهم لبقاء ورفاهية السكان لأنه يؤثر على صحتنا وقدرتنا على إطعام أنفسنا من خلال الزراعة وحصاد مجموعات الحيوانات البرية.

صحة الإنسان

تُشتق العديد من الأدوية من مواد كيميائية طبيعية تصنعها مجموعة متنوعة من الكائنات الحية. على سبيل المثال، تنتج العديد من النباتات مركبات نباتية ثانوية، وهي سموم تستخدم لحماية النبات من الحشرات والحيوانات الأخرى التي تأكلها. تعمل بعض هذه المركبات النباتية الثانوية أيضًا كأدوية بشرية. غالبًا ما تمتلك المجتمعات المعاصرة التي تعيش بالقرب من الأرض معرفة واسعة بالاستخدامات الطبية للنباتات التي تنمو في منطقتها. لقرون في أوروبا، تم تجميع المعرفة القديمة حول الاستخدامات الطبية للنباتات في الأعشاب - الكتب التي حددت النباتات واستخداماتها. البشر ليسوا الحيوانات الوحيدة التي تستخدم النباتات لأسباب طبية. وقد لوحظ أن القردة العليا الأخرى، وإنسان الغاب، والشمبانزي، والبونوبو، والغوريلا تقوم جميعها بالتداوي الذاتي بالنباتات.

تدرك العلوم الصيدلانية الحديثة أيضًا أهمية هذه المركبات النباتية. تشمل الأمثلة على الأدوية المهمة المشتقة من المركبات النباتية الأسبرين والكوديين والديجوكسين والأتروبين والفينكريستين (الشكل\(\PageIndex{4}\)). كانت العديد من الأدوية مشتقة من المستخلصات النباتية ولكن يتم تصنيعها الآن. تشير التقديرات إلى أنه في وقت من الأوقات، احتوت 25 بالمائة من الأدوية الحديثة على مستخلص نباتي واحد على الأقل. ربما انخفض هذا الرقم إلى حوالي 10 في المائة حيث تم استبدال المكونات النباتية الطبيعية بنسخ اصطناعية من المركبات النباتية. المضادات الحيوية، المسؤولة عن التحسينات غير العادية في الصحة والعمر في البلدان المتقدمة، هي مركبات مشتقة إلى حد كبير من الفطريات والبكتيريا.

الشكل\(\PageIndex{4}\): يحتوي Catharanthus roseus، نكة مدغشقر، على خصائص طبية مختلفة. من بين الاستخدامات الأخرى، فهو مصدر للفينكريستين، وهو دواء يستخدم في علاج الأورام اللمفاوية. (تصوير: فورست وكيم ستار)

في السنوات الأخيرة، أثارت السموم الحيوانية والسموم بحثًا مكثفًا لإمكاناتها الطبية. بحلول عام 2007، وافقت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية على خمسة أدوية تعتمد على السموم الحيوانية لعلاج أمراض مثل ارتفاع ضغط الدم والألم المزمن والسكري. تخضع خمسة أدوية أخرى لتجارب سريرية ويتم استخدام ستة أدوية على الأقل في بلدان أخرى. تأتي السموم الأخرى قيد البحث من الثدييات والثعابين والسحالي والبرمائيات المختلفة والأسماك والقواقع والأخطبوطات والعقارب.

بالإضافة إلى تحقيق أرباح بمليارات الدولارات، تعمل هذه الأدوية على تحسين حياة الناس. تبحث شركات الأدوية بنشاط عن مركبات طبيعية جديدة يمكن أن تعمل كأدوية. تشير التقديرات إلى أن ثلث البحث والتطوير الصيدلاني يُنفق على المركبات الطبيعية وأن حوالي 35 في المائة من الأدوية الجديدة التي تم طرحها في السوق بين عامي 1981 و 2002 كانت من مركبات طبيعية.

