Биологический вид – основная структурная единица классификации живых организмов на Земле. Он описывает группу особей, имеющих единые морфологические, физиологические, биохимические, поведенческие и другие . Организмы одного вида способны скрещиваться между собой, давая способное к продолжению рода потомство – между разными видами это невозможно. Под влиянием эволюционных факторов, в меняющихся окружающей среды виды могут разделяться.
Основы видовой систематики живых организмов были предложены шведским ученым Карлом Линнеем в середине XVIII века. С тех пор было найдено и изучено более миллионов различных видов.
Животные
Животные – это группа организмов, которые составляют биологическое царство. Они являются эукариотами, то есть их клетки из ядер. Животные гетеротрофным (выделяют энергию из органических соединений), способностью к активному передвижению. В разговорном языке животными часто называют наземных позвоночных, но с точки зрения науки это совокупность многих классов: рыб, насекомых, птиц, морских звезд, червей, паукообразных и других.
Количество видов животных
Не только точное, но и даже приблизительное количество видов живых организмов, обитающих на Земле, неизвестно. Одни биологи говорят о небольших пробелах в систематике живых существ, которая может пополниться еще лишь несколькими сотнями тысяч видов, другие утверждают, что неизвестными и неописанными остаются миллионы различных видов, обитающих в самых недоступных человеку местах. Самая большая цифра, называемая исследователями, составляет 8,7 миллионов.
Пока описано около 1,7 миллионов видов, животные среди них составляют большую часть: на растения, грибы и другие царства приходится около ста тысяч видов. Так, изучено около 5,5 тысяч млекопитающих животных, 10,1 тысяча птиц, 9,4 тысячи пресмыкающихся, 6,8 земноводных, 102 тысячи паукообразных. Самой многочисленной группой пока остаются насекомые – их насчитывается около миллиона.
Предполагается, что и среди неизученных еще видов насекомые составляют самую большую часть – приблизительно десять миллионов.
Несмотря на развитие биологии, изучать и находить новые виды все еще довольно сложно. Если среди крупных млекопитающих не ожидается больших пополнений, то более мелких животных исследовать сложнее. Хотя до сих пор ежегодно ученые находят несколько десятков новых видов млекопитающих. Также довольно хорошо изучены птицы: их легко отыскивать и за ними приятно наблюдать.
Случаются ситуации, когда биологи обнаруживают живых представителей видов, которые считались давно умершими. Таким образом, науке еще предстоит дать ответ на вопрос о точном количестве видов животных.
Все живое на планете поражает своим многообразием. С самых давних времен человечество изучало, пыталось упорядочить и посчитать количество видов на планете. Но и сегодня, несмотря на довольно высокую степень развития биологии, ни один ученый не сможет ответить точно на вопрос, сколько видов животных на Земле сосуществует рядом с нами.
Общие понятия
Под видом в биологии понимают группу живых организмов, сходных по некоторым критериям и способных к скрещиванию с рождением плодовитого потомства.
Критериев вида предостаточно:
- морфологический (внешнее и внутреннее строение);
- генетический (строение генома);
- биохимический (сходство процессов обмена);
- физиологический (сходство процессов жизнедеятельности);
- географический (ареал обитания);
- экологический (место в экологической нише).
Можно и расширить этот список. Для определения вида и внесения его в систему классификации необходимо проведение довольно кропотливого анализа.
Животные и растения
Как ни странно, но даже в определении принадлежности организма к тому или иному таксону может вызывать сложности. На сегодня биологи склоняются к тому, что животные - это организмы, использующие для жизнедеятельности уже готовые органические вещества и неспособные синтезировать их из неорганических. Растения сами синтезируют органику для своих процессов жизнедеятельности. Опять же, это очень упрощенно.
Эволюционные сложности
Подсчитать сколько видов животных и растений на Земле существует в данный момент времени, довольно проблематично с учетом ежесекундной эволюции. Каждый вид когда-то появляется, переживает расцвет или упадок, исчезает или эволюционирует.
Некоторые биологи приводят данные о том, что каждый час на планете безвозвратно исчезает три вида живых организмов, соответственно, за день исчезнет порядка 72 видов. О том, сколько видов возникает, можно судить по тому, что ежегодно классификация и систематика пополняется тысячами новых описанных видов. Показательно, что практически каждый улов с помощью глубоководных тралов исследовательских суден приносит океанологам представителей, не описанных ранее видов.
Данные палеонтологии
Сколько видов животных существует на Земле? По расчетам палеонтологов, это 2-3 % от общего количества, появившихся на планете с момента зарождения жизни. Вымирание - нормальный для эволюции процесс такой же, как и возникновение новых видов. Поэтому ответ на вопрос, сколько видов животных осталось на Земле, требует определения временных рамок. Природный отбор в борьбе за существование никто не отменял.
Например, есть данные, что с 1600 по 1969 год с лица земли исчезло 38 видов класса млекопитающих и 94 вида класса птиц.
Исчезнувшие или все-таки нет?
Есть такая международная комиссия по сохранению видов (IUCN), по данным которой 801 вид животных, официально описанных, исчез с лица Земли за последние 500 лет. Иногда вид, объявленный исчезнувшим, возобновляет свое существование.
В 20-х годах предыдущего столетия так случилось с северным морским слоном. Вид был признан исчезнувшим в результате безжалостного истребления человеком. Однако затерявшаяся группа слонов на окраине Мексики, на маленьком острове Гуадалупе, сумела выжить, и чудом из порядка 100 особей этот вид крупных млекопитающих смог восстановить свою численность. Сегодня вид не находится под угрозой вымирания.
Так ли страшно исчезновение
Как может повлиять исчезновение одной лишь бабочки на эволюцию живого на планете, знают даже дети. Все смотрели одноименный голливудский блокбастер. Сюжет фильма имеет вполне реальную подоплеку. Биологи приводят пример, как изменение одного вида в экосистеме поймы Амазонки, приводит к колоссальным последствиям. Вплоть до изменений рельефа. Так что жизнь одной маленькой бабочки в природе, где все связано тончайшими нитями-связями, так же важна, как и существование всего человечества.
И все-таки, сколько видов животных на Земле?
Как бы там ни было, попытки определить количество видов предпринимаются. Последние научные работы университетов в Канаде и на Гаваях приводят цифру в 8,7 миллиона - вот сколько видов животных на Земле существует сегодня. Причем 80 % из этой цифры - это виды еще не описанные современной наукой. Вопросов у неспециалистов по данному поводу не меньше, чем у профессиональных систематиков.
Другие данные говорят о существовании 150 миллионов видов, изучены из которых только 1,5 миллиона.
Зачем считать?
Знание о том, сколько видов животных на Земле, по мнению биологов, имеет не только теоретический интерес. Практическое значение таких знаний позволит экологам подсчитать, при каких потерях наступит экологической катастрофы планетарного масштаба. Такие расчеты имеют свои методики и могут помочь разработать способы, позволяющие сохранить стабильными экосистемы, которые определяют существование жизни на планете.
Точных данных о количестве видового не узнает никогда. Таков прогноз биологов. Мы будем всегда гадать на плюс, минус миллион. Однако это не дает повода человечеству отказаться от беспокойства. Хрупкость экосистемы планеты, значимость каждого, даже ничтожного организма в биосфере - величайшая ценность, подаренная природой.
Количество животных и растений на Земле
Количество видов эукариотических организмов на нашей планете примерно равно 8,7 миллиона. Правда, на сегодня описано только 15%, а потому на открытие оставшихся видов у биологов может уйти около пятисот лет.
Карл Линней предложил бинарную номенклатуру для описания видов живых существ и заложил основы современной классификации живого мира более 250 лет назад. За это время было открыто и классифицировано около 1,2 млн видов животных и растений. И чем больше биологи делали открытий, тем чаще они задумывались о том, сколько всего на Земле живого. Примерные оценки варьировались от 3 до 100 млн.
Группа учёных из Дальхаузского университета (Канада) предлагает свой, «наиболее корректный» способ оценки биоразнообразия планеты. По её прикидкам, опубликованным на сайте PLoS Biology, общее число видов живых существ примерно равно 8,7 млн плюс-минус 1,3 млн.
В своей работе исследователи опирались на существующую таксономическую систему живых организмов. Животные и растения описываются таксономическими рангами всё более высокого порядка: вид - род - семейство - порядок (отряд) и т. д. Число видов всегда больше, чем число родов, а число родов всегда больше, чем количество семейств, так что соотношение таксономических рангов между собой можно представить в виде пирамиды. Учёные использовали численную пропорцию, связывающую разные ступени пирамиды, для предсказания того, сколько живности насчитывает её самая нижняя (видовая) ступень. Этот метод, по их словам, работает не только со всей таксономической массой видов, но и с её подразделениями. Так, полученные видовые результаты согласуются с реальным положением дел у млекопитающих, птиц, рептилий и амфибий.
Итак, по расчётам канадцев, в Мировом океане обитает 2,2 млн видов, на суше - 6,5 млн. Животных на планете всего около 7,8 млн видов, грибов - 611 тыс., растений - 300 тыс. При этом растениям повезло больше всего: из них описано 72% видов, тогда как животных - 12%, грибов - только 7%.
Необходимо отметить, что исследователи занимались лишь эукариотами и не пытались предсказать число видов бактерий. С другой стороны, современная систематика - наука динамичная, многие таксоны меняют своё место в иерархии, систематическое положение многих видов не застраховано от изменений.
Представление о том, сколько видов живёт на Земле, может быть полезно не только с теоретической, но и с практической точки зрения, поскольку это позволит более точно оценивать влияние человека и его роль в биосфере. Что же до «простых зоологов», непонятно, радоваться им открывшемуся изобилию или наоборот: за последние 250 лет было описано менее 15% видов, и, если не принимать в расчёт сокращение биоразнообразия, на открытие оставшихся животных и растений должно уйти около 480 лет.
Результат почти трехсотлетней работы систематиков - зоологов, ботаников, микробиологов - это более миллиона найденных и описанных видов живых существ, населяющих Землю. Находки новых видов не прекращаются, каждый год систематики описывают десятки и сотни новых видов. Как оценить, сколько видов еще не найдено? Разные методы расчета дают сильно различающиеся результаты. Один из возможных способов решения этой задачи - анализ таксономического разнообразия на разных уровнях иерархической классификации живого.
Сколько видов животных, растений, грибов и микроорганизмов обитает вместе с нами на Земле? Вопрос кажется простым, но точного ответа на него нет. Каждый год систематики описывают новые, прежде не известные виды не только простейших или насекомых, но и позвоночных животных: амфибий, рептилий, рыб, а иногда - и млекопитающих. Все специалисты согласны с тем, что число еще не известных, не найденных и не описанных видов превышает число видов известных. Принятая в настоящее время цифра - около 1,2 млн видов, известных науке, - это лишь часть реального разнообразия жизни на планете. Проблема заключается в том, чтобы определить, сколько видов еще не найдено.
Очередную попытку ответить на этот вопрос предприняла международная группа исследователей (Mora et al., 2011). Очередную - потому что время от времени разные специалисты предлагают свои оценки видового разнообразия Земли. Эти оценки различаются на два порядка - от 3 до 100 миллионов видов, в зависимости от метода подсчета: поскольку нельзя прямо пересчитать все виды, большая часть которых пока не обнаружена, остается единственный способ - найти какое-то правило, которое позволит перейти от известного числа видов к общему.
Попытки обнаружить универсальные закономерности для всего живого или для отдельных таксономических групп предпринимались неоднократно. Самая простая зависимость «число видов - площадь» удовлетворительно работает только в однородных биотопах, но не учитывает их мозаичность. Оценка скорости приращения новых видов по времени описания позволяет судить о предельном числе видов для небольших, достаточно хорошо изученных таксонов; в малоизученных группах число таксономических описаний со временем не уменьшается, и график уходит в бесконечность. Были попытки использовать зависимости, базирующиеся на частных наблюдениях, например на отношении числа жуков к числу деревьев в тропическом лесу (5:1), на отношении числа известных видов к числу новых, найденных на локальном участке и т. п. Однако частные закономерности, при экстраполяции на другие группы организмов или другие регионы, приводят к большим ошибкам. Правила, действующие для одних групп организмов, не всегда пригодны для других. Отсюда и возникает разброс в оценках.
В поисках более универсальной закономерности авторы обсуждаемой статьи обратились к соотношению разнообразия таксонов в их иерархии. Предполагается, что на больших массивах данных отношение числа таксонов в ряду «тип - класс - отряд - семейство - род - вид» более или менее постоянно. Нужно сказать, что сам подход не нов: еще в 1976 году А. Н. Голиков заметил, что для нескольких очень разных групп организмов (инфузории, моллюски, млекопитающие) в полулогарифмических координатах связь между рангом таксона и разнообразием линейна, причем углы наклонов прямых близки для разных групп организмов. Ричард Варвик предложил количественный индекс, основанный на соотношении числа таксонов разного ранга (индекс таксономического своеобразия фауны - taxonomic distinctness), и использовал его для выявления возможных источников происхождения локальных фаун гипергалинных озер (Clark, Warwick, 1998, 1999; Warwick et al., 2002).
Для оценки полного видового разнообразия планеты соотношение числа таксонов разного ранга можно использовать в том случае, если верно предположение, что таксоны высших рангов сосчитаны уже все или почти все, а неизвестно только число видов. Авторы проверили это предположение, используя два массива данных - Каталог живых существ (Catalogue of Life), и Всемирный регистр морских видов (The World’s Register of Marine Species). Первый из них содержит около 1,24 млн морских и наземных видов, второй - 194 тысячи только морских организмов, большей частью упомянутых и в первом каталоге.
Поскольку для каждого таксона от типа до вида известна дата его описания, легко построить зависимость «накопленное число таксонов - время» и, пользуясь различными способами аппроксимации, найти предел, к которому это число стремится. Как видно из рис. 2, A–F, в царстве животных графики для высших таксонов (от типов до семейств) близки к насыщению, и, экстраполируя их, можно найти предел функции - ожидаемое полное число таксонов данного ранга. Не получается это только для видов - график накопленного количества видов последние полтора века линейно устремлен в бесконечность.
Чтобы найти предел числу видов, авторы рассчитали связь между числом таксонов высших рангов и числом видов. Разные модели аппроксимации для высших таксонов данных дают слегка различающиеся результаты, поэтому авторы брали среднее из полученных результатов и получили семейство линий, довольно близко совпадающих друг с другом (рис. 1, G). Первые пять точек на графике - это пределы функций, описывающих увеличение числа таксонов во времени, а шестая точка - ожидаемое число видов животных на планете.
Интересные данные приводятся в дополнительных материалах к обсуждаемой статье. Из них следует, что предложенный метод дает удовлетворительные результаты для эукариот (лучше всего - для царства животных, хуже всего - для простейших), но абсолютно неприменим к прокариотам, у которых кривые накопления высших таксонов очень далеки от насыщения.
Авторы оценили разнообразие эукариот планеты в 8,74 (±1,3) млн видов. Из них около 7,7 млн животных, 298 000 растений, 611 000 грибов и 36 400 простейших (рис. 3). Таким образом, сегодня мы знаем «в лицо» около 14% видов, обитающих на Земле. Фауна эукариот Океана изучена на 9%.
Специалисты крупнейшего проекта по изучению Мирового океана Census of Marine Life — «Перепись морской жизни» — опубликовали последние данные подсчетов числа видов живых организмов на Земле. Самые точные подсчеты показали, что
6,6 млн видов живут на суше и еще 2,2 млн бороздят океанские глубины.
«Вопрос о том, сколько видов живых организмов существует на Земле, столетиями интересовал ученых. Мы дали ответ на него, основываясь на данных о распространении и распределении видов, что особенно важно сейчас, когда человеческая деятельность существенно увеличила темпы вымирания видов. Многие из них исчезают с лица Земли еще до того, как мы узнаем об их существовании, месте в пищевых цепях и потенциальной пользе, которую они приносят природе и человеку», — считает Камило Мора, ведущий автор работы из Университета Гавайев (США) и Университета Халифакса (Канада).
Предыдущие оценки «населения» Земли были гораздо более расплывчатыми:
приводились цифры как в 3 млн, так и в 100 млн видов.
Однако сужение интервала не значит, что все на Земле уже известно. 86% обитателей суши и 91% обитателей морей еще только предстоит открыть, описать и каталогизировать.
«Эта работа сокращает самое общее число видов, которое следует узнать, чтобы описать нашу биосферу. Если мы не знаем (хотя бы по порядку величины) числа людей в стране, как мы можем строить планы на будущее? То же самое и с биологическим разнообразием. Человечество взяло на себя обязательство охранять виды от вымирания, но до сих пор мы не знали, сколько вообще этих видов», — считает соавтор работы Борис Уорм.
В международную Красную книгу сейчас входит 59508 видов, 19625 из них классифицированы как находящиеся под угрозой. Это значит, что самый детальный на Земле документ об охране видов охватывает всего 1% общего «населения».
Как же ученым удалось посчитать и неоткрытые виды? Для этого им пришлось собрать все принципы таксономии — науки о классификации. В 1758 году шведский ученый Карл Линней создал систему классификации, носящую теперь его имя и помогающую ученым группировать виды. Сегодня, 253 года спустя, описаны и каталогизированы около миллиона сухопутных и 250 тысяч морских видов.
Профессор Мора и его коллеги рассчитали общее число видов, основываясь именно на таксономии.
Они изучили численную структуру таксонов, которые формируют пирамидоподобную иерархическую структуру, сужающуюся от видов, родов и семейств к подцарствам и царствам.
Распределив по ступенькам иерархии 1,2 млн известных сегодня видов, исследователи обнаружили достоверную численную связь между наиболее заполненными таксономическими уровнями и общим количеством видов. С помощью разработанного метода ученые независимо вычислили число видов в наиболее полно изученных группах — млекопитающих, рыб и птиц. Полученные данные подтвердили достоверность метода.
Применив этот подход ко всем эукариотам (организмам, содержащим в клетках оформленное ядро), ученые получили для их основных групп следующие цифры:
— 7,77 млн видов животных (описаны и каталогизированы 953434);
— 298 тысяч видов растений (описаны и каталогизированы 215644);
— 611 тысяч видов грибов (описаны и каталогизированы 43271);
— 36,4 тысячи видов одноклеточных животных (8118 описаны и каталогизированы).
