Introduktion til biodiversitet
Fag
Biologi
Antal normalsider
14,5
Skrevet af
Center for Makroøkologi, Evolution og Klima
Læseformål
Når du har læst teksten, skal du kunne:
- definere begrebet biodiversitet samt beskrive de tre niveauer af biodiversitet og give eksempler på, hvordan niveauerne overlapper.
- redegøre for og sammenligne målemetoder inden for de tre niveauer af biodiversitet.
- redegøre for og give eksempler på dataindsamling og databehandling inden for biodiversitet.
Videoresumé: Se denne opsummerende video inden du læser teksten.
Hvad er biodiversitet?
Biodiversitet er biologiens fagbetegnelse for mangfoldigheden af liv. Ordet biodiversitet er sammensat af ordene biologisk og diversitet. Denne tekst er en introduktion til, hvad biodiversitet er, hvorfor den er vigtig, og hvordan man kan undersøge og måle biodiversitet.
Biodiversitet er mangfoldigheden af liv på Jorden
Biodiversitet handler om den enorme vrimmel af liv, vi har på Jorden. Det handler om alle arterneEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer,Et individ er en selvstændig en- eller flercellet organisme, enEt individ er en selvstændig en- eller flercellet organisme, enten en plante, et dyr eller en mikroorganisme. Et individ kan fx være en encellet alge, et egetræ eller en løve.Læs mere der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere. Andre definitioner på begrebet ’art’ er fx baseret på evolutionære processer.Læs mere af både planter, dyr, svampe, alger og mikroorganismer.Mikroorganismer er et samlet begreb for organismer, der kun kan Mikroorganismer er et samlet begreb for organismer, der kun kan ses under forstørrelse med fx en lup eller et mikroskop. Mikroorganismer er bl.a. virus, bakterier, encellede alger, encellede dyr eller mikroskopiske svampe.Læs mere Det handler om arterneEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer,Et individ er en selvstændig en- eller flercellet organisme, enEt individ er en selvstændig en- eller flercellet organisme, enten en plante, et dyr eller en mikroorganisme. Et individ kan fx være en encellet alge, et egetræ eller en løve.Læs mere der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere. Andre definitioner på begrebet ’art’ er fx baseret på evolutionære processer.Læs meres generEt gen er et stykke af en organismes DNA, der fungerer som ”opEt gen er et stykke af en organismes DNA, der fungerer som ”opskrift” for noget i organismen – fx har vi mennesker gener, som definerer vores øjenfarve. Gener er arvelige fra forældre til afkom.Læs mere og deres tilpasningerTilpasninger hos organismer er ændringer, som er skabt over lanTilpasninger hos organismer er ændringer, som er skabt over lang tid, og som giver organismerne en fordel i deres omgivende miljø. Fordelagtige tilpasninger, som er arvelige, er nøglemekanismen i arters evolution.Læs mere og om de måder, som arterneEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer,Et individ er en selvstændig en- eller flercellet organisme, enEt individ er en selvstændig en- eller flercellet organisme, enten en plante, et dyr eller en mikroorganisme. Et individ kan fx være en encellet alge, et egetræ eller en løve.Læs mere der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere. Andre definitioner på begrebet ’art’ er fx baseret på evolutionære processer.Læs mere spiller sammen med hinanden og deres omgivelser på.
Hvis det lyder indviklet, så er det helt rigtigt forstået. Livets mangfoldighed er nemlig ret kompliceret. Alle former for liv på Jorden har gennemgået millioner af års evolution,Evolution er den gradvise tilpasning af arter over lang tid, basEvolution er den gradvise tilpasning af arter over lang tid, baseret på ændringer i populationerEn population er en gruppe af individer af samme art, som får aEn population er en gruppe af individer af samme art, som får afkom med hinanden og som derfor udveksler genetisk materiale med hinanden.Læs meres genetiske sammensætning og på populationerEn population er en gruppe af individer af samme art, som får aEn population er en gruppe af individer af samme art, som får afkom med hinanden og som derfor udveksler genetisk materiale med hinanden.Læs merenes geografiske isolation fra hinanden. Alle de arter, som vi kender i dag, er udviklet gennem millioner af års evolution.Læs mere og i naturen foregår der hele tiden milliarder af interaktionerInteraktioner i biologien er enten den måde, som organismer påInteraktioner i biologien er enten den måde, som organismer påvirker hinanden på, når de lever sammen, eller den måde, som organismer påvirker abiotiske faktorer i deres miljø på. Interaktioner kan fx være insekters bestøvning af planter eller regnormes påvirkning af jordbunden.Læs mere mellem individer,Et individ er en selvstændig en- eller flercellet organisme, enEt individ er en selvstændig en- eller flercellet organisme, enten en plante, et dyr eller en mikroorganisme. Et individ kan fx være en encellet alge, et egetræ eller en løve.Læs mere populationerEn population er en gruppe af individer af samme art, som får aEn population er en gruppe af individer af samme art, som får afkom med hinanden og som derfor udveksler genetisk materiale med hinanden.Læs mere og deres omkringliggende miljø.
Uanset om man er forsker eller gymnasieelev, så handler biodiversitet om at forstå, hvad der skaber denne komplekse mangfoldighed.
Biodiversitetens store spørgsmål
Som du nok allerede ved, så handler biologi om at forstå alt det levende. Biodiversitet er et emne inden for biologi, som handler om at finde de mønstre og mekanismer, som kan besvare nogle af de helt store spørgsmål om livet på Jorden som fx:
- Hvor mange arter findes der på Jorden?
- Hvordan er den biologiske mangfoldighed fordelt på Jorden?
- Hvordan bevæger arterne sig rundt på Jorden?
- Hvordan spiller arterne sammen med hinanden og økosystemerne?
- Hvordan er arterne opstået, og hvorfor uddør nogle arter frem for andre?
- Hvilke økosystemer og arter fandtes i fortiden, og hvad kan de fortælle os om nutiden?
- Hvordan vil økosystemerne, arterne og arternes fordeling på Jorden udvikle sig i fremtiden?
Det sidste spørgsmål er naturligvis virkeligt interessant at forsøge at besvare, fordi vi lever i en tid, hvor mennesket ødelægger økosystemer og udrydder arter i et omfang som aldrig før. Men for at kunne besvare det sidste spørgsmål om, hvordan fremtiden ser ud, så skal man først kende svarene på nogle af de andre spørgsmål.
Hvorfor er det vigtigt?
I dag er mere end 75 % af landjordens naturlige økosystemer påvirkede eller decideret ødelagteIPBES (2018): “Assessment Report on Land Degradation and RestoraIPBES (2018): “Assessment Report on Land Degradation and Restoration”Læs mere af menneskets aktiviteter og ressourceforbrug. Det skyldes eksempelvis, at vi fælder oprindelige skove og laver arealerne om til landbrug.
Påvirkningerne af økosystemerne er hovedårsagen til, at Jordens arter uddør med en hastighed, som er 100 til 1000 gange højere,Pimm m.fl. (2014): “The biodiversity of species and their rates Pimm m.fl. (2014): “The biodiversity of species and their rates of extinction, distribution, and protection” i tidsskriftet Science.Læs mere end den naturligt ville være. Det vil sige, at der lige nu uddør hundredevis af arter hvert eneste år.
Hvis man bruger lidt tid på at tænke over de her tal, så forstår man, hvorfor biodiversitet er så vigtigt et emne. Det betyder nemlig, at vi befinder os i en masseuddøen – den største i 65 millioner år – som vi endnu ikke kender konsekvenserne af. Hvis man ønsker at ændre denne udvikling, så er det afgørende at forstå, hvordan biodiversiteten fungerer.
Biodiversitetens tre niveauer
For bedre at kunne forstå de komplekse sammenhænge, som biodiversiteten består af, kan man dele den ind i tre niveauer: Genetisk diversitet, artsdiversitet og økosystemdiversitet (figur 1).
Artsdiversitet
Artsdiversitet handler om mangfoldighed af arterEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer, der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere. Andre definitioner på begrebet ’art’ er fx baseret på evolutionære processer.Læs mere. Artsdiversitet kan bl.a. måles som:
- Artsrigdom: Antallet af forskellige arterEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer, der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere. Andre definitioner på begrebet ’art’ er fx baseret på evolutionære processer.Læs mere i et område. Høj artsrigdomArtsrigdom er antallet af arterEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer, der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere. Andre definitioner på begrebet ’art’ er fx baseret på evolutionære processer.Læs mere i et bestemt område.Artsrigdom er antallet af arterEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer, der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere. Andre definitioner på begrebet ’art’ er fx baseret på evolutionære processer.Læs mere i et bestemt område.Læs mere er altså lig med, at der i et område findes mange forskellige arterEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer, der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere. Andre definitioner på begrebet ’art’ er fx baseret på evolutionære processer.Læs mere, mens lav artsrigdomArtsrigdom er antallet af arterEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer, der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere. Andre definitioner på begrebet ’art’ er fx baseret på evolutionære processer.Læs mere i et bestemt område.Artsrigdom er antallet af arterEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer, der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere. Andre definitioner på begrebet ’art’ er fx baseret på evolutionære processer.Læs mere i et bestemt område.Læs mere er lig med, at der kun er få forskellige arterEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer, der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere. Andre definitioner på begrebet ’art’ er fx baseret på evolutionære processer.Læs mere tilstede.
- Hyppighed: Når man måler en arts hyppighed,Hyppighed betegner hvor ofte noget forekommer. Stor hyppighed beHyppighed betegner hvor ofte noget forekommer. Stor hyppighed betyder, at noget forekommer ofte, mens lav hyppighed betyder, at noget ikke forekommer ofte.Læs mere så måler man, hvor mange individer der findes af arten. Man kan observere forskelle i en arts hyppighed i forskellige områder ved at lave en hyppighedsfordeling. Med en hyppighedsfordeling kan man fx udtale sig om, hvorvidt der er en jævn fordeling af arterEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer, der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere. Andre definitioner på begrebet ’art’ er fx baseret på evolutionære processer.Læs mere mellem flere områder, om enkelte arterEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer, der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere. Andre definitioner på begrebet ’art’ er fx baseret på evolutionære processer.Læs mere dominerer, eller om der er mange sjældne arterEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer, der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere. Andre definitioner på begrebet ’art’ er fx baseret på evolutionære processer.Læs mere.
- Biomasse: Forskelle på hvor meget de forskellige arterEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer, der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere. Andre definitioner på begrebet ’art’ er fx baseret på evolutionære processer.Læs mere fylder vægtmæssigt (deres masse) i miljøet. Der er fx stor forskel på en enkelt rævs masse og massen af en enkelt myre, og derfor er der også forskel på de to individers betydning for miljøet. Men den samlede biomasseBiomasse er den samlede masse af noget levende. Biomasse måles Biomasse er den samlede masse af noget levende. Biomasse måles ofte som tørvægten af kulstof (carbon) i en prøve pr. arealenhed, fx som kg kulstof pr. kvadratmeter, eller som tørvægten af kulstof af et individ.Læs mere – og miljømæssige betydning – af flere hundrede tusinde myrer i en myretue er måske ikke så forskellig fra en population af ræve.
Genetisk diversitet
Genetisk diversitet handler om forskellighed i DNA. Ofte måles genetisk diversitet som de forskelle, man kan finde mellem individers DNA-sekvenserEn DNA-sekvens er et stykke af en organismes samlede DNA. DNA erEn DNA-sekvens er et stykke af en organismes samlede DNA. DNA er et molekyle, som er sammensat som en kæde af nukleotider (A, T, C og G). DNA udgør den genetiske information – arvematerialet – i alle levende organismer.Læs mere og gener. Man kan se på genetisk diversitet på flere måder:
- Mellem individer, som ikke er samme art (det kaldes interspecifik genetisk diversitet).
- Mellem individer af den samme art (det kaldes intraspecifik genetisk diversitet).
Som udgangspunkt er det positivt, at en population af en bestemt art har en høj intraspecifik genetisk diversitet. Det betyder nemlig, at populationen har bedre mulighed for at overleve, hvis den pludselig skal tilpasse sig nye omgivelser eller forhold, fx hvis der opstår nye sygdomme, hvis den i højere grad bliver udsat for jagt af andre arter, eller hvis miljøet eller klimaet forandrer sig.
Hvis en population har en høj intraspecifik genetisk diversitet, så er chancen for, at der er nogle individer i bestanden, som er bedre tilpasset til de nye forhold større end i populationer, der er mere genetisk ens. Hvis en population omvendt har lav genetisk diversitet, så kan den blive særligt følsom over for den slags pres, som ændrede forhold skaber.
Lav genetisk diversitet kan opstå i en population, hvis den bliver meget lille. Det skyldes både, at en lille populationsstørrelse øger risikoen for indavl,Indavl er en proces som foregår, når to genetisk beslægtede iIndavl er en proces som foregår, når to genetisk beslægtede individer reproducerer. Der findes arter som naturligt indavler, fx en lang række planter. Men hos arter som ikke naturligt indavler, kan indavl have skadelige konsekvenser.Læs mere og at en lille populationsstørrelse øger effekten af genetisk drift.Genetisk drift er en tilfældig proces, hvor frekvensen af allelGenetisk drift er en tilfældig proces, hvor frekvensen af alleler (udgaver af et bestemt gen) i en population ændres over tid. Ændringen skyldes, at det er tilfældigt hvilke individer, der reproducerer i en population. Pga. tilfældigheden af genetisk drift fører processen altid til, at en populations genetiske diversitet falder over tid – med mindre der kommer nye genetiske varianter til populationen fra udefrakommende populationer.Læs mere Genetisk drift foregår i alle populationer, men effekten er mere drastisk jo mindre populationen er.
Eksempel: Hvordan kunne verdens mest talrige fugl uddø?
Den amerikanske vandredue (Ectopistes migratorius) var engang verdens mest talrige fugl. Beboere i den østlige del af Nordamerika har i løbet af 1800-tallet skrevet ned, hvordan det tog flere timer – nogle gange dage – før de enorme flokke af vandreduer havde passeret himlen, som i dagstimerne blev farvet mørk af fuglenes overflyvning.
Da bestandene af vandreduer var på deres højeste, levede der mellem 3-5 milliarder individer i Nordamerika. Men i slutningen af 1800-tallet, efter de første europæere var ankommet, begyndte mennesker at jage vandreduerne. Jagten var så intens, at antallet af duerne faldt drastisk og hurtigt. Den sidste levende vandredue på Jorden døde d. 1. september 1914 i Cincinnatis zoologiske have.
Det kan naturligvis være svært for en art at overleve, hvis mennesker driver jagt på den, men vandreduen har haft ekstra svært ved at overleve, fordi populationerne havde meget lav genetisk diversitet allerede inden menneskenes jagt begyndte. Det fandt en gruppe forskere ud af i 2017.Murray m.fl. (2017): “Natural selection shaped the rise and fallMurray m.fl. (2017): “Natural selection shaped the rise and fall of passenger pigeon genomic diversity” i tidsskriftet Science.Læs mere
Vi kan ikke vide os helt sikre på, hvorfor vandreduernes genetiske diversitet var så lav, før arten forsvandt. Måske skyldes det, at populationen på flere milliarder individer stammede fra en enkelt lille og isoleret population, som ikke har haft meget intraspecifik genetisk diversitetGenetisk diversitet mellem individer, som er samme art.Genetisk diversitet mellem individer, som er samme art.Læs mere at sprede.
Eller måske skyldes det, at vandreduerne på et tidligere tidspunkt har været truet af fx sygdom, og at det førte til, at deres populationsstørrelse, og dermed genetiske diversitet, faldt drastisk. Herefter er vandreduernes populationsstørrelse steget, men den genetiske diversitet nåede ikke at vokse med, før mennesker i midten af 1800-tallet begyndte at skyde dem. Derfor – og muligvis også pga. sygdom, som kan have ramt vandreduerne på samme tid – var vandreduerne ikke modstandsdygtige nok til at kunne klare presset.
Måske havde vandreduen haft nemmere ved at overleve menneskernes jagt, hvis de havde haft en højere genetisk diversitet. Det er lige nu forskernes bedste forklaring på, hvorfor vandreduen på så kort tid gik fra at mørklægge himlen i flokke på milliarder til at uddø.
Økosystemdiversitet
Økosystemdiversitet handler om mangfoldighed af økosystemer.Et økosystem er alt det levende (fx planter, dyr og mikroorganiEt økosystem er alt det levende (fx planter, dyr og mikroorganismer) i et område, og deres interaktioner med områdets ikke-levende elementer som fx vand, jordbundens kemi eller vejret. Et økosystem kan fx være en skov, en bjergside, en savanne eller et tropisk koralrev.Læs mere Et økosystem er både alt det levende (biotiske),Noget biotisk er noget levende, fx planter, dyr eller svampe.Noget biotisk er noget levende, fx planter, dyr eller svampe.Læs mere som findes i et område – alt fra planter til dyr, svampe og mikroorganismer – og det levendes samspil med områdets ”ikke-levende” (abiotiske)Noget abiotisk er noget ikke-levende, fx sollys, vind og temperaNoget abiotisk er noget ikke-levende, fx sollys, vind og temperatur.Læs mere elementer som vand, jordbundens kemi eller klimaet.Klima er mønstrene af bl.a. temperatur, nedbør og vind for et Klima er mønstrene af bl.a. temperatur, nedbør og vind for et område over en længere tidsperiode.Læs mere Et økosystem kan fx være et stykke af en flod i et bjergområde, men man kan også se på hele bjergområdet som et økosystem i sig selv.
Når man studerer økosystemdiversitet, så foregår det ofte på en relativ stor skala, fx ved at kigge på, hvor mange økosystemtyperØkosystemtyper kan fx være tropiske skove, tørre ørkener ellØkosystemtyper kan fx være tropiske skove, tørre ørkener eller bjerge dækket med is og sne.Læs mere der findes i Danmark eller i Europa. På figur 2 forneden vises et kort over Jordens økosystemdiversitet inddelt i kvadrater på 100.000 km2. Her kan man se, at der er nogle områder på Jorden, der indeholder flere økosystemtyperØkosystemtyper kan fx være tropiske skove, tørre ørkener ellØkosystemtyper kan fx være tropiske skove, tørre ørkener eller bjerge dækket med is og sne.Læs mere end andre – disse områder har en større økosystemdiversitet.
På en mindre skala kan man også vælge at kigge på habitatdiversitet.Habitatdiversitet handler om, hvor mange forskellige habitater dHabitatdiversitet handler om, hvor mange forskellige habitater der findes i et økosystem eller et landskab.Læs mere Her kigger man på hvor mange forskellige habitater,Et habitat er et område i et økosystem, som er et levested forEt habitat er et område i et økosystem, som er et levested for en art, fx dyr, planter eller mikroorganismer.Læs mere der findes inden for et mindre landskab eller økosystem, fx variationen af habitater i et enkelt skovområde.
Økosystemdiversiteten i bjergskovene i Andes er meget høj. Her findes bl.a. tropisk skov, tågeskov, græsland og landskaber med krat og buske.
Økosystemdiversiteten i Grønland er lav. Den dominerende økosystemtype er arktisk tundra.
Økosystemdiversiteten i Sahara er meget lav. Den dominerende økosystemtype er tør ørken.
Økosystemdiversiteten i Danmark er lav. Det meste af Danmarks areal bruges til landbrug. Ellers er de dominerende økosystemtyper skov og åbne landskaber.
Økosystemdiversiteten omkring det sydlige Cambodia er høj. Her findes bl.a. tropiske skove og bjergskove.
Figur 2. Nogle steder på Jorden findes der en højere økosystemdiversitet end andre steder. Her er Jordens landområder inddelt i kvadrater på 100.000 kvadratkilometer, og farven viser antallet af forskellige økosystemtyper, som findes inden for kvadratets område.
Figur 2. Nogle steder på Jorden findes der en højere økosystemdiversitet end andre steder. Her er Jordens landområder inddelt i kvadrater på 100.000 kvadratkilometer, og farven viser antallet af forskellige økosystemtyper, som findes inden for kvadratets område.
Eksempel: Suserup Skov
Siden 1920 har Suserup Skov i Sorø haft status som urørt skov.Urørt skov er skove, hvor konventionel skovdrift er stoppet ophUrørt skov er skove, hvor konventionel skovdrift er stoppet ophørt. I urørte skove vil der over tid findes mange gamle træer, døde stammer, lysåbne og skyggede områder samt vådområder. Det giver plads til levesteder for fugle, insekter, svampe, mosser og planter.Læs mere Det betyder, at skoven får lov til at passe sig selv uden menneskelig påvirkning. Man fælder altså ikke træerne, man drænerDræning foregår ved, at man anlægger grøfter i landskabet, dDræning foregår ved, at man anlægger grøfter i landskabet, der trækker vandet ud af jorden, så den bliver tør nok til, at man kan dyrke træer.Læs mere ikke skovens vådområder, og man lader de naturlige processer i skoven udfolde sig frit. Langt de fleste skove i Danmark er produktionsskove, som er plantet med det formål at dyrke træer, som skal fældes og bruges til byggeri eller energiproduktion.
I en urørt skov vil der typisk være en højere habitatdiversitet end i en produktionsskov. I den urørte skov vil der være både meget gamle og helt unge træer side om side, og der vil være træer, som er døde og i gang med en forrådnelsesproces. Det skaber habitater for arter, som er afhængige af dødt plantemateriale, fx mange arter af svampe og insekter – arter som kan være sjældne andre steder. En urørt skov vil også have flere vådområder, fx moser og små søer, end en produktionsskov.
Niveauerne overlapper
Genetisk diversitet
Fx hvordan individer af samme art har forskelligt DNA (intraspecifik genetisk diversitet).
Økosystemdiversitet
Fx antallet af forskellige økosystemtyper inden for et område.
Artsdiversitet
Fx antallet af arter forskellige steder på jorden, og hvordan arterne er fordelt forskelligt.
Overlap mellem artsdiversitet og økosystemdiversitet
Fx hvordan områder med mange forskellige habitater også vil have et højt antal arter.
Overlap mellem genetisk diversitet og artsdiversitet
Fx hvordan individer af forskellige arter har forskelligt DNA (interspecifik genetik diversitet).
Overlap mellem genetisk diversitet og økosystemdiversitet
Fx øget eller begrænset udveksling af gener pga. afgrænsning i et økosystem (bjerge, floder, m.m).
Overlap mellem genetisk diversitet, artsdiversitet og økosystemdiversitet
Fx hvordan individer fra forskellige populationer udveksler gener i et område, som er opdelt (fx af bjerge eller floder), og hvordan den proces med tiden kan føre til udvikling af nye arter.
Figur 3. Biodiversitet kan inddeles i tre niveauer: Genetisk diversitet (gul), artsdiversitet (blå) og økosystemdiversitet (rød). Man kan se på niveauerne hver for sig, men i mange situationer overlapper de hinanden, og det giver derfor mening at kigge på flere niveauer på én gang. Figuren her giver eksempler på, hvordan man kan undersøge biodiversitet inden for de tre niveauer, men også i de områder, hvor niveauerne overlapper hinanden og derfor ikke kan adskilles.
Figur 3. Biodiversitet kan inddeles i tre niveauer: Genetisk diversitet (gul), artsdiversitet (blå) og økosystemdiversitet (rød). Man kan se på niveauerne hver for sig, men i mange situationer overlapper de hinanden, og det giver derfor mening at kigge på flere niveauer på én gang. Figuren her giver eksempler på, hvordan man kan undersøge biodiversitet inden for de tre niveauer, men også i de områder, hvor niveauerne overlapper hinanden og derfor ikke kan adskilles.
Man kan kigge på de tre niveauer af biodiversitet hver for sig, men det kan også give mening at se på de områder, hvor niveauerne overlapper. I virkeligheden er det nemlig næsten umuligt, at inddele den levende verden i afgrænsede ”kasser” – man er ofte nødt til at forstå tingene i deres sammenhænge, udvikling over tid og overlap med hinanden.
Fx vil et naturområde normalt have et lavt antal arterEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individerEt individ er en selvstændig en- eller flercellet organisme, enEt individ er en selvstændig en- eller flercellet organisme, enten en plante, et dyr eller en mikroorganisme. Et individ kan fx være en encellet alge, et egetræ eller en løve.Læs mere, der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere.Læs mere og individerEt individ er en selvstændig en- eller flercellet organisme, enEt individ er en selvstændig en- eller flercellet organisme, enten en plante, et dyr eller en mikroorganisme. Et individ kan fx være en encellet alge, et egetræ eller en løve.Læs mere (artsdiversitet), hvis det også har et lavt antal af forskellige habitat- og økosystemtyperØkosystemtyper kan fx være tropiske skove, tørre ørkener ellØkosystemtyper kan fx være tropiske skove, tørre ørkener eller bjerge dækket med is og sne.Læs mere (økosystemdiversitet). Hvis antallet af individerEt individ er en selvstændig en- eller flercellet organisme, enEt individ er en selvstændig en- eller flercellet organisme, enten en plante, et dyr eller en mikroorganisme. Et individ kan fx være en encellet alge, et egetræ eller en løve.Læs mere er meget lavt, så vil der normalt også være en meget lav forskellighed af DNADNA er et molekyle, som er sammensat som en kæde af nukleotiderDNA er et molekyle, som er sammensat som en kæde af nukleotider (A, T, C og G). DNA udgør den genetiske information – arvematerialet – i alle levende organismer.Læs mere blandt populationerne (genetisk diversitet).
På figur 3 kan du se eksempler på, hvordan biodiversitetens tre niveauer overlapper. Det er værd at bemærke, fordi det er lige præcis de overlappende områder, man skal undersøge, for at forstå livet på Jorden.
Arbejdsspørgsmål
A. Artsdiversitet kan måles på forskellige måder. Forklar forskellene på artsrigdom, frekvensfordeling og biomasse.
B. Hvilken information kan man få ud af at undersøge hhv. artsrigdom, hyppighedsfordeling af arter og arters biomasse?
C. Forklar hvorfor lav genetisk diversitet kan have negative konsekvenser for en population. Du kan bruge eksemplet om vandreduen i din forklaring.
D. Vælg et økosystem, og giv konkrete eksempler på abiotiske faktorer, som har væsentlig betydning for livet i økosystemet.
E. Forklar, hvordan artsdiversitet, genetisk diversitet og økosystemdiversitet kan påvirke hinanden.
F. Aflæs figur 2. Hvilke økosystemtyper er de mest dominerende på landjorden i Danmark?
Hvordan måler man biodiversiteten?
MetoderVidenskabelige metoder er de teknikker, som man kan anvende, nåVidenskabelige metoder er de teknikker, som man kan anvende, når man skal indhente data. Det kan fx være laboratorieforsøg, feltarbejde i naturen og statistiske computerværktøjer. Med naturvidenskabelig metode, som man fx bruger i biologi, definerer man hypotese, som man be- eller afkræfter med eksperimenter.Læs mere til at måle biodiversitet afhænger af, om man undersøger artsdiversitet, genetisk diversitet eller økosystemdiversitet. Undersøgelserne afhænger også af, om man måler på diversiteten lokalt eller globalt og af, om man undersøger nutiden, fortiden eller forsøger at forudsige fremtiden.
At måle artsdiversitet
Artsrigdom
Den mest almindelige måde at måle artsdiversitet på er ved at tælle antallet af arter,En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer, der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere.Læs mere som findes i et område. Det tal, som man kommer frem til med sådan en optælling, er områdets artsrigdom.Artsrigdom er antallet af arter i et bestemt område.Artsrigdom er antallet af arter i et bestemt område.Læs mere
Et områdes artsrigdom stiger med områdets størrelse. Det kaldes for arts-arealsammenhængen (figur 4). Det hænger bl.a. sammen med, at et stort naturområde vil indeholde flere forskellige habitater end et lille naturområde. Desuden er der mange arter,En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer, der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere.Læs mere som kræver et stort leveområde for fx at finde føde – og dermed for at overleve.
Et områdes artsrigdom vil også stige, når habitatdiversiteten i området stiger, fordi flere forskellige habitater skaber levemuligheder for flere forskellige arter. Det kaldes for habitat-heterogenitetssammenhængen (figur 5). Arts-arealsammenhængen vil derfor placere sig højere oppe på y-aksen, hvis habitatet er mere heterogentHeterogent betyder varierende eller forskelligartet.Heterogent betyder varierende eller forskelligartet.Læs mere (se eksemplet om Suserup Skov). Derfor kan selv et lille heterogentHeterogent betyder varierende eller forskelligartet.Heterogent betyder varierende eller forskelligartet.Læs mere område have en højere artsrigdom end et større homogentHomogent betyder ensartet.Homogent betyder ensartet.Læs mere område. Den største artsrigdom vil man altså kunne finde i områder, som både er store og heterogene.
Hvor mange arter findes der på Jorden?
Vi kender ikke den præcise artsrigdom på Jorden. Det skyldes, at vi slet ikke er færdige med at kortlægge livet på Jorden. Forskere har beregnet, at der findes omkring 10-15 millioner arter i alt – på nuværende tidspunkt har vi kun beskrevet ca. 2,16 millioner af dem. Det skyldes bl.a., at mange arter er svære at finde, enten fordi de kun findes i et meget lille antal, fordi artsgrupperne eller naturområderne ikke er godt nok undersøgt, eller fordi mange af deres levesteder er svært tilgængelige, fx i fjerntliggende regnskove eller nede i dybhavet. Kort fortalt, så lever vi på en biologisk ukendt planet.
Dybhavet er et af de områder på Jorden, hvor vi stadig ved meget lidt om det liv, som findes der. Her ses en art af prikfisk, som lever i det mørke dybhav, hvor den bruger bioluminescens – udsendelse af lys fra dens egen krop – til fx at søge efter partnere, lokke byttedyr nærmere eller til at forvirre rovdyr.
Hyppighedsfordeling
Artsdiversitet kan også måles som en hyppighedsfordeling.En hyppighedsfordeling måler hvordan antallet af en eller flereEn hyppighedsfordeling måler hvordan antallet af en eller flere arter fordeler sig i et område eller mellem forskellige områder. Se figur 5.Læs mere Med en hyppighedsfordeling måler man ikke kun antallet af arter i et område. Man måler også, hvor mange individer af hver enkelt art der findes i området.
På figur 6 herunder vises et eksempel på to naturområder, som har samme artsrigdom men forskellig hyppighedsfordeling af arterne. Område 1 har en jævn fordeling af de fire blomsterplanter, som der kigges på, mens område 2 er domineret af arten lav ranunkel. Der er som udgangspunkt ikke et af de to eksempler på områder, som er bedre end det andet. Hvis begge områder er uforstyrrede – altså ikke påvirkede af menneskelig aktivitet, fx landbrug – så er begge hyppighedsfordelinger lige naturlige og ”rigtige”. Et uforstyrret økosystem kan altså både indeholde få arter (fx en ørken) eller mange arter (fx en urørt skov), og det kan have en jævn hyppighedsfordeling eller en hyppighedsfordeling, hvor kun få arter dominerer.
Område 1
Maj-gøgeurt
Lav ranunkel
Tvebo baldrian
Trævlekrone
Område 2
Maj-gøgeurt
Lav ranunkel
Tvebo baldrian
Trævlekrone
Figur 6. To eksempler på danske blomsterenge. Artsrigdommen af de blomsterplanter, som der kigges på i de to områder, er ens, men hyppighedsfordelingen af arterne er forskellig.
Figur 6. To eksempler på danske blomsterenge. Artsrigdommen af de blomsterplanter, som der kigges på i de to områder, er ens, men hyppighedsfordelingen af arterne er forskellig.
Biomasse
Artsdiversitet kan også måles som biomasseBiomasse er den samlede masse af noget levende. Biomasse måles Biomasse er den samlede masse af noget levende. Biomasse måles ofte som tørvægten af kulstof (carbon) i en prøve pr. arealenhed, fx som kg kulstof pr. kvadratmeter, eller som tørvægten af kulstof af et individ.Læs mere (vægt). Det minder om hyppighedsfordelinger, fordi man måler på, hvor meget en art fylder i et område. Men i stedet for at tælle, hvor mange individer der findes af hver art, så beregner man massen af hver art i et område. Det kan nogle gange give mening at måle arters biomasseBiomasse er den samlede masse af noget levende. Biomasse måles Biomasse er den samlede masse af noget levende. Biomasse måles ofte som tørvægten af kulstof (carbon) i en prøve pr. arealenhed, fx som kg kulstof pr. kvadratmeter, eller som tørvægten af kulstof af et individ.Læs mere, når man skal undersøge, hvilke arter som har de vigtigste funktionerEn arts funktion er defineret af den rolle, som arten spiller i En arts funktion er defineret af den rolle, som arten spiller i et økosystem. Arter kan fx have funktioner som bestøvere af planter, som nedbrydere af organisk materiale, som føde for andre dyr eller som græssere. En art vil have mere end én funktion i et økosystem. Det gælder bl.a. svampe, som både udgør vigtig føde for andre dyr og samtidig er vigtige led i nedbrydelsen af organisk materiale.Læs mere i et økosystem – altså, hvilke arter der er afgørende for, at et økosystem fungerer optimalt.
Bakterier er encellede organismer, som udgør et af de tre domæner af levende organismer – de to andre er arkæer og eukaryoter (fx dyr og planter). Bakterier har ingen cellekerne, og er derfor prokaryoter. Bakterier findes i store antal overalt i naturen. De fleste bakterier er uskadelige eller vigtige for deres omgivelser, men en række bakterier kan være sygdomsfremkaldende.
Svampe er eukaryote organismer. Deres celler har altså en cellekerne. Svampe findes i stor variation i naturen, og det er ikke dem alle, som producerer frugter over jorden – mange svampe lever skjulte i jorden som omfattende trådnet af mycelier. Svampe er vigtige nedbrydere af dødt organisk materiale, og nogle af dem lever som parasitter eller i symbiose med planter.
Arkæer er encellede organismer, og de udgør et af de tre domæner af levende organismer – de to andre er bakterier og eukaryoter (fx dyr og planter). Arkæer har ingen cellekerne, og er derfor prokaryoter. Arkæer ligner bakterier, men adskiller sig bl.a. fra bakterier ved at have en anden cellevægsstruktur. En del arkæer lever i ekstreme miljøer, fx i kogende vand i gejsere eller i meget surt vand.
Protister er eukaryote organismer. Deres celler har altså en cellekerne, modsat bakterierne. Protister der derudover defineret som værende alle eukaryote organismer bortset fra dyr, svampe og planter. Alger er fx protister, fordi de er eukaryote, men ikke kan defineres som planter. Det samme gælder for slimsvampen, som ikke kan defineres som en ægte svamp.
Dyr er en stor og varierende gruppe af flercellede organismer, som alle er eukaryote (deres celler har en cellekerne) og heterotrofe (de får næring og energi ved at indtage og nedbryde organisk materiale fra andre organismer, fx planter, svampe eller dyr). Dyr kan groft inddeles i hvirveldyr (med rygsøjle, fx fisk og pattedyr) og hvirvelløse dyr (uden rygsøjle, fx bløddyr og leddyr).
Planter er eukaryote organismer – deres celler har altså en cellekerne. Planter er autotrofe, hvilket betyder, at de producerer deres egen næring. Det gør de vha. fotosyntese, hvor vand og kuldioxid omdannes til ilt og glukose vha. energien fra sollys. Fotosyntesen foregår i plantecellernes kloroplast-organeller vha. pigmentet klorofyl, som giver planterne deres grønne farve.
Vira (en virus i ental) består af en proteinkapsel, som indeholder DNA. Vira består altså ikke af levende celler. En virus kan kun formere sig ved at inficere levende værtsceller, fx bakterier eller dyreceller, og kopiere sit DNA inde i disse celler, som opløses og frigiver nye vira. Opløsningen af værtscellerne fører til sygdom.
Fisk er vandlevende hvirveldyr, som er kendetegnet ved, at de optager ilt vha. gæller. Langt de fleste fisk er vekselvarme, og har altså den samme kropstemperatur, som det vand, de befinder sig i – derfor kan de overleve i vinterens kolde vand.
Annelider, også kendt som ledorme, er hvirvelløse dyr med kroppe, som består af et hoved, et mundled, en række ensartede kropsled og et analled. Annelider kan have alt fra enkelte til over 1000 kropsled. Der er beskrevet over 12.000 arter af annelider – de bedst kendte er regnormene.
Bløddyr er hvirvelløse dyr med bløde kroppe. Ofte er de omsluttet af en hård, beskyttende skal. De fleste bløddyr lever i vand, mens få lever på land. De mest kendte grupper af bløddyr er snegle, muslinger og blæksprutter.
Hus- og produktionsdyr er alle de dyr, som vi mennesker avler for at udnytte produkter eller arbejdskraft. Produkter kan fx være æg fra høns eller mælk fra køer. Arbejdskraft kan være trækkraft fra heste og slædehunde eller kvægs evne til at græsse.
Polypdyr er vandlevende dyr, som bl.a. inkluderer koraller og gopler. Langt de fleste polypdyr er rovdyr, som fanger deres bytte vha. deres giftige nældeceller – en celletype, som indeholder en kapsel med en giftig tråd, som slynges ud, når cellen berøres. Polypdyr er radiærsymmetriske ligesom mange blomster.
Mennesker (Homo sapiens) er den eneste nulevende art af slægten Homo. Mennesker er pattedyr karakteriseret ved en relativt stor hjerne, evnen til talt sprog samt opret gang på to ben. Menneskets nærmeste nulevende slægtninge er chimpansen og bonoboen, som vi deler omkring 99% af vores genetiske materiale med.
Nematoder, også kendt som rundorme, er hvirvelløse dyr, som er kendetegnet ved deres lille størrelse og deres simple fordøjelsessystem. Nematoder findes i store antal i alle økosystemer på Jorden, og en stor del af nematoderne er parasitter, der lever i (og af) andre organismer.
Pattedyr er en gruppe af hvirveldyr, som bl.a. er karakteriseret ved, at nyfødte unger i en periode får næring af mælk fra moderens mælkekirtler. Der findes meget variation inden for pattedyrene, som både indbefatter dyr som spidsmus, der vejer få gram, til verdens største dyr, blåhvalen, der kan veje op mod 200 tons.
Leddyr er hvirvelløse dyr, som er kendetegnet ved deres leddelte kroppe med et såkaldt exoskelet (et skelet på ydersiden af kroppen). Variationen af leddyr er meget stor, og der er beskrevet omkring en million forskellige arter i gruppen, som bl.a. indeholder insekter, edderkopper og krebsdyr.
Fugle er tobenede hvirveldyr, som er kendetegnet ved, at de lægger æg og har næb og fjer. De fleste fugle kan flyve, mens andre, fx pingvinger og strudse, ikke har flyveevne. Der findes omkring 10.000 kendte, nulevende arter af fugle.
Figur 7. Fordelingen af Jordens biomasse i procent, til venstre fordelt på de biologiske riger og til højre på dyreriget (biomassen af reptiler og padder er så lille, at den er udeladt). Data om biomassen på Jorden er målt som gigatons kulstof (carbon), og forskere er nået frem til disse resultater ved at tage stikprøver af de forskellige organismers biomasse rundt omkring på Jorden og derefter gange den målte biomasse med antallet af steder på Jorden, hvor man forventer at finde netop de organismer. Data fra artiklen ”The biomass distribution on Earth” af Bar-On m.fl. (PNAS, 2018).
Figur 7. Fordelingen af Jordens biomasse i procent, til venstre fordelt på de biologiske riger og til højre på dyreriget (biomassen af reptiler og padder er så lille, at den er udeladt). Data om biomassen på Jorden er målt som gigatons kulstof (carbon), og forskere er nået frem til disse resultater ved at tage stikprøver af de forskellige organismers biomasse rundt omkring på Jorden og derefter gange den målte biomasse med antallet af steder på Jorden, hvor man forventer at finde netop de organismer. Data fra artiklen ”The biomass distribution on Earth” af Bar-On m.fl. (PNAS, 2018).
Eksempel: Hvorfor kan det give mening, at vi kigger på biomassen?
Som figur 7 ovenfor viser, så fylder de vilde pattedyr i dag blot 0,29 % af den samlede biomasse af alle dyr på Jorden. De vilde fugle udgør kun 0,08 %. I alt udgør vilde pattedyr og fugle altså blot 0,37 % af dyrenes samlede masse.
Til sammenligning udgør biomassen af vores husdyr, fx høns, geder og kvæg, hele 4,19 %. Så selvom der findes over 6.000 forskellige arter af vilde pattedyr og ca. 11.000 arter af vilde fugle fordelt på Jorden, så er deres samlede vægt – altså biomasse – væsentligt mindre end massen af alle vores husdyr.
Vi mennesker fylder også en del. Omkring 2,51 % af dyrenes samlede biomasse på Jorden udgøres af os. Samlet set udgør vi mennesker og vores husdyr altså 6,7 % af den samlede biomasse af dyr. Det er mere end 18 gange så meget som de vilde pattedyrs og fugles blot 0,37 %.
Det er en interessant pointe, bl.a. fordi denne skæve fordeling kan være med til at forårsage flere virus-pandemierEn pandemi er en infektionssygdom, som har spredt sig til en helEn pandemi er en infektionssygdom, som har spredt sig til en hel eller flere verdensdele.Læs mere i fremtiden, hvor virus ”hopper” fra vilde dyr til vores husdyr eller måske til os mennesker. Du kender COVID-19, men du har sikkert også hørt om eksempler som fugleinfluenza, HIV og ebola.
Naturligt eksisterer der millioner af vira blandt vilde dyr, og jo færre vilde dyr der findes – og jo flere husdyr og mennesker vi bliver – desto mere stiger sandsynligheden for, at vira inficerer vores husdyr eller os i stedet for de vilde dyr.
Forskningen vurderer, at der findes mellem 631.000 og 827.000 ukendte virus blandt vilde dyr, som har potentiale til at sprede sig til mennesker – og at hastigheden af denne spredning kun vil gå hurtigere, efterhånden som vi øger menneskets globale tilstedeværelse.
At måle genetisk diversitet
Genetisk diversitet er forskellighed i DNA. Alle levende organismer har DNA i alle deres celler. DNA’et består af lange sekvenser af fire nukleotiderNukleotider er de basale enheder i et DNA-molekyle (og i RNA). DNukleotider er de basale enheder i et DNA-molekyle (og i RNA). Der findes fire nukleotider i DNA: Adenin (A), cytosin (C), guanin (G) og thymin (T).Læs mere – A, G, T og C – i en bestemt rækkefølge. DNA’et bærer på den genetiske information i levende organismer.
Der kan opstå mutationerMutationer er tilfældige ændringer i en organismes DNA, som opMutationer er tilfældige ændringer i en organismes DNA, som opstår, når DNA’et replikeres under celledeling. Mutationer er permanente og videregives derfor, når cellen med mutationer deler sig. Mutationer kan være positive eller negative for en organisme. Mutationer, som er positive, kan gøre en organisme bedre tilpasset til sit miljø, hvorimod en negativ mutation kan skade en organismes tilpasning eller tilmed føre til sygdomme eller død. Mutationer har derfor evnen til at påvirke organismers og arters tilpasning, overlevelse og evolutionære udvikling.Læs mere i forældrenes DNA, når de reproducerer. Det kan gøre, at deres afkom får DNA, som er en smule forskellig fra det, som de ellers ville arve fra deres to forældre.
Oftest måles genetisk diversitet i form af forskelle mellem individers genetiske materiale, fx DNA- eller aminosyresekvenser. En sådan forskel kan fx være antallet af forskelle mellem individers DNA-sekvenser, altså antallet af nukleotidforskelle (figur 8). Når man har talt antallet af forskelle mellem to eller flere individers DNA-sekvenser, skal man dividere antallet med sekvensens samlede længde. Det kan nemlig være forskelligt fra analyse til analyse, hvor stor en del af et individs samlede genomEt genom er al den genetiske information, som et individ bærer Et genom er al den genetiske information, som et individ bærer på – altså hele organismens arvemateriale. Vores genom som mennesker består af DNA’et i alle vores 23 kromosompar.Læs mere man kigger på.
På den afrikanske savanne lever zebraer og gnuer tæt sammen. Den genetiske diversitet mellem to zebraer er intraspecifik, fordi de er samme art. Den genetiske diversitet mellem en zebra og en gnu er interspecifik, fordi de er to forskellige arter.
Den genetiske diversitet er typisk højest i troperne, og den falder mod polerne. Dette gælder for stort set alle dyregrupper. Figur 9 viser det observerede mønster for pattedyr for det gen,Et gen er en del af en organismes DNA-sekvens, som koder for et Et gen er en del af en organismes DNA-sekvens, som koder for et bestemt protein.Læs mere som koder for cytokrom b.Cytokrom b er et protein, som findes i eukaryote cellers mitokonCytokrom b er et protein, som findes i eukaryote cellers mitokondrier. Proteinet er en del af elektrontransportkæden, som danner ATP (cellernes energibærende molekyle).Læs mere Det er ikke ligetil at forklare, hvorfor den genetiske diversitet er højest i troperne.
Forskere har bl.a. foreslået en hypotese om, at den højere temperatur i troperne medvirker til, at der hurtigere opstår genetiske mutationer hos de arter, som lever i troperne – hvilket kan resultere i, at der hurtigere skabes en højere genetisk diversitet (både interspecifikInterspecifik genetisk diversitet er den genetiske diversitet, sInterspecifik genetisk diversitet er den genetiske diversitet, som man kan måle mellem individer, som hører til forskellige arter.Læs mere og intraspecifik).Intraspecifik genetisk diversitet er den genetiske diversitet, sIntraspecifik genetisk diversitet er den genetiske diversitet, som man kan måle mellem individer, som hører til den samme art.Læs mere Men denne hypotese er endnu ikke bekræftet, bl.a. fordi der mangler tilstrækkeligt store datasæt fra alle organismegrupper og fra hele Jorden til, at man kan sige, at det er en regel, som gælder generelt for alt liv på Jorden.
Selvom det ser ud til, at den genetiske diversitet er højest i troperne, så findes der naturligvis lokale forskelle i den genetiske diversitet rundt omkring på Jorden. Desuden er den genetiske diversitet forskellig alt afhængigt af, hvilken del af organismernes DNA-sekvens man kigger på. På figur 9 nedenfor ser man fx kun på den genetiske diversitet for et enkelt gen (cytokrom b),Cytokrom b er et protein, som findes i eukaryote cellers mitokonCytokrom b er et protein, som findes i eukaryote cellers mitokondrier. Proteinet er en del af elektrontransportkæden, som danner ATP (cellernes energibærende molekyle).Læs mere og mønsteret vil se anderledes ud, hvis man kigger på andre gener.
Figur 9. Genetisk diversitet er typisk højest omkring Ækvator. På søjlediagrammet til højre ses den intraspecifikke genetiske diversitet for pattedyr for genet, der koder for cytokrom b, der findes i mitokondrier. Data fra artiklen ”An Anthropocene map of genetic diversity” af Miraldo m.fl. (Science, 2016).
Figur 9. Genetisk diversitet er typisk højest omkring Ækvator. På søjlediagrammet til højre ses den intraspecifikke genetiske diversitet for pattedyr for genet, der koder for cytokrom b, der findes i mitokondrier. Data fra artiklen ”An Anthropocene map of genetic diversity” af Miraldo m.fl. (Science, 2016).
At måle økosystemdiversitet
Man måler økosystemdiversitet ved at tælle, hvor mange forskellige økosystemer der findes inden for et område. Økosystemtyper kan fx være tropiske regnskove, tørre ørkener, det mørke dybhav eller snedækkede bjerge.
Kortet over Jordens økosystemdiversitet på figur 2 viser tydeligt, at nogle områder på Jorden indeholder mange flere økosystemtyper end andre. I de tropiske skove i Ecuadors bjerge findes der fx områder med op til 15 forskellige økosystemtyper pr. 100.000 km2, mens der mange andre steder i verden, fx i Sibirien eller på Antarktis, kun findes en enkelt økosystemtype på et lige så stort areal.
Økosystemdiversitet handler også om funktioner
Man kan også vurdere økosystemdiversitet vha. økosystemernes funktioner. ØkosystemfunktionalitetØkosystemfunktionalitet er alle de funktioner, som et økosysteØkosystemfunktionalitet er alle de funktioner, som et økosystem indeholder. Økosystemfunktionalitet er altså afhængig af hvilke arter, der lever i økosystemet. Arter kan fx have funktioner som bestøvere af planter, som nedbrydere af organisk materiale, som føde for andre dyr eller som græssere. Mange arter vil have mere end én funktion i et økosystem. Det gælder bl.a. svampe, som både udgør vigtig føde for andre dyr og samtidig er vigtige led i nedbrydningen af organisk materiale.Læs mere handler om, hvad arterne i et økosystem gør. Fx er nogle arter nedbrydere,Nedbrydere er organismer, som medvirker til nedbrydningen i natuNedbrydere er organismer, som medvirker til nedbrydningen i naturens kredsløb. Nedbrydning af døde organismer (fx planterester eller døde dyr) frigiver vigtige næringsstoffer (fx kulstof eller fosfor), som kan genbruges, når levende organismer skal opbygge organiske forbindelser.Læs mere mens andre arter er bestøvere.Bestøvere er organismer, som medvirker til bestøvningen af plaBestøvere er organismer, som medvirker til bestøvningen af planter. Bestøvning foregår ved overførslen af pollen fra én plante til en anden af samme art. Hundredetusindvis af insektarter, hundredevis af fuglearter og en række andre dyr fungerer som bestøvere, når de henter deres føde eller lever i planter, og på den måde medvirker til at flytte pollen mellem planter.Læs mere Disse forskellige funktioner er med til at bestemme, hvilke processer der kan finde sted i et økosystem.
Jo flere funktioner, som kan finde sted i et økosystem, jo højere er økosystemets diversitet. Et område fyldt med arter, der har mange forskellige funktioner, vil have en højere økosystemdiversitet end et område, hvor alle arter har den samme funktion.
Fx er mange planter afhængige af bestøvere som fx sommerfugle, svirrefluer, bier, kolibrier eller flagermus. Hvis disse planter ikke bestøves, så kan de ikke formere sig – og dermed kan de i længden ikke fungere som hverken levested eller føde for andre organismer. Det hele hænger sammen.
Arbejdsspørgsmål
G. Aflæs figur 4. Hvilke af de følgende fire udsagn om arts-arealsammenhængen er korrekte, og hvordan kan man aflæse dette på grafen?
- Et områdes artsrigdom stiger med dets areal.
- Den største forøgelse af artsrigdom opnås, når man øger arealet af et lille område.
- Man opnår den samme forøgelse af artsrigdom, uanset størrelsen på det område, som man vælger at gøre endnu større.
- Den mindste forøgelse af artsrigdom opnås, når man øger arealet af et i forvejen stort område.
H. Forklar årsagerne til at arts-arealsammenhængen på figur 4 ser ud, som den gør.
I. Aflæs figur 6. Forklar ud fra grafen, hvorfor selv et lille heterogent område kan have større artsrigdom end et homogent område.
J. Aflæs figur 7. Hvilke af de følgende tre udsagn er korrekte?
- Lav ranunkel dominerer i område 2.
- Artsrigdommen i område 1 er større, end den er i område 2.
- Maj-gøgeurt dominerer i område 1.
- Område 1 har en jævn frekvensfordeling af arter.
K. Aflæs figur 8. Leddyr, som bl.a. omfatter insekter og krebsdyr, udgør 41,86 % af dyrenes biomasse på Jorden. Hvor stor en del af Jordens samlede biomasse udgør leddyrene? Vælg en anden organismegruppe og lav en tilsvarende udregning.
L. Hvorfor er det biologisk set interessant at kende biomassefordelingen af forskellige organismer på Jorden?
M. Brug fremgangsmåden i figur 8 til at udregne den gennemsnitlige genetiske diversitet mellem følgende 3 individer:
A. CTTCTCCAGAGC
B. GGTGATCAGAGT
C. GGTCTTCCAAGG
N. Brug fremgangsmåden i figur 8 til at udregne den gennemsnitlige genetiske diversitet mellem følgende 3 individer:
A. GGTCATCACAGT
B. GGTGATCAGAGT
C. GGTGTTCGGAGT
O. Giv et argumenteret bud på, hvilke af de to resultater fra de foregående spørgsmål der er eksempler på hhv. intraspecifik genetisk diversitet og interspecifik genetisk diversitet.
P. Aflæs figur 9. Hvad kan muligvis være forklaringen på, at den genetiske diversitet er højest i troperne, og hvorfor er det svært at bekræfte, om denne forklaring er sand?
Q. Bestøvning og nedbrydning er eksempler på økosystemfunktioner. Giv andre eksempler på funktioner, som arter kan udøve i et økosystem, og på hvordan arterne på denne måde kan påvirke hinanden og deres omkringliggende miljø (fx gennem fødekæder).
Metoder til at undersøge biodiversitet: Der er altid mere end én forklaring
Biodiversitetsforskere arbejder altid ud fra det samme spørgsmål: Hvor meget kan vi forstå ud fra de forskellige mulige forklaringer, som vi har til rådighed?
Med andre ord, så er der i naturen altid mange faktorer i spil. Når man undersøger Jordens biodiversitet, så er det svært at adskille effekterne af alle disse faktorer fra hinanden. Derfor kigger forskerne som udgangspunkt på alle de forskellige faktorer, som de kender til, og som de har data om, og så bruger de avanceret statistik til at finde ud af, i hvor høj grad faktorerne hver især er med til at forklare det, som sker i naturen.
Forskerne arbejder altså ikke ud fra en ”enten-eller”-tankegang, hvor en enkelt forklaring alene er nok til at besvare spørgsmålet om, hvordan noget hænger sammen – de benytter sig simpelthen ikke af den ellers klassiske metode, hvor man be- eller afkræfter enkelte hypoteser. Det er naturens mønstre for komplekse til. Der er altid mere end én forklaring, men nogle forklaringer kan være mere betydningsfulde end andre.
Store datasæt
Fælles for alt arbejde med biodiversitet er, at man ofte arbejder med store datasæt. Fx er verdenskortet på figur 2 baseret på hundredtusindvis af datapunkter om planter, klimaKlima er mønstrene af bl.a. temperatur, nedbør og vind for et Klima er mønstrene af bl.a. temperatur, nedbør og vind for et område over en længere tidsperiode.Læs mere og geologiGeologi beskriver Jordens opbygning og udvikling over en længerGeologi beskriver Jordens opbygning og udvikling over en længere tidsperiode, bl.a. med fokus på bevægelsen af Jordens tektoniske plader.Læs mere fra hele verden. Hvis man arbejder på en stor skala, fx for at undersøge genetisk diversitet på hele Jorden, så skal ens data komme mange forskellige steder fra. Man kan nemlig ikke udtale sig om hele Jorden, hvis man kun har data fra Danmark.
Kan vi forudsige fremtiden?
Når man arbejder med store datasæt, så bruger man ofte avancerede matematik- og statistikprogrammer. Den slags programmer kan fx bruges til at lave computermodeller, som kan forudsige, hvordan biodiversiteten måske vil se ud i fremtiden.
For eksempel kan forskere tage prøver fra forhistoriske dyr eller planter, som er bevarede på naturhistoriske museer. Analyser fra disse gamle prøver kan bruges til at undersøge, hvordan arterne reagerede på de naturlige klimaforandringer,Gennem hele Jordens historie har der altid fundet naturlige klimGennem hele Jordens historie har der altid fundet naturlige klimaforandringer sted, pga. cykliske variationer i den måde, som Jorden bevæger sig omkring solen på. Det er derfor, der har været flere istider på Jorden de sidste flere millioner år.Læs mere som fandt sted tidligere i Jordens historie. Den slags viden kan hjælpe forskerne, når de prøver at forudsige, hvordan Jordens nulevende arter vil reagere på de klimaforandringer, som foregår i dag.
Forskellige biller fra samlingen på Statens Naturhistoriske Museum. Foto: Birgitte Rubæk.
Denne slags computermodeller kan selvfølgelig ikke sige med sikkerhed, hvordan fremtiden vil se ud – der vil nemlig altid være en grad af tilfældigheder, som man ikke kan forudsige. Modellerne kommer i stedet frem til statistiske sandsynligheder for, om fremtiden vil se ud på en bestemt måde, hvis der sker klimaforandringer.
Modeller som disse, der prøver at forudsige fremtidens biodiversitet under klimaforandringer, er vigtige. Klimaet er dog kun én stressfaktor, som man laver forudsigende modeller for – forskere gør det samme for forskellige menneskeforårsagede stressfaktorer, fx jagt og ændringer i landskabet gennem tiden. Jo flere forskellige modeller forskerne laver, jo bedre bliver de til at forstå nutidens biodiversitet og til at forudsige den i fremtiden.
Arbejdet med store datasæt fungerer kun, når datasættene eksisterer – altså når der er mennesker, som har indsamlet data til databaser. Hvis man derimod skal lave en undersøgelse, hvor der ikke allerede er data til rådighed, så må man ud og indsamle data selv.
Indsamling af data
Dataindsamling kan se ud på mange forskellige måder. Man kan fx tage på feltarbejde og tælle arter og individer eller tage prøver med hjem, fx af planter eller fuglelort, som man senere kan DNA-sekventereDNA-sekventering er en metode, som kan kortlægge rækkefølgen DNA-sekventering er en metode, som kan kortlægge rækkefølgen af nukleotider i en organismes DNA ud fra en biologisk prøve fra organismen (fx blod eller plantevæv). Læs mere i laboratoriet. Dataindsamling kan også foregå med fx videooptagelser af vilde dyr i naturen, GPS-sporingVed at placere en GPS-enhed på et dyr, fx i et halsbånd, kan mVed at placere en GPS-enhed på et dyr, fx i et halsbånd, kan man følge med i, hvorhen og hvor langt dyret bevæger sig over tid.Læs mere af dyrs vandringerMange dyr udfører mere eller mindre faste vandringer, som følgMange dyr udfører mere eller mindre faste vandringer, som følger årstidernes skiften. Fx migrerer mange fuglearter sydpå, når det bliver vinter her i Danmark.Læs mere eller gennem apps, hvor befolkningen kan registrere, hvad de ser i naturen.
Metoder til at indsamle data om biodiversitet kan bl.a. være at lave direkte optællinger eller at tage stikprøverEn stikprøve er en prøve, som kun repræsenterer en mindre delEn stikprøve er en prøve, som kun repræsenterer en mindre del af det fulde billede. Det er fx svært at undersøge alle de biller, som lever i en stor skov, og det kan derfor være nemmere at tage stikprøver af biller fra forskellige steder i skoven, og derefter bruge stikprøverne til at estimere, hvad undersøgelser i hele skoven kunne have resulteret i.Læs mere fra et område og derefter prøve at regne sig frem til hele områdets tilstand. Jo flere stikprøverEn stikprøve er en prøve, som kun repræsenterer en mindre delEn stikprøve er en prøve, som kun repræsenterer en mindre del af det fulde billede. Det er fx svært at undersøge alle de biller, som lever i en stor skov, og det kan derfor være nemmere at tage stikprøver af biller fra forskellige steder i skoven, og derefter bruge stikprøverne til at estimere, hvad undersøgelser i hele skoven kunne have resulteret i.Læs mere man tager, jo større sikkerhed har man for at kunne bedømme hele områdets tilstand. Man kan også lave forsøg med fangst-genfangst,Med fangst-genfangstforsøg kan man bestemme populationsstørrelMed fangst-genfangstforsøg kan man bestemme populationsstørrelsen af en art i et bestemt område. Man fanger typisk et antal individer af arten og mærker dem, hvorefter man slipper dem løs igen. Ved en efterfølgende undersøgelse i samme område tæller man antallet af mærkede og umærkede dyr, og baseret på det antal dyr, som man mærkede i første omgang, kan man regne sig frem til den samlede populationsstørrelse.Læs mere høstteknikMed høstteknik fjerner man løbende planter fra en samlet populMed høstteknik fjerner man løbende planter fra en samlet population, for fx at observere hvordan de vokser over tid.Læs mere eller DNA fra miljøet (eDNA).eDNA betyder ’environmental DNA’, eller miljø-DNA på danskeDNA betyder ’environmental DNA’, eller miljø-DNA på dansk. eDNA er genetisk materiale, som er indsamlet direkte fra miljøprøver af fx jord, luft eller vand. Ved at DNA-sekventereDNA-sekventering er en metode, som kan kortlægge rækkefølgen DNA-sekventering er en metode, som kan kortlægge rækkefølgen af nukleotider i en organismes DNA ud fra en biologisk prøve fra organismen (fx blod eller plantevæv). Læs mere en eDNA-prøve fra et havområde kan man fx finde ud af hvilke arter af fisk, der findes i området.Læs mere
Eksempel på indsamling af data: Ringmærkning af fugle
Når man ringmærker fugle, giver man dem en lille ring med et specifikt nummer på det ene ben. Hvis man så finder fuglen igen, kan man samle information om, hvordan den fx har bevæget sig, eller hvordan dens yngleadfærd er.
Det kan se dramatisk ud, men man ringmærker fugle meget nænsomt, og det er kun trænede ringmærkere med licens, som må udføre opgaven. Fuglene slippes hurtigt fri igen efter ringmærkningen.
Eksempel på dataindsamling: DNA fra fortiden
Forskere er i dag i stand til at indsamle og analysere flere tusinde år gamle DNA-rester fra sedimentprøver,Sediment er det aflejrede materiale, som jordskorpen består af,Sediment er det aflejrede materiale, som jordskorpen består af, enten i jorden eller på bunden af søer eller havet.Læs mere planterester eller knogler. Disse metoder kan give os helt ny viden om, hvordan fortidens dyre- og planteliv så ud.
For eksempel har en gruppe forskere i 2021Wang m.fl. (2021): “Late Quarternary dynamics of Arctic biota frWang m.fl. (2021): “Late Quarternary dynamics of Arctic biota from ancient environmental genomics” i tidsskriftet Nature.Læs mere vist, at det sandsynligvis var klimaforandringer, som var den primære årsag til, at mammutten forsvandt.
Forskerne undersøgte 535 sedimentprøver fra 74 forskellige steder i Arktis. Sedimentprøverne indeholdt gammelt miljø-DNA (eDNA) fra planter og dyr, som levede i Arktis for helt op til 50.000 år siden.
Forskerne ledte ikke efter nogle bestemte dyr og planter, da de undersøgte prøverne for DNA. I stedet brugte de enorme laboratorie- og computerkræfter på at sekventere alt det DNA, som prøverne indeholdt. Forskerne endte med hele 10,2 milliarder sekventeringslæsninger.
Ud fra de mange læsninger kunne forskerne kortlægge store dele af dyre- og plantelivet i Arktis gennem den sidste istid og i tiden op til i dag.
Resultaterne viste, at fortidens klimaforandringer førte til ændringer i, hvilke planter der voksede i landskabet. Overgangen fra den kolde istid til det varmere klima betød, at der begyndte at gro langt flere buske og træer end tidligere. Det steppelandskab med små urter og græsser, som mammutterne ellers havde tilpasset sig og havde brug for som føde, forsvandt lige så stille. Det gjorde mammutterne derfor også.
Selvom klimaforandringer her spillede den største rolle, så ved vi fra andre studier, at menneskets fremkomst i mammutternes leveområder – også drevet af det varmere klima – gennem deres jagt har øget hastigheden af mammuttens uddøen. Men mennesket var altså ikke den største eller eneste faktor i den historie.
Studier, som på denne måde undersøger ændringer i plante- og dyrelivet under fortidens klimaforandringer, kan være med til at give os vigtig viden om, hvordan klimaforandringer vil påvirke fremtidens biodiversitet på Jorden.
Standardisering af data
Når man arbejder med data, så er det vigtigt, at man gør det på en struktureret måde. Det er vigtigt, fordi man skal sikre, at man kan sammenligne sine resultater med de resultater, som andre har opnået – og det kan man netop, hvis alle standardiserer deres data på den samme måde.
Tidligere var det mest normalt at standardisere selve sin dataindsamling – altså sine forsøg eller sine observationer i felten – men det er svært at gøre ordentligt. I dag er det derfor langt mere normalt for forskere at standardisere deres data efter, de har indsamlet den. Det kan gøres hurtigt ved hjælp af avancerede matematik- og statistikprogrammer.
Denne udvikling gør, at forskerne kan indsamle meget mere data, fordi det ikke behøver at være så ensartet. Desuden kan forskerne gøre det hurtigere på den måde. Det betyder også, at de kan bruge data indsamlet af flere personer med forskellige metoder; det har ingen reel betydning, når man alligevel ”renser” og standardiserer de store datasæt efterfølgende med statistik.
Kvadratsampling
Biodiversitetsdata standardiseres ofte vha. kvadrater. Med kvadrat-sampling inddeler man sine arbejdsområder i kvadrater, der alle har den samme størrelse (kaldet kornstørrelsen). Tidligere lavede man dataindsamlingen kvadrat for kvadrat, men i dag indsamlet man oftest bare alt det data, man kan komme til, og så inddeler man det på kvadrater med efterfølgende statistisk databehandling. På den måde kan man producere kort som det på figur 2.
Men man kan også bruge kvadrat-sampling i sit feltarbejde, fx med et kvadrat af metal eller plastik, som man lægger ud på skovbunden eller på havbunden som på figur 11. Her samler man data ind fra ét kvadrat og sammenligner det med data fra de andre kvadrater. De indsamlede data fra kvadraterne kan fx være antallet af forskellige arter eller arternes procentvise dækning. Man kan også høste alle planterne fra et kvadrat og måle deres biomasse.
Figur 11. Kvadrat-sampling af en søgræseng ved Maldiverne. Områdestørrelsen er 50 x 50 cm, mens kornstørrelsen er 10 x 10 cm. Foto: Alex Mustard.
Det er altid vigtigt at tænke over, hvor mange kvadrat-samplinger man laver i et område, og hvordan man placerer dem. Der skal være nok kvadrat-samplinger i et område til, at ens indsamlede data er repræsentative for hele området – og kvadraterne skal placeres tilfældigt eller med en velovervejet strategi, så man ikke får et urealistisk eller skævvredet billede af området.
På figur 10 kan man se, hvordan en kvadrat-sampling kan ændre sig, hvis man ændrer på enten områdestørrelsenOmrådestørrelsen er størrelsen på hele ens arbejdsområde.Områdestørrelsen er størrelsen på hele ens arbejdsområde.Læs mere eller kornstørrelsen. Figur 11 viser en lille kvadrat-sampling på ca. 50 x 50 cm ved Maldiverne, og verdenskortet på figur 2 viser, hvordan man kan bruge kvadrater på større skala (100.000 km2).
Arbejdsspørgsmål
R. Hvad vil det sige at standardisere sine data, og hvorfor er det vigtigt i forskningsarbejde?
S. Kvadrat-sampling er et eksempel på standardisering af dataindsamling. Giv eksempler på andre måder at standardisere dataindsamling eller databehandling på.
T. Aflæs figur 11. Hvad er forskellen på kornstørrelse og områdestørrelse?
U. Hvorfor skal man være opmærksom på antallet af kvadrater og kvadraternes placering i et undersøgelsesområde?
Viden i konstant udvikling
Der etableres hele tiden nye og revolutionerende teknikker og metoder til at indsamle data og måle biodiversiteten, fx DNA-teknikker og nye muligheder for at overvåge naturen og indsamle data med satellitter og fotogenkendelse. Det er alt sammen med til at øge vores forståelse for livets mangfoldighed – biodiversiteten.
Biodiversitet er et forskningsområde, som kontinuerligt udvikler sig. I starten af denne tekst formulerede vi syv af de spørgsmål, som man forsøger at besvare med forskningen i biodiversitet. Historisk set har vi aldrig været tættere på at kunne besvare disse spørgsmål, men samtidig må vi erkende, at vi langtfra kender alle svarene. Vi har stadig rigtig meget at lære om mangfoldigheden af livet her på Jorden.
Sydamerika set fra luften. Illustration: Tomas Griger baseret på fotos fra NASA.
Tekst af Carsten Rahbek, Karsten Elmose Vad og Emma Emilie Andersen.