Biodiversität - Institut für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie
Werbung
Typen Exemplare nach denen Arten beschrieben werden. Holotypus: Einzelstück auf dem die Originalbeschreibung beruht Paratypen: weitere Exemplare aus der Typenserie Syntypen (=Cotypen): Exemplare der Typenserie wenn kein Holotypus festgelegt wurde. Lectotypus: im Nachhinein aus den Syntypen festgelegter namenstragender Typus Neotypus: neufestgelegter Typus wenn der ursprüngliche Holotypus nicht mehr auffindbar ist. Nomenklaturregeln Prioritätsregel: der erste publizierte Namen eines Organismus hat Vorrang (Priorität) Jüngeres Synonym: wenn für eine schon beschriebene Art aus Unkenntnis später eine weiterer Name eingeführt wird. Jüngeres Homonym: wenn ein Name für eine Art vergeben wird, der schon vorher für ein anderes Taxon verwendet wurde. Jüngere Synonyme und jüngere Homonyme sind nach der Prioritätsregel ungültig. Stabilitätsregel: wenn die Stabilität der Nomenklatur im Einzelfall bedroht ist, kann die strenge Anwendung der einzelnen Regeln, insbesondere der Prioritätsregel, unter bestimmten Bedingungen aufgehoben werden. In solchen Fällen wird ein Name der eigentlich nach der Prioritätsregel Vorrang hätte durch ein Nomen protectum (oder Nomen conservandum) ersetzt. Nomen oblitum: seit 50 Jahren nicht mehr verwendet Nomen nudum: „wissenschaftlicher Name“ ohne Erstbeschreibung Große Naturkundliche Sammlungen und Museen Unverzichtbar für die Taxonomische und Systematische Arbeit. Die Hauptaufgaben sind neben der Konservierung das Bereitstellen für die wissenschaftliche Bearbeitung. Bsp: Naturkundemuseum Berlin, The Natural History Museum London, Musée d’Histoire Naturelle Paris, Senckenberg, Frankfurt a.M., Field Museum Chicago Biodiversität Biodiversität ist heute ein Schlagwort und in aller Munde und wird in unterschiedlichen Zusammenhängen erwähnt, v.a. mit Bezug auf Umweltzerstörung und dem Aussterben von Arten, v.a. in tropischen Regenwäldern (Orte der höchsten Artenvielfalt auf unserem Planeten). Auch in der Taxonomie, Systematik und der Ökologie spielt der Begriff heute eine sehr wichtige Rolle und auch der ökonomische Aspekt der Biodiversitätsforschung bekommt eine immer größere Bedeutung. Die häufige Verwendung Wissenschaften hat des teilweise Begriffs eher Biodiversität praktische in den (pekuniäre) biologischen Gründe. Rein taxonomische Projekte haben i.d.R. kaum eine Aussicht auf finanzielle Förderung. Wenn das Projekt aber mit dem Etikett ‚biodiversity’ versehen wird, v.a. wenn die Untersuchungen in sogenannten ‚biodiversity hotspots’ stattfinden (z.B. Madagascar, Neu Guinea) steigt die Aussicht auf Förderung deutlich. Biodiversitätsprojekte haben aber ohne jeden Zweifel eine außerordentlich große Bedeutung und sind dementsprechend ganz klar förderungswürdig. Sie werden beispielsweise mit erheblichen finanziellen Mitteln von großen naturkundlichen Museen durchgeführt (z.B. Field Museum Chicago, Smithsonian Institution Washington D.C.). Die Erfassung und Dokumentation von Artenvielfalt gehört definitiv zu den größten Herausforderungen für die Biowissenschaften im 21. Jhdt. Als Bespiel möchte ich ein sehr bekannt gewordenes Projekt aus den 80 er Jahren kurz vorstellen. Es wurde von dem Entomologen (Carabidologen) Terry Erwin in Mesoamerika durchgeführt. Er hat in Panama einzelne Urwaldbäume (verwandte unserer Linde: Luehea semannii) mit pflanzlichen Insektiziden begast (‚canopy fogging’). Die abgetöteten Insekten hat er auf ausgebreiteten Planen eingesammelt und dann soweit wie möglich identifiziert (u.a. Parataxonomen). Erwin hat aus umfangreichen Daten ermittelt, dass im Durchschnitt ca. 160 Käferarten in den Kronen dieser Baumart leben. Von den Käfern ausgehend schloss er auf ca. 400 Insektenarten insgesamt in den Baumkronen und weitere 200 Arten am Stamm (insgesamt 600). Ca. 50.000 tropische Baumarten gibt es. Multipliziert mit 600 ergibt das eine Zahl von 30 Millionen Insektenarten allein auf tropischen Bäumen. Andere Schätzungen etwa von Peter Hammond (BMNH) sind vorsichtiger. Ausgehend von der gut erfassten Fauna von Großbritannien kommt er auf Schätzungen von 6.5 Millionen Insektenarten. Der Begriff Biodiversität wurde in den 80er Jahren kreiert. ‚Biological diversity’ wurde von Thomas Lovejoy (1980) eingeführt und Biodiversität (‚biodiversity’) von Rosen (1985). Seither wird der Begriff fast global verwendet, v.a. von Biologen, Umweltschützern, und Politikern, insbesondere in Zusammenhang mit Habitatzerstörungen und dem Rückgang von Artenvielfalt. Def.: Vielfalt des Lebens auf allen biologischen Organisationsstufen Def.: Biodiversität ist ein Maß für die relative Diversität (Vielfalt) von Organismen, die in bestimmten Ökosystemen vorkommen. Die Diversität in dieser Definition umfasst die Vielfalt innerhalb von einer Art, die interspezifische Vielfalt (Anzahl der vorkommenden Arten) und die relative Diversität von verschiedenen Ökosystemen. Eine weitere Definition wird v.a. von Ökologen benutzt: Def.: die Gesamtheit der Gene, Arten und Ökosysteme die in einer Region vorkommen. Der Vorteil dieser Definition ist, dass sie die drei traditionellen Ebenen in denen Biodiversität wahrgenommen wird in sich vereint. a) genetische Diversität Genetische Vielfalt innerhalb von einer Art, auf individuellem Niveau und dem Niveau der Populationen b) Diversität auf Artniveau, Artenvielfalt in einem Ökosystem c) Diversität von Ökosystemen Höchste Organisationsniveau. Vielfalt von Ökosystemen auf unserem Planeten. Diese dritte Definition von Biodiversität wurde im wesentlichen auch von der Konferenz zur Umwelt und Entwicklung der UN in Rio 1992 übernommen (United Nations Earth Summit = „Rio Konferenz“). Offizielle Version: "biodiversity" is "the variability among living organisms from all sources, including, terrestrial, marine, and other aquatic ecosystems, and the ecological complexes of which they are part: this includes diversity within species, between species and of ecosystems" (Biodiversität ist die Vielfalt aller lebender Organismen in allen Lebensräumen, terrestrische, marine, und andere aquatische Habitate, und der ökologischen Komplexe zu denen sie gehören, inklusive der Vielfalt innerhalb von Arten, zwischen Arten und zwischen Ökosystemen. Man kann das heute auch als generell, international und auch juristisch anerkannte Definition betrachten. Die Definition wurde von der Biodiversitäts-Konvention angenommen (Internationales Übereinkommen zur biologischen Vielfalt). Dieser Konvention gehören alle Länder an außer Andorra, dem Vatikan, Brunei, Irak, Somalia und den USA. Messung von Biodiversität Um Biodiversität empirisch erfassbar zu machen wurde eine Reihe von objektiven messbaren direkten und indirekten Indikatoren eingeführt. Dabei steht jedes Maß für Biodioversität in Zusammenhang mit der jeweiligen Zielsetzung oder Nutzung. Für den praktischen Umwelt- und Artenschutz sind andere Aspekte wichtig als für Genetiker oder Systematiker, oder auch industrielle Unternehmen (z.B. Pharmakonzerne) denen es um die langfristige wirtschaftliche Nutzung von Biodiversität geht. Abundanz (=Mengengrad, „Häufigkeit“): Unter Abundanz versteht man in i.d.R. die Dichte bzw. Häufigkeit der Individuen einer Art bezogen auf eine bestimmte Flächen- oder Volumeneinheit (Individuendichte, Populationsdichte). Es kann sich aber auch um die absolute Zahl der Individuen in einem definierten Gebiet handeln. Die Abdundanzregel besagt, dass in vielseitig ausgestatteten Ökosystemen Arten mit großer Reaktionsbreite die größte Abundanz erreichen (vielseitige Arten). In arm ausgestatteten Ökosystemen sind dagegen Arten mit einer spezifischeren Reaktionsbreite (Spezialisten) erfolgreicher. Ein weiteres Maß ist der Simpson diversity Index (species diversity index): Er wird in der Ökologie häufig verwendet um die Biodiversität in einem bestimmten Habitat zu quantifizieren. Er berücksichtigt die Artenzahl und die relative Häufigkeit. Der Simpson Index gibt die Wahrscheinlichkeit an mit der zwei willkürlich herausgegriffene Individuen in einem Habitat der gleichen Art angehören. Weiter verwendete Begriffe sind die Alpha, Beta und Gamma-Diversität Alpha-Diversität: Anzahl der Arten in einem Ökosystem (Artenreichtum, species richness) Beta-Diversität: Vergleich der Biodiversität zwischen verschiedenen Ökosystemen, beinhaltet u.a. auch den Vergleich der jeweils endemischen Arten (endemisch = Arten die nur in einer bestimmten, begrenzten Region vorkommen) (Bsp.: Muschelkrebsart in einem Weihwassertempel in einem japanischen Tempel) Gamma-Diversität: Maß für die Gesamtdiversität von verschiedenen Ökosystemen einer Region Weiter mögliche Indikatoren für Biodiversität sind: - Waldfläche - Fläche von geschützten Arealen (ausgewiesene Naturschutzgebieten oder Nationalparks) - Die Wasserqualität von Meer oder Süßwasserhabitaten (z.B. Eutrophierung, Verschmutzung) - Zahl der Träger von tradionellem Naturwissen (Ureinwohner) (Heilpflanzen, pharmazeutisch wirksame Organismen, z.B. Curare) Ein weiteres Maß in der Biodiversitätsforschung ist der Shannon Index (H’, Shannon-Weaver, Shannon-Wiener) Der Shannon Index ist eine mathematische Größe die die Vielfalt betrachteter Daten beschreibt. Sie berücksichtigt sowohl die Anzahl unterschiedlicher Datenkategorien (z.B. genetische Diversität, Artenzahl) als auch die Abundanz (Anzahl der Individuen/Art). Der standardisierte Shannon-Index wird auch als Evenness bezeichnet und ermöglicht die Vergleichbarkeit von Datenpools mit unterschiedlicher Kategorienzahl. Verteilung Die Biodiversität ist auf der Erde nicht gleichmäßig verteilt. Sie ist generell in den Tropen deutlich höher und wird in Richtung der polaren Gebiete immer geringer. Die Flora und Fauna hängt von verschiedenen Faktoren ab, vom Klima, von der Höhe, der Bodenqualität und von anderen vorhanden Arten. Man kann darauf basierend verschiedene Ökoregionen unterscheiden. Orte mit besonders hoher Diversität werden als ‚Biodiversity Hotspopts’ bezeichnet (s.o.) (Norman Myers 1988, 1990). Die meisten ‚hotspots’ liegen in Waldregionen in den Tropen. Was man nicht unbedingt erwarten würde ist dass sie oft in der Nähe von dicht bevölkerten Regionen liegen. Die rapide Zunahme der Bevölkerung führt deshalb häufig zu einer akuten, dramatischen Bedrohung des Artenreichtums, insbesondere von endemischen Arten (z.B. Rodung). 2006 wurden (‚endangered’), zahlreiche oder Arten bedroht weltweit (‚threatened’) vermutlich Millionen weiterer Arten als selten klassifiziert. (‚rare’), gefährdet Tatsächlich sind de facto gefährdet, sind aber noch nicht endeckt oder formal beschrieben worden. Man muss davon ausgehen dass die Biodiversitätsforschung und die Taxonomie keine Chance haben mit dem dramatischen Verlust von Diversität Schritt zu zuhalten. Ich möchte noch einige Beispiele für ‚hotspots’ anführen. Das wahrscheinlich bekannteste ist der Regenwald in der Amazonas Region von Brasilien. Dort kommen ca. 20.000 Pflanzenarten vor, ca. 1350 Wirbeltiere und Millionen Insektenarten, von denen nur ein Bruchteil beschrieben ist. Man muss bedauerlicherweise davon ausgehen, dass ein großer Teil dieses Regenwalds verschwunden sein wird, bevor diese extreme Insekten-Diversität auch nur annährend erfasst ist. Allerdings muss man im Auge behalten, dass großflächige Vernichtung von ökologisch wertvollen Waldflächen nicht nur in Regionen der „Dritten Welt“ stattfindet, sondern auch reichen Ländern wie in Canada oder den USA. Weitere wichtige Beispiele für ‚hotspots’ sind der Regenwald und der trockene Laubwald von Madagascar. Hier gibt es eine außerordentlich hohe Rate von Endemismus (z.B. Lemuren). Der hohe Grad von Endemismus hängt damit zusammen, dass sich Madagascar schon vor ca. 65 MY vom Afrikanischen Kontinent getrennt hat. Dadurch sind in verschiedenen Gruppen eigenständige evolutive Entwicklungen möglich geworden. Bedauerlicherweise muss man auch hier erwähnen, dass auch diese Ökosysteme in Madagascar extrem gefährdet bzw. schon weitgehend Bevölkerungszunahme. verschwunden sind. Hauptproblem ist die Extrem artenreich ist auch Mittelamerika, v.a. Mexico. Hier treffen sich nordamerikanische und südamerikanische Faunenelemente. Ein weiteres Beispiel ist Borneo. Hier gibt es neben tropischem Regenwald auch sogenannte ‚peat bogs’ (Torfmoore). Viele Regionen mit hoher Biodiversität (und hohem Endemismus) sind sehr spezialisierte Habitate. Das trifft auch auf die Torfmoore zu. Sie zeichnen sich durch eine hohe Diversität an Pflanzen und Tieren aus die in keinen anderen Lebensräumen vorkommen. Ein anderes Beispiel für spezialisierte Lebensräume mit hoher Diversität sind die Wüstenregionen am Horn von Afrika (z.B. Somalia). Ökonomische Bedeutung von Biodiversität Biodiversität wird legitimerweise auf unterschiedliche Weise vom Menschen genutzt. Ein besonders wichtiges und nahe liegendes Beispiel ist die Diversität von landwirtschaftlichen Nutzpflanzen. Neben der Ernährung spielt natürlicher Artenreichtum für die pharmazeutische und kosmetische Industrie eine wichtige Rolle. Daraus können auch konkrete Schutzmassnahmen resultieren. Das gleiche gilt für den Ökotourismus, der in manchen Ländern eine wichtige Einnahmequelle geworden ist (Costa Rica, Australien). Auch die großen Schutzgebiete in Afrika (Serengeti) wären ohne massive Einnahmen durch den >Ökotourismus i.w.S. nicht denkbar. Die ökonomische Nutzung ist defintiv eine Chance Biodiversität zu erhalten. Das Problem des massenhaften Verschwindens von Arten hat teilweise einen massiven finanziellen Aspekt. Andererseits gibt es natürlich auch reichlich Konfliktsstoff, wie die vorhandenen Ressourcen nicht nur profitträchtig ausgebeutet werden können, sondern auch schonend und mit angemessenem Nutzen für die entsprechenden Länder wo die Tier- oder Pflanzenarten vorkommen. Ökologen und Umweltschützer waren die ersten die auf den ökonomischen Aspekt der Biodiversität hingewiesen haben. E. O. Wilson (1992): biodiversity is one of the greater wealths of the planet, and nevertheless less recognised as such. Wissenschaftliche Bedeutung Nicht zuletzt ist Biodiversität von elementarer Bedeutung für die Forschung in den Biologischen Wissenschaften (von angewandten Bereichen bis in die Grundlagenforschung, z.B. Ökologie, Evolutionsbiologie oder Systematik). Jede Art stellt an sich einen großen Wert, kann aber auch wesentlich sein für das Verständnis von evolutiven Abläufen und für das Verständnis der jeweiligen Ökosysteme. Jede Art hat einen einmaligen Bestand von genetischem Material das einen unschätzbaren Wert darstellen kann. Das wird eindrucksvoll von der aktuellen genetischen und medizinischen Forschung untermauert. Seit 2005 sind zahlreiche Fälle dokumentiert in denen genetisches Material von spezifischen Arten zur Entwicklung von wirksameren neuen Medikamente geführt hat. Man kann davon ausgehen, dass wenn das derzeitige Massenaussterben (‚holocene extinction event’) mit dem gleichen Tempo weitergeht, zahlreiche Chancen auf die Entwicklung von neuen Heilmethoden für immer verloren gehen.
