Tutkimuksen tulokset löytyvät Proceedings of the National Academy of Sciences -julkaisusta. Historian suurin lajilaskenta on tehty, mikä avaa uusia näkökulmia tutkijoille.
Nyt tutkijat tuntevat suhteellisen monia "monimutkaisia" eläviä olentoja, mutta mikromaailman asukkaat ovat edelleen huonosti ymmärrettyjä. Uudet DNA-sekvensointitekniikat ovat tehneet mahdolliseksi arvioida tarkemmin planeetalla elävien lajien kokonaismäärän. Tiedemiesten havaintojen mukaan tämä luku on käsittämätön biljoona! Selvyyden vuoksi tämä on vain kolme kertaa vähemmän kuin kaikki planeetalla kasvavat puut (triljoona kolmea vastaan). Luettelossa olevat elävät olennot elävät pinnalla, valtameren syvissä vesissä, syvällä maan alla ja ilmassa.
Tutkijat lisäävät, että tähän mennessä on kuvattu noin 0,001 prosenttia elävien olentojen kokonaismäärästä. Yksinkertaisesti sanottuna emme tiedä käytännössä mitään maapallon elämästä tai pikemminkin sen alimmista muodoista. Uusia johtopäätöksiä tehtiin sekä tutkimuksen tekijöiden itsensä keräämien tietojen että muiden tutkijoiden työn perusteella.
Biologiset lajit ovat maan elävien organismien luokituksen päärakenneyksikkö. Se kuvaa ryhmää yksilöitä, joilla on yhteisiä morfologisia, fysiologisia, biokemiallisia, käyttäytymis- ja muita ominaisuuksia. Saman lajin organismit pystyvät risteytymään, antaen jälkeläisiä, jotka kykenevät lisääntymään - tämä on mahdotonta eri lajien välillä. Evoluutiotekijöiden vaikutuksesta muuttuvassa ympäristössä lajit voivat erottua.
Elävien organismien lajisysteemin perusteet ehdotti ruotsalainen tiedemies Carl Linnaeus 1700-luvun puolivälissä. Sen jälkeen on löydetty ja tutkittu yli miljoona erilaista lajia.
Eläimet
Eläimet ovat ryhmä organismeja, jotka muodostavat biologisen valtakunnan. Ne ovat eukaryootteja, eli niiden solut ovat peräisin ytimistä. Eläimet ovat heterotrofisia (vapauttavat energiaa orgaanisista yhdisteistä), kyky liikkua aktiivisesti. Puhekielessä eläimiä kutsutaan usein maan selkärankaisiksi, mutta tieteen näkökulmasta tämä on useiden luokkien yhdistelmä: kalat, hyönteiset, linnut, meritähdet, madot, hämähäkit ja muut.
Eläinlajien lukumäärä
Ei vain tarkkaa, vaan jopa likimääräistä maapallolla elävien elävien organismien lukumäärää ei tunneta. Jotkut biologit puhuvat pienistä aukoista elävien olentojen taksonomiassa, jota voidaan täydentää vain muutamalla sadalla tuhannella uudella lajilla, toiset taas väittävät, että miljoonat eri lajit, jotka elävät paikoissa, joihin ihmisillä ei ole pääsyä, jäävät tuntemattomiksi ja kuvailemattomiksi. Suurin tutkijoiden antama luku on 8,7 miljoonaa.
Tähän mennessä on kuvattu noin 1,7 miljoonaa lajia, joista suurin osa on eläimet: kasveja, sieniä ja muita valtakuntia on noin satatuhatta lajia. Siten on tutkittu noin 5,5 tuhatta nisäkästä, 10,1 tuhatta lintua, 9,4 tuhatta matelijaa, 6,8 sammakkoeläintä ja 102 tuhatta hämähäkkieläintä. Lukuisin ryhmä on edelleen hyönteiset - niitä on noin miljoona.
Oletetaan, että vielä tutkimattomista lajeista hyönteiset muodostavat suurimman osan - noin kymmenen miljoonaa.
