Hvor mange arter er der på planeten? • Vadim Mokievsky • Videnskabsnyheder om "Elements" • Systematik, Biologi

Hvor mange arter er der på planeten?

Planlæg fra artiklen i diskussionen PLoS Biology

Resultatet af næsten tre hundrede års arbejde med systematikere – zoologer, botanikere, mikrobiologer – er mere end en million af de fundne og beskrevne arter af levende væsner, som beboer Jorden. Opdagelserne af nye arter ophører ikke, hvert år beskriver taxonomer snesevis og hundrede nye arter. Hvordan man estimerer, hvor mange arter der ikke findes endnu? Forskellige beregningsmetoder giver meget forskellige resultater. En af de mulige måder at løse dette problem på er analyse af taksonomisk mangfoldighed på forskellige niveauer af den hierarkiske klassifikation af de levende.

Hvor mange arter af dyr, planter, svampe og mikroorganismer lever med os på Jorden? Spørgsmålet virker simpelt, men der er ikke noget præcist svar på det. Taxonomer beskriver hvert år nye ikke-kendte arter af ikke kun protozoer eller insekter, men også hvirveldyr: amfibier, krybdyr, fisk og nogle gange pattedyr. Alle eksperter er enige om, at antallet af stadig ukendte, ikke fundet og ikke beskrevne arter overstiger antallet af kendte arter. Den nuværende figur – omkring 1,2 millioner arter kendt for videnskaben – er kun en del af den virkelige mangfoldighed af livet på planeten.Problemet er at bestemme, hvor mange arter der endnu ikke er fundet.

Et andet forsøg på at besvare dette spørgsmål blev lavet af en international gruppe forskere (Mora et al., 2011). Den næste – fordi forskellige eksperter fra tid til anden tilbyder deres vurderinger af jordens mangfoldighed. Disse estimater varierer med to størrelsesordener – fra 3 til 100 millioner arter afhængigt af tællingsmetoden. Da det ikke er muligt at genberegne alle arter direkte, hvoraf de fleste endnu ikke er opdaget, er den eneste vej tilbage at finde en regel, som giver dig mulighed for at gå fra arter til den generelle.

Forsøg på at opdage universelle mønstre for alle levende ting eller for individuelle taksonomiske grupper er blevet gentaget. Det enkleste forhold "antal arter – område" virker kun tilfredsstillende i homogene biotoper, men tager ikke højde for deres mosaikstruktur. Estimering af stigningstakten for nye arter på tidspunktet for beskrivelsen giver os mulighed for at bedømme det begrænsende antal arter for små, godt undersøgte taxaer; I dårligt studerede grupper falder antallet af taksonomiske beskrivelser ikke med tiden, og grafen går til uendelig.Der var forsøg på at anvende afhængigheder baseret på private observationer, for eksempel om forholdet mellem antallet af biller til antallet af træer i tropeskoven (5: 1), forholdet mellem antallet af kendte arter og antallet af nye i lokalområdet mv. ekstrapoleringer til andre grupper af organismer eller andre regioner fører til store fejl. Reglerne, der gælder for nogle grupper af organismer, er ikke altid egnede til andre. Der er derfor en variation i estimaterne.

Fig. 1. Mangfoldigheden af ​​landskaber i Indokina – fra bjergskove til mosehøje lavland – giver et permanent arbejde for zoologer og botanikere. Kun i 2008 blev der beskrevet 63 nye hvirveldyrsarter for videnskab (28 arter af fisk, 18 reptilarter, 14 amfibier, 2 pattedyrsarter og 1 fuglearter) og 100 arter af højere planter (Greater Mekong – Nye arter opdagelser 2008). På billedet – Cat Thien National Park, Syd Vietnam (foto af V. Mokievsky)

På udkig efter et mere universelt mønster vendte forfatterne af artiklen til diskussion til forholdet mellem taxas mangfoldighed i deres hierarki. Det antages, at forholdet mellem antallet af taxa i serien "type – klasse – orden – familie – art – type" er mere eller mindre konstant ved store data arrayer. Det må siges, at tilgangen i sig selv ikke er ny: så tidligt som i 1976 A.N.Golikov bemærkede, at for flere meget forskellige grupper af organismer (ciliater, bløddyr, pattedyr) i semi-logaritmiske koordinater er forholdet mellem taxon rang og mangfoldighed lineært, og linjens skråninger ligger tæt på forskellige grupper af organismer. Richard Warwick foreslog et kvantitativt indeks baseret på forholdet mellem antallet af taxa af forskellige rækker (det taksonomiske særprægsindeks for fauna-taxonomisk særpræg) og brugt det til at identificere mulige oprindelseskilder for lokale hypergalin søer (Clark, Warwick, 1998, 1999; Warwick et al., 2002 ).

For at estimere planetens samlede arterdiversitet kan forholdet mellem antallet af taxa i forskellige rækker anvendes, hvis antagelsen er korrekt, at taxaerne i de højeste rækker allerede er estimeret for alle eller næsten alle, og kun antallet af arter er ukendt. Forfatterne testede denne antagelse ved hjælp af to sæt data – Livskataloget (Livets Katalog) og Verdensregisteret for Marine Arter (Verdens Register over Marine Arter). Den første indeholder ca. 1,24 millioner marine og terrestriske arter, de andre 194 tusind eneste marine organismer, der for det meste er nævnt i første katalog.

