Məlumat

1.8: Yerdəki Həyatın Yenilənməsi - Biologiya

1.8: Yerdəki Həyatın Yenilənməsi - Biologiya


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Triasda və erkən Yurada Pangeya parçalanmağa başlayır. İqlim əvvəlcə isti, lakin çox quru idi, eranın sonunda isə yer üzündəki həyat üçün tədricən daha əlverişli hala gəldi.

Toxum bitkiləri arasında savanna tipli bitki örtüyünün yaradılmasında iştirak edən bennettitlər kimi daha inkişaf etmiş qruplar meydana çıxdı (çəmənlər olmasa da, otların rolunu çox güman ki, qıjılar, mamırlar və likenlər oynayırdı). Bir çox bitkinin toxumları tərəzi ilə qorunurdu və ya demək olar ki, qapalı bir kuboka basdırılırdı. Toxum mühafizəsi toxum bitkilərinin çoxsaylı fitofaq həşərat qruplarının yaranmasına “cavabı” idi. Bəzi digər həşərat qrupları toxum bitkilərinin tozlanmasına uyğunlaşmağa başladılar; bu, toxum örtüklərinin yetişdirilməsini asanlaşdırmaq üçün əlavə amil idi.

Sürünənlər hələ də üstünlük təşkil edirdilər, lakin tədricən arxosauromorfların müxtəlif qrupları ilə əvəz olundu, o dövrün ən qabaqcıl sürünənləri, adətən yalnız iki ayaqdan istifadə edərək çox sürətlə hərəkət edə bilirdilər.

Eyni zamanda sürünənlərin "məməliləşməsi" və "avifikasiyası" prosesləri baş verdi. Məməlilərin əcdadları indi kiçik ölçülü sinifdə idilər və həşərat yeyən oldular; Bunun səbəbi kiçik ot yeyən sürünənlərin fizioloji cəhətdən sadəcə qeyri-mümkün olmasıdır. Bitki qidası çox qidalı deyil və sürünənlərin qidalanma aparatı kiçik, ehtimal ki, daha aktiv heyvanı dəstəkləmək üçün kifayət qədər kalori çıxara bilmədi. Nəhəng ot yeyən sürünənlər daha az nisbi səthə malikdirlər və buna görə də daha az kalori tələb edirlər. Yalnız tısbağalar, təşkilatı təkmilləşdirməyin bütün digər yollarını bağlayan "super müdafiə"lərinə görə istisnadırlar.

Məməlilərin əcdadları kirpi ölçüsündə və ya daha az olan heyvanlar idi; diş sistemini, istilik izolyasiya sistemini təkmilləşdirməyə və beynin ölçüsünü artırmağa davam etdilər. Nəticədə ilk həqiqi məməlilərin meydana çıxması oldu.

"Əsl" sürünənlər arasında dinozavrlar (quşların əcdadları), timsahlar və pterozavrlar (növbəti 70 milyon il ərzində havada hökmranlıq edən) meydana çıxdı.

Dənizlərdə zooplanktonu stimullaşdıran ilk diatom yosunları və öz növbəsində bütün Mezozoyda üstünlük təşkil edən sefalopodlar var. Həmçinin, bu zaman nəsli kəsilmiş mezozavrları əvəz etmək üçün dəniz sürünənlərinin yeni qrupları meydana çıxdı, məsələn, notozavrlar və mollyussivor plakodontlar.


Yerdə və okeanda neçə növ var?

Əlaqələr Departamenti, Dalhousie Universiteti, Halifax, Yeni Şotlandiya, Kanada, Birləşmiş Millətlər Təşkilatının Ətraf Mühit Proqramının Dünya Mühafizəsinin Monitorinqi Mərkəzi, Kembric, Böyük Britaniya, Microsoft Araşdırmaları, Kembric, Birləşmiş Krallıq

Biologiya şöbəsi, Dalhousie Universiteti, Halifax, Yeni Şotlandiya, Kanada

Biologiya şöbəsi, Dalhousie Universiteti, Halifax, Yeni Şotlandiya, Kanada

Biologiya şöbəsi, Dalhousie Universiteti, Halifax, Yeni Şotlandiya, Kanada


Fon və Xülasə

Yaşayış yerlərinin itirilməsi biomüxtəlifliyin azalmasının əsas səbəblərindən biridir 1,2,3,4. “Yaşayış yeri”nin bir çox tərifləri var, lakin onlar geniş şəkildə bir növün populyasiyasının məkan və zamanda qalmasına imkan verən fiziki şəraitin – torpaq örtüyü və iqlim də daxil olmaqla – bütünlüklə təsvir edilə bilər 5 . Bir növün yaşayış mühitinin miqyası və toxunulmazlığı ilə onun populyasiyasının davamlılığı arasında güclü müsbət əlaqə vardır 6,7,8, bu, digər risk əlamətləri haqqında məlumat məhdud olduqda növlərin yox olma riskinin qiymətləndirilməsinə kömək edə bilər. Növlərin yaşayış yerləri haqqında biliklər landşaft idarəetmə planlarının 9 , mühafizənin planlaşdırılması 10,11 və növlərin nəsli kəsilmə riskinin keçmiş tendensiyalarının və gələcək ssenarilərinin təhlili 12,13,14 .

Növlərin yaşayış yerlərinin 15,16,17 növlərini məhdudlaşdırmağın bir çox yolu var, bunlar ya davamlı dəyişənlər 17,18, ya da diskret siniflər 19 kimi təqdim edilə bilər. Beynəlxalq Təbiəti Mühafizə İttifaqının (IUCN) Təhlükədə Olan Növlərin Qırmızı Siyahısı bütün növlərə aid yaşayış yerlərini kateqoriyalara ayırmaq məqsədi daşıyan qlobal standart tipologiyadan (https://www.iucnredlist.org/resources/habitat-classification-scheme) istifadə edir. əvvəlcədən müəyyən edilmiş yaşayış mühiti sinifləri sistemi 16 . Bu sxemdə 16 müxtəlif geniş yaşayış mühiti sinfi 1-ci səviyyədə (məsələn, meşə, bataqlıq ərazilər), 119 daha spesifik sinif isə 2-ci səviyyədə siyahıya alınmışdır (məsələn, Meşə – Subtropik/tropik nəmli ovalıq). Bu təsnifat sxemində yaşayış mühiti siniflərinin təfərrüatlı təsvirləri tamamlanmamış olsa da - 2012-ci ilin dekabr ayına aid ən son mövcud sənəd layihəsi ilə - IUCN Qırmızı Siyahısının qiymətləndiriciləri tərəfindən növlərin yaşayış yerləri üstünlüklərini təsvir etmək üçün istifadə olunur 20 .

IUCN Qırmızı Siyahısının qiymətləndirmələrinə həmçinin hər bir növün ərazi sərhədlərini göstərən paylama xəritələrinin tərtib edilməsi daxildir, adətən nöqtənin yerləşdiyi yer məlumatları, atlaslardan mövcudluq/yoxluq məlumatları, sahə bələdçilərində və monoqrafiyalarda dərc edilmiş xəritələr, yaşayış sahəsinin ölçüsünə dair məsafədən zondlama məlumatı və ekspert rəyi ( məsələn 20,21,22). Bu cür xəritələr adətən Qırmızı Siyahı qiymətləndirmələrində Baş vermə Dərəcəsini (bütün baş vermə qeydlərini ehtiva edən minimum qabarıq çoxbucaqlının sahəsi) qiymətləndirmək üçün istifadə olunur və həmçinin regional və qlobal miqyasda məkan biomüxtəliflik nümunələrinin kəmiyyətini müəyyən etmək üçün məcmu şəkildə istifadə olunur 23 . Bununla belə, paylama sərhədlərini göstərən xəritələr çox vaxt daha incə miqyasda növlərin baş verməsini əhəmiyyətli dərəcədə yüksək qiymətləndirir 11,24 , adətən komissiya xətası kimi tanınan xəta növü. Bu tip xətaların qarşısını almaq üçün bir yanaşma IUCN Qırmızı Siyahısının qiymətləndirmələrində sənədləşdirilmiş yaşayış mühiti üstünlüklərindən və yüksəklik diapazonundan istifadə edərək, onun “Habitat Sahəsi”nin xəritəsini çəkmək üçün bir növ üçün uyğun hesab edilməyən bütün torpaq örtüyü siniflərini və yüksəklikləri istisna etməkdir. (AOH, 20). Bunun üçün müəyyən torpaq örtüyü məhsulunda hər bir yaşayış mühiti və torpaq örtüyü sinfi arasında əlaqələri müəyyən edən “piyada keçidi” tələb olunur 13,25,26. Bununla belə, müxtəlif tematik əfsanələr arasında bu cür əlaqələrin qurulması problemli ola bilər.

Tematik həlletmə və təriflərdəki fərqlər əraziyə əsaslanan torpaq örtüyü təxminlərində böyük dəyişikliklərə səbəb ola bilər 27 və səhvlərin qeyri-müəyyənliyi artırdığı və hər hansı sonrakı təhlilin düzgünlüyünü azaltdığı göstərilmişdir 28 . Bu problemlər, çox güman ki, yuxarıda təsvir olunduğu kimi AOH təxminlərinə təsir göstərə bilər, məsələn, iqlim baxımından fərqli yaşayış yerləri - məsələn, savannaların üstünlük təşkil etdiyi və subtropik-rütubətli kollarla örtülü torpaqlar - ekvivalent kimi rəftar etməklə. Bir növün potensial paylanması statistik olaraq təxmin edilə bilsə də 29,30 , bunu möhkəm, ardıcıl və təkrar istehsal oluna bilən şəkildə etmək çətindir 31,32 və əksər hallarda bunun üçün zəruri olan ilkin biomüxtəliflik məlumatları mövcud deyil 33 . Buna görə də AOH-nin xəritələşdirilməsinə alternativ yanaşmaların araşdırılmasına ehtiyac var.

Burada biz əksər quru və daxili su yaşayış yerləri üