BIODIVERZITABIODIVERZITA

Atraktivníbiologie

BIODIVERZITABIODIVERZITA

BiodiverzitaBiodiverzita neboli biologická rozmanitost bývá nejčastěji definována jako

sousouččasný stav biodiverzity je asný stav biodiverzity je výsledkem dlouhodobvýsledkem dlouhodobéého, ca ho, ca 4 mld. let4 mld. let trvajtrvajííccíího vývojeho vývoje, kterým Země prošla od svého vzniku až do současnosti

BiodiverzitaBiodiverzita je nezbytnnezbytnáá pro udrpro udržženeníížživota na Zemiivota na Zemi, mmáá zzáásadnsadníí významvýznampro existenci a prosperitu lidstva !pro existenci a prosperitu lidstva !

Diverzita zahrnuje různé procesy (strukturální, funkční), probíhající napnapřřííččhierarchií organizačních úrovní

variabilita vvariabilita vššech forem ech forem žživota ivota (v (v ččase a prostoru)ase a prostoru) na vna vššech hlavnech hlavníích ch organizaorganizaččnníích ch úúrovnrovnííchchsouhrn vsouhrn vššech genech genůů, druh, druhůů a a ekosystekosystéémmůů ururččititéého ho úúzemzemíí

Atraktivníbiologie

2

ročně je nově objeveno ca 10 000 druhů organismů (hlavně hmyzu)

nízká vysokáÚÚroveroveňň biodiverzity biodiverzity v jednotlivých zemv jednotlivých zemííchch

RozloRozložženeníí biodiverzity na Zemibiodiverzity na Zemi je velmi nerovnoměrné → odraz různých, ne vždy zcela pochopených procesů a zákonitostí

větší část globální diverzity je vázána na jižní polokouli nejnápadnější zákonitostí je pokles biodiverzity od rovnpokles biodiverzity od rovnííku k pku k póóllůůmm

Atraktivníbiologie

3

genetickgenetickáá druhovdruhováá ekosystekosystéémovmováá kulturnkulturníí

Typy diverzityTypy diverzity

MMěřěříítko diverzitytko diverzityččasovasovéé (speciace vs. extinkce)prostorovprostorovéé (lokální, regionální, kontinentální a globální diverzita)

HodnocenHodnoceníí biodiverzitybiodiverzity – úkolem taxonomie, genetiky, ekologie

Současné znalosti biodiverzity jsou velmi nevelmi neúúplnplnéé, zejména v regionech s její nejvyšší úrovní; každým rokem je nově popsáno až 10 000 druhů(hlavně hmyzu).

Atraktivníbiologie

4

GenetickGenetickáá diverzitadiverzita představuje rozmanitost organizmrozmanitost organizmůů v rv ráámci mci druhudruhu (např. rozdíly v zastoupenígenotypů v druhových populacích).

GenetickGenetickáá diverzitadiverzita

genetická různorodost umožňuje organismům přizpůsobovat se proměnlivým abiotickým i biotickým podmínkám svého prostředí a dlouhodobě osídlovat vhodná stanoviště

nukleotidy → GENYGENY → chromozomy →jedinci → populace

často se genetická diverzita označuje jakomolekulmolekuláárnrníí diverzita diverzita (→ DNA, RNA, proteiny)

GenetickGenetickáádiverzitadiverzita

druhovdruhováádiverzita *diverzita *

ekosystekosystéémovmováádiverzita **diverzita **

vlivvliv

BIODIVERZITABIODIVERZITA

Atraktivníbiologie

5

molekulární diverzita hraje významnou roli při studiu populapopulaččnníístruktury druhstruktury druhůů, p, přři i řříízenzeníí (managementu) cenných populac(managementu) cenných populacíí, , molekulmolekuláárnrníí identifikaci druhidentifikaci druhůů, vývojových vztah, vývojových vztahůů mezi taxony, mezi taxony, rozrozšíšířřeneníí druhdruhůů, evoluce bioty r, evoluce bioty růůzných oblastzných oblastíí apod.genetická eroze – ztráta gen. diverzity, zpravidla způsobená lidskými aktivitami; nejvíce patrná na populační či druhové úrovni (např. vymizenímnoha lokálních zemědělských plodin)

manipulace s genetickou diverzitou – díky uměléselekci člověk zvýšil během posledních ca 10 000 let diverzitu některých skupin organismů (zem. plodiny, hospodářská zvířata)

• genetické inženýrství → geneticky modifikovangeneticky modifikovanééorganismy (GMO)organismy (GMO), např. sója, kukuřice, rajče, rýže; atlantický losos

genetická variabilita organismů umožňuje jak přírodní evolučnízměny, tak i umělé selektivní křížení

ne všechny geny mají stejný význam v rámci celkové genetickédiverzity; zvlzvlášášttěě významnvýznamnéé jsou geny jsou geny řřííddííccíí zzáákladnkladníí biochemickbiochemickééprocesyprocesy, které se vyskytují u různých, často fylogeneticky vzdálených taxonů, a které vykazují obecně jen malou variabilitu

Atraktivníbiologie

6

vyhynutí každé loklokáálnlníí populacepopulace, přizpůsobené k místním (lokálním) stanovištním podmínkám, znamenznamenáá ztrztráátu tu ččáásti geneticksti genetickéé diverzity diverzity dandanéého druhuho druhu, která tuto adaptaci umožňuje

ztráty genetické diverzity mohou negativně ovlivnit i život lidstva (např. kvalitu výživy) – např. vyhynutí volně žijících druhů rostlin, příbuzných pěstovaným zemědělským plodinám znamená nenahraditelnou ztrátu genetického materiálu potřebného pro zlepšování vlastností těchto plodin

geny použité ke šlechtění nových odrůd

nové odrůdy nahrazují původní typy

snížení genetické diverzity dostupné ve volné příroděpro účely šlechtění

moderní odrůdyvolně rostoucí primitivníformy, tradiční odrůdy

Atraktivníbiologie

7

DruhovDruhováá diverzitadiverzita

•• zz hlediska biodiverzity jsou významnhlediska biodiverzity jsou významnéé vvššechny formy echny formy žživotaivota, nejen nápadné druhy rostlin či živočichů, ale i zdánlivě méně zajímavé a často lidským okem neviditelné druhy baktérií, hub či řas

•• druhovdruhováá diverzitadiverzita ~ charakteristika spolecharakteristika společčenstva, zohledenstva, zohledňňujujííccíí jak jak popoččet druhet druhůů (= druhové bohatství) ve spoleve společčenstvu, tak i relativnenstvu, tak i relativníípopoččetnost etnost čči biomasu jednotlivých populaci biomasu jednotlivých populacíí → změny biodiverzity se zpravidla hodnotí prostřednictvím změn v počtu druhů a jejich populací

Definice druhuDefinice druhuBBiologickiologickáá defdefiniceinice::

skupina přírodních populací, které se mezi sebou skutečně nebopotenciálně kříží a které jsou reprodukčně izolovány od populacíjiných druhů

EEvoluvoluččnníí (fylogenetick(fylogenetickáá) def) definiceinice::nejmennejmenšíší evoluevoluččnněě izolovanizolovanáá linie, kterlinie, kteráá si udrsi udržžuje v uje v ččase i ase i prostoruprostoru svou identitu a ktersvou identitu a kteráá mmáá svsvůůj vlastnj vlastníí neznezáávislý evoluvislý evoluččnníívývojvývoj

• biodiverzita je velmi často používaná jako synonymum druhovdruhovéé diverzitydiverzity(zvláště ve smyslu druhového bohatství)

Atraktivníbiologie

8

EkosystEkosystéémy s nejvymy s nejvyššíššídruhovou diverzitoudruhovou diverzitou

korkoráálový ostrovlový ostrov

tropický detropický dešštný tný lesles (Puerto Rico)

Tropický deTropický dešštný lestný les(Zambie)

Atraktivníbiologie

9

•• druhy jsou na Zemi rozmdruhy jsou na Zemi rozmííststěěny velmi nerovnomny velmi nerovnoměěrnrněě a podle a podle ururččitých zitých záákonitostkonitostíí (tj. nenáhodně); nápadný je zejména nnáárrůůst st diverzity od pdiverzity od póóllůů kk rovnrovnííku ku (tzv. (tzv. latitudinlatitudináálnlníí gradient diverzitygradient diverzity))

příčiny jsou hlavně historickhistorickéé (např. pohyb kontinentů), abiotickabiotickéé(rozdílné vlastnosti půdy a klimatu) a biotickbiotickéé (rozdílné potravní sítěapod.)čím odlišnější je určitý druh od ostatních druhů (např. zbytek starobyléevoluční linie), tím významnější je jeho příspěvek do globální biologickédiverzity

některé druhy mají mnohem větší význam než jiné z hlediska celkovébiodiverzity, protože vytvvytváářřejejíí žživotnivotníí prostprostřřededíí mnoha dalmnoha dalšíším m druhdruhůůmm – např. stromy tropického deštného lesa umožňují existenci početné fauny endemických bezobratlých

dosud bylo popsáno a pojmenováno přes 1,7 milionů druhů, celkovéodhady se nejčastěji pohybují v rozpv rozpěěttíí od 5 aod 5 ažž po 30 milionpo 30 milionůů druhdruhůů

Vedle počtu druhů na stanovišti má velký význam i funkfunkččnníí diverzitadiverzita, zahrnující bohatství různých interakcí mezi přítomnými druhy, procesů, životních strategií, trofických vazeb, přítomnost/absenci klíčových druhůapod.

Atraktivníbiologie

10

ŘŘíšíšee popsanpopsanéédruhydruhy

odhadovaný odhadovaný popoččet druhet druhůů

BacteriaBacteria 4 0004 000 1 000 0001 000 000

Chromista, Protozoa *Chromista, Protozoa * 80 00080 000 600 000600 000

AnimaliaAnimalia 1 320 0001 320 000 10 600 00010 600 000FungiFungi 70 00070 000 11 500 000500 000PlantaePlantae 270 000270 000 300 000300 000CelkovCelkověě 1 740 0001 740 000 ca 14 000 000ca 14 000 000

Tab. 1: GlobGlobáálnlníí popoččty popsaných a odhadovaných druhty popsaných a odhadovaných druhůů v v jednotlivých jednotlivých řříšííších ch (UNEP 1995, Global Biodiversity Assessment)

* dříve říše ProtistaProtista

mezi nejhůře prozkoumané skupiny organismů patří ččlenovcilenovci (hlavněhmyz), hhááďďáátkatka, , houbyhouby, prvociprvoci a prokaryotnprokaryotníí organismyorganismy

základním předpokladem pro přijetí efektivních opatření k zastaveníúbytku biodiverzity je co nejco nejúúplnplněějjšíší poznpoznáánníí druhovdruhovéé diverzitydiverzity, stejnějako i znalosti geografickznalosti geografickéého rozho rozšíšířřeneníí druhdruhůů na Zemi na Zemi a jejich jejich ekologickekologickéé role v rrole v ráámci jednotlivých ekosystmci jednotlivých ekosystéémmůů

Atraktivníbiologie

11

ROZROZŠÍŠÍŘŘENENÍÍ CCÉÉVNATÝCH ROSTLIN NA ZEMIVNATÝCH ROSTLIN NA ZEMI

Atraktivníbiologie

12

DRUHOVDRUHOVÁÁ BOHATOST BOHATOST ČČESKESKÉÉ REPUBLIKYREPUBLIKYAtraktivníbiologie

13

TaxonomickTaxonomickáá skupina*skupina* PoPoččet druhet druhůůSinice a Sinice a řřasyasy 6 1006 100HoubyHouby 30 00030 000MechorostyMechorosty 848848LiLiššejnejnííkyky 1 4001 400VyVyššíšší rostlinyrostliny 2 5002 500HmyzHmyz 24 800 24 800 –– 43 00043 000

OstatnOstatníí mnohobunmnohobuněčěčnníí bezobratlbezobratlíí 5 800 5 800 –– 8 0008 000Ryby a mihulovciRyby a mihulovci 6565ObojObojžživelnivelníícici 2121PlaziPlazi 1111PtPtáácici 576576SavciSavci 8686

CelkemCelkem 71 917 71 917 –– 92 52192 521V rámci ČR jsou druhově nejbohatší teplé vápencové a flyšové oblasti (Český kras – asi 1 600 druhů cévnatých rostlin, Pálava – asi 1 300 druhů), popř. oblasti s pestrým reliéfem (Křivoklátsko, 1 250 druhů); naopak oblasti na neúživných horninách středních a vyšších poloh bývají chudší (Krkonoše 720 druhů).

ZZááchrannchrannéé programyprogramy

Záchranné programy zvláště chráněných druhů rostlin a živočichů (viz vyhláška č. 395/1992 Sb.) jsou zajišťovány orgány ochrany přírody s cílem vytvořit podmínky umožňující takovou péči o populace těchto druhů, která by vedla ke snížení stupně jejich ohrožení (§ 52 zákona č. 114/1992 Sb., o ochraně přírody a krajiny).Vlastní statut záchranných programů byl u nás oficiálně zaveden až v roce 1992 zákonem č. 114/1992Sb. Postupně bylo Ministerstvem životního prostředí schváleno několik záchranných programů: rys ostrovid (Lynx lynx), tettetřřev hluev hluššecec (Tetrao urogallus), perlorodka říční (Margaritifera margaritifera), rdest dlouholistý (Potamogeton praelongus), matizna bahenní (Angelica palustris), vstavavstavaččtrojzubýtrojzubý (Orchis tridentata). Další záchrannéprogramy jsou v přípravné fázi.

"ZZááchranný program kriticky chranný program kriticky ohroohrožženenéého druhu tetho druhu tetřřeva hlueva hluššce ce v v ČČeskeskéé republicerepublice„ (1998 – 2007)Orchis tridentataOrchis tridentata

CCííle do budoucnale do budoucna – lépe vymezit priority záchranných programů, s přednostním zaměřením na kriticky a silně ohrožené druhy na základě ucelené a závazné koncepce záchranných programů, při zajištění komplexního a dlouhodobého financovánívybraných, kvalitně zpracovaných záchranných programů.

Atraktivníbiologie

14

EkosystEkosystéémovmováá diverzitadiverzita

ekosystekosystéémovmováá diverzitadiverzitaje zpravidla studována na lokální a regionálníškálena rozdíl od genetické či druhové diverzity výslovnězahrnuje abiotickabiotickéé slosložžkyky(geologický podklad, klima)

některé ekosystémy dnes mizí závratnou rychlostí, např. tropicktropickéé dedešštntnéé lesylesy(odlesňování v tropech probíhalo v posledních dvou desetiletích rychlostí více než 12 milionů ha ročně × plocha lesůmírného pásu se ve stejném období zvětšovala o téměř 3 miliony ha ročně)

Atraktivníbiologie

15

Bližší podrobnosti o aktuálním stavu hlavních ekosystémů (biomů) na Zemi lze získat v materiálech projektu „„HodnocenHodnoceníí ekosystekosystéémmůů na na ppřřelomu tiselomu tisííciletciletíí““ (Millennium Ecosystem Assessment*, 2005), na němž se podílelo na 1 360 expertů z 95 zemí.

dostupné na http:www.millenniumassessment.orghttp:www.millenniumassessment.org

Atraktivníbiologie

16

HorkHorkáá mmíísta biodiverzitysta biodiverzityJako horkhorkáá mmíístasta (biodiverzity hotspots) jsou označovány oblasti s vysokou oblasti s vysokou koncentrackoncentracíí vzvzáácných, ohrocných, ohrožžených, ených, ččasto endemických asto endemických čči reliktni reliktníích druhch druhůů..

Global Biodiversity HotspotsGlobal Biodiversity Hotspots

• zaujímají jen 1,4 % souše, mají však značný evoluční význam →vysokvysokáá priorita ochrany ppriorita ochrany přříírodyrody

• většina horkých míst patří bohužel k oblastem s nejhustším lidským osídlením

1 – Andy 2 – Sundské ostrovy3 – Středomoří4 – Madagaskar 5 – indobarmská oblast6 – Karibská oblast7 – lesy na atlantickém pořeží

Brazílie8 – Filipíny9 – jihoafrická floristická

provincie10 – Střední Amerika11 – brazilské vnitrozemí12 – jihozápadní Austrálie13 – S-čchuan14 – Polynésie a Mikronésie15 – Nová Kaledonie16 – západní Ekvádor17 – západoafrické lesy18 – Západní Ghat a Srí Lanka19 – kalifornská floristická

provincie20 – sukulentní karru21 – Nový Zéland22 – střední Chile23 – Kavkaz24 – Wallacea25 – východoafrické lesy v Keni

a Tanzánii

Atraktivníbiologie

17

ZmZměěny biodiverzity v ny biodiverzity v ččasease

• přírodní ekosystémy jsou neustále vystaveny změnám v druhovédiverzitě

• i když příčiny dřívějších extinkcí (v geohistorii Země bylo nejméně pět velkých extinkcí) jsou nejisté, byly pravděpodobně výsledkem náhlých změn prostředí, způsobených např. dopadem asteroidu či mohutnou sopečnou činností

• sousouččasnasnáá rychlost extinkcrychlost extinkcíí je vje vššak 100krak 100kráát at ažž 1000kr1000kráát vt věěttšíšínenežž v prehistorickv prehistorickéé dobdoběě a mohla by se zvýa mohla by se zvýššit ait ažž na 10 000 na 10 000 nnáásobeksobek, pokud by dnes ohrožené druhy vymřely; aktuálně ohroženo ca 8% cévnatých rostlin, přes 18% savců, 11% ptáků, 5% ryb !

• sousouččasnasnéé vymvymíírráánníí řady druhů (ať lokální či globální) je unikátní v tom, že je „bioticky“ řízena, hlavně četnými aktivitami člověka

ZtrZtrááta biodiverzityta biodiverzity je zvlje zvlášášťť nebezpenebezpeččnnáá v tom, v tom, žže e je je nevratnnevratnáá →→ ppřředstavuje dnes vysoce zedstavuje dnes vysoce záávavažžný ný globglobáálnlníí problprobléém lidstvam lidstva !!

Atraktivníbiologie

18

HlavnHlavníí faktory ohrofaktory ohrožžujujííccíí biodiverzitu Zembiodiverzitu Zeměě

ExponenciExponenciáálnlněě rostoucrostoucíí lidsklidskáápopulace a jejpopulace a jejíí spotspotřřebaeba

ČČinnosti innosti ččlovlověěkakazemědělství rybolov průmysl urbanizace mezinárodní obchod

• ztráta či degradace biotopů• znečišťování prostředí• změny ve využívání půdy • fragmentace stanovišť

nadměrné využívánípřírodních zdrojů

introdukce introdukce invazninvazníích druhch druhůů

klimatickklimatickéézmzměěnyny

•• ztrztrááta biologickta biologickéé diverzity diverzity •• vymvymíírráánníí druhdruhůů a populaca populacíí•• degradace ekosystdegradace ekosystéémmůů•• eroze genetickeroze genetickéé diverzity a evoludiverzity a evoluččnníího potenciho potenciáálu lu •• ztrztrááta ekosystta ekosystéémových slumových služžebeb

Atraktivníbiologie

19

EkosystEkosystéémovmovéé sluslužžbyby

rozmanité způsoby, kterými přírodní ekosystémy pomáhají udržet život na Zemi

SLUSLUŽŽBY BY EKOSYSTEKOSYSTÉÉMMŮŮ

• potrava• pitná voda• dřevo a vlákna• palivo aj.

ZZáásobovacsobovacííPodpPodpůůrnrnéé

• koloběhy živin

• primární produkceaj.

• tvorba půdy

RegulaRegulaččnníí• zmírňování výkyvů počasí• čištění vody a vzduchu• rozklad odpadních látek• regulace záplav, eroze• regulace škůdců a nemocí

KulturnKulturníí• estetické• rekreační, ekoturistika• vzdělávací aj.

Atraktivníbiologie

20

Člověk využívá všech služeb ekosystémů rychle rostoucí měrou. V současné době je přibližně 60 % ekosystémových služeb označeno za znehodnocovanznehodnocovanéé nebo vyunebo využžíívanvanéé neudrneudržžitelným zpitelným způůsobemsobem (např. množství a složení odpadů produkovaných člověkem často výrazněpřevyšují schopnost ekosystémů tuto službu poskytovat).

http://www.cbd.int/doc/videos/cop-08/2010-target.swf,http://www.cbd.int/videos/default.shtml

• chudí lidé z rozvojových zemí jsou nejvíce závislí na službách ekosystémů

Atraktivníbiologie

21

Klíčovým dokumentem v ochraně biologické rozmanitosti zůstáváÚÚmluva o biologickmluva o biologickéé rozmanitostirozmanitosti (Convention on Biological Diversity „CBD“)

• byla podepsána na konferenci OSN o životním prostředí a rozvoji (UNCED, „Summit o ZemiSummit o Zemi“) v Rio de Janeiru v červnu 1992 (pro ČR vstoupila v platnost 3. března 1994)

• významný cíl Úmluvy – do roku 2010 výrazně snížit rychlost úbytku biodiverzity na globální, regionální i národní úrovni (odsouhlaseno všemi účastníky v r. 2002)

Atraktivníbiologie

22

KulturnKulturníí diverzitadiverzita

• vztahy mezi lidmi i k okolní přírodě (způsoby využívání dostupných zdrojů)

• znalosti a praktiky původních obyvatel mají velký význam pro velký význam pro poznpoznáánníí a uchova uchováánníí biodiverzity biodiverzity i udri udržžitelnitelnéého rozvoje lidskho rozvoje lidskééspolespoleččnosti nosti

• naopak, pokles kulturnpokles kulturníí diverzitydiverzity(zejména v důsledku zániku celých lokálních společenství) bývá spojen se ztrátou cenných znalostí o biodiverzitě daného území

Atraktivníbiologie

23