Die Ergebnisse der Studie sind in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences nachzulesen. Es wurde die größte Artenzählung der Geschichte durchgeführt, die Wissenschaftlern neue Perspektiven eröffnet.
Inzwischen kennen Forscher relativ viele „komplexe“ Lebewesen, aber die Bewohner der Mikrowelt sind noch immer kaum verstanden. Neue DNA-Sequenzierungstechnologien haben es ermöglicht, die Gesamtzahl der auf dem Planeten lebenden Arten genauer abzuschätzen. Nach Erkenntnissen von Wissenschaftlern ist diese Zahl eine undenkbare eine Billion! Um es klar zu sagen, das ist nur dreimal weniger als alle Bäume, die auf dem Planeten wachsen (eine Billion gegenüber drei). Die in der Liste aufgeführten Lebewesen leben an der Oberfläche, in den tiefen Gewässern des Ozeans, tief unter der Erde und in der Luft.
Wissenschaftler fügen hinzu, dass bis heute etwa 0,001 Prozent aller Arten von Lebewesen beschrieben wurden. Einfach gesagt wissen wir praktisch nichts über das Leben auf der Erde, oder besser gesagt, über seine niedrigsten Formen. Neue Schlussfolgerungen wurden sowohl auf der Grundlage der von den Autoren der Studie selbst erhobenen Daten als auch auf der Grundlage der Arbeit anderer Wissenschaftler gezogen.
Biologische Arten sind die Hauptstruktureinheit der Klassifizierung lebender Organismen auf der Erde. Es beschreibt eine Gruppe von Individuen, die gemeinsame morphologische, physiologische, biochemische, Verhaltens- und andere Eigenschaften haben. Organismen derselben Art können sich kreuzen und Nachkommen hervorbringen, die fortpflanzungsfähig sind - dies ist zwischen verschiedenen Arten unmöglich. Unter dem Einfluss evolutionärer Faktoren können sich Arten in einer sich verändernden Umwelt trennen.
Die Grundlagen der Artensystematik lebender Organismen wurden Mitte des 18. Jahrhunderts von dem schwedischen Wissenschaftler Carl von Linné vorgeschlagen. Seitdem wurden mehr als eine Million verschiedene Arten gefunden und untersucht.
Tiere
Tiere sind eine Gruppe von Organismen, die das biologische Reich bilden. Sie sind Eukaryoten, das heißt, ihre Zellen bestehen aus Kernen. Tiere sind heterotroph (Energie aus organischen Verbindungen freisetzen), die Fähigkeit, sich aktiv zu bewegen. Umgangssprachlich werden Tiere oft als Landwirbeltiere bezeichnet, aus wissenschaftlicher Sicht ist dies jedoch eine Kombination aus vielen Klassen: Fische, Insekten, Vögel, Seesterne, Würmer, Spinnentiere und andere.
Zahl der Tierarten
Nicht nur die genaue, sondern sogar die ungefähre Zahl der auf der Erde lebenden Arten lebender Organismen ist unbekannt. Einige Biologen sprechen von kleinen Lücken in der Taxonomie der Lebewesen, die mit nur wenigen Hunderttausend weiteren Arten aufgefüllt werden können, andere argumentieren, dass Millionen verschiedener Arten, die an Orten leben, die für den Menschen am unzugänglichsten sind, unbekannt und unbeschrieben bleiben. Die größte von den Forschern angegebene Zahl liegt bei 8,7 Millionen.
Bisher wurden etwa 1,7 Millionen Arten beschrieben, Tiere machen den Großteil davon aus: Pflanzen, Pilze und andere Reiche machen etwa hunderttausend Arten aus. So wurden etwa 5,5 Tausend Säugetiere, 10,1 Tausend Vögel, 9,4 Tausend Reptilien, 6,8 Amphibien und 102 Tausend Spinnentiere untersucht. Die zahlreichste Gruppe sind immer noch Insekten - es gibt etwa eine Million von ihnen.