Biologian kehityksestä huolimatta uusien lajien tutkiminen ja löytäminen on edelleen melko vaikeaa. Jos suurten nisäkkäiden joukossa ei odoteta suuria värväyksiä, pienempiä eläimiä on vaikeampi tutkia. Vaikka tutkijat löytävät edelleen useita kymmeniä uusia nisäkäslajeja joka vuosi. Linnut ovat myös melko hyvin tutkittuja: niitä on helppo löytää ja niitä on miellyttävä katsella.
On tilanteita, joissa biologit löytävät eläviä edustajia lajeista, joita pidettiin kauan kuolleina. Näin ollen tieteen ei ole vielä vastattava kysymykseen eläinlajien tarkasta lukumäärästä.
Taksonomistien - eläintieteilijöiden, kasvitieteilijöiden, mikrobiologien - lähes kolmesataa vuotta kestäneen työn tulos on yli miljoona löydettyä ja kuvattu maapallon elävää olentolajia. Uusien lajien löytö ei lopu, joka vuosi taksonomit kuvaavat kymmeniä ja satoja uusia lajeja. Kuinka arvioida, kuinka monta lajia ei ole vielä löydetty? Erilaiset laskentamenetelmät antavat hyvin erilaisia tuloksia. Yksi mahdollisista tavoista ratkaista tämä ongelma on taksonomisen monimuotoisuuden analyysi elävien olioiden hierarkkisen luokituksen eri tasoilla.
Kuinka monta eläin-, kasvi-, sien- ja mikro-organismia elää kanssamme maan päällä? Kysymys vaikuttaa yksinkertaiselta, mutta siihen ei ole tarkkaa vastausta. Taksonomit kuvaavat joka vuosi uusia, aiemmin tuntemattomia lajeja, ei vain alkueläimiä tai hyönteisiä, vaan myös selkärankaisia: sammakkoeläimiä, matelijoita, kaloja ja joskus nisäkkäitä. Kaikki asiantuntijat ovat yhtä mieltä siitä, että vielä tuntemattomien, ei löydettyjen ja kuvaamattomien lajien määrä ylittää tunnettujen lajien määrän. Tällä hetkellä hyväksytty luku - noin 1,2 miljoonaa tieteen tuntemaa lajia - on vain osa planeetan todellista monimuotoisuutta. Ongelmana on määrittää, kuinka monta lajia ei ole vielä löydetty.
Toinen yritys vastata tähän kysymykseen teki kansainvälinen tutkijaryhmä (Mora et al., 2011). Toinen - koska eri asiantuntijat tarjoavat aika ajoin omia arvioita maapallon lajien monimuotoisuudesta. Nämä arviot eroavat kahdella suuruusluokalla - 3-100 miljoonasta lajista riippuen laskentamenetelmästä: koska on mahdotonta luetella suoraan kaikkia lajeja, joista suurinta osaa ei ole vielä löydetty, ainoa tapa jäljellä on löytää jonkinlainen sääntö, jonka avulla voit siirtyä tunnetusta määrälajista yleiseen.
Toistuvasti on yritetty löytää universaaleja malleja kaikille eläville olennoille tai yksittäisille taksonomisille ryhmille. Yksinkertaisin riippuvuus "lajimäärä - pinta-ala" toimii tyydyttävästi vain homogeenisissa biotoopeissa, mutta ei ota huomioon niiden mosaiikkiluonnetta. Arvio uusien lajien lisääntymisnopeudesta kuvaushetkellä mahdollistaa pienten, melko hyvin tutkittujen taksonien rajoittavan lajimäärän arvioimisen; huonosti tutkituissa ryhmissä taksonomisten kuvausten määrä ei vähene ajan myötä ja graafi menee äärettömään. Yksityisiin havaintoihin perustuvia riippuvuuksia yritettiin käyttää esimerkiksi trooppisen metsän kovakuoriaisten lukumäärän suhteesta puiden määrään (5:1), tunnettujen lajien määrän suhteeseen. uudet, paikalliselta alueelta löydetyt jne. Kuitenkin tietyt mallit, joiden ekstrapolointi muihin organismiryhmiin tai muihin alueisiin, johtavat suuriin virheisiin. Joihinkin organismiryhmiin sovellettavat säännöt eivät aina sovellu muille. Tästä tulee arvioiden hajonta.
Universaalimpaa säännönmukaisuutta etsiessään käsiteltävän artikkelin kirjoittajat kääntyivät taksonien monimuotoisuuden suhteeseen hierarkiassa. Oletetaan, että suurilla tietojoukoilla taksonien lukumäärän suhde sarjassa "tyyppi - luokka - luokka - suku - suku - laji" on enemmän tai vähemmän vakio. On sanottava, että lähestymistapa itsessään ei ole uusi: jo vuonna 1976 A. N. Golikov huomasi, että useilla hyvin erilaisilla organismiryhmillä (silmäisillä, nilviäisillä, nisäkkäillä) puolilogaritmisissa koordinaateissa taksonien aseman ja monimuotoisuuden välinen suhde on lineaarinen. suorien viivojen rinteet ovat lähellä eri organismiryhmille. Richard Warwick ehdotti kvantitatiivista indeksiä, joka perustuu eri luokkien taksonien lukumäärän suhteeseen (taksonominen erottuvuusindeksi) ja käytti sitä tunnistaakseen mahdolliset alkuperälähteet hypersuolaisten järvien paikallisille eläimistölle (Clark ja Warwick, 1998, 1999; Warwick et al. ., 2002).
Maapallon lajien kokonaisdiversiteettiä arvioitaessa voidaan käyttää eri luokkaisten taksonien lukumäärän suhdetta, jos oletetaan, että kaikki tai lähes kaikki korkeamman luokan taksonit on jo laskettu ja vain lajien lukumäärää ei tiedetä. . Kirjoittajat testasivat tätä oletusta käyttämällä kahta tietojoukkoa, Catalog of Life ja The World's Register of Marine Species. Ensimmäinen niistä sisältää noin 1,24 miljoonaa meri- ja maalajia, toinen - 194 tuhatta vain meren organismia, jotka mainitaan enimmäkseen ensimmäisessä luettelossa.
Koska sen kuvauspäivä on tiedossa jokaiselle taksonille suvusta lajiin, on helppo rakentaa riippuvuus "taksonien kumulatiivinen lukumäärä - aika" ja erilaisten approksimaatiomenetelmien avulla löytää raja, johon tämä luku pyrkii. Kuten kuvasta voidaan nähdä. 2, A–F, eläinkunnassa korkeampien taksonien (fylasta perheisiin) graafit ovat lähellä kyllästymistä, ja niitä ekstrapoloimalla voidaan löytää funktion raja - tietyn taksonien odotettu kokonaismäärä. sijoitus. Tämä ei toimi vain lajeille - viimeisten puolentoista vuosisadan aikana kertyneiden lajien lukumäärän kaavio on suunnattu lineaarisesti äärettömyyteen.
Lajien lukumäärän rajan löytämiseksi kirjoittajat laskivat korkeimman luokan taksonien määrän ja lajien määrän välisen suhteen. Erilaiset approksimaatiomallit korkeammille datataksoneille antavat hieman erilaisia tuloksia, joten kirjoittajat ottivat saatujen tulosten keskiarvon ja saivat juovaperheen, joka osui melko läheisesti yhteen (kuva 1, G). Kaavion viisi ensimmäistä pistettä ovat taksonien määrän kasvua ajan mittaan kuvaavien funktioiden rajat ja kuudes piste planeetan eläinlajien odotettu lukumäärä.
Mielenkiintoisia tietoja on käsiteltävän artikkelin lisämateriaaleissa. Niistä seuraa, että ehdotettu menetelmä antaa tyydyttäviä tuloksia eukaryooteille (paras eläinkunnalle, huonoin alkueläimille), mutta se on ehdottomasti soveltumaton prokaryooteille, joissa korkeampien taksonien kerääntymiskäyrät ovat hyvin kaukana kyllästymisestä.
Kirjoittajat arvioivat planeetan eukaryoottien monimuotoisuudeksi 8,74 (±1,3) miljoonaa lajia. Näistä noin 7,7 miljoonaa eläintä, 298 000 kasvia, 611 000 sientä ja 36 400 alkueläintä (kuva 3). Näin ollen nykyään tunnemme "näön perusteella" noin 14% maan päällä elävistä lajeista. Valtameren eukaryoottista eläimistöä on tutkinut 9 %.
Lapsena, katsottuani elokuvan "The Lost World", aloin haaveilla siitä, että planeetaltamme löydettäisiin jokin hylätty saari, jossa on eläviä dinosauruksia. Mutta valitettavasti tai ehkä onneksi näin ei käynyt. Loppujen lopuksi meidän moderni kasvisto ja eläimistö ovat niin erilaisia kuin esihistoriallinen tila biosfäärissä, että ei tiedetä, mitä seurauksia tällä löydöllä olisi ollut. Miksi elävien organismien koostumus ja lukumäärä muuttuvat ajan myötä?
Organismien runsauttamiseen, katoamiseen ja syntymiseen vaikuttavat luonnonolosuhteet
Mikä tahansa biologinen laji voi kadota seuraavien tekijöiden vaikutuksesta:
- tektoniset prosessit (tulivuoret, maanjäristykset);
- ilmastonmuutos;
- petoeläinten tai kilpailijoiden määrän kasvu.
Esimerkiksi yksi versio Dinosaurusten sukupuutot ovat massiivisia tulivuorenpurkauksia, mikä johti tuhkapilven muodostumiseen, joka ei päästänyt auringonsäteitä läpi. Jotkut ihmiset kuolivat suoraan laavaan, kun taas toiset yksinkertaisesti jäätyivät ilmaston jäähtymisen vuoksi. Lisäksi dinosauruksilla oli alhainen "älykkyys", joten ehkä niin ankarissa olosuhteissa "älykkäämmät" eläimet selvisivät niistä.
Uusia lajeja syntyy evoluutioprosessi hyödyllisimpien ominaisuuksien siirtäminen sukupolvelta toiselle. Esimerkiksi vauvojen kantaminen kehon sisällä, ei munassa, ja heidän ruokkiminen maidolla edistää parempaa selviytymistä. Nämä ominaisuudet vaikuttivat osaltaan nisäkäsluokan syntymiseen.
Väestön koko vaihtelee riippuen ilmasto, ravinnon saanti ja petoeläinten määrä. Se voi joko kasvaa tai laskea.
Miten ihmisen toiminta vaikuttaa elävien organismien määrään
Maan kauhein saalistaja on järkevä ihminen. Vian kautta salametsästäjät monet eläinlajit katosivat, ja "kiitos" huonosti suunniteltu liiketoiminta-kasveja. Joskus ihminen tahallaan tuhoaa tuholaisia kuten rotat ja hiiret.
Mutta tapahtuu, että ihminen edistää kasvua organismien populaatiot. Esimerkiksi viljellessään viljelykasveja tai kasvattaessaan eläimiä agronomit ja kasvattajat ryhtyvät toimenpiteisiin määrän lisäämiseksi.
Suurimman merielämän maailman valtameren väestölaskennan - "Census of Marine Life" -hankkeen asiantuntijat julkaisivat uusimmat tiedot maan elävien organismien lajien lukumäärän laskemisesta. Tarkimmat laskelmat osoittivat sen
6,6 miljoonaa lajia elää maalla ja 2,2 miljoonaa auraa valtamerten syvyyksiä.
”Kysymys siitä, kuinka monta elävien organismien lajia maapallolla on, on kiinnostanut tutkijoita vuosisatojen ajan. Vastasimme siihen lajien levinneisyyttä ja levinneisyyttä koskevien tietojen perusteella, mikä on erityisen tärkeää nyt, kun ihmisen toiminta on merkittävästi lisännyt lajien sukupuuttoa. Monet niistä katoavat maan pinnalta jo ennen kuin tiedämme niiden olemassaolosta, paikasta ravintoketjussa ja mahdollisista hyödyistä, joita ne tuovat luonnolle ja ihmisille", sanoi Camilo Mora, työn johtava kirjoittaja Havaijin yliopistosta. (USA) ja University Halifax (Kanada).
Aiemmat arviot maapallon "väestöstä" ovat olleet paljon epämääräisempiä:
luvut annettiin sekä 3 miljoonasta että 100 miljoonasta lajista.
Välin kaventuminen ei kuitenkaan tarkoita, että kaikki maan päällä olisi jo tiedossa. 86 prosenttia maan asukkaista ja 91 prosenttia merien asukkaista on vielä löydettävä, kuvattu ja luetteloimatta.
”Tämä työ vähentää yleisintä lajien määrää, joka on tiedettävä kuvaamaan biosfääriämme. Jos emme tiedä (ainakin suuruusjärjestyksessä) maan ihmisten määrää, miten voimme suunnitella tulevaisuutta? Sama pätee biologiseen monimuotoisuuteen. Ihmiskunta on sitoutunut suojelemaan lajeja sukupuuttoon, mutta toistaiseksi emme tienneet, kuinka paljon näitä lajeja on”, sanoo teoksen toinen kirjoittaja Boris Worm.
Kansainvälinen punainen kirja sisältää nyt 59 508 lajia, joista 19 625 on luokiteltu uhanalaisiksi. Tämä tarkoittaa, että yksityiskohtaisin asiakirja maapallon lajien suojelusta kattaa vain yhden prosentin koko "populaatiosta".
Kuinka tiedemiehet onnistuivat laskemaan löytämättömät lajit? Tätä varten heidän oli kerättävä kaikki taksonomian periaatteet - luokittelutiede. Vuonna 1758 ruotsalainen tiedemies Carl Linnaeus loi luokitusjärjestelmän, joka nyt kantaa hänen nimeään ja auttaa tutkijoita ryhmittelemään lajeja. Nykyään, 253 vuotta myöhemmin, noin miljoona maanpäällistä ja 250 000 merellistä lajia on kuvattu ja luetteloitu.
Professori Mora ja hänen kollegansa laskivat lajien kokonaismäärän täsmälleen taksonomian perusteella.
He tutkivat taksonien numeerista rakennetta, jotka muodostavat pyramidinomaisen hierarkkisen rakenteen, joka kapenee lajeista, suvuista ja perheistä ali- ja valtakuntiin.
Luokittelemalla nykyään tunnetut 1,2 miljoonaa lajia, tutkijat löysivät merkittävän numeerisen suhteen täydellisimpien taksonomisten tasojen ja lajien kokonaismäärän välillä. Kehitetyn menetelmän avulla tutkijat laskivat itsenäisesti lajien lukumäärän täydellisimmissä tutkituissa ryhmissä - nisäkkäissä, kaloissa ja linnuissa. Saadut tiedot vahvistivat menetelmän luotettavuuden.
Soveltamalla tätä lähestymistapaa kaikkiin eukaryooteihin (soluissa muodostuneen ytimen sisältävät organismit) tutkijat saivat seuraavat luvut pääryhmilleen:
- 7,77 miljoonaa eläinlajia (953434 kuvattu ja luetteloitu);
- 298 tuhatta kasvilajia (215 644 on kuvattu ja luetteloitu);
- 611 tuhatta sienilajia (kuvattu ja luetteloitu 43271);
- 36,4 tuhatta yksisoluista eläinlajia (8118 on kuvattu ja luetteloitu).