Da for hver taxon fra type til art, er datoen for dens beskrivelse kendt, er det let at konstruere afhængigheden "akkumuleret antal taxa-tid" og ved hjælp af forskellige tilnærmelsesmetoder at finde grænsen,som dette nummer stræber efter. Som det fremgår af fig. 2, AF, i dyreriget er graferne for højere taxa (fra typer til familier) tæt på mætning og ekstrapolerer dem. Vi kan finde funktionsgrænsen – det forventede samlede antal taxa af en given rang. Dette er ikke kun muligt for arter – grafen for det akkumulerede antal arter i løbet af det sidste århundrede og en halv er lineært rettet mod uendelig.

Fig. 2. Bestemmelse af det samlede antal dyrearter ved forholdet mellem højere taxa. A-F. Akkumulering af antallet af taxa med tiden (sorte linjer) og hyppigheden af ​​tilfældighed af forudsigelser af modeller med forskellige indledende datoer for beregninger (farvegraderinger): Phylum – type, Klasseklasse, Ordre – truppe, Familie – Familie, Køn – Køn, Arter – Arter. Horisontale punkterede linjer – grænser for antallet af taxa for hver rang og deres standardfejl (gråt område). Abscisse akse – år ordinat – antallet af kendte taxaer G. Forholdet mellem taxa af forskellig rang, grøn cirkel – antallet af kendte arter i kataloget sort firkant På arteniveau er det 95 procent konfidensinterval af det forudsagte antal arter. På dette diagram ordinat Antallet af taxa af forskellig rang er vist på en dobbelt logaritmisk skala,det vil sige den øvre værdi skal læses som denne: 10 til effekten 0,8 (100,8). Derfor synes punkterne i det kendte og beregnede antal arter tæt, selvom de adskiller sig næsten 8 gange. Abscisse akse taxon rækker udsættes fra type (1) til art (6). Fig. fra den pågældende artikel PLoS Biology

For at finde grænsen for antallet af arter beregnede forfatterne forholdet mellem antallet af taxa af højere rækker og antallet af arter. Forskellige tilnærmelsesmodeller for højere taxa af dataene giver lidt forskellige resultater, så forfatterne tog gennemsnittet af de opnåede resultater og opnåede en familie af linjer, som tæt sammenfaldende med hinanden (figur 1, G). De fem første punkter på grafen er grænserne for de funktioner, der beskriver stigningen i antallet af taxa over tid, og det sjette punkt er det forventede antal dyrearter på planeten.

Interessante data findes i yderligere materialer til artiklen under drøftelse. Det følger af dem, at den foreslåede metode giver tilfredsstillende resultater for eukaryoter (bedst af alt for dyreriget, værst af alt til det enkleste), men absolut ikke anvendelige for prokaryoter, hvis ophobningskurver af højere taxa er meget langt fra mætning.

Forfatterne vurderede forskelligheden af ​​planetens eukaryoter ved 8,74 (± 1,3) millioner arter. Af disse er ca. 7,7 millioner dyr, 298.000 planter, 611.000 svampe og 36.400 protozoer (figur 3).Således ved vi i dag "ved syn" omkring 14% af de arter, der lever på jorden. Faunaen af ​​Oceanens eukaryoter er blevet undersøgt ved 9%.

Fig. 3. Antallet af arter, der hidtil er kendt (2006) og det forventede antal arter på planeten som helhed og især i havet. Tabellen viser data fra katalogerne og resultaterne af beregninger af antal arter efter grupper, der angiver standardfejlen (± SE). Fra artiklen under drøftelse i PLoS Biology

En anden beregning foretaget af forfatterne: Samtidig med at den nuværende beskrivelse af nye arter opretholdes, vil identifikationen af ​​vores nabolands samlede sammensætning af hele verden tage 1200 år og kræve 303.000 systematiske bestræbelser.

Kilde: Camilo Mora, Derek P. Tittensor, Sina Adl, Alastair G. B. Simpson, Boris Worm. Hvor mange arter er der? // PLoS Biology, 2011. 9(8): 1-8.

Yderligere litteratur:
1) A. N. Golikov. 1976. På de kvantitative love af divergensprocessen. Hydrobiologiske undersøgelser af selvrensning af vandlegemer. L. ZIN S. 90-97.
2) Clarke K. R., Warwick R. M. 1998. Et taksonomisk særprægsindeks og statistiske egenskaber // J. appl. Ecol. V. 35, s. 523-531.
3) Clarke K. R., Warwick R. M. 1999. Den taxonomiske særpræg af biodiversitet: vægtning af trinlængder mellem hierarkiske niveauer (PDF, 875 Kb) // Marts Ecol. Prog. Ser. V. 184, s. 21-29.
4) Greater Mekong – Nye arter opdagelser 2008. WWF 2008.
5) Warwick R. M., Dexter D.M. & B. Kuperman. 2002. Freeliving nematoder fra Saltonhavet. Hydrobiologia, 473: 121-128.

Se også:
1) Hvorfor er der så mange arter af træfrøer i Amazonia, "Elements", 12.07.2011.
2) Udryddelsen af ​​arter som følge af ødelæggelsen af ​​deres levesteder forekommer langsommere end forventet, "Elements", 05/30/2011.
3) På jagt efter en universel lov om organisering af biologiske samfund, eller hvorfor svigtede økologer? "Elements", 12.02.2008.
4) Hvorfor er der så mange insektarter i regnskoven?, "Elements", 09/06/2006.

Vadim Mokievsky


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: