Pokaż spis treści
Wróć do informacji o e-podręczniku

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

Już wiesz
  • różnorodność gatunkowa jest jednym z poziomów różnorodności biologicznej;

  • występowanie gatunków w danym ekosystemie zależy od czynników abiotycznych i biotycznych, w tym od ingerencji człowieka w ekosystemy.

Nauczysz się
  • wymieniać przykłady regionów charakteryzujących się dużą i małą różnorodnością gatunkową;

  • opisywać wybrane czynniki warunkujące różnorodność gatunkową;

  • wyjaśniać znaczenie endemitów i reliktów dla różnorodności gatunkowej oraz wymieniać ich przykłady.

1. Liczba gatunków

Różnorodność gatunkowa określana jest w odniesieniu do konkretnego ekosystemu lub obszaru. Wyraża się całkowitą liczbą gatunków tam występujących, często podawaną w przeliczeniu na jednostkę powierzchni. Im większa jest ta liczba, tym wyższa różnorodność gatunkowa badanego terytorium. Precyzyjne ustalenie liczby gatunków żyjących w danym ekosystemie nie jest możliwe. Nawet na dostępnych i wielokrotnie przebadanych obszarach Europy wciąż spotyka się przedstawicieli gatunków, które nie zostały wcześniej opisane. Różnorodność gatunkową bardzo trudno rozpoznać przede wszystkim w głębinach oceanicznych, wnętrzach jaskiń czy niedostępnych zakątkach lasów tropikalnych, dlatego jej określenie opiera się jedynie na szacunkach. Pamiętać też należy, że nieustannie trwa ewolucja, powodując pojawianie się i wymieranie gatunków. Szacuje się, że obecnie na Ziemi może żyć od 2 do 100 mln gatunków. Według uśrednionych wyliczeń naszą planetę zamieszkuje ok. 8,7 mln gatunków organizmów eukariotycznych, w tym ok. 400 tysięcy gatunków roślin i ok. 8 mln zwierząt, oraz 8‑10 mln prokariotów.

Zdecydowanie łatwiej i dokładniej można określić liczbę gatunków kręgowców. Określa się ją na ok. 60 tysięcy, z czego połowa to ryby, prawie 15 tysięcy – płazy i gady, 10 tysięcy – ptaki, a tylko 5,5 tysiąca to ssaki. Podstawową trudność w precyzyjnym ustaleniu liczby bezkręgowców stanowi określenie różnorodności gatunkowej owadów, czyli najliczniejszego taksonu. Obecnie opisano ponad milion przedstawicieli tej grupy, jednak jej bogactwo gatunkowe jest z pewnością wielokrotnie wyższe i w zależności od opracowań szacowane jest na 6 do 10 mln gatunków (niektóre źródła podają nawet wartość 30 mln). Równie trudne ze względu na liczebność grupy jest określenie różnorodności gatunkowej bakterii czy grzybów.

Rozwój mikrobiologii, nauki pozwalającej poznać różnorodność bakterii oraz jednokomórkowych grzybów i protistów, ma duży wpływ na wzrost liczby opisanych gatunków. Ponadto odkrywanie nowych metod badawczych przyczynia się do systematyzowania grup znanych już od dawna. Klasyfikacja wielu mikroorganizmów oparta jest na szczegółach ich budowy, które poznano dopiero dzięki zastosowaniu mikroskopii elektronowej. Porównywanie wybranych sekwencji DNA pozwala ustalić stopień pokrewieństwa między taksonami. Z drugiej strony, rozwój nauki umożliwia weryfikację przynależności systematycznej wielu organizmów, co może skutkować łączeniem różnych morfologicznie form w jeden gatunek, a w efekcie zmniejszeniem liczby gatunków w danym taksonie.

Różnorodność gatunkową ekosystemów lądowych ocenia się na podstawie liczebności gatunków roślin naczyniowych w tych ekosystemach. Rośliny naczyniowe są bardzo dobrze poznane, a określenie ich liczby na danym obszarze jest łatwiejsze niż w przypadku przedstawicieli innych królestw. Organizmy te nie przemieszczają się i w większości przypadków osiągają rozmiary, które umożliwiają dostrzeżenie ich bez specjalistycznej aparatury. Z kolei ocena bogactwa ekosystemów morskich opiera się głównie na różnorodności zwierząt, a także roślin, o ile na badanym obszarze występują.

Polecenie 1

Ustal różnorodność gatunkową pobliskiego parku na podstawie liczby gatunków drzew. W tym celu określ położenie geograficzne parku, jego powierzchnię, wysokość n.p.m. oraz rozpoznaj występujące w nim gatunki drzew.

Ciekawostka

Naukowcy szacują, że ok. 85% gatunków organizmów lądowych i 90% organizmów morskich jest nadal nieznanych człowiekowi i czeka na odkrycie.

2. Gatunki endemiczne

Wśród gatunków żyjących na danym obszarze występują zarówno gatunki pospolite, jak i rzadko spotykane. Te ostatnie określa się jako endemity, czyli organizmy, których zasięg jest bardzo ograniczony, unikatowe dla określonego obszaru, nigdzie indziej niewystępujące naturalnie. Należą do nich: legwany morskie, żółwie słoniowe i pingwiny równikowe z wysp Galapagos, hatterie z Nowej Zelandii, koale, emu, kangury, dziobaki i rogozęby z Australii, jaguary i pekari z Ameryki Środkowej i Południowej, lemury żyjące na Madagaskarze i Komorach. Roślinnymi endemitami są żmijowce z wysp Makaronezji, australijskie eukaliptusy, sekwoje z Ameryki Północnej i afrykańska welwiczja przedziwna. Liczba endemitów na danym obszarze ma związek z jego różnorodnością gatunkową – tam, gdzie występuje dużo endemitów, liczne i zróżnicowane są również inne gatunki.

Duża liczba endemitów występuje na wyspach oceanicznych, np. Madagaskarze, Nowej Zelandii, Galapagos oraz w wysokich górach. Ocean oddzielający wyspę od stałego lądu czy łańcuch górski, separujący dwa tereny położone po obu jego stronach, są naturalnymi barierami geograficznymi. Uniemożliwiają one przemieszczanie się większości organizmów z wyjątkiem tych, które posiadły zdolność do lotu na duże odległości, na przykład ptaków. Populacje oddzielone od siebie ewoluują w inny sposób, zwłaszcza jeśli ich nisze ekologiczne różnią się warunkami siedliskowymi. U osobników izolowanych populacji powstają nowe cechy adaptacyjne, a te będące przystosowaniami do poprzednich warunków życia są eliminowane. W efekcie izolacji (po pewnym czasie, zwykle długim) populacje na tyle się różnią, że nie mogą się ze sobą krzyżować, czyli stają się odrębnymi gatunkami.

Proces powstawania nowych gatunków nazywa się specjacją.

W Polsce liczba gatunków endemicznych jest niewielka. Flora naszego kraju rozwinęła się stosunkowo niedawno, po ustąpieniu lodowca ok.10 tysięcy lat temu. Roślinność, która przed zlodowaceniem porastała środkową Europę, zanikła lub zachowała się jedynie na obszarach wolnych od lodu jako relikty. Po ustąpieniu lodowca rozprzestrzeniły się inne gatunki. Miały one mało czasu, by z izolowanych populacji wytworzyć odrębne gatunki czy choćby podgatunki. Polskim endemitem niektórzy określają sieję łebską, rybę występującą jedynie w jeziorze Łebsko; inni traktują ją jako podgatunek siei pospolitej. Podobnie modrzew polski klasyfikowany jest czasem jako odrębny, endemiczny gatunek, a czasem jako podgatunek modrzewia europejskiego. Endemity występują w Tatrach, Pieninach i Sudetach, zarówno na terenie Polski, jak i krajów sąsiedzkich (Słowacji i Czech). Wśród roślin są to: ostróżka tatrzańska, skalnica tatrzańska, a wśród zwierząt: traszka karpacka i darniówka tatrzańska. W środowisku naukowym nie ma zgody co do tego, czy wymienione wcześniej rośliny i zwierzęta tatrzańskie są odrębnymi gatunkami.

Polecenie 2

Australia często jest nazywana krajem endemitów. 80% roślin naczyniowych, 83% ssaków, 89% gadów, 90% ryb i 93% płazów żyjących na tym kontynencie nie występuje nigdzie indziej na świecie. Sformułuj hipotezy wyjaśniające, dlaczego w Australii jest tak wiele endemitów.