Es wird angenommen, dass Insekten unter den noch unerforschten Arten den größten Teil ausmachen – etwa zehn Millionen.
Trotz der Entwicklung der Biologie ist es immer noch ziemlich schwierig, neue Arten zu studieren und zu finden. Wenn bei großen Säugetieren keine großen Rekruten zu erwarten sind, sind kleinere Tiere schwieriger zu untersuchen. Obwohl Wissenschaftler jedes Jahr immer noch mehrere Dutzend neue Säugetierarten finden. Vögel sind ebenfalls recht gut untersucht: Sie sind leicht zu finden und angenehm zu beobachten.
Es gibt Situationen, in denen Biologen lebende Vertreter von Arten entdecken, die lange als tot galten. Die Frage nach der genauen Zahl der Tierarten muss die Wissenschaft also noch beantworten.
Das Ergebnis von fast dreihundert Jahren Arbeit von Taxonomen - Zoologen, Botanikern, Mikrobiologen - sind mehr als eine Million gefundene und beschriebene Arten von Lebewesen, die die Erde bewohnen. Die Entdeckung neuer Arten hört nicht auf, jedes Jahr beschreiben Taxonomen Dutzende und Hunderte neuer Arten. Wie kann man schätzen, wie viele Arten noch nicht gefunden wurden? Unterschiedliche Berechnungsmethoden ergeben sehr unterschiedliche Ergebnisse. Einer der möglichen Wege zur Lösung dieses Problems ist die Analyse der taxonomischen Vielfalt auf verschiedenen Ebenen der hierarchischen Klassifikation von Lebewesen.
Wie viele Arten von Tieren, Pflanzen, Pilzen und Mikroorganismen leben mit uns auf der Erde? Die Frage scheint einfach, aber es gibt keine genaue Antwort darauf. Jedes Jahr beschreiben Taxonomen neue, bisher unbekannte Arten nicht nur von Protozoen oder Insekten, sondern auch von Wirbeltieren: Amphibien, Reptilien, Fische und manchmal Säugetiere. Alle Experten sind sich einig, dass die Zahl der noch nicht bekannten, nicht gefundenen und nicht beschriebenen Arten die Zahl der bekannten Arten übersteigt. Die derzeit akzeptierte Zahl – etwa 1,2 Millionen der Wissenschaft bekannte Arten – ist nur ein Teil der tatsächlichen Vielfalt des Lebens auf dem Planeten. Das Problem besteht darin, festzustellen, wie viele Arten noch nicht gefunden wurden.
Ein weiterer Versuch, diese Frage zu beantworten, wurde von einer internationalen Forschergruppe unternommen (Mora et al., 2011). Eine andere - weil von Zeit zu Zeit verschiedene Experten ihre eigenen Einschätzungen zur Artenvielfalt der Erde abgeben. Diese Schätzungen unterscheiden sich um zwei Größenordnungen - von 3 bis 100 Millionen Arten, je nach Zählmethode: Da es unmöglich ist, alle Arten direkt aufzuzählen, von denen die meisten noch nicht entdeckt wurden, bleibt nur der Weg, sie zu finden eine Art Regel, die es Ihnen erlaubt, von einer bekannten Anzahl Arten zum General zu wechseln.
Versuche, universelle Muster für alle Lebewesen oder für einzelne taxonomische Gruppen zu entdecken, wurden wiederholt unternommen. Die einfachste Abhängigkeit „Artenzahl – Fläche“ funktioniert nur in homogenen Biotopen zufriedenstellend, berücksichtigt aber deren Mosaikcharakter nicht. Eine Schätzung der Zuwachsrate neuer Arten bis zum Zeitpunkt der Beschreibung ermöglicht es, die begrenzte Anzahl von Arten für kleine, ziemlich gut untersuchte Taxa zu beurteilen; In schlecht untersuchten Gruppen nimmt die Anzahl der taxonomischen Beschreibungen mit der Zeit nicht ab und der Graph geht ins Unendliche. Es gab Versuche, Abhängigkeiten auf der Grundlage privater Beobachtungen zu verwenden, beispielsweise zum Verhältnis der Anzahl der Käfer zur Anzahl der Bäume in einem Tropenwald (5: 1), zum Verhältnis der Anzahl bekannter Arten zur Anzahl der neue Funde in einem lokalen Gebiet usw. Allerdings führen bestimmte Muster mit Extrapolationen auf andere Organismengruppen oder andere Regionen zu großen Fehlern. Die Regeln, die für einige Organismengruppen gelten, sind für andere nicht immer geeignet. Daher kommt die Streuung in den Schätzungen.
