Kurkime ateitį drauge!

Dr. Artūras Gedminas, prof. habil. dr. Remigijus Ozolinčius

Lietuvos miškų institutas

MIŠKAI IR BIOLOGINĖ ĮVAIROVĖ: KODĖL SVARBU JĄ SAUGOTI?

Mus supanti aplinka nėra vienalytė. Juk, pavyzdžiui, Vidurio Lietuvos kraštovaizdis skiriasi nuo pajūrio, miškai nuo pievų, lapuočių medynai nuo spygliuočių, o juose vieni medžiai nuo kitų, skiriasi ir šiose buveinėse gyvenančios faunos bei floros rūšys. Tą žmogus pastebėjo jau seniai, tačiau tik praėjusiame amžiuje ėmė suvokti, kad šis nevienalytiškumas, arba kitaip sakant įvairovė, gali būti traktuojamas kaip aplinkos komponentas, kuris gali būti intensyviai naudojamas ir kuris turi ne tik biologinę, estetinę, bet kartais aiškiai išreikštą ir ekonominę vertę.

Apie biologinę įvairovę kalbama mokslinėse konferencijose, aplinkosaugos specialistų pasitarimuose, žiniasklaidoje. Tačiau jeigu eilinio piliečio paklausime, kas yra biologinė įvairovė ir kokiais vienetais ji matuojama, kodėl svarbu saugoti biologinę įvairovę ir kokį vaidmenį jos apsaugoje atlieka miškai,  vargu, ar sulauksime teisingo atsakymo. Taigi šio straipsnelio tikslas ir yra, moksliniu žargonu tariant, „įnešti šiame reikale daugiau aiškumo“.

 

Ką vadiname biologine įvairove, arba apie biologinės įvairovės „žvaigždꓠ

Yra daug ir įvairių biologinės įvairovės apibrėžimų. Tai priklauso ne tik nuo atskirų autorių požiūrio į tą patį objektą, bet ir nuo to, apie kokį biologinės įvairovės lygmenį kalbame. Pradžioje, kai buvo pradėta samprotauti apie biologinę įvairovę, mokslininkai išskyrė tris jos lygmenis - alfa (α), beta (β) ir gama (γ) įvairovę.  Alfa įvairove (α) buvo vadinama kokios nors bendrijos rūšinė struktūra. Ji gali būti išmatuota rūšių skaičiumi atitinkamo ploto vienete arba nustatyta pagal rūšinę sudėtį (kiekvienos rūšies gausumą bendrijoje, ekosistemoje). Beta (β) įvairovė – tai rodiklis, nusakantis bendrijų ar ekosistemų struktūrą kokioje nors teritorijoje (erdviniame ar ekologiniame gradiente). Gama (γ) įvairovė – kraštovaizdžio įvairovė, jungianti α ir β įvairoves. Visi šie įvairovės lygmenys yra tarpusavyje susiję. Priklausomybę tarp minėtų įvairovių buvo siūloma užrašyti tokia lygtimi: γ įvairovė = α įvairovė x  β įvairovė.

Dabar, kalbant apie biologinę įvairovę, dažniausiai išskiriami tokie jos lygmenys: genetinis, rūšinis, ekosisteminis, kartais - geosisteminis (kraštovaizdžio) ir regioninis. Kai kurie autoriai užsimena ir apie dar vieną lygį - procesų įvairovę. Jeigu pirmieji lygiai hierarchine prasme yra komponentiniai, tai paskutinysis, procesų įvairovė, yra funkcinis, tarpusavyje jungiantis įvairius pirmųjų lygių komponentus. Taigi, išsamiausias apibrėžimas skambėtų taip: biologinė įvairovė  - tai gyvų organizmų ir jų gyvenamosios aplinkos (buveinių) bei joje vykstančių procesų įvairovių visuma.

O dabar apie biologinės įvairovės „žvaigždę“. Kad būtų lengviau atsiminti visus biologinės įvairovės lygmenis, išdėstykime juos vienodais atstumais ant apskritimo ir sujunkime juos vieną su kitu tiesėmis, imituojančiomis funkcinius ryšius. Išorinės tiesės sudarys penkiakampę figūrą, panašią į tarybinių laikų kokybės ženklą arba į amerikiečių Pentagoną, o jo viduje susikirsdamos linijos nupieš penkiakampę žvaigždę.

Biologinės įvairovės „žvaigždė“.

 

Genetinė įvairovė. Dažniausiai, išskyrus dvynių atvejus, tos pačios rūšies individai genetiškai daugiau ar mažiau yra skirtingi. Skirtumai tarp genų ir alelių ir jų įvairios kombinacijos lemia populiacinius skirtumus, t.y. tos pačios rūšies atskiros individų grupės ima skirtis pagal atsparumą ligoms, sausrai, ekstremalioms temperatūroms ir pan. Genai, “atsakantys” už šias individų savybes, yra paveldimi. Genetinė įvairovė rūšies viduje leidžia rūšiai prisitaikyti prie naujų aplinkos sąlygų ir “atsiliepti” į žmogaus poreikius (genetikai selekcijos būdu išveda naujas veisles augalų ir gyvūnų).

Rūšinė įvairovė. Dažnai rūšinė įvairovė siaurąja prasme sutapatinama su biologine įvairove. Dabar Žemėje yra nuo 5 iki 80 mln rūšių, iš kurių tik 1,6 mln aprašytos. Vertinant rūšinę įvairovę, reikia atsižvelgti ir į “taksonominę” įvairovę. Pavyzdžiui, vietovė su dviem taksonomiškai skirtingomis rūšimis (viena paukščių rūšis ir viena roplių rūšis) yra laikoma biologiškai turtingesne nei vietovė su trimis paukščių rūšimis.

Ekosistemų įvairovė. Ekosistema apibrėžiama kaip dinaminis gyvosios (augalų, gyvūnų ir mikroorganizmų) ir negyvosios (dirvožemio, vandens, oro) aplinkos kompleksas. Ekosistemos skiriasi klimatinėmis, edafinėmis (dirvožeminėmis), topografinėmis bei biotinėmis savybėmis. Ekosistemų ribos yra santykinės, t.y. jos nėra ryškios. Be to, kiekvienos ekosistemos gyvi ir negyvi komponentai (augalų ir gyvūnų rūšys, bendrijų tipai, dirvožemis, klimatas ir kt.) labai kinta erdvėje ir laike.

Kraštovaizdžio, arba geosisteminė, įvairovė. Skirtingas ekosistemų erdvinis išsidėstymas, jų įvairovė lemia tai, kad susiformuoja skirtingas kraštovaizdis. Vienoks kraštovaizdis bus Vidurio Lietuvoje, kitoks – pajūryje. Skirtingi kraštovaizdžio tipai ir sudarys Lietuvos geosisteminę įvairovę.

Regioninė įvairovė – stambiausias lygmuo. Čia jau kalbame apie skirtumus tarp stambių pasaulio regionų ar net kontinentų, pavyzdžiui, tarp Europos ir Afrikos, tarp Lotynų Amerikos Ir Australijos ir pan.

Procesų, arba funkcinė, įvairovė yra nesibaigiančios sąveikos tarp gyvų ir negyvų ekosistemos komponentų evoliucinis rezultatas. Geriausiai žinomi tokios sąveikos pavyzdžiai yra parazitizmas (vienas organizamas gyvena kito organizmo sąskaita), mutualizmas (arba simbiozė, kai vienas su kitu susiję organizmai iš savo sugyvenimo turi abipusią naudą; pavyzdžiui, mikorizė) bei plėšrūnų-aukų santykiai. Aiškinama, kad procesų įvairovė jungia gyvąjį ir negyvąjį ekosistemos komponentus, palaiko įvairių biologinės įvairovės komponentų tarpusavio harmoniją.

 

Kodėl svarbu saugoti biologinę įvairovę?

Biologinė įvairovė, kaip ir kiti aplinkos ištekliai, turi tas pačias vertes: ekonominę vertę siaurąja prasme (kainą rinkoje), naudą individui ir visuomenei, egzistavimo, arba vidinę, vertę (angl. intrinsic value – išteklius yra pats savaime vertingas) bei simbolių ir koncepcijų vertę. Tačiau biologinės įvairovė yra šiek tiek specifinis, „plataus spektro“ aplinkos išteklius, dažnai tiesiogiai nenaudojamas. Todėl, ieškant argumentų biologinės įvairovės apsaugai, tikslinga žinoti, kokios yra naudojimo ir į nenaudojimo vertės, ypač specifinės nenaudojimo vertes.

Naudojimo vertėmis vadinamos tokios biologinės įvairovės savybės, kurios esamomis ekologinėmis-ekonominėmis sąlygomis yra naudojamos. Jos dar gali būti skirstomos į tiesioginio naudojimo (pavyzdžiui, maistas; genetinio fondo naudojimas išvedant naujas veisles bei kuriant genetiškai modifikuotus organizmus; saugomų teritorijų naudojimas mokslo, švietimo, turizmo tikslais ir kt.) bei netiesioginio naudojimo.

Apie tiesioginį biologinės įvairovės naudojimą, tikiuosi, esate girdėję ir čia apie jį nepasakosiu (žvigtelėkite į intarpe pateiktus skaičius ir faktus).

 

Biologinės įvairovės reikšmė: skaičiai ir faktai

·         Ekosistemų teikiamos “paslaugos” (vandenų ir dirvožemio apsauga, augalų apdulkinimas ir kt.) vertintinos nuo 16 iki 54 trilijonų JAV dolerių per metus, t.y. apytikriai 2 kartus daugiau nei pasaulyje sukuriamas metinis nacionalinis produktas.

 

·         Pusę kasmetinio javų derlingumo padidėjimo lėmė naujos veislės, sukurtos biologinės įvairovės “genetinio fondo” dėka.

 

·         Iš 150 pagal receptus JAV dažniausiai išrašomų vaistų net 118 yra pagaminta iš natūralių komponentų.

 

·         Kenkėjai sunaikina apytikriai daugiau nei ketvirtį pasaulio žemės ūkio produkcijos. Pakeitus dabartiniu metu naudojamus pesticidus “natūraliais priešais”, galima būtų sunaikinti apie 90% vabzdžių kenkėjų. Vien JAV tokio pakeitimo ekonominis efektas būtų vertinamas 54 mlrd. dolerių per metus.

 

·         Dažniausias pasaulio paukštis – naminė višta (killusi Azijos džiunglių) domestikuota maždaug prieš 5000 metų. Dabar vištiena ir vištų kiaušiniai yra daugelio žmonių baltyminio maisto šaltinis.

 

·         Spėjama, kad pasaulyje yra apie 78 mln. paukščių stebėtojų, kurie šio pomėgio vedini keliauja ne tik savo šalyje, bet ir į užsienį. Apskaičiuota, kad užsienio šalyse paukščių stebėtojai  kasmet išleidžia apie 78 mln. JAV dolerių.

 

 

Čia noriu daugiau pakalbėti apie netiesioginį biologinės įvairovės naudojimą. Specialioje literatūroje paprastai išskiriami tokie pagrindiniai netiesioginio naudojimo aspektai:

biologinė įvairovė užtikrina ekosistemų, kuriomis žmogus naudojasi, funkcionavimą, jų produktyvumą ir tvarumą. Praėjusio šimtmečio viduryje bendrosios sistemų teorijos pradininko L.Bertalanfio (L.Bertalanffy) ir žymių to meto ekologų (R.MacArthur, broliai E. ir H.Odum, R.Pinkerton, R.Margalef ir kt.) buvo sukurta hipotezė apie teigiamą ryšį tarp rūšių įvairovės ir ekosistemų funkcinio stabilumo. Šie tyrėjai prisilaikė nuomonės, kad rūšių įvairovė gali būti naudinga ekosistemai, nes besikeičiančioje aplinkoje rūšys gali pavaduoti viena kitą;

iš aplinkoje esančių grynų organizmų žmogus semiasi minčių savo idėjoms, naudoja kaip  simbolius (pavyzdžiui, Kanados vėliavą puošia klevo lapas, Libano – kedro atvaizdas)

kai kurios augalų ar gyvūnų rūšys gali būti naudojamos kaip aplinkos pokyčių indikatorius; augalai padeda žmogui rasti vandenį, rūdas, o kai kurie iš jų perspėja apie oro taršą (prisiminkime apie kerpių naudojimą lichenoindikacijoje);

biologinė įvairovė teikia estetinį pasitenkinimą ir kt.

Nenaudojimo vertėmis vadintume tokias biologinės įvairovės vertes, kurias žmogus, suvokdamos jos panaudojimo galimybes, nenaudoja dabar, o paliekama naudojimui ateityje sau pačiam ar ateinančioms kartoms. Paminėtinos tokios biologinės įvairovės nenaudojimo vertės: pirma, paveldo, arba “anūkų meilės”, vertė (norime pasaulį ir jo biologinę įvairovę palikti ateinančioms kartoms tokį pat, kokį paveldėjime iš savo tėvų); antra, egzistavimo vertė (prisiminkime; modernusis utilitarizmas teigia, kad žmogus pasirengęs mokėti už rūšies išsaugojimą vien todėl, kad ji išliktų); trečia, užsitikrinimas prieš nežinomybę, arba galimybė naudoti ateityje (kitaip sakant, saugojimas, t.y. nenaudojimas, kaip alternatyvaus ištekliaus  ekonomikos pokyčių, klimato kaitos ar kitais sunkiai numatomais atvejais).

           

Miškai – biologinės įvairovės „rezervuaras“, arba kodėl būtent miškuose didžiausia biologinė įvairovė

Miškuose gyvena daug augalų ir gyvūnų rūšių. Miške ar su mišku susijusiose ekosistemose randama dauguma Lietuvoje gyvenančių žinduolių (66,2 %), didelė dalis paukščių (42,0 %) ir augalų (39,7 %) rūšių, beveik visų rūšių ropliai (85,7 %). Iš maždaug 20 tūkst. bestuburių rūšių beveik trečdalis jų vienaip ar kitaip susiję su miško ekosistemomis.  Šiuo atžvilgiu ypač svarbūs atogrąžų miškai. Manoma, kad atogrąžų miškai, užimdami vos 7% Žemės paviršiaus, turi daugiau nei 90% visų sausumos rūšių. Peru viename tokio miško hektare užregistruota 300 medžių rūšių, tuo tarpu kai Europoje, nuo Alpių iki Skandinavijos, yra tik 50 vietinių medžių rūšių. Be to, mokslininkai teigia, kad miškuose dar yra daug neištirtų smulkių augalų, grybų, vabzdžių rūšių. Vien Lietuvoje kasmet identifikuojama po keliolika naujų grybų ir vabzdžių rūšių. Kai kurios iš jų yra labai retos ir išnyksta netgi neatrastos (ypač atogrąžų miškuose).

Kodėl būtent miškuose didžiausia biologinė įvairovė?  Tai, visų pirma lemia, tas faktas, kad miškas skiriasi nuo kitų ekosistemų, ypač labai įvairia savo struktūra, užimančia nemažą antžeminę erdvę (kai kuriuose pasaulio kraštuose medžiai siekia virš 80 m aukščio). Be to, miško bendrijos yra ilgaamžės. Vienos kartos miško bendrijų vystymosi eigoje galima išskirti keletą stadijų su skirtinga bendrijų struktūra; tokiose bendrijose sukaupiamas didelis biomasės kiekis (natūraliuose miškuose, be to, ir didelis negyvos medienos kiekis - sausuoliai, virtėliai). Visa tai lemia, kad miško bendrijose formuojasi daugiaardė, sudėtingos struktūros augalija, sukurianti ryškiai besiskiriantį nuo aplinkos mikroklimatą.

Nors miško ekosistema yra sudėtinga, besivystanti, bet tuo pačiu tai ir save reguliuojanti, atvira (susijusi su aplinka) sistema, t.y. ji dėl įvairių išorinių poveikių gali dalinai pakisti (įgauti naujų bruožų) ir vėl sugrįžti į pirmykštę būseną, jeigu tas poveikis nebuvo taip stiprus, kad visiškai suardytų sistemą.

Daugeliui augalų ir gyvūnų rūšių tokia daugiaardė, sudėtingos rūšių struktūros, įvairiaamžė ir save atsistatanti bei atkurianti sistema kaip tik ir yra ta terpė, kurioje jie gali egzistuoti (tinkamas mikroklimatas, maisto kiekis, priedanga nuo plėšrūnų ir kt.).

 

Kaip išmatuoti biologinė įvairovę, arba biologinės įvairovės vertinimo metodai

Dar devintajame praėjusio amžiaus dešimtmetyje galimybė įvertinti biologinę įvairovę  atrodė moksline fantazija. Kuo daugiau buvo dirbama šioje srityje, tuo daugiau neaiškumų kildavo, nes įvairovę galima apibūdinti skirtingais aspektais (prisiminkime biologinės įvairovės lygmenis). Be to, kita vertus, rūšių įvairovė (jos vertinimui kol kas ir buvo skiriamas didžiausias tyrinėtojų dėmesys) susideda mažiausiai iš dviejų komponentų - rūšių skaičiaus ir rūšių pasiskirstymo (gausos) tolygumo. Todėl negalima teigti, kad vienoje vietovėje radus daugiau rūšių joje bus būtinai didesnė ir biologinė įvairovė.

Genetinės įvairovės vertinimas. Genetinė įvairovė, arba genetinis polimorfizmas, nustatomas įprastais populiacinės ir molekulinės genetikos metodais.

Visus populiacinės genetikos metodus, naudojamus genetinės įvairovės vertinimui, galima suskirstyti į metodus, kuriais siekiama nustatyti kokybinių požymių įvairovę (spalvą, formą, plaukuotumą ir kt.) ir metodus, skirtus kiekybinių požymių (augimo intensyvumas vertinimui).

Paprastai kokybiniai genetinės įvairovės tyrimo metodai, taikomi populiacinėje genetikoje, remiasi organizmo morfologinių, arba fenotipinių (gr. phaino – parodau), požymių analize. Dažnai būna taip, kad vieną ar kitą organizmo fenotipinį požymį (lapo formą) lemia  tie patys genai arba to paties geno struktūrinės atmainos – aleliai. Tada apie genotipinį dažnumą (kintamumą) galima spręsti pagal atitinkamo fenotipinio požymio kokioje nors populiacijoje dažnumą. Sakykim, Lietuvoje pagal pušų kankorėžių sėklinių žvynelių skydelio formą aptinkama 43% su pakilusiais (f.gibba), 5-6% užsilenkusiais link kankorėžio pagrindo (f. hamata), 51% - plokščiais skydeliais (f. plana) ir tik 0,4% - užsilenkusiu link kankorėžio viršūnės (f. reflexa).

Kiekybiniai populiacinės  genetikos metodai pagrįsti kiekybinių rodiklių (aukščio, skersmens, svorio ir kt.) matavimais bei matematine analize (kiekybinius požymius paprastai lemia ne vienas, o keletas ar keliolika genų).

Tačiau šie metodai nėra patikimi, nes dažnai genai, lemiantys to paties požymio variantus (tiek kokybiniais , tiek ir kiekybiniais) yra nealeliniai. Patikimiausias  alelizmo kriterijus – geno vieta chromosomoje (aleliniai genai chromosomose užima tą pačią vietą – lokusą). Todėl vis plačiau, siekiant nustatyti genetinius skirtumus tarp populiacijų ir genotipų (organizmo genetinių savybių visuma vadinama genotipu – gr. genos – giminė, kilmė; typos – atspaudas, pavyzdys), taikomi biocheminiai ir DNR analizės metodai.

 

Galimybės identifikuoti genetinius skirtumus tarp populiacijų ir genotipų
(iš Eriksson, Ekberg, 2001)

 

Metodai

Populiacijų išskyrimas

Genotipų identifikavimas

Metriniai (matavimo)

reikšmingi adaptyviems požymiams

nėra tokių metodų

Morfologiniai

Nepatikimi

nepatikimi

Tam tikro izofermento lokuso analizė

Nepatikimas

nepatikimas

Daugelio izofermento lokuso

Analizė

Ribotas

kuo daugiau lokusų, tuo geriau

Branduolio DNR*

 

 

RFLP

Ribotas

Geras

RAPD

Ribotas

Geras

AFCP

Ribotas

Geras

EST

Ribotas

nepatikimas

Mikrosatelitai

Ribotas

labai geras

Chloroplasto DNR**

ribotas,

geras

kuo daugiau lokusų, tuo geriau

Mitochondrijų DNR

Geras

kuo daugiau lokusų, tuo geriau

·         * Branduolio DNR analizės metodai (angliški pavadinimai): RFLP – Restriction Fragment Lenght Polymorphism; RAPD – Random Amplified Polymorphic DNA; AFLP - Amplified Fragment Length Polymorphism; EST – Expressed Sequence Tag).

·         ** geras tik tuo atveju, kai paveldima iš motinos pusės.

 

Rūšių įvairovės vertinimas. Rūšių įvairovės vertinimui pirmiausia būtina identifikuoti kokioje nors bendrijoje esančių organizmų rūšis. Tačiau pats vertinimas tuo nesibaigia, nes rūšių įvairovę lemia ne tik rūšių skaičius, bet atitinkamos rūšies individų gausumas. Todėl biologinės įvairovės vertinimui naudojami tokie rodikliai: 1) tam tikros vietovės rūšių skaičius; 2) santykinis rūšių gausumas; 3) biologinės įvairovės indeksai.

Rūšių skaičius. Didelė dalis biologinės įvairovės tyrėjų dažniausiai apsiriboja rūšių gausos (turtingumo) nustatymu, kuris yra gaunamas skaičiuojant esamų rūšių kiekį. Svarbus šio tyrimo aspektas - imties dydis.

Jei tiriamasis plotas yra tinkamai atribotas erdvėje ir laike, ten esančios rūšys yra suskaičiuotos ir identifikuotos, tai rūšių skaičius yra pakankamai tinkamas biologinės įvairovės vertinimo matas. Rūšių tankumas, pavyzdžiui, rūšių skaičius kvadratiniame metre, yra dažniausiai naudojamas rūšių gausos nustatymo matas. Jis ypač mėgiamas botanikų.

Tačiau, jei plotas nėra visai aiškus, bet tam tikros bendrijos rūšių katalogas sudarytas, tada būtina atskirti kiekybinę rūšių gausą (rūšių skaičiaus ir individų skaičiaus ar biomasės santykis) nuo rūšių tankumo, kuris yra rūšių skaičius tam tikrame, apibrėžtame plote. Pavyzdžiui, žydinčių žolinių augalų rūšių skaičius Anglijoje didėja, didėjant plotui, kuriame tas skaičius nustatomas. Mažiausias plotas yra 1 kv. mylia, o didžiausias barelis reprezentuoja visą Angliją (žr. pav.).

Text Box: Augalų rūšių kiekis

 

 

 

 

 

 

 

 Rūšių gausos augimas priklausomai nuo imties dydžio (Magurran, 1988).

 

Esant tokioms sąlygoms (kai rūšių skaičius didėja, didėjant plotui) H.L.Sandersas pasiūlė metodą, vadinamą “išretėjimu” (angl. rarefaction). S.H.Hurlbertas (Hurlbert, 1971) šį metodą patobulino ir pateikė taip:

E(S)=∑{1-[(N-Ni)/(N/n)]},

čia: E(S) – laukiamas rūšių skaičius; n – standartizuotas ėminio dydis; N – bendras rastų individų skaičius; Ni -  i-osios rūšies individų skaičius.

Santykinis rūšių gausumas. Kai kurie paprasti įvairovės nustatymo indeksai yra išvesti naudojant S (sutiktų rūšių skaičius) ir N (bendras visų rūšių individų skaičius) kombinacijas. Santykinis rūšių gausumas (d) gali būti įvertinamas naudojant tokius paprastus indeksus: d = S/lgA; d = S/lg N; d = S/N; d = S/100, čia: A – apskaitos aikštelės plotas (m2). Tokiems priklauso Margalefo įvairovės indeksas  Dmg = (S-1)/lnN, o taip pat Mechiniko indeksas - Dmn = S/.

Apie biologinės įvairovės indeksų skaičiavimą kalbėsime kitame skyrelyje.

Ekosisteminės ir geosisteminės įvairovės vertinimas. Šių įvairovių vertinimui kol kas nėra sukurti kokie nors ypatingi metodai, o naudojami tie patys kaip ir vertinant rūšių įvairovę, t.y. nustatomi miško ar kraštovaizdžio tipai, augalų asociacijos ir pan., o po to skaičiuojami tie patys rodikliai ir indeksai.

 

Biologinės įvairovės indeksai ir jų skaičiavimas

 Yra daug ir įvairių biologinės įvairovės indeksų. Dažniausiai jie naudojami vertinant rūšių įvairovę. Visų jų skaičiavimuose dažniausiai naudojami du komponentai – bendrijoje esančių rūšių skaičiaus ir ją sudarančių rūšių individų gausa. Čia aptarsime tik tris iš jų, kurie kitų indeksų tarpe išsiskiria tuo, kad atspindi šiek tiek kitokias (skirtingas) biologinės įvairovės charakteristikas.

Šenono–Vynerio (Shannon–Wiener) indeksas (H). Kartais šis indeksas vadinamas tiesiog Šenono. Jis dar gali būti vadinamas entropijos (chaotiškumo) indeksu.

Indeksas naudojamas bendrai augalijos įvairovei vertinti, t.y. įvertinti augalų bendrijom pagal tai, kiek rūšių jas sudaro ir kaip tolygiai bendrijoje jos yra pasiskirsčiusios. Šiuo atveju rūšys, kurių kiekis bendrijoje yra nežymus, koeficiento dydžiui turi didesnės įtakos nei dominantinės. Esant vienodam rūšių skaičiui, maksimali entropija (tuo pačiu ir didžiausias indeksas) būna tada, kai visų rūšių dalyvavimas bendrijoje yra to paties dydžio. Didėjant rūšių skaičiui, indekso reikšmė didėja.

,

čia: n – bendras rūšių skaičius bendrijoje; Ni – i–tosios rūšies gausumas (projekcinis padengimas, biomasė arba individų skaičius); N – bendras gausumas (projekcinis padengimas, biomasė arba individų skaičius).

Gali būti naudojama ir kiek kitokia šio indekso forma:

H =

čia: si – rūšies i dalis (gausumas) bendrijoje, dažniausiai apskaičiuojamas kaip:

 si =ci/ctot,

čia: ci – rūšies i projekcinis padengimas, %; ctot,  - bendras projekcinis viso augalijos ardo padengimas, %;  N – bendras rūšių skaičius apskaitos plotelyje (analizuojamoje teritorijoje).

Šenono (Shannon) indekso kitimo sritis yra nuo 0 (maža rūšių įvairovė) iki ln N (didelė rūšių įvairovė).

Pilu (Pielou) indeksas (E). Indeksas kitaip dar vadinamas tolygumo rodikliu. Jis, kaip ir Šenono indeksas, atspindi rūšies dalyvavimą bendrijoje (dalį), bet leidžia palyginti rūšinę įvairovę bendrijų, kurias sudaro skirtingas rūšių skaičius. Pavyzdžiui, jeigu rūšys tolygiai gausios, indekso dydis bus toks pat tiek bendrijoje, kurią sudaro 2 rūšys, tiek ir bendrijoje, kurią sudaro 20 rūšių. Pilu indeksas keičiasi nuo 0 iki 1. Maksimalią reikšmę indeksas pasiekia tada, kai visos rūšys bendrijoje (apskaitos aikštelėj, tiriamame plote) tolygiai gausios (E=1).

E = ,     Hmax = ln N,

čia: H – Šenono indeksas; N – bendras rūšių skaičius apskaitos aikštelėje.

Simpsono (Simpson) indeksas (S). Indeksas parodo vienos ar kitos rūšies dominavimą bendrijoje. Didžiausią įtaką indekso dydžiui daro didžiausią projekcinį padengimą turinčios rūšys.

Esant tam pačiam rūšių skaičiui, indekso reikšmė bus didesnė tose bendrijose, kuriose dominuoja tik viena rūšis, o kitų rūšių dalis bendrijoje nežymi (artima 0).

Indeksas apskaičiuojamas:

S = .

                                                                                                                          

Kur didžiausia miškų biologinė įvairovė?

Kaip jau minėjome, didesne rūšių įvairove pasižymi atogrąžų miškai, bet biologinės įvairovės požiūriu jie nėra vienodai svarbūs. Mokslininkai nustatė globalinės reikšmės vietoves augalų rūšių įvairovės požiūriu. Joms priskiriami taip vadinami biologinės įvairovės ir endeminiai “centrai”. Biologinės įvairovės centrams priskiriami miškai su išskirtinai aukšta rūšine įvairove, o endeminiams - miškai su didele endeminių (tik toje vietoje paplitusių) rūšių dalimi. Dabartiniu metu pasaulyje išskirti 234 tokie “centrai”.  Daugiausia jų yra Afrikoje (84) bei Šiaurės ir Pietų Amerikoje (75). Šalims, kurios turi didelį kiekį tokių “centrų”, skiriamos įvairių tarptautinių aplinkosaugos programų lėšos.

Lietuvos miškai taip pat nevienodi biologinės įvairovės požiūriu. Pavyzdžiui, daugiausia rūšių dirvožemio gyvojoje dangoje (žoliniai augalai, kerpės ir samanos) turi Vidurio Lietuvos miškai. Čia viename kvadratiniame metre vidutiniškai daugiau nei 50 augalų rūšių, kai tuo tarpu Pietų Lietuvos pušynuose – dvigubai mažiau, t.y. 25-30 rūšių.

Tačiau miškai nėra vientisi, o turi tokius intarpus, arba „centriukus“ (turtingos žoline augalija giraitės, pelkių, upelių krantai, lapuočių grupės, seni kelmai, sausuoliai ir pan.), kuriuose gyvena įvairios augalų ir gyvūnų rūšys, neaptinkamos neaptiksime aplink esančiame miške. Tokie „centriukai“ yra labai reikšmingi biologinės įvairovės požiūriu. Jie vadinami kertinėmis miško buveinėmis (angl. key-biotops), arba sutrumpintai - KMB. Kertinę miško buveinę specialistai apibrėžia kaip miško plotą, kuriame yra didelė tikimybė aptikti nykstančių, pažeidžiamų, retų ar saugotinų buveinių specializuotųjų  ir indikatorinių rūšių.

KMB idėja į Lietuvą atkeliavo iš Skandinavijos kraštų. Čia auga daug vienarūšių, vienaamžių medynų, todėl miško įvairovė ypač vertinama.

Lietuvoje, padedant švedų specialistams, atlikta kertinių miško buveinių inventorizacija. Dabar Lietuvos miškuose išskirta apie 9 tūkst. KMB. KMB plotas nėra labai didelis - svyruoja nuo paskirų medžių iki 126 ha; vidutinis plotas – 3,48 ha.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lietuvos miškų zonavimas pagal augalų skaičių (viršuje) ir Šenono-Vynerio biologinės įvairovės indeksą (apačioje) (Lietuvos miškų instituto duomenys).

 

KMB pažymėtos natūroje ir saugomos. Jose vienokiu ar kitokiu laipsniu ribojama ūkinė veikla. KMB apsaugą kontroliuoja tarptautinės miškų sertifikavimo organizacijos (skaitytojams priminsime, kad taip vadinami „žalieji“ sertifikatai pirkėjui suteikia garantijas, jog perkami miško produktai yra iš gerai tvarkomo miško).

  

Kertinių miško buveinių plotas svyruoja nuo paskirų medžių užimamo ploto iki kelių dešimčių ar šimtų hektarų. Kertinė miško buveinė Dubravos girioje.

 

 

Biologinė įvairovė mažėja? Kokios to priežastys?

Rūšių skaičius Žemėje nuolat mažėja. Manoma, kad per paskutiniuosius kelis šimtmečius vien paukščių pasaulyje išnyko apie 400-500 rūšių. Mokslininkai prognozuojama, kad iki 2015 metų išnyks 2-8% visų faunos rūšių. Rūšių nykimo tempai spartėja – jei per paskutiniuosius trejetą šimtą metų augalų ir gyvūnų rūšių išnykimas pagreitėjo nuo 5 iki 50 kartų, tai paskutiniaisiais dešimtmečiais - net kelis tūkstančius kartų. Daugiausia nyksta įvairios vabzdžių rūšys, kartais net neatrastos ir mokslui nežinomos (   pav.).

 

Stulpeliais pavaizduota, kiek santykinai pastaraisiais metais išnyksta gyvosios gamtos rūšių: atskirai paukščių, žinduolių, žuvų, augalų ir vabzdžių. Daugiausia išnyksta vabzdžių, mažiausia – žinduolių.

 

           Svarbiausia gyvūnų ir augalų rūšių išnykimo priežastis – biotopų sunaikinimas. Šiuo atžvilgiu “pavojingiausi” tropiniai miškai. Jeigu, pavyzdžiui arktinėse platformose išnyksta 1-2 rūšys, tai tropiniuose miškuose – net 43.

           Manoma, kad pagrindiniai veiksniai, mažinantys biologinę įvairovę, be buveinių praradimo ir jų suskaldymo, yra: dirvožemio, vandens ir atmosferos tarša (teršalai pažeidžia ne tik fauną ir florą, bet ir įprastas jų gyvenimo sąlygas, dėl ko degraduoja ne tik buveinės, bet ir išnyksta kai kurios rūšys, ypač jautrios taršai); naujų gyvūnų ir augalų rūšių introdukcija (naujos rūšys gali “nukonkuruoti” vietines arba jas asimiliuoti); klimato pokyčiai (šiltėjantis klimatas gali “pastūmėti” rūšies optimumą link šiaurės, kai kurios rūšys nespėtų prisitaikyti prie pakitusių aplinkos sąlygų ir išnyktų); biotechnologijų plėtra (naujos, žmogaus sukurtos augalų ir gyvūnų veislės gali pakeisti laukinius varietetus;, be to, naujai sukurti augalai gali tapti “neskanūs“  kai kuriems vabzdžiams ir taip sumažinti jų įvairovę); prekyba  egzotinėmis augalų ir gyvūnų rūšimis.

      Tačiau rūšių nykimo pobūdis yra sunkiai prognozuojamas. Pavyzdžiui, Jamaika prarado 90% miškų, bet tik 5 induočių augalų rūšis. Nors šiandien nematome laukto išnykimo lygio, bet yra visi požymiai, liudijantys, kad tai gali atsitikti.

Biologinės įvairovės apsauga miškuose

Didžiulis dėmesys, saugant biologinę įvairovę, skiriamas biologinės įvairovės išsaugojimui natūraliomis sąlygomis (in situ). Paprastai laikomasi tokios in situ saugojimo taisyklės: saugoma gyvenimo sąlygų – buveinių – įvairovė, o tai sudaro prielaidas ir visų lygių įvairovei išsilaikyti, nes praktiškai kokioje nors teritorijoje neįmanoma identifikuoti, suskaičiuoti visas rūšis ir jų formas (nuo mikroorganizmų iki stambiųjų žinduolių ar medžių). Tokiu principu pagrįstas daugelio šalių saugomų teritorijų išskyrimas. Panašūs principai taikomi ir kertinėse buveinėse. Kertinių buveinių saugojimas sietinas su natūralios miško augmenijos palaikymu, retų ir nykstančių rūšių išsaugojimu, mišraus įvairiaamžio ir įvairiaardžio miško propagavimu.

Lietuvos miškų biologinė įvairovė saugojama nacionaliniuose parkuose, rezervatuose, draustiniuose. Saugomos teritorijos apima trečdalį miškų ploto. Saugomi plotai, matyt, dar išsiplės - Gamtos buveinių, laukinės augmenijos ir gyvūnijos direktyva (92/43 EEC) numato beveik 200 retų ir sparčiau nykstančių Europos buveinių apsaugą bei jų įtraukimą į ES saugomų teritorijų tinklą, vadinamą NATURA 2000, o iš Lietuvoje esančių 52 saugotinos europinės reikšmės buveinių net 11 yra miškuose (čia buveine suprantamas miško tipas). Lietuvos miškuose atrinktos 236 vietovės, atitinkančios atrankos kriterijus, užima apie 40 tūkst. ha plotą (tiesa, ES direktyvose pabrėžiama, kad turi būti saugomas tam tikras kiekis (procentas) atitinkamo tipo buveinių; koks šitas procentas turėtų būti, kol kas nėra aišku). O kur dar paukščių apsaugai svarbios teritorijos, steigiamos remiantis ES Paukščių direktyva (paukščių apsaugai svarbių teritorijų atrankos kriterijus bendras plotas Lietuvoje sudaro apie 600 tūkst. ha). Biologinė įvairovė saugoma ir kertinėse miškų buveinėse (apie tai jau kalbėjome).

Tačiau biologinės įvairovės (šiuo atveju augalų ir gyvūnų rūšių) saugojimas vien saugomose teritorijose ir kertinėse buveinėse, ribojant jose ūkinę veiklą, būtų nepakankamas problemos sprendimo būdas. Biologinę įvairovę galima saugoti ir želdinant mišką, ugdant medynus, tiesiant kelius, sausinant pelkes ir t.t. Kai kurie biologinės įvairovės išsaugojimo aspektai yra įtraukti į įvairius nuostatus bei taisykles.

Nors pastaruoju metu miškotyroje didelis dėmesys skiriamas biologinės įvairovės išsaugojimo problemoms, tačiau dar daug netgi teorinio pobūdžio klausimų laukia savo atsakymo. Štai, pavyzdžiui, ekotonuose (tarkim, pamiškėje) rūšių skaičius bus didesnis nei miške ar lauke (pievoje) atskirai paėmus. Tačiau juk čia apie miško ar pievos ekosistemos tvarumo padidėjimą ir kalbos negali būti (ar, kalbėdami apie miško ekosistemas, galime joms taikyti ekologijoje vartojamą terminą „planktono paradoksas“?). Kita vertus, neaišku, kiek ir kokių miškų reikėtų Lietuvoje saugoti, kad juose būtų išsaugotas  esamas biologinės įvairovės lygis.


Naturales Scientiae Omnibus