Resultaten av studien finns i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences. Historiens största artinräkning har genomförts, vilket öppnar nya perspektiv för forskare.
Nu känner forskare till relativt många "komplexa" levande varelser, men invånarna i mikrovärlden är fortfarande dåligt förstådda. Nya DNA-sekvenseringsteknologier har gjort det möjligt att mer exakt uppskatta det totala antalet arter som lever på planeten. Enligt forskarnas resultat är denna siffra en otänkbar en biljon! För att vara tydlig är detta bara tre gånger mindre än alla träd som växer på planeten (en biljon mot tre). De levande varelserna som ingår i listan lever på ytan, i havets djupa vatten, djupt under jorden och i luften.
Forskare tillägger att hittills har cirka 0,001 procent av det totala antalet arter av levande varelser beskrivits. Enkelt uttryckt vet vi praktiskt taget ingenting om livet på jorden, eller snarare om dess lägsta former. Nya slutsatser drogs både på grundval av data som samlats in av författarna till studien själva och på grundval av andra forskares arbete.
Biologiska arter är den huvudsakliga strukturella enheten i klassificeringen av levande organismer på jorden. Den beskriver en grupp individer som har gemensamma morfologiska, fysiologiska, biokemiska, beteendemässiga och andra. Organismer av samma art kan korsa sig, vilket ger avkommor som kan fortplanta sig - detta är omöjligt mellan olika arter. Under påverkan av evolutionära faktorer, i en föränderlig miljö, kan arter separera.
Grunderna i levande organismers artsystematik föreslogs av den svenske vetenskapsmannen Carl Linnaeus i mitten av 1700-talet. Sedan dess har mer än en miljon olika arter hittats och studerats.
Djur
Djur är en grupp organismer som utgör det biologiska riket. De är eukaryoter, det vill säga deras celler kommer från kärnor. Djur är heterotrofa (frigör energi från organiska föreningar), förmågan att aktivt röra sig. I vardagsspråket kallas djur ofta för marklevande ryggradsdjur, men ur vetenskapens synvinkel är detta en kombination av många klasser: fiskar, insekter, fåglar, sjöstjärnor, maskar, spindeldjur och andra.
Antal djurarter
Inte bara det exakta, utan även det ungefärliga antalet arter av levande organismer som lever på jorden är okänt. Vissa biologer talar om små luckor i taxonomin för levande varelser, som kan fyllas på med bara några hundra tusen arter till, andra hävdar att miljontals olika arter som lever på platser som är mest otillgängliga för människor förblir okända och obeskrivna. Den största siffran som forskarna gett är 8,7 miljoner.
Hittills har cirka 1,7 miljoner arter beskrivits, djur utgör majoriteten av dem: växter, svampar och andra riken står för cirka hundra tusen arter. Så, cirka 5,5 tusen däggdjur, 10,1 tusen fåglar, 9,4 tusen reptiler, 6,8 amfibier, 102 tusen spindeldjur har studerats. Den mest talrika gruppen är fortfarande insekter - det finns ungefär en miljon av dem.
Det antas att bland de fortfarande outforskade arterna utgör insekter den största delen - cirka tio miljoner.
Trots biologins utveckling är det fortfarande ganska svårt att studera och hitta nya arter. Om man inte förväntar sig stora rekryter bland stora däggdjur är mindre djur svårare att studera. Även om forskare fortfarande hittar flera dussin nya arter av däggdjur varje år. Fåglar är också ganska väl studerade: de är lätta att hitta och trevliga att titta på.
Det finns situationer när biologer upptäcker levande representanter för arter som länge ansågs döda. Således har vetenskapen ännu inte svarat på frågan om det exakta antalet djurarter.
Resultatet av nästan trehundra års arbete av taxonomer - zoologer, botaniker, mikrobiologer - är mer än en miljon hittade och beskrivna arter av levande varelser som bebor jorden. Fynden av nya arter slutar inte, varje år beskriver taxonomer dussintals och hundratals nya arter. Hur uppskattar man hur många arter som ännu inte hittats? Olika beräkningsmetoder ger väldigt olika resultat. Ett av de möjliga sätten att lösa detta problem är analysen av taxonomisk mångfald på olika nivåer av den hierarkiska klassificeringen av levande varelser.
Hur många arter av djur, växter, svampar och mikroorganismer lever med oss på jorden? Frågan verkar enkel, men det finns inget exakt svar på den. Varje år beskriver taxonomer nya, tidigare okända arter av inte bara protozoer eller insekter, utan även ryggradsdjur: amfibier, reptiler, fiskar och ibland däggdjur. Alla experter är överens om att antalet ännu inte kända, ej hittade och inte beskrivna arter överstiger antalet kända arter. Den för närvarande accepterade siffran - cirka 1,2 miljoner arter kända för vetenskapen - är bara en del av den verkliga mångfalden av liv på planeten. Problemet är att avgöra hur många arter som ännu inte hittats.
Ett annat försök att besvara denna fråga gjordes av en internationell grupp forskare (Mora et al., 2011). En annan - eftersom olika experter då och då erbjuder sina egna bedömningar av arternas mångfald på jorden. Dessa uppskattningar skiljer sig åt med två storleksordningar - från 3 till 100 miljoner arter, beroende på räkningsmetoden: eftersom det är omöjligt att direkt räkna upp alla arter, av vilka de flesta ännu inte har upptäckts, är det enda sättet som återstår att hitta någon sorts regel som gör att du kan gå från en känd nummerart till den allmänna.
Försök att upptäcka universella mönster för allt levande eller för enskilda taxonomiska grupper har gjorts upprepade gånger. Det enklaste beroendet "antal arter - område" fungerar tillfredsställande endast i homogena biotoper, men tar inte hänsyn till deras mosaiknatur. En uppskattning av ökningshastigheten för nya arter vid beskrivningstidpunkten gör det möjligt att bedöma det begränsande antalet arter för små, ganska väl studerade taxa; i dåligt studerade grupper minskar inte antalet taxonomiska beskrivningar med tiden, och grafen går till oändlighet. Det gjordes försök att använda beroenden baserade på privata observationer, till exempel på förhållandet mellan antalet skalbaggar och antalet träd i en tropisk skog (5: 1), på förhållandet mellan antalet kända arter och antalet nya som hittats i ett lokalt område etc. Särskilda mönster, med extrapolering till andra grupper av organismer eller andra regioner leder dock till stora fel. De regler som gäller för vissa grupper av organismer är inte alltid lämpliga för andra. Det är härifrån spridningen i uppskattningar kommer.
På jakt efter en mer universell regelbundenhet vände sig författarna till artikeln som diskuterades till förhållandet mellan mångfalden av taxa i deras hierarki. Det antas att på stora datamängder är förhållandet mellan antalet taxa i serien "typ - klass - ordning - familj - släkte - art" mer eller mindre konstant. Det måste sägas att tillvägagångssättet i sig inte är nytt: redan 1976 märkte A.N. Golikov att för flera mycket olika grupper av organismer (ciliater, blötdjur, däggdjur) i semilogaritmiska koordinater är förhållandet mellan taxonrang och mångfald linjärt, och sluttningarna av de raka linjerna är nära för olika grupper av organismer. Richard Warwick föreslog ett kvantitativt index baserat på förhållandet mellan antalet taxa av olika rang (taxonomiskt distinkthetsindex) och använde det för att identifiera möjliga ursprungskällor för lokala faunas av hypersalina sjöar (Clark och Warwick, 1998, 1999; Warwick et al. ., 2002).
För att bedöma planetens totala artdiversitet kan förhållandet mellan antalet taxa av olika rang användas om antagandet är korrekt att alla eller nästan alla taxa av högre rang redan har räknats, och endast antalet arter är okänt. . Författarna testade detta antagande med hjälp av två datauppsättningar, Catalog of Life och The World's Register of Marine Species. Den första av dem innehåller cirka 1,24 miljoner marina och landlevande arter, den andra - 194 tusen endast marina organismer, som mestadels nämns i den första katalogen.
Eftersom datumet för dess beskrivning är känt för varje taxon från filum till art, är det lätt att konstruera beroendet "kumulativt antal taxa - tid" och, med hjälp av olika metoder för approximation, hitta gränsen till vilken detta antal tenderar. Som framgår av fig. 2, A–F, i djurriket är graferna för högre taxa (från phyla till familjer) nära mättnad, och genom att extrapolera dem kan man hitta gränsen för funktionen - det förväntade totala antalet taxa för en given rang. Detta fungerar inte bara för arter - grafen över det ackumulerade antalet arter under det senaste och ett halvt århundradet är linjärt riktad mot oändligheten.
För att hitta en gräns för antalet arter beräknade författarna förhållandet mellan antalet taxa av de högsta rangen och antalet arter. Olika approximationsmodeller för högre datataxa ger något olika resultat, så författarna tog medelvärdet av de erhållna resultaten och fick en familj av linjer som sammanföll ganska nära med varandra (Fig. 1, G). De första fem punkterna på grafen är gränserna för funktionerna som beskriver ökningen av antalet taxa över tiden, och den sjätte punkten är det förväntade antalet djurarter på planeten.
Intressanta data ges i ytterligare material till artikeln som diskuteras. Av dem följer att den föreslagna metoden ger tillfredsställande resultat för eukaryoter (bäst för djurriket, sämst för protozoer), men är absolut otillämplig för prokaryoter, där ackumuleringskurvorna för högre taxa är mycket långt ifrån mättnad.
Författarna uppskattade mångfalden av planetens eukaryoter till 8,74 (±1,3) miljoner arter. Av dessa cirka 7,7 miljoner djur, 298 000 växter, 611 000 svampar och 36 400 protozoer (Fig. 3). Således känner vi idag "av synen" omkring 14% av de arter som lever på jorden. Den eukaryota faunan i havet har studerats av 9 %.
Som barn, efter att ha sett filmen "The Lost World", började jag drömma om att någon övergiven ö med levande dinosaurier skulle hittas på vår planet. Men tyvärr, eller kanske lyckligtvis, blev det inte så. Vårt modern flora och fauna skiljer sig så mycket från den förhistoriska staten biosfären att det inte är känt vilka konsekvenser detta fynd skulle ha fått. Varför förändras sammansättningen och antalet levande organismer över tiden?
Naturliga förhållanden som påverkar överflöd, försvinnande och uppkomst av organismer
Alla biologiska arter kan försvinna under påverkan av:
- tektoniska processer (vulkaner, jordbävningar);
- klimatförändring;
- ökning av antalet rovdjur eller konkurrenter.
Till exempel en version Dinosaurieutrotningar är massiva vulkanutbrott, vilket ledde till att ett moln av aska bildades som inte släppte igenom solens strålar. Vissa individer dog direkt av lavan, medan andra helt enkelt frös på grund av kylningen av klimatet. Dessutom hade dinosaurier en låg "intelligens", därför kanske under sådana svåra förhållanden överlevde mer "intelligenta" djur dem.
Nya arter växer fram evolutionär processöverföra de mest användbara egenskaperna från generation till generation. Att till exempel bära bebisar inuti kroppen, inte i ett ägg, och mata dem med mjölk bidrar till bättre överlevnad. Dessa egenskaper bidrog till uppkomsten av klassen av däggdjur.
Befolkningsstorleken varierar beroende på klimat, födotillgång och antalet rovdjur. Det kan antingen öka eller minska.
Hur påverkar mänsklig aktivitet antalet levande organismer
Det mest fruktansvärda rovdjuret på jorden är en rimlig person. Genom fel tjuvjägare många arter av djur försvann, och "tack vare" ogenomtänkt affärsverksamhet- växter. Ibland en person medvetet förstör skadedjur som råttor och möss.
Men det händer att en person främjar tillväxt populationer av organismer. Till exempel, när man odlar grödor eller föder upp djur, vidtar agronomer och uppfödare åtgärder för att öka antalet.
Specialister från det största projektet för att studera World Ocean Census of Marine Life - "Census of Marine Life" - publicerade de senaste uppgifterna om beräkningar av antalet arter av levande organismer på jorden. De mest exakta beräkningarna visade det
6,6 miljoner arter lever på land och ytterligare 2,2 miljoner plöjer havets djup.
"Frågan om hur många arter av levande organismer som finns på jorden har varit av intresse för forskare i århundraden. Vi besvarade det utifrån data om arternas utbredning och utbredning, vilket är särskilt viktigt nu när mänsklig aktivitet avsevärt har ökat arternas utrotningshastighet. Många av dem försvinner från jordens yta redan innan vi vet om deras existens, plats i näringskedjan och de potentiella fördelarna som de medför för naturen och människorna, säger Camilo Mora, huvudförfattare till arbetet från University of Hawaii. (USA) och University Halifax (Kanada).
Tidigare uppskattningar av jordens "befolkning" har varit mycket mer vaga:
siffror angavs både i 3 miljoner och i 100 miljoner arter.
Men minskningen av intervallet betyder inte att allt på jorden redan är känt. 86 % av landets invånare och 91 % av invånarna i haven har ännu inte upptäckts, beskrivits och katalogiserats.
"Detta arbete minskar det vanligaste antalet arter som behöver vara kända för att beskriva vår biosfär. Om vi inte vet (åtminstone i storleksordning) antalet människor i ett land, hur kan vi planera för framtiden? Detsamma gäller för biologisk mångfald. Mänskligheten har förbundit sig att skydda arter från utrotning, men hittills visste vi inte hur många av dessa arter som finns”, säger Boris Worm, medförfattare till arbetet.
Den internationella röda boken omfattar nu 59 508 arter, varav 19 625 är klassificerade som hotade. Det betyder att det mest detaljerade dokumentet om skydd av arter på jorden endast täcker 1 % av den totala "populationen".
Hur lyckades forskare räkna oupptäckta arter? För att göra detta var de tvungna att samla in alla principer för taxonomi - vetenskapen om klassificering. År 1758 skapade den svenske vetenskapsmannen Carl Linnaeus ett klassificeringssystem som nu bär hans namn och som hjälper forskare att gruppera arter. Idag, 253 år senare, har omkring en miljon landlevande och 250 000 marina arter beskrivits och katalogiserats.
Professor Mora och hans kollegor beräknade det totala antalet arter utifrån taxonomin.
De studerade den numeriska strukturen hos taxa, som bildar en pyramidliknande hierarkisk struktur, som minskar från arter, släkten och familjer till underriken och kungadömen.
Genom att kategorisera de 1,2 miljoner arter som är kända idag fann forskarna ett signifikant numeriskt samband mellan de mest avslutade taxonomiska nivåerna och det totala antalet arter. Med hjälp av den utvecklade metoden beräknade forskare oberoende antalet arter i de mest studerade grupperna - däggdjur, fiskar och fåglar. De erhållna data bekräftade metodens tillförlitlighet.
Genom att tillämpa detta tillvägagångssätt på alla eukaryoter (organismer som innehåller en bildad kärna i celler), fick forskare följande siffror för sina huvudgrupper:
- 7,77 miljoner djurarter (953434 beskrivna och katalogiserade);
- 298 tusen växtarter (215644 beskrivs och katalogiseras);
- 611 tusen arter av svamp (beskrivna och katalogiserade 43271);
- 36,4 tusen arter av encelliga djur (8118 beskrivs och katalogiseras).