أخيرًا، قيل إن البشر يستفيدون نفسيًا من العيش في عالم متنوع بيولوجيًا. المؤيد الرئيسي لهذه الفكرة هو عالم الحشرات إي أو ويلسون. يجادل بأن التاريخ التطوري البشري قد كيّفنا للعيش في بيئة طبيعية وأن البيئات المبنية تولد ضغوطًا تؤثر على صحة الإنسان ورفاهيته. هناك الكثير من الأبحاث حول الفوائد التجديدية النفسية للمناظر الطبيعية التي تشير إلى أن الفرضية قد تحمل بعض الحقيقة.

زراعي

منذ بداية الزراعة البشرية قبل أكثر من 10,000 عام، تقوم المجموعات البشرية بتربية واختيار أصناف المحاصيل. تطابق تنوع المحاصيل هذا مع التنوع الثقافي لمجموعات البشر المنقسمة للغاية. على سبيل المثال، تم تدجين البطاطس منذ حوالي 7000 عام في جبال الأنديز الوسطى في بيرو وبوليفيا. عاش الناس في هذه المنطقة تقليديًا في مستوطنات معزولة نسبيًا تفصلها الجبال. تنتمي البطاطس المزروعة في تلك المنطقة إلى سبعة أنواع وعدد الأصناف المحتمل أن يكون بالآلاف. تم تربية كل صنف ليزدهر في ارتفاعات معينة وظروف التربة والمناخ. إن التنوع مدفوع بالمتطلبات المتنوعة للتغيرات الدراماتيكية في الارتفاع، والحركة المحدودة للأشخاص، والمطالب الناتجة عن تناوب المحاصيل لأنواع مختلفة من شأنها أن تحقق أداءً جيدًا في مختلف المجالات.

البطاطس ليست سوى مثال واحد على التنوع الزراعي. تم تربية كل نبات وحيوان وفطر يزرعه البشر من أنواع أسلاف برية أصلية إلى أصناف متنوعة ناشئة عن الطلب على القيمة الغذائية والتكيف مع ظروف النمو ومقاومة الآفات. تمثل البطاطس مثالًا معروفًا على مخاطر انخفاض تنوع المحاصيل: خلال مجاعة البطاطس الأيرلندية المأساوية (1845-1852 م)، أصبح صنف البطاطس الوحيد الذي يزرع في أيرلندا عرضة لآفة البطاطس - مما أدى إلى القضاء على المحصول. أدى فقدان المحصول إلى المجاعة والموت والهجرة الجماعية. تعد مقاومة الأمراض فائدة رئيسية للحفاظ على التنوع البيولوجي للمحاصيل، كما أن نقص التنوع في أنواع المحاصيل المعاصرة ينطوي على مخاطر مماثلة. يجب على شركات البذور، التي تعد مصدر معظم أصناف المحاصيل في البلدان المتقدمة، تربية أصناف جديدة باستمرار لمواكبة الكائنات الحية المتطورة للآفات. ومع ذلك، شاركت شركات البذور نفسها في انخفاض عدد الأصناف المتاحة لأنها تركز على بيع عدد أقل من الأصناف في مناطق أكثر من العالم لتحل محل الأصناف المحلية التقليدية.

تعتمد القدرة على إنشاء أصناف محاصيل جديدة على تنوع الأصناف المتاحة وتوافر الأشكال البرية المتعلقة بنبات المحاصيل. غالبًا ما تكون هذه الأشكال البرية مصدرًا لمتغيرات الجينات الجديدة التي يمكن تربيتها مع الأصناف الموجودة لإنشاء أصناف ذات سمات جديدة. فقدان الأنواع البرية المتعلقة بالمحصول يعني فقدان الإمكانات في تحسين المحاصيل. إن الحفاظ على التنوع الجيني للأنواع البرية المتعلقة بالأنواع المستأنسة يضمن استمرار إمدادنا بالغذاء.

منذ عشرينيات القرن الماضي، حافظت إدارات الزراعة الحكومية على بنوك بذور أصناف المحاصيل كوسيلة للحفاظ على تنوع المحاصيل. يحتوي هذا النظام على عيوب لأنه بمرور الوقت تضيع أصناف البذور بسبب الحوادث ولا توجد طريقة لاستبدالها. في عام 2008، بدأ قبو سفالبارد العالمي للبذور، الواقع في جزيرة سبيتسبيرجين في النرويج (الشكل\(\PageIndex{5}\))، بتخزين البذور من جميع أنحاء العالم كنظام احتياطي لبنوك البذور الإقليمية. إذا قام بنك بذور إقليمي بتخزين أصناف في سفالبارد، فيمكن استبدال الخسائر من سفالبارد في حالة حدوث شيء للبذور الإقليمية. يقع قبو بذور سفالبارد في عمق صخرة جزيرة القطب الشمالي. يتم الحفاظ على الظروف داخل القبو عند درجة حرارة ورطوبة مثالية لبقاء البذور، ولكن الموقع العميق تحت الأرض للقبو في القطب الشمالي يعني أن فشل أنظمة القبو لن يضر بالظروف المناخية داخل القبو.

آرت كونيكشن

الشكل\(\PageIndex{5}\): قبو سفالبارد العالمي للبذور هو مرفق تخزين لبذور محاصيل الأرض المتنوعة. (تصوير: ماري تيفري، قبو سفالبارد العالمي للبذور)

يقع قبو بذور سفالبارد في جزيرة سبيتسبيرجين في النرويج، والتي تتمتع بمناخ القطب الشمالي. لماذا قد يكون مناخ القطب الشمالي مفيدًا لتخزين البذور؟

على الرغم من أن المحاصيل تخضع لسيطرتنا إلى حد كبير، إلا أن قدرتنا على زراعتها تعتمد على التنوع البيولوجي للنظم البيئية التي تزرع فيها. يخلق هذا التنوع البيولوجي الظروف التي بموجبها تكون المحاصيل قادرة على النمو من خلال ما يعرف بخدمات النظام البيئي - الظروف القيمة أو العمليات التي يقوم بها النظام البيئي. لا تتم زراعة المحاصيل، في الغالب، في بيئات مبنية. يتم زراعتها في التربة. على الرغم من أن بعض أنواع التربة الزراعية يتم تعقيمها باستخدام علاجات مبيدات الآفات المثيرة للجدل، إلا أن معظمها يحتوي على تنوع كبير من الكائنات الحية التي تحافظ على دورات المغذيات - مما يؤدي إلى تقسيم المواد العضوية إلى مركبات مغذية تحتاجها المحاصيل للنمو. تحافظ هذه الكائنات الحية أيضًا على نسيج التربة الذي يؤثر على ديناميكيات الماء والأكسجين في التربة الضرورية لنمو النبات. إن استبدال عمل هذه الكائنات في تكوين التربة الصالحة للزراعة ليس ممكنًا عمليًا. تسمى هذه الأنواع من العمليات خدمات النظام البيئي. تحدث داخل النظم البيئية، مثل النظم البيئية للتربة، نتيجة للأنشطة الأيضية المتنوعة للكائنات الحية التي تعيش هناك، ولكنها توفر فوائد لإنتاج الغذاء البشري، وتوافر مياه الشرب، والهواء القابل للتنفس.

خدمات النظام البيئي الرئيسية الأخرى المتعلقة بإنتاج الغذاء هي التلقيح النباتي ومكافحة آفات المحاصيل. تشير التقديرات إلى أن تلقيح نحل العسل داخل الولايات المتحدة يجلب 1.6 مليار دولار سنويًا؛ تساهم الملقحات الأخرى بما يصل إلى 6.7 مليار دولار. يحتاج أكثر من 150 محصولًا في الولايات المتحدة إلى التلقيح للإنتاج. تتم إدارة العديد من مجموعات نحل العسل من قبل مربي النحل الذين يؤجرون خدمات خلايا النحل للمزارعين. تعاني مجموعات نحل العسل في أمريكا الشمالية من خسائر كبيرة بسبب متلازمة تعرف باسم اضطراب انهيار المستعمرة، وهي ظاهرة جديدة ذات سبب غير واضح. تشمل الملقحات الأخرى مجموعة متنوعة من أنواع النحل الأخرى والحشرات والطيور المختلفة. من شأن فقدان هذه الأنواع أن يجعل زراعة المحاصيل التي تتطلب التلقيح أمرًا مستحيلًا، مما يزيد من الاعتماد على المحاصيل الأخرى.

أخيرًا، يتنافس البشر على طعامهم مع آفات المحاصيل، ومعظمها من الحشرات. تتحكم المبيدات في هؤلاء المنافسين، لكنها مكلفة وتفقد فعاليتها بمرور الوقت مع تكيف مجموعات الآفات. كما أنها تؤدي إلى أضرار جانبية عن طريق قتل الأنواع غير الحشرية وكذلك الحشرات المفيدة مثل نحل العسل، والمخاطرة بصحة العمال الزراعيين والمستهلكين. علاوة على ذلك، قد تهاجر هذه المبيدات من الحقول التي يتم استخدامها فيها وتلحق الضرر بالنظم البيئية الأخرى مثل الجداول والبحيرات وحتى المحيط. يعتقد علماء البيئة أن الجزء الأكبر من العمل في إزالة الآفات يتم بالفعل بواسطة الحيوانات المفترسة والطفيليات لتلك الآفات، ولكن لم يتم دراسة التأثير جيدًا. وجدت مراجعة أنه في 74 بالمائة من الدراسات التي بحثت عن تأثير تعقيد المناظر الطبيعية (الغابات والحقول البور بالقرب من حقول المحاصيل) على الأعداء الطبيعيين للآفات، كلما زاد التعقيد، زاد تأثير الكائنات الحية التي تقمع الآفات. وجدت دراسة تجريبية أخرى أن إدخال أعداء متعددين لحشرات البازلاء (آفة البرسيم المهمة) أدى إلى زيادة محصول البرسيم بشكل كبير. تظهر هذه الدراسة أن مجموعة متنوعة من الآفات أكثر فعالية في المكافحة من آفة واحدة. إن فقدان التنوع في أعداء الآفات سيجعل حتمًا زراعة الغذاء أكثر صعوبة وتكلفة. يواجه عدد السكان المتزايد في العالم تحديات كبيرة في التكاليف المتزايدة والصعوبات الأخرى المرتبطة بإنتاج الغذاء.

مصادر الغذاء البري

بالإضافة إلى زراعة المحاصيل وتربية الحيوانات الغذائية، يحصل البشر على الموارد الغذائية من المجموعات البرية، وخاصة مجموعات الأسماك البرية. بالنسبة لحوالي مليار شخص، توفر الموارد المائية المصدر الرئيسي للبروتين الحيواني. ولكن منذ عام 1990، انخفض الإنتاج من مصايد الأسماك العالمية. على الرغم من الجهود الكبيرة، لا تتم إدارة الاستدامة إلا في عدد قليل من مصايد الأسماك

نادرًا ما تؤدي حالات انقراض مصايد الأسماك إلى الانقراض الكامل للأنواع المحصودة، بل إلى إعادة هيكلة جذرية للنظام البيئي البحري حيث يتم الإفراط في حصاد الأنواع المهيمنة بحيث تصبح لاعبًا صغيرًا من الناحية البيئية. بالإضافة إلى فقدان البشر لمصدر الغذاء، تؤثر هذه التعديلات على العديد من الأنواع الأخرى بطرق يصعب أو يستحيل التنبؤ بها. إن انهيار مصايد الأسماك له آثار كبيرة وطويلة الأمد على السكان المحليين الذين يعملون في مصايد الأسماك. بالإضافة إلى ذلك، فإن فقدان مصدر بروتين رخيص للسكان الذين لا يستطيعون استبداله سيزيد من تكلفة المعيشة ويحد من المجتمعات بطرق أخرى. بشكل عام، تحولت الأسماك المأخوذة من مصايد الأسماك إلى أنواع أصغر والأنواع الأكبر يتم صيدها بشكل مفرط. يمكن أن تكون النتيجة النهائية بوضوح فقدان الأنظمة المائية كمصادر غذائية.

ملخص

يوجد التنوع البيولوجي على مستويات متعددة من التنظيم، ويتم قياسه بطرق مختلفة اعتمادًا على أهداف أولئك الذين يأخذون القياسات. وتشمل هذه أعداد الأنواع والتنوع الجيني والتنوع الكيميائي وتنوع النظام البيئي. يُقدر عدد الأنواع الموصوفة بـ 1.5 مليون مع وصف حوالي 17000 نوع جديد كل عام. تختلف تقديرات العدد الإجمالي للأنواع حقيقية النواة على الأرض ولكنها في حدود 10 ملايين. يرتبط التنوع البيولوجي سلبًا بخط العرض لمعظم الأصناف، مما يعني أن التنوع البيولوجي أعلى في المناطق الاستوائية. آلية هذا النمط غير معروفة على وجه اليقين، ولكن تم تقديم العديد من الفرضيات المعقولة.

يستخدم البشر العديد من المركبات التي تم اكتشافها لأول مرة أو اشتقاقها من الكائنات الحية كأدوية: المركبات النباتية الثانوية والسموم الحيوانية والمضادات الحيوية التي تنتجها البكتيريا والفطريات. من المتوقع اكتشاف المزيد من الأدوية في الطبيعة. سيؤثر فقدان التنوع البيولوجي على عدد الأدوية المتاحة للبشر. قد يوفر التنوع البيولوجي فوائد نفسية مهمة للبشر.

يعد تنوع المحاصيل أحد متطلبات الأمن الغذائي، ويتم فقدانه. كما يهدد فقدان الأقارب البرية للمحاصيل قدرات المربين على إنشاء أصناف جديدة. توفر النظم البيئية خدمات النظام البيئي التي تدعم الزراعة البشرية: التلقيح، ودورة المغذيات، ومكافحة الآفات، وتطوير التربة وصيانتها. فقدان التنوع البيولوجي يهدد خدمات النظام البيئي هذه ويخاطر بجعل إنتاج الغذاء أكثر تكلفة أو مستحيلاً. مصادر الغذاء البرية مائية بشكل أساسي، ولكن يتم إدارة القليل منها من أجل الاستدامة. تتعرض قدرة مصايد الأسماك على توفير البروتين للسكان للخطر عند حدوث الانقراض.

اتصالات فنية

الشكل\(\PageIndex{5}\): يقع قبو بذور سفالبارد في جزيرة سبيتسبيرجين في النرويج، التي تتمتع بمناخ القطب الشمالي. لماذا قد يكون مناخ القطب الشمالي مفيدًا لتخزين البذور؟

إجابة

يتم تجميد الأرض بشكل دائم حتى يتم الاحتفاظ بالبذور، حتى في حالة انقطاع الكهرباء.

الحواشي

1. 1 المعهد الدولي لاستكشاف الأنواع (IISE)، 2011 حالة الأنواع المرصودة (SOS). تيمبي، أريزونا: IISE، 2011. تم الوصول إليه في 20 مايو 2012. species.asu.edu/SOS.

مسرد المصطلحات

التنوع البيولوجي

تنوع النظام البيولوجي، الذي يُنظر إليه عادةً على أنه عدد الأنواع، ولكنه ينطبق أيضًا على الجينات والكيمياء الحيوية والنظم البيئية

تنوع كيميائي

مجموعة متنوعة من المركبات الأيضية في النظام البيئي

تنوع النظام البيئي

مجموعة متنوعة من النظم البيئية

الأنواع المتوطنة

نوع أصلي في مكان واحد

انقراض

اختفاء نوع من الأرض؛ الانقراض المحلي هو اختفاء نوع من المنطقة

تنوع جيني

تنوع الجينات والأليلات في الأنواع أو المجموعات التصنيفية الأخرى أو النظام البيئي؛ يمكن أن يشير المصطلح إلى التنوع الأليلي أو التنوع على مستوى الجينوم

عدم تجانس الموائل

عدد المنافذ البيئية

مركب نباتي ثانوي

مركب ينتج كمنتج ثانوي لعمليات التمثيل الغذائي للنبات وعادة ما يكون سامًا، ولكن يتم عزله بواسطة النبات للدفاع ضد الحيوانات العاشبة

المساهمون والصفات

• Template:ContribOpenStaxConcepts