Auf der Suche nach einer universelleren Regelmäßigkeit wandten sich die Autoren des diskutierten Artikels dem Verhältnis der Diversität von Taxa in ihrer Hierarchie zu. Es wird angenommen, dass bei großen Datensätzen das Verhältnis der Zahl der Taxa in der Reihe „Art – Klasse – Ordnung – Familie – Gattung – Art“ mehr oder weniger konstant ist. Es muss gesagt werden, dass der Ansatz selbst nicht neu ist: Bereits 1976 bemerkte A. N. Golikov, dass für mehrere sehr unterschiedliche Gruppen von Organismen (Ciliaten, Mollusken, Säugetiere) in halblogarithmischen Koordinaten die Beziehung zwischen Taxonrang und Diversität linear ist, und Die Steigungen der Geraden sind für verschiedene Organismengruppen eng. Richard Warwick schlug einen quantitativen Index vor, der auf dem Verhältnis der Anzahl von Taxa verschiedener Ränge basiert (taxonomischer Unterscheidbarkeitsindex) und verwendete ihn, um mögliche Herkunftsquellen für lokale Faunen hypersaliner Seen zu identifizieren (Clark und Warwick, 1998, 1999; Warwick et al ., 2002 ).
Zur Einschätzung der gesamten Artenvielfalt des Planeten kann das Verhältnis der Zahl der Taxa verschiedener Ränge herangezogen werden, wenn die Annahme zutrifft, dass alle oder fast alle Taxa höherer Ränge bereits gezählt wurden und nur die Artenzahl unbekannt ist . Die Autoren überprüften diese Annahme anhand von zwei Datensätzen, dem Catalog of Life und dem World's Register of Marine Species. Der erste von ihnen enthält etwa 1,24 Millionen Meeres- und Landarten, der zweite - 194.000 nur Meeresorganismen, die hauptsächlich im ersten Katalog erwähnt werden.
Da das Datum seiner Beschreibung für jedes Taxon vom Stamm bis zur Art bekannt ist, ist es einfach, die Abhängigkeit "kumulative Anzahl von Taxa - Zeit" zu konstruieren und unter Verwendung verschiedener Näherungsmethoden die Grenze zu finden, zu der diese Anzahl tendiert. Wie aus Abb. 2, A–F, im Tierreich sind die Graphen für höhere Taxa (von Phyla bis Familien) nahe an der Sättigung, und durch Extrapolation kann man die Grenze der Funktion finden – die erwartete Gesamtzahl von Taxa einer gegebenen Rang. Dies funktioniert nicht nur für Arten – der Graph der kumulierten Anzahl von Arten über die letzten anderthalb Jahrhunderte ist linear ins Unendliche gerichtet.
Um eine Grenze für die Anzahl der Arten zu finden, berechneten die Autoren das Verhältnis zwischen der Anzahl der Taxa der höchsten Ränge und der Anzahl der Arten. Verschiedene Näherungsmodelle für die höheren Datentaxa ergeben leicht unterschiedliche Ergebnisse, sodass die Autoren den Durchschnitt der erhaltenen Ergebnisse nahmen und eine Familie von Linien erhielten, die ziemlich eng miteinander übereinstimmten (Abb. 1, G). Die ersten fünf Punkte in der Grafik sind die Grenzen der Funktionen, die die Zunahme der Taxazahl im Laufe der Zeit beschreiben, und der sechste Punkt ist die erwartete Anzahl von Tierarten auf dem Planeten.
Interessante Daten werden in zusätzlichen Materialien zu dem diskutierten Artikel gegeben. Daraus folgt, dass das vorgeschlagene Verfahren für Eukaryoten zufriedenstellende Ergebnisse liefert (am besten für das Tierreich, am schlechtesten für Protozoen), aber absolut unanwendbar für Prokaryoten ist, bei denen die Akkumulationskurven höherer Taxa sehr weit von der Sättigung entfernt sind.
Die Autoren schätzten die Vielfalt der Eukaryoten des Planeten auf 8,74 (±1,3) Millionen Arten. Davon etwa 7,7 Millionen Tiere, 298.000 Pflanzen, 611.000 Pilze und 36.400 Protozoen (Abb. 3). So kennen wir heute etwa 14 % der auf der Erde lebenden Arten „vom Sehen“. Die eukaryotische Fauna des Ozeans wurde zu 9% untersucht.
Als Kind, nachdem ich den Film „The Lost World“ gesehen hatte, begann ich zu träumen, dass auf unserem Planeten eine verlassene Insel mit lebenden Dinosauriern gefunden werden würde. Aber leider, oder vielleicht zum Glück, ist dies nicht geschehen. Immerhin unsere Die moderne Flora und Fauna unterscheidet sich so sehr vom prähistorischen Zustand Biosphäre, dass nicht bekannt ist, welche Folgen dieser Fund gehabt hätte. Warum ändert sich die Zusammensetzung und Anzahl lebender Organismen im Laufe der Zeit?
Natürliche Bedingungen, die die Häufigkeit, das Verschwinden und die Entstehung von Organismen beeinflussen
Jede biologische Spezies kann unter dem Einfluss von verschwinden:
- tektonische Prozesse (Vulkane, Erdbeben);
- Klimawandel;
- Zunahme der Anzahl von Raubtieren oder Konkurrenten.
Zum Beispiel eine Version Das Aussterben von Dinosauriern ist ein massiver Vulkanausbruch, was zur Bildung einer Aschewolke führte, die die Sonnenstrahlen nicht durchließ. Einige Menschen starben direkt an der Lava, während andere aufgrund der Abkühlung des Klimas einfach erfroren. Darüber hinaus hatten Dinosaurier eine geringe "Intelligenz", daher überlebten möglicherweise "intelligentere" Tiere unter solch rauen Bedingungen.
Neue Arten entstehen evolutionärer Prozess Weitergabe der nützlichsten Eigenschaften von Generation zu Generation. Zum Beispiel trägt das Tragen von Babys im Körper, nicht in einem Ei, und das Füttern mit Milch zu einem besseren Überleben bei. Diese Eigenschaften trugen zur Entstehung der Klasse der Säugetiere bei.
Bevölkerungsgröße variiert je nach Klima, Nahrungsangebot und die Zahl der Raubtiere. Sie kann entweder steigen oder sinken.
Wie wirkt sich menschliche Aktivität auf die Anzahl lebender Organismen aus?
Das schrecklichste Raubtier der Welt ist eine vernünftige Person. Durch Schuld Wilderer viele Tierarten verschwanden, und "dank" schlecht durchdachte Geschäftsaktivitäten- Pflanzen. Manchmal eine Person absichtlich vernichtet Schädlinge wie Ratten und Mäuse.
Aber es kommt vor, dass eine Person fördert das Wachstum Populationen von Organismen. Beim Anbau von Feldfrüchten oder der Tierzucht unternehmen Agronomen und Züchter beispielsweise Schritte, um ihre Zahl zu erhöhen.
Spezialisten des größten Projekts zur Untersuchung der Weltozeanzählung des Meereslebens - "Census of Marine Life" - veröffentlichten die neuesten Daten zur Berechnung der Anzahl der Arten lebender Organismen auf der Erde. Das zeigten die genauesten Berechnungen
6,6 Millionen Arten leben an Land und weitere 2,2 Millionen pflügen die Meerestiefen.
„Die Frage, wie viele Arten lebender Organismen es auf der Erde gibt, beschäftigt Wissenschaftler seit Jahrhunderten. Wir haben sie anhand von Daten über die Verbreitung und Verteilung von Arten beantwortet, was jetzt besonders wichtig ist, da menschliche Aktivitäten die Aussterberate von Arten erheblich erhöht haben. Viele von ihnen verschwinden vom Angesicht der Erde, noch bevor wir etwas über ihre Existenz, ihren Platz in der Nahrungskette und die potenziellen Vorteile, die sie der Natur und den Menschen bringen, wissen“, sagte Camilo Mora, Hauptautor der Arbeit von der University of Hawaii (USA) und der Universität Halifax (Kanada).
Frühere Schätzungen der „Bevölkerung“ der Erde waren viel vager:
Zahlen wurden sowohl für 3 Millionen als auch für 100 Millionen Arten angegeben.
Die Verengung des Intervalls bedeutet jedoch nicht, dass bereits alles auf der Erde bekannt ist. 86 % der Landbewohner und 91 % der Meeresbewohner müssen noch entdeckt, beschrieben und katalogisiert werden.
„Diese Arbeit reduziert die häufigste Anzahl von Arten, die bekannt sein müssen, um unsere Biosphäre zu beschreiben. Wenn wir die Anzahl der Menschen in einem Land (zumindest in der Größenordnung) nicht kennen, wie können wir dann für die Zukunft planen? Gleiches gilt für die Biodiversität. Die Menschheit hat sich verpflichtet, Arten vor dem Aussterben zu schützen, aber bisher wussten wir nicht, wie viele dieser Arten es gibt“, sagt Boris Worm, Co-Autor der Arbeit.
Das internationale Rote Buch umfasst mittlerweile 59.508 Arten, von denen 19.625 als gefährdet eingestuft sind. Das bedeutet, dass das ausführlichste Dokument zum Artenschutz auf der Erde nur 1% der gesamten „Bevölkerung“ abdeckt.
Wie haben Wissenschaftler es geschafft, unentdeckte Arten zu zählen? Dazu mussten sie alle Prinzipien der Taxonomie – der Wissenschaft der Klassifikation – sammeln. 1758 schuf der schwedische Wissenschaftler Carl von Linné ein Klassifizierungssystem, das heute seinen Namen trägt und Wissenschaftlern hilft, Arten zu gruppieren. Heute, 253 Jahre später, sind etwa eine Million Land- und 250.000 Meeresarten beschrieben und katalogisiert.
Professor Mora und seine Kollegen berechneten die Gesamtzahl der Arten genau anhand der Taxonomie.
Sie untersuchten die numerische Struktur von Taxa, die eine pyramidenartige hierarchische Struktur bilden, die sich von Arten, Gattungen und Familien zu Unterkönigreichen und Königreichen verengt.
Durch die Kategorisierung der 1,2 Millionen heute bekannten Arten fanden die Forscher eine signifikante numerische Beziehung zwischen den vollständigsten taxonomischen Ebenen und der Gesamtzahl der Arten. Mit der entwickelten Methode berechneten die Wissenschaftler unabhängig voneinander die Anzahl der Arten in den am besten untersuchten Gruppen - Säugetiere, Fische und Vögel. Die erhaltenen Daten bestätigten die Zuverlässigkeit der Methode.
Bei der Anwendung dieses Ansatzes auf alle Eukaryoten (Organismen, die einen gebildeten Zellkern enthalten) erhielten die Wissenschaftler die folgenden Zahlen für ihre Hauptgruppen:
- 7,77 Millionen Tierarten (953434 beschrieben und katalogisiert);
- 298.000 Pflanzenarten (215.644 sind beschrieben und katalogisiert);
- 611 Tausend Pilzarten (beschrieben und katalogisiert 43271);
- 36,4 Tausend Arten einzelliger Tiere (8118 sind beschrieben und katalogisiert).