3. Gatunki reliktowe

Gatunki reliktowe są pamiątkami minionych epok geologicznych. Zachowały się tylko w miejscach, gdzie warunki przypominają te, jakie panowały w czasie ich powszechnego występowania. W Polsce najczęściej spotyka się relikty polodowcowe. Nastanie zlodowacenia doprowadziło do tego, że tereny przed czołem lodowca zostały zasiedlone przez gatunki arktyczne, które znacznie powiększyły swój zasięg. Pod koniec epoki lodowej, wraz z przyjściem ocieplenia, gatunki te wycofały się na północ Europy, zmniejszając swój zasięg. W ich miejsce pojawiły się odmiany ciepłolubne, charakterystyczne dla obszaru śródziemnomorskiego. Jednak część gatunków arktycznych zachowała się na pojedynczych stanowiskach w miejscach o bardzo specyficznych warunkach siedliskowych, np. w chłodnym piętrze subalpejskim lub alpejskim w górach, a także na torfowiskach. Gatunki takie, których obecny wąski zasięg to pozostałość po znacznie szerszym pierwotnym zasięgu, są nazywane reliktami. We florze Polski do reliktów polodowcowych należą m.in. brzoza karłowata, dębik ośmiopłatkowy, wierzba lapońska, zimoziół północny, skalnica śnieżna – rośliny charakterystyczne dla obszarów górskich.

Polecenie 3

Wyjaśnij, jakie znaczenie naukowe ma występowanie na danym obszarze gatunków reliktowych.

4. Czynniki warunkujące różnorodność gatunkową

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

Najmniejszą różnorodnością gatunkową roślin wyróżniają się takie obszary, jak: pustynie piaszczyste i lodowe oraz półpustynie, tundra, stepy. Ogromne bogactwo gatunków występuje w tropikalnych lasach deszczowych, a także w ekosystemach górskich. W Polsce obszarem o największej różnorodności gatunkowej są Tatry. W samym Tatrzańskim Parku Narodowym żyje ponad 1000 gatunków roślin naczyniowych i 8 tysięcy gatunków zwierząt. Jednak w porównaniu z dżunglą amazońską, w której żyje 25% wszystkich współczesnych gatunków organizmów, jest to obszar ubogi. W Amazonii na jednym hektarze występuje od 40 do 300 gatunków roślin, a całą jej powierzchnię porasta aż 55 tysięcy gatunków. Jest ona także domem dla ponad 3 tysięcy gatunków ryb, 689 gatunków ssaków, 517 gatunków płazów, 1832 gatunków ptaków, 744 gatunków gadów, a także prawie 130 tysięcy gatunków bezkręgowców. Różnorodność grzybów żyjących w dżungli amazońskiej jest szacowana nawet na 30 tysięcy gatunków.

Drugim po klimacie czynnikiem mającym wpływ na różnorodność gatunkową biosfery jest ukształtowanie powierzchni terenu. W górach występuje znacznie większa liczba gatunków niż na nizinach. Wiąże się to z różnorodnością warunków panujących na tych terenach, np. dużą zmiennością temperatur, wilgotności, ekspozycji na promieniowanie słoneczne, wiatr oraz od typów podłoża charakterystycznych dla poszczególnych partii gór.

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

Polecenie 4

Rozpatrz przypadek różnorodności gatunkowej na wyspach leżących na tej samej szerokości geograficznej w pobliżu Afryki i w większym oddaleniu od niej. Na których wyspach należy się spodziewać większej różnorodności gatunkowej i dlaczego?

Podsumowanie

  • Na różnorodność gatunkową ekosystemu składają się zarówno gatunki pospolite, jak i rzadkie.

  • Endemity najczęściej występują na wyspach oceanicznych, zwłaszcza tych położonych w dużym oddaleniu od kontynentu, oraz w wysokich górach.

  • Różnorodność gatunkowa danego obszaru zależy od wielu czynników środowiska, jak: klimat, ukształtowanie terenu, dostępność wody, rodzaj gleby.

  • Najwięcej gatunków występuje w klimacie ciepłym i wilgotnym.

  • Góry charakteryzują się większą różnorodnością gatunkową niż niziny.

  • Nowe gatunki powstają w wyniku zmian ewolucyjnych wtedy, gdy populacje tego samego gatunku są izolowane od siebie i znajdą się w odmiennych warunkach środowiskowych. 

Praca domowa
Polecenie 5.1

1. Wskaż, gdzie możemy się spodziewać większej liczby endemicznych gatunków: na Malcie czy na Nowej Kaledonii. Odpowiedź uzasadnij.

Polecenie 5.2

2. Wyjaśnij, dlaczego Andy charakteryzują się większą różnorodnością gatunkową niż Sudety.

Słowniczek

endemit

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

relikt

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

różnorodność gatunkowa

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

specjacja

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

Zadania

Ćwiczenie 1
Ćwiczenie 2
Ćwiczenie 3
Ćwiczenie 4
Ćwiczenie 5