¿Cuál es la definición de biodiversidad?
La diversidad de especies significa que el ecosistema tiene una estructura compleja, un alto grado de interconexión y una fuerte heterogeneidad. Los canales de entrada y salida de energía, material e información son numerosos y densos, entrecruzados y sin obstáculos, por lo que el flujo es grande, la velocidad es rápida y la productividad es alta. Incluso si se destruyen canales individuales, el sistema garantizará el funcionamiento normal del flujo de energía, el flujo de materiales y el flujo de información debido a la compensación mutua y la sustitución entre varias especies, de modo que las partes dañadas de la estructura del sistema puedan repararse rápidamente y recuperar su estado original. del sistema se puede restaurar al estado estable o formar un nuevo estado estable.
1. Biodiversidad
La diversidad de especies es un indicador importante de la composición biológica de una comunidad. No solo puede reflejar el nivel organizativo de la comunidad, sino que también refleja indirectamente la comunidad a través de ella. la relación entre estructura y función.
La investigación sobre biodiversidad en comunidades biológicas se inició a principios de este siglo. El trabajo en ese momento se centró principalmente en la relación entre el área de especies y la abundancia de especies en las comunidades. En 1943, Williams propuso por primera vez el concepto de "índice de diversidad" al estudiar la diversidad de especies de insectos lepidópteros. Después de eso, se publicaron una gran cantidad de artículos y monografías sobre los conceptos, principios y métodos de medición de la diversidad de especies comunitarias, formando una gran cantidad de índices de diversidad de especies, que alguna vez causaron cierta confusión en la medición de la diversidad comunitaria. Desde la década de 1970, Whittaker (1972), Pielou (1975), Washington (1984) y Magurran (1988) han realizado revisiones exhaustivas de los métodos de medición de la diversidad biológica, que han desempeñado un papel positivo en la promoción del desarrollo de este campo.
La diversidad biológica suele contener tres significados: diversidad de ecosistemas, diversidad de especies y diversidad genética. La diversidad genética en un sentido estricto se refiere a los cambios genéticos (genéticos) entre individuos o poblaciones dentro de una especie, también conocida como diversidad genética. La diversidad genética en un sentido amplio se refiere a la suma de información genética de todos los seres vivos de la Tierra. La diversidad de especies se refiere a la riqueza de los relojes biológicos (incluidos animales, plantas y microorganismos) en un área determinada, es decir, la diversidad biológica y sus cambios a nivel de especie, incluido el estado de la biota en un área determinada (como el estado de amenaza y fenómenos endémicos), formación, evolución, patrón de distribución y su mecanismo de mantenimiento. La diversidad de ecosistemas se refiere a la diversidad de comunidades biológicas y sus procesos ecológicos, así como a la diversidad de hábitats y cambios de procesos ecológicos dentro del ecosistema.
En la actualidad, el índice de diversidad de especies de las comunidades biológicas se puede dividir en tres categorías: índice de diversidad α, índice de diversidad β e índice de diversidad γ. El índice de diversidad alfa contiene dos significados: ① el número de especies en la comunidad, es decir, la riqueza de especies; ② la densidad relativa de cada especie en la comunidad, es decir, la uniformidad de las especies. El índice de diversidad beta se puede definir como el grado de sustitución de especies a lo largo de un gradiente ambiental. Cuantas menos especies * * * entre diferentes comunidades o diferentes puntos en un gradiente ambiental, mayor será la diversidad beta. La medición precisa de la diversidad beta es de gran importancia. Esto se debe a que: ① las especies se pueden utilizar para expresar el grado de aislamiento del hábitat; ② los valores medidos de la diversidad β se pueden utilizar para comparar la diversidad del hábitat en diferentes áreas; ③ la diversidad β y la diversidad α juntas constituyen la diversidad general o una determinada; heterogeneidad biológica de la región.
La diversidad de especies de la comunidad es gradiente. Las características cambiantes de la diversidad de especies comunitarias se refieren a los cambios regulares en la diversidad de especies a nivel de organización comunitaria con el gradiente de un determinado factor ecológico. ①Gradiente latitudinal: a medida que aumenta la latitud desde los trópicos hacia los polos, la diversidad de especies de las comunidades biológicas tiende a disminuir gradualmente.
La reducción de la redundancia conduce a una compensación a nivel individual, grupal o comunitario, aumentando así la funcionalidad de la comunidad. La estabilidad de las comunidades de plantas fijadoras de arena depende principalmente de la cantidad y estructura de la redundancia en la comunidad. Cuanto mayor sea la redundancia, más compleja será la estructura y más estable la comunidad. Debilitar la redundancia de raíces de las comunidades fijadoras de arena puede compensar la biomasa, pero reducirá la estabilidad de la comunidad.
①La mayoría de los ecologistas creen que la diversidad de la comunidad es una medida importante de la estabilidad de la comunidad. Las comunidades con alta diversidad a menudo forman relaciones complejas entre especies, y las cadenas y redes alimentarias tienden a ser más complejas. Cuando se enfrentan a cambios del entorno externo o a fluctuaciones de la población dentro de la comunidad, las comunidades pueden verse enormemente amortiguadas por fuertes sistemas de retroalimentación. Desde la perspectiva de la energía comunitaria, las comunidades con alta diversidad tienen más rutas de flujo de energía. Cuando un camino está bloqueado por interferencias, habrá otros caminos disponibles para complementarlo.
② Ecologistas como May (1973, 1976) creen que las fluctuaciones de las comunidades biológicas no son lineales y que las comunidades biológicas naturales complejas son a menudo frágiles. Por ejemplo, los bosques tropicales son más susceptibles a las perturbaciones e inestabilidad humanas que los bosques templados. * * * En una comunidad habitada de múltiples especies, las fluctuaciones en una especie a menudo implican a toda la comunidad. Proponen que la diversidad surge como resultado de perturbaciones naturales y conexiones evolutivas, con entornos impredecibles que permiten a las especies diversificar su reproducción y estilos de vida.
La relación entre diversidad comunitaria y estabilidad aún no es concluyente.
Las funciones y efectos de la diversidad de especies en las comunidades biológicas: 1. Hipótesis sobre el papel de las especies en las comunidades biológicas. ¿Qué mecanismos utilizan las especies para mantener la estabilidad de las comunidades biológicas? Esta es una cuestión ecológica muy importante pero aún sin resolver y una cuestión central en la relación entre la biodiversidad y la función del bioma. Actualmente existen cuatro hipótesis sobre el papel de las especies en los ecosistemas. (1) Hipótesis de categoría redundante: una comunidad biológica requiere un umbral de diversidad de especies para mantener su funcionamiento normal. Por debajo de este umbral, la funcionalidad de la comunidad se ve comprometida, mientras que por encima de este umbral, se produce redundancia funcional en un número significativo de especies (Walker 1992). (2) Hipótesis del remache: contrariamente a la hipótesis de la redundancia, la hipótesis del remache cree que todas las especies de una comunidad biológica contribuyen al funcionamiento normal de la comunidad biológica y no pueden reemplazarse entre sí (Ehrlich, 1981). Al igual que una máquina compleja unida por remaches, la pérdida de cualquier remache afectará la funcionalidad de la máquina. (3) Hipótesis del rasgo de respuesta: La hipótesis del rasgo de respuesta sostiene que las funciones de las comunidades biológicas cambian con los cambios en la diversidad de especies, pero la intensidad y dirección de los cambios son impredecibles porque las funciones de estas especies son complejas y cambiantes. (4) Hipótesis nula La hipótesis nula sostiene que la función de las comunidades biológicas no tiene nada que ver con la diversidad de especies, es decir, el aumento o disminución de especies no afecta las funciones normales de las comunidades biológicas. 2. Conceptos y tipos: Ninguna de las cuatro hipótesis anteriores explica claramente el grado de papel de cada especie. Diferentes especies tienen diferentes funciones en los biomas. Algunas especies son tan importantes que su presencia afecta la estructura y función de comunidades biológicas enteras. Estas especies se denominan especies clave o grupos de especies clave. El papel de una especie clave puede ser directo o indirecto; puede ser común o raro; puede ser específico (especializado) o general; Las especies clave se pueden dividir en siete categorías principales según sus funciones. Actualmente, los estudios más exitosos sobre la identificación de especies clave se realizan en ecosistemas acuáticos, mientras que hay relativamente pocos ejemplos exitosos en ecosistemas terrestres (Menge et al., 1994). 3. División de grupos funcionales y su importancia: Para comprender mejor la relación entre la biodiversidad y la estructura y función de la comunidad biológica, es necesario introducir el concepto de grupos funcionales. Un grupo funcional es una colección de especies con estructuras o funciones similares que tienen efectos similares en la comunidad biológica. El reemplazo de sus miembros tendrá poco impacto en el proceso de la comunidad biológica. La importancia de dividir las especies en comunidades biológicas en diferentes grupos funcionales es: (1) simplificar comunidades biológicas complejas, ayudando a comprender la estructura y función del sistema (2) debilitar el papel individual de las especies, enfatizando así el papel colectivo de las especies; .
4. La importancia y el valor de la estabilidad de la diversidad
La diversidad biológica es el resultado de la evolución a largo plazo de la vida en la Tierra y es también la base material para la supervivencia humana.
Debido al rápido crecimiento de la población mundial y la intensificación de las actividades económicas humanas, la diversidad biológica enfrenta amenazas cada vez más graves. Las razones son las siguientes: (1) Aumento de la población; (2) Destrucción del hábitat; (3) Contaminación ambiental (4) Migración de población a gran escala. Además de los factores externos, las propias características genéticas de las especies a menudo conducen a la extinción. Por ejemplo, algunas especies se encuentran en la cima de la cadena alimentaria, algunas especies tienen una distribución muy limitada, algunas especies tienen una capacidad débil para caminar y asentarse, algunas especies tienen requisitos especiales para el medio ambiente, etc. A través del estudio de la estabilidad de la biodiversidad, el valor socioeconómico actual y futuro de la biodiversidad puede utilizarse bien desde la perspectiva de la conservación y utilización sostenible de la biodiversidad, etc.
Con la profundización de la investigación de la biodiversidad, desde la centrada en las especies hasta la centrada en los ecosistemas, es decir, desde el estudio biológico de la diversidad hasta el estudio ecológico de la diversidad, podemos comprender la estructura, función y características dinámicas de la diversidad. de poblaciones y comunidades a nivel de comunidades endémicas o redes tróficas. De esta manera, el contenido de la investigación en biología de poblaciones, biología de la conservación y ecología puede vincularse orgánicamente y reconocer algunas leyes unificadas. Considerar plenamente la importancia de las estructuras organizativas multinivel y las funciones de la biodiversidad, desde los individuos hasta los ecosistemas, para comprender profundamente los mecanismos de generación, mantenimiento y puesta en peligro de la biodiversidad, así como la relación entre la estructura de la biodiversidad y los procesos de cambio dinámico.