Conservarea biodiversitatii - directii de conservare a biodiversitatii

Conservarea biodiversitatii studiaza mecanismele care altereaza sau mentin diversitatea biologica si utilizeaza rezultatele cercetarilor fundamentale si aplicative care urmaresc prevenirea pierderilor in lumea vie: extinctia speciilor, pierderea variabilitatii genetice si distrugerea comunitatilor biologice.

Diversitatea biologica este abundenta de entitati vii de pe Pamant, reprezentata prin plante, animale si microorganisme, genele pe care acestea le contin, complexitatea ecosistemelor pe care le formeaza in mediul lor biologic (World Wildlife Found, 1989).

Diversitatea biologica cuprinde trei nivele de complexitate:

- diversitatea speciilor formata din toate speciile de organisme de pe Terra;

- diversitatea genetica care cuprinde variabilitatea genetica a speciilor, a populatiilor separate geografic si a indivizilor in raport cu populatia din care provin;

- diversitatea ecosistemica care include toate comunitatile biologice in care traiesc speciile, ecosistemele in care se dezvolta si interactiunile dintre aceste nivele.

Masurarea diversitatii biologice poate fi facuta prin diferite metode cantitative, in scopul compararii biodiversitatii  unor comunitatii biologice de marimi geografice diferite. Cu cat diversitatea biologica a unei comunitati este mai mare, cu atat ea este mai stabila, mai rezistenta la invazia unor specii provenite din alte comunitati si are o productivitate mai mare (Pimm, 1991, Tilman, 1999).

Numarul de specii dintr-o singura comunitate biologica este exprimat prin bogatia in specii sau alfa diversitate. Acest indice poate fi utilizat pentru compararea numarului de specii din arii geografice sau comunitati biologice diferite.

Beta diversitatea se refera la gradientul cu care se schimba compozitia in specii, in functie de un anumit element geografic. De exemplu, in zona montana, beta diversitatea este mare daca compozitia in specii a comunitatii de briofite se schimba odata cu altitudinea si este mica atunci cand cele mai multe specii de muschi se intalnesc in tot arealul montan, indiferent de altitudine.

Gama diversitatea cuprinde numarul de specii dintr-o regiune sau zona geografica, deci se aplica pe areale mari.

Intre acesti trei indici exista o anumita corelatie. Calcularea lor serveste la stabilirea modelelor de distributie a speciilor si la identificarea punctelor fierbinti, adica a zonelor cu biodiversitate mare si care necesita actiuni severe de conservare.

Speciile actuale de plante si animale care populeaza planeta sunt rezultatul unei evolutii naturale care s-a desfasurat fara intrerupere timp de 3,5 miliarde de ani. In tot acest timp, speciile s-au modificat, au capatat caracteristici noi prin care s-au adaptat la cele mai diferite si mai ostile medii din trai.

Se considera pana nu demult ca numarul de specii vegetale si animale de pe Terra este de circa 3-5 milioane. Cercetari recente arata ca mai exista aproximativ 5-10 milioane de specii inca nedescoperite. Dupa cercetarile facute in padurile tropicale, s-a estimat ca numai speciile de insecte nedescoperite ar insuma 30-50 de milioane. Au ramas nedescoperite intre 10-40% din plantele cu flori si 10% din speciile de pesti.

Actualmente, numarul speciilor de plante si animale descrise stiintific nu depaseste 1,5 milioane, din care peste 750.000 de specii de insecte, aproape 250.000 de specii de plante antofite, 69.000 de specii de fungi, aproape 31.000 de specii de protiste, circa 27.000 de specii de alge, 5.000 de specii de bacterii, 1.000 de specii de virusi, 40.000 de specii de pesti, amfibieni, reptile, pasari si mamifere, iar restul sunt plante inferioare si nevertebrate.

Diversitatea biologica este distribuita neuniform pe Terra. Cea mai mare diversitate de specii de plante si animale se gaseste in padurile tropicale, recifii de corali, marile lacuri tropicale si in marile adanci (Heywood, 1995).

Padurile tropicale, desi ocupa o suprafata care reprezinta doar 7% din uscatul planetei, adapostesc peste 50% din totalul speciilor de plante si animale ale Terrei, majoritatea fiind specii de insecte. Se considera ca circa 10 milioane de specii de insecte din padurea tropicala sunt inca nedescrise, ceea ce ar insemna ca aceste specii reprezinta circa 90% din totalul speciilor planetei. In aceste paduri traiesc peste 40% din speciile de antofite si circa 30% din speciile de pasari de pe Pamant.

Recifii de corali sunt echivalentul marin al padurilor tropicale in ceea ce priveste complexitatea si bogatia in specii. Marea Bariera de Corali din estul Australiei, desi ocupa o suprafata de numai 349.000 km² , adica 0,1% din suprafata Oceanului Planetar, cantoneaza aproximativ 8% din totalul speciilor planetei: peste 300 de specii de corali, 1.500 de specii de pesti, 4.000 de specii de moluste, 250 de specii de pasari.

Marea diversitate biologica a marilor adanci poate fi datorata varstei habitatului, arealului foarte intins, stabilitatii mediului si specializarii speciilor bentonice la categorii particulare de sedimente (Waller, 1996).

In unele zone restranse ca suprafata biodiversitatea este deosebit de ridicata. De exemplu, in Parcul National “La Amistad” din Costa Rica, pe o suprafata de 3000 km² sunt mai multe specii de pasari decat in intreaga America de Nord.

Pentru toate grupele de organisme, diversitatea speciilor creste de la poli spre tropice. De exemplu, in Thailanda, numarul de specii de mamifere este de 251, pe cand in Franta este de doar 93, desi cele doua tari au aproximativ aceeasi suprafata, dar sunt situate la latitudini diferite (tabelul 1.). Diferenta este si mai evidenta in cazul speciilor de arbori: pe o suprafata de 10 hectare din padurea amazoniana din Peru se gasesc 300 de specii de arbori, in timp ce pe aceeasi suprafata din padurile nemorale din Europa doar 30 de specii.

Tabelul 1 Variatia numarului de specii de mamifere in raport cu latitudinea (dupaWRI,1994)

In ecosistemele terestre, diversitatea biologica este conditionata de variatiile locale ale topografiei, climatului, de varsta geologica a substratului. In general, in aceste ecosisteme, bogatia in specii creste cu altitudinea, cu valoarea intensitatii radiatiei solare si cu cantitatea de precipitatii. Bogatia in specii este mare atunci cand topografia terenului este complexa si permite aparitia izolarii genetice, a adaptarii locale si in final aparitia de specii noi. Arealele cu o structura litologica complexa ofera conditii edafice variate, fapt ce duce la aparitia unor comunitati si specii de plante adaptate la anumite tipuri de sol.

Daca aceasta mare diversitate de specii ne face sa fim optimisti in ceea ce priveste viitorul planetei, numeroase semnale de alarma vin sa ne atraga atentia asupra saracirii zestrei biologice a Pamantului, prin disparitia continua si intr-un ritm din ce in ce mai rapid a numeroase specii de plante si animale.

Interventia brutala a omului in mediul natural a dus la stricarea echilibrului ecologic in diferite ecosisteme si la afectarea directa a unor specii. Un exemplu edificator in acest sens este evolutia efectivelor de bizoni din preriile Americii de Nord. La inceputul secolului al XIX-lea, preriile erau populate de 75.000.000 de bizoni care faceau migratii sezoniere de hranire pe distante uriase, de la lacul Erie pana in Texas, de la Muntii Stancosi pana la Muntii Alleghny. Turmele de bizoni au fost distruse sistematic pentru carne, piele sau pentru a elimina concurenta la hrana animalelor domestice. Vanatoarea s-a facut intr-un ritm asa de alert incat prin 1870 efectivele de bizoni scazuse la 2.500.000 de exemplare iar la sfarsitul secolului al XIX-lea mai erau 540 de exemplare.

Caracteristic pentru distrugerea avifaunei este disparitia porumbelului migrator. La inceputul secolului al XIX-lea populatiile de porumbei migratori din America de Nord erau asa de numeroase incat un singur stol era estimat la 2 miliarde de exemplare. Pasarile faceau migratii anuale din Massachusetts catre malurile golfului Mexic. In timpul acestor deplasari pasarile erau vanate in asa numar incat in 1899 a fost vanat ultimul exemplar liber, iar in 1914 a murit ultimul exemplar captiv la gradina zoologica din Cincinnati.

In Asia, Africa si Europa numeroase specii de mamifere mari, carnivore si erbivore, care populau candva aceste tinuturi, au disparut ca urmare a transformarilor suferite de covorul vegetal si a vanatorii intensive. Ultimul bour  s-a stins in Polonia, in secolul al XVII-lea. Bivolul African, care traia in sudul Algeriei si in Muntii Atlas, a disparut nu demult.

In ultimele doua milenii au disparut leul european, ghepardul indian, leul nord-african, elefantul libian. Zimbrul a fost salvat in extremis de la disparitie in secolul al XX-lea, dar capra ibex din Alpi pare a fi grav amenintata pentru ca este vanata intensiv. Calul salbatic din Mongolia si camila salbatica din Turkestanul chinez au ajuns la efective extrem de reduse, pentru ca au fost vanate fara crutare. Ecvideele din Orientul Apropiat, o specie intermediara intre cai si magari, sunt si ele amenintate datorita vanatorii.

1. Directii de conservare a biodiversitatii

Conservarea biodiversitatii se poate realiza pe trei directii principale:

conservarea plasmei germinative;

conservarea plantelor prin reproducere vegetativa si culturi de tesuturi;

conservarea plantelor si animalelor prin rezervatii.

Conservarea plasmei germinative se bazeaza pe un complex de masuri si relatii intre institutii nationale si internationale de stat sau particulare. Forul international de conducere a acestui domeniu este Comisia Internationala pentru Rezerve Genetice Vegetale, coordonata de Organizatia Natiunilor Unite pentru Alimentatie si Agricultura (FAO). Acest centru a urmarit culegerea din teren a soiurilor de plante de cultura si crearea de banci genetice care depoziteaza la temperaturi scazute semintele si butasii majoritatii plantelor de interes alimentar si industrial.

In anii ’80, cele mai mari banci de plasma germinativa se gaseau in SUA (National Plant Germ Plasm Sistem), Europa Occidentala, Japonia si Uniunea Sovietica. Ulterior acestea s-au infiintat si in tari in curs de dezvoltare, in care se pastreaza esantioane de plasma germinativa de la toate soiurile de principalelor specii de cultura (grau, orez, porumb, sorg, orz, mei, cartof, soia).

Organizatia Natiunilor Unite pentru Alimentatie si Agricultura (FAO) a adoptat in 1983 un document cu privire la resursele genetice de plante, care punea problema constituirii unor colectii de baza de plasma germinativa de plante si plasarea lor sub egida FAO. In acest fel erau satisfacute doleantele tarilor in curs de dezvoltare care exprimau temerea ca selectionatorii din tarile industrializate, care au acces nestingherit la resursele genetice ale tarilor din lumea a treia, le prelucreaza, le transforma in soiuri comercializabile si le vinde tot acestor tari, obtinand profituri considerabile.

Desi bancile genetice nationale si colectiile de seminte si plasma germinativa detinute de centrele internationale de cercetari agricole cuprind un numar mare de varietati de plante, acest numar in sine nu reprezinta o garantie a conservarii. Semintele trebuie sa fie regenerate periodic, iar varietatile trebuie supuse unei aprecieri a calitatii lor agronomice. Semintele pastrate prea mult timp sau in conditii necorespunzatoare isi pierd variabilitatea. Acest lucru ii facea pe unii specialisti sa afirme ca “s-ar putea sa se piarda mai multa germoplasma de porumb in cadrul bancilor genetice prost gospodarite, decat de pe suprafetele agricole inca neinventariate de catre colectionarii de probe “ (W. L. Brown, 1988).

Pornind de la ideea ca bancile de gene “congeleaza” insasi evolutia, se pune problema infiintarii unor parcuri naturale pentru soiurile autohtone, in care acestea sa creasca natural, sa se adapteze atacurilor daunatorilor, speciilor concurente si fluctuatiilor climatice. Acest lucru ar mentine dinamismul evolutiv al speciilor si ar stimula aparitia unor noi combinatii genetice. In acest context, este sustinut in prezent conceptul de “parcuri genetice” in care speciile de plante de cultura pot evolua in comun cu daunatorii lor. In acest mod are loc conservarea variabilitatii lor pe scara larga, intr-un autentic sens evolutionist. Parcurile genetice nu vor lua locul bancilor de gene ci vor reprezenta elementul lor logic, complementar (D. Duvick, 1995).

Utilizarea culturilor de celule si tesuturi este o metoda relativ recenta de conservare a diversitatii plantelor. Prin aceasta tehnica o celula vegetala, dupa indepartarea membranei ei rigide, poate fi inmultita, producand o masa de celule nemodificate, denumita calus, care poate fi apoi dirijata sa creasca pana la stadiul de planta matura. Prin tehnica culturii de celule “in vitro” o singura planta poate sa devina “parintii” unei noi generatii. Culturile de celule si tesuturi pot fi examinate in scopul identificarii unor trasaturi speciale, precum rezistenta la pesticide sau la unele boli. Cultura de tesuturi scoate la iveala variatii genetice la plantele derivate din acelasi parinte. In unele cazuri, prin aceste tehnici sunt reconstituite variatiile genetice la speciile rare sau excesiv exploatate (R. S. Chaleff, 1983).

Tehnica denumita fuziunea de protoplasti permite combinarea celulelor, distincte din punct de vedere genetic, a doua specii diferite intr-una singura. Fuziunea de protoplasti imbina doua celule vegetale a caror membrane au fost indepartate, urmata de cultura de celule “in vitro”. Rezultatul este un hibrid interspecific care nu ar putea fi produs prin metode conventionale (de exemplu leguma “pomato”, un hibrid intre cartof si rosie). Prin tehnica fuziunii de protoplasti se pot combina genele de la specii care altfel nu se incruciseaza. In acest fel ar putea fi transferate trasaturi utile de la speciile salbatice la plantele cultivate.

Conservarea speciilor de plante si animale in rezervatii si parcuri incearca sa protejeze genofondul planetei, sa refaca biodiversitatea unor ecosisteme afectate de activitatile antropice. Populatiile spontane de plante si animale sunt resurse genetice mult mai importante decat sursele actuale de gene aflate in cultura. Ele au o mare diversitate genetica si ecologica, au o mare putere de adaptare la modificarea factorilor abiotici ai mediului.

Reducerea diversitatii speciilor nu duce numai la scaderea numarului de taxoni ci si la saracirea genofondului fiecarei specii. Studiul succesiunii ecologice si a dinamicii in timp si spatiu a ecosistemelor a relevat faptul ca heterogenitatea spatiala a biotipurilor este necesara pentru mentinerea bogatiei specifice la un grad inalt. In acest sens este necesara mentinerea si conservarea a cat mai multe habitate, chiar prin interventia omului.

Protejarea ecosistemelor naturale contribuie, prin functia lor stabilizatoare, la conservarea mediului si chiar la marirea productivitatii ecosistemelor antropizate vecine. Astfel, conservarea padurilor contribuie la prevenirea inundatiilor, la reglarea debitului raurilor in timpul viiturilor prin moderarea vitezei de topire a zapezilor, la reducerea eroziunii solului, constituind in acelasi timp un mediu propice de viata pentru numeroase specii de animale (Acatrinei, 1996).

Protectia diversitatii biologice trebuie sa se manifeste prin conservarea biocenozelor naturale in totalitatea lor si nu a unor specii izolate. Valoarea presiunii pe care un ecosistem o poate suporta fara a fi in pericol de distrugere reiese din legaturile reciproce dintre componentele sale, dar si de viteza de circulatie a materiei si energiei din ecosistem. Cu cat un ecosistem este mai complex, cu atat va rezista mai bine presiunilor exterioare lui.

Suprafata parcurilor nationale si a rezervatiilor din lume era in 1990 de circa 2.500 milioane de hectare, procesul fiind in crestere. Astazi un sfert din suprafata zonelor protejate sunt rezervatii ale biosferei, zone protejate prin Organizatia Natiunilor Unite. Constituie zone protejate 4% din padurile Africii, 2% din padurile Americii de Sud si 6% din cele ale Asiei de Sud – Est.

2. Ipoteze si teorii privind cauzele disparitiei speciilor

Istoria vietii pe pamant a fost marcata de numeroase disparitii in masa a unor specii vegetale si animale. In ultimii 500 de milioane de ani au avut loc cinci astfel de fenomene globale.

Prima mare extinctie a avut loc in devonian, acum 345 de milioane de ani, cand au disparut 30% din familiile de animale de pe planeta, printre care pestii placodermi si multe specii de trilobiti.

A doua mare extinctie s-a petrecut la sfarsitul erei permiene, acum 250 de milioane de ani, si a dus probabil la exterminarea 50% din speciile de animale ale planetei. Au disparut intre 77-95% din totalitatea speciilor marine si toate speciile de trilobiti (D. Simberloff, 1984). Se pare ca aceasta mare extinctie a fost cauzata de un vulcanism intens si pe suprafete mari sau de coliziunea unui meteorit cu Pamantul. Aceste fenomene au produs schimbari majore ale mediului, carora multe specii nu le-au rezistat.

In triasic, acum circa 180 de milioane de ani, s-a produs a treia extinctie in masa. Au disparut atunci circa 35% din toate familiile de animale, incluzand numeroase specii de reptile si moluste marine.

A patra mare extinctie s-a produs in cretacic, acum circa 65 de milioane de ani, cand au disparut toate speciile de dinozauri si multe specii de reptile si moluste marine. In pleistocen, acum 10.000 de ani, a avut loc a cincia extinctie. Au disparut numeroase specii de mamifere mari, pasari, nevertebrate dulcicole.

Aceste disparitii in masa a unor specii, din diverse cauze, nu au avut loc brusc, ci in perioade indelungate de timp. De exemplu, disparitia dinozaurilor, acum 65 de milioane de ani, s-a produs intr-un interval de circa doua milioane de ani ( S. Stanley, 1984). Dupa o asemenea disparitie in masa, viata si-a recapatat cu greu cursul normal, a urmat o perioada de incetinire biologica de cateva milioane de ani, inainte de a aparea noi specii care sa restabileasca nivelul de densitate existent anterior.

Factorii care determina supravietuirea sau disparitia unei specii nu sunt pe deplin clarificati, insa extinctia ca si speciatia fac parte dintr-un ciclu natural. Predominanta unuia sau altuia dintre aceste procese duce la cresterea sau scaderea diversitatii biologice. Se cunoaste faptul ca speciatia este un proces lent, de milioane de ani, ce apare printr-o acumulare graduala de mutatii. Atat timp cat rata de speciatie este mai mare sau egala cu rata de extinctie, biodiversitatea ramane constanta sau creste.

In perioadele geologice trecute, pierderea speciilor a fost echilibrata de aparitia de specii noi, astfel incat diversitatea biologica a ramas constanta sau a crescut. Actualmente, rata de extinctie este de 100 pana la 1.000 de ori mai mare decat ratele de extinctie din trecut. Se inregistreaza o pierdere de specii fara precedent, astfel ca se vorbeste de a sasea extinctie, datorata exclusiv activitatii umane.

Pana in pleistocenul tarziu, acum 10.000 de ani, omul nu a contribuit cu nimic la disparitia speciilor, totul avand cauze naturale. Din acel moment, cauzelor naturale li se alatura si omul primitiv din neolitic, care prin vanatoare a dus la disparitia multor mamifere mari ( mamutii parosi, feline cu colti uriasi ).

Estimarea procesului de disparitie a mamiferelor arata ca daca in primele etape de evolutie a acestora disparitia a avut cauze naturale (caderi de meteoriti, schimbari climatice, etc.), ulterior a intervenit omul prin vanatoare, modificarea biotopilor naturali si in cele din urma prin extinderea fenomenului de poluare care produce numeroase dereglari ecologice ( tabelul 2).

Date mai exacte privind numarul de specii disparute din toate grupele sistematice avem dupa anul 1600. Intr-o perioada de numai 400 de ani (1600 - 2000) au disparut 85 de specii de mamifere si 113 specii de pasari, ceea ce reprezinta 2,1% din totalul speciilor de mamifere si 1,3% din cele de pasari (Heywood, 1995) (tabelul 3.). Daca in perioada 1600-1700 ritmul de extinctie a speciilor de mamifere si pasari a fost de una la 100 de ani, in perioada 1850-1950 a fost de o specie pe an (Primack, 2002).