이번 연구 결과는 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences) 저널에서 확인할 수 있습니다. 역사상 최대 규모의 종 개체 조사가 실시되어 과학자들에게 새로운 시각을 열어주었습니다.
이제 연구자들은 상대적으로 많은 "복잡한" 생명체를 알고 있지만 미시 세계의 주민들은 여전히 잘 이해되지 않고 있습니다. 새로운 DNA 염기서열 분석 기술을 통해 지구상에 살고 있는 총 종의 수를 더욱 정확하게 추정할 수 있게 되었습니다. 과학자들에 따르면, 이 수치는 무려 1조에 달합니다! 분명히 말하면, 이는 지구상에서 자라는 모든 나무의 3배에 불과합니다(1조 대 3). 목록에 포함된 생물은 지표면, 심해, 지하 깊은 곳, 공중에 살고 있습니다.
과학자들은 현재까지 밝혀진 생물종 전체 수의 약 0.001퍼센트에 불과하다고 덧붙입니다. 간단히 말해서, 우리는 지구상의 생명체에 대해, 오히려 가장 낮은 형태에 대해 거의 아무것도 모릅니다. 연구 저자가 수집한 데이터와 다른 과학자의 작업을 통해 새로운 결론이 도출되었습니다.
생물학적 종은 지구상의 살아있는 유기체를 분류하는 기본 구조 단위입니다. 이는 공통된 형태적, 생리적, 생화학적, 행동적 및 기타 특성을 가진 개인 그룹을 설명합니다. 같은 종의 생물은 서로 교배하여 번식이 가능한 자손을 낳을 수 있지만, 다른 종 사이에서는 불가능합니다. 진화적 요인과 변화하는 환경의 영향으로 종은 분리될 수 있습니다.
살아있는 유기체의 종 분류학의 기초는 18세기 중반 스웨덴 과학자 칼 린네(Carl Linnaeus)에 의해 제안되었습니다. 그 이후로 수백만 종 이상의 다양한 종이 발견되고 연구되었습니다.
동물
동물은 생물학적 왕국을 구성하는 유기체 그룹입니다. 그들은 진핵생물입니다. 즉, 세포가 핵으로 구성되어 있습니다. 동물은 종속 영양(유기 화합물로부터 에너지 생산)이며 활동적인 움직임이 가능합니다. 구어체에서는 동물을 흔히 육상 척추동물이라고 부르지만, 과학적 관점에서 볼 때 동물은 물고기, 곤충, 새, 불가사리, 벌레, 거미류 등 다양한 클래스의 집합입니다.
동물 종의 수
정확한 것뿐만 아니라 지구상에 살고 있는 생물종의 대략적인 수조차 알려져 있지 않습니다. 일부 생물학자들은 수십만 종으로만 보충될 수 있는 생물 분류학의 작은 격차에 대해 이야기하고, 다른 생물학자들은 인간이 가장 접근하기 어려운 장소에 살고 있는 수백만 종의 다양한 종이 알려지지 않고 기술되지 않은 채로 남아 있다고 주장합니다. 연구진이 인용한 최고 수치는 870만명이다.
지금까지 약 170만 종이 기술되었으며, 동물이 그 대부분을 차지합니다. 식물, 균류 및 기타 왕국은 약 10만 종을 차지합니다. 따라서 약 55만 마리의 포유류, 10만 1천 마리의 새, 94만 마리의 파충류, 6.8마리의 양서류, 10만 2천 마리의 거미류가 연구되었습니다. 가장 큰 그룹은 여전히 곤충입니다. 약 백만 마리가 있습니다.
아직 연구되지 않은 종 중에서 곤충이 가장 큰 부분을 차지하는 것으로 추정됩니다. 약 천만입니다.
생물학의 발전에도 불구하고 새로운 종을 연구하고 찾는 것은 여전히 매우 어렵습니다. 큰 포유동물은 보충될 것으로 예상되지 않지만, 작은 동물은 연구하기가 더 어렵습니다. 과학자들은 여전히 매년 수십 종의 새로운 포유류를 발견하고 있습니다. 새들도 꽤 잘 연구되어 있습니다. 찾기 쉽고 보기에도 좋습니다.
생물학자들이 오래전에 죽은 것으로 간주되었던 종의 살아있는 대표자를 발견하는 상황이 있습니다. 따라서 과학은 아직 동물 종의 정확한 수에 대한 질문에 답하지 못했습니다.
동물학자, 식물학자, 미생물학자 등 분류학자들이 거의 300년 동안 연구한 결과, 지구에 서식하는 백만 종 이상의 생물종이 발견되고 기술되었습니다. 새로운 종의 발견은 멈추지 않고 매년 분류학자들은 수십, 수백 개의 새로운 종을 기술합니다. 아직 발견되지 않은 종의 수를 추정하는 방법은 무엇입니까? 계산 방법에 따라 결과가 매우 다릅니다. 이 문제를 해결하는 가능한 방법 중 하나는 생물의 계층적 분류의 다양한 수준에서 분류학적 다양성을 분석하는 것입니다.
지구상에는 얼마나 많은 종의 동물, 식물, 곰팡이, 미생물이 우리와 함께 살고 있나요? 질문은 간단해 보이지만 정확한 답은 없습니다. 매년 분류학자들은 원생동물이나 곤충뿐 아니라 척추동물(양서류, 파충류, 어류, 때로는 포유류)의 이전에 알려지지 않은 새로운 종을 기술합니다. 모든 전문가들은 아직 알려지지 않았거나 발견되지 않았거나 설명되지 않은 종의 수가 알려진 종의 수를 초과한다는 데 동의합니다. 현재 과학에 알려진 약 120만 종의 수치는 지구상의 실제 생물 다양성의 일부에 불과합니다. 문제는 아직 발견되지 않은 종의 수를 결정하는 것입니다.
이 질문에 답하려는 또 다른 시도는 국제 연구 그룹에 의해 이루어졌습니다(Mora et al., 2011). 다음은 때때로 다른 전문가들이 지구의 종 다양성에 대한 평가를 제공하기 때문입니다. 이러한 추정치는 계산 방법에 따라 3백만에서 1억 종까지 두 자릿수로 다양합니다. 모든 종을 직접 계산하는 것은 불가능하고 대부분은 아직 발견되지 않았으므로 남은 유일한 방법은 일부 종을 찾는 것입니다. 알려진 수의 종에서 일반 종으로 이동할 수 있게 해주는 일종의 규칙입니다.
모든 생명체나 개별 분류군에 대한 보편적인 패턴을 발견하려는 시도는 반복적으로 이루어져 왔습니다. 가장 간단한 관계인 "종 수 - 면적"은 균질한 비오톱에서만 만족스럽게 작동하지만 모자이크 특성을 고려하지 않습니다. 기술 시점을 기준으로 새로운 종의 증가율을 추정하면 작고 상당히 잘 연구된 분류군에 대한 최대 종 수를 판단할 수 있습니다. 제대로 연구되지 않은 그룹에서는 분류학적 설명의 수가 시간이 지나도 감소하지 않으며 그래프는 무한대로 이동합니다. 예를 들어 열대 우림의 나무 수에 대한 딱정벌레 수의 비율(5:1), 알려진 종 수 대 나무 수의 비율과 같은 개인적인 관찰을 기반으로 종속성을 사용하려는 시도가 있었습니다. 그러나 개인적인 패턴은 다른 유기체 그룹이나 다른 지역으로 추정할 때 큰 오류로 이어집니다. 일부 유기체 그룹에 적용되는 규칙이 다른 유기체 그룹에 항상 적합한 것은 아닙니다. 여기서 추정치의 분산이 발생합니다.
보다 보편적인 패턴을 찾기 위해 논의 중인 기사의 저자는 계층 구조에서 분류군의 다양성 사이의 관계에 관심을 돌렸습니다. 대규모 데이터 세트에서는 "문 - 강 - 목 - 과 - 속 - 종" 시리즈의 분류군 수 비율이 어느 정도 일정하다고 가정합니다. 접근 방식 자체는 새로운 것이 아니라고 말해야 합니다. 1976년에 A. N. Golikov는 반로그 좌표계에서 매우 다른 여러 유기체 그룹(섬모충, 연체동물, 포유류)에 대해 분류군 순위와 다양성 간의 관계가 다음과 같다는 사실을 발견했습니다. 선형이며 직선의 경사각은 유기체 그룹에 따라 가깝습니다. Richard Warwick은 서로 다른 등급의 분류군 수의 비율(분류학적 구별성 지수)을 기반으로 한 정량적 지수를 제안하고 이를 사용하여 고염분 호수 지역 동물군의 가능한 기원 출처를 식별했습니다(Clark and Warwick, 1998, 1999; Warwick et al. ., 2002 ).
행성의 완전한 종 다양성을 평가하기 위해, 더 높은 등급의 분류군 전부 또는 거의 모두가 이미 계산되었으며 종의 수만 알 수 없다는 가정이 정확하다면 다양한 등급의 분류군 수의 비율을 사용할 수 있습니다. . 저자는 생명 목록(Catalog of Life)과 세계 해양 생물 등록부(The World's Register of Marine Species)라는 두 가지 데이터 세트를 사용하여 이 가정을 테스트했습니다. 첫 번째에는 약 124만 개의 해양 및 육상 생물이 포함되어 있고, 두 번째에는 194,000개의 해양 생물이 포함되어 있으며 대부분이 첫 번째 카탈로그에 언급되어 있습니다.
문에서 종까지의 각 분류군에 대해 설명 날짜가 알려져 있으므로 "누적 분류군 수 - 시간" 관계를 구축하고 다양한 근사 방법을 사용하여 이 숫자의 한계를 찾는 것이 쉽습니다. 그림에서 볼 수 있듯이. 2, A–F, 동물계에서 상위 분류군(문에서 과까지)에 대한 그래프는 포화 상태에 가까우며, 이를 외삽함으로써 함수의 한계, 즉 주어진 주어진 분류군의 예상 총 수를 찾을 수 있습니다. 계급. 이것은 종에만 적용되는 것이 아닙니다. 지난 세기 반 동안 누적된 종 수의 그래프는 선형적으로 무한대를 향했습니다.
종 수의 한계를 찾기 위해 저자는 상위 분류군의 수와 종 수 사이의 관계를 계산했습니다. 데이터의 더 높은 분류군에 대한 서로 다른 피팅 모델은 약간 다른 결과를 제공하므로 저자는 얻은 결과의 평균을 취하고 서로 매우 밀접하게 일치하는 계통군을 얻었습니다(그림 1, G). 그래프의 처음 5개 점은 시간이 지남에 따라 분류군 수의 증가를 설명하는 함수의 한계이고, 여섯 번째 점은 지구상에 예상되는 동물 종의 수입니다.
토론중인 기사의 추가 자료에서 흥미로운 데이터가 제공됩니다. 제안된 방법은 진핵생물에 대해 만족스러운 결과를 제공하지만(동물계에는 가장 좋고, 원생동물에는 최악), 상위 분류군의 축적 곡선이 포화 상태와 매우 멀리 떨어져 있는 원핵생물에는 전혀 적용할 수 없습니다.
저자들은 지구상의 진핵생물의 다양성을 874(±130)만 종으로 추정했습니다. 이 중 약 770만 종은 동물, 298,000종 식물, 611,000종 균류, 36,400종 원생동물입니다(그림 3). 따라서 오늘날 우리는 지구상에 살고 있는 종의 약 14%를 눈으로 알고 있습니다. 바다의 진핵생물 동물군은 9%까지 연구되었습니다.
어렸을 때 영화 '잃어버린 세계'를 본 후, 나는 살아있는 공룡이 살고 있는 버려진 섬이 지구에서 발견될 것이라는 꿈을 꾸기 시작했습니다. 그러나 불행하게도, 어쩌면 다행스럽게도 이런 일은 일어나지 않았습니다. 결국 우리의 현대의 동식물군은 선사시대의 동물군과 너무 다르다생물권에서는 이번 발견이 어떤 결과를 가져올지는 알 수 없습니다. 시간이 지남에 따라 살아있는 유기체의 구성과 수가 변하는 이유는 무엇입니까?
유기체의 수, 소멸 및 출현에 영향을 미치는 자연 조건
모든 생물학적 종은 다음의 영향으로 사라질 수 있습니다.
- 지각 과정 (화산, 지진);
- 기후 변화;
- 포식자 또는 경쟁자의 수 증가.
예를 들어, 버전 중 하나 공룡 멸종은 대규모 화산 폭발이다, 이로 인해 태양 광선을 투과하지 않는 화산재 구름이 나타났습니다. 일부 개인은 용암으로 인해 직접 사망했지만 일부는 추운 기후로 인해 얼어 붙었습니다. 게다가 공룡은 '지능'이 낮았기 때문에 아마도 '지식 있는' 동물이 그런 혹독한 환경에서 살아남을 가능성이 더 컸을 것입니다.
새로운 종족이 등장합니다. 진화의 과정, 가장 유용한 특성을 대대로 전달합니다. 예를 들어, 아기를 알 속에 넣기보다는 몸 속에 품고 우유를 먹이는 것이 더 나은 생존을 촉진합니다. 이러한 특성은 포유류 종류의 출현에 기여했습니다.
인구 규모는 다음에 따라 다릅니다. 기후, 식량 공급 및 포식자의 수. 증가하거나 감소할 수 있습니다.
인간 활동이 살아있는 유기체의 수에 미치는 영향
지구상에서 가장 끔찍한 포식자는 호모 사피엔스입니다. 잘못으로 인해 밀렵꾼많은 종의 동물들이 사라졌고, “덕분에” 부당하게 고려된 경제 활동- 식물. 때로는 사람이 의도적으로 해충을 파괴한다예를 들어 쥐와 생쥐.
그러나 사람이 성장을 촉진한다유기체의 개체군. 예를 들어, 농작물을 재배하거나 동물을 사육할 때 농업경제학자와 육종가는 그 수를 늘리기 위한 조치를 취합니다.
세계 해양 연구를 위한 최대 규모 프로젝트인 해양 생물 조사(“해양 생물 조사”)의 전문가들이 지구상의 생물종 수에 대한 최신 데이터를 발표했습니다. 가장 정확한 계산에 따르면
660만 종은 육지에 살고 있고 또 다른 220만 종은 바다 깊은 곳에서 돌아다닙니다.
“지구에 얼마나 많은 종의 생명체가 존재하는지에 대한 질문은 수세기 동안 과학자들의 관심을 끌었습니다. 우리는 종의 분포와 분포에 관한 데이터를 바탕으로 답변했는데, 이는 인간 활동으로 인해 종의 멸종 속도가 크게 증가한 현재 특히 중요합니다. 그들 중 다수는 우리가 그들의 존재, 먹이 사슬의 위치, 자연과 인간에게 가져다 주는 잠재적 이익에 대해 알기도 전에 지구상에서 사라집니다.”라고 미국 하와이 대학의 연구 주저자인 카밀로 모라(Camilo Mora)는 말했습니다. ) 및 University Halifax(캐나다).
지구의 "인구"에 대한 이전 추정치는 훨씬 더 모호했습니다.
300만 종과 1억 종 모두에 대한 수치가 제시되었습니다.
그러나 간격을 좁힌다고 해서 지구상의 모든 것이 이미 알려져 있다는 뜻은 아니다. 육지 주민의 86%와 바다 주민의 91%는 아직 발견, 기술, 목록화되지 않았습니다.
“이 연구는 우리 생물권을 설명하기 위해 알아야 할 종의 총 수를 줄입니다. 한 국가의 인구 수를 (적어도 규모 순으로) 모른다면 어떻게 미래에 대한 계획을 세울 수 있습니까? 생물학적 다양성도 마찬가지다. 인류는 멸종으로부터 종을 보호하기 위해 노력해 왔지만 지금까지 우리는 이러한 종이 얼마나 많은지 알지 못했습니다.”라고 보리스 웜(Boris Warm)이라는 작품의 공동 저자는 말합니다.
국제레드북(International Red Book)에는 현재 59,508종이 포함되어 있으며, 그 중 19,625종은 멸종위기종으로 분류됩니다. 이는 지구상에서 가장 상세한 종 보호 문서가 전체 "인구"의 1%만을 다루고 있음을 의미합니다.
과학자들은 발견되지 않은 종의 수를 어떻게 셀 수 있었습니까? 이를 위해 그들은 분류의 과학인 분류학의 모든 원칙을 수집해야 했습니다. 1758년에 스웨덴 과학자 칼 린네(Carl Linnaeus)는 현재 그의 이름을 딴 분류 시스템을 만들었고 과학자들이 종을 분류하는 데 도움을 주었습니다. 253년이 지난 오늘날, 약 100만 종의 육지와 25만 종의 해양 종이 기술되고 목록화되었습니다.
Mora 교수와 그의 동료들은 특히 분류학을 기반으로 종의 총 수를 계산했습니다.
그들은 종, 속, 과에서 하위 왕국과 왕국으로 범위가 좁아지는 피라미드형 계층 구조를 형성하는 분류군의 수적 구조를 연구했습니다.
오늘날 알려진 120만 종을 계층 수준으로 분류한 결과, 연구자들은 가장 인구가 많은 분류학적 수준과 총 종 수 사이의 신뢰할 수 있는 수치적 관계를 발견했습니다. 개발된 방법을 사용하여 과학자들은 가장 많이 연구된 그룹인 포유류, 어류 및 조류의 종 수를 독립적으로 계산했습니다. 얻은 데이터는 방법의 신뢰성을 확인했습니다.
이 접근법을 모든 진핵생물(세포에 형성된 핵을 포함하는 유기체)에 적용하여 과학자들은 주요 그룹에 대해 다음 수치를 얻었습니다.
— 777만 종의 동물(953,434종이 기재 및 목록화되어 있음)
— 298,000종의 식물종(215,644종의 기술 및 목록화)
— 611,000종의 버섯(43,271종이 기재 및 목록화됨)
— 36.4,000종의 단세포 동물(8,118종이 기재 및 목록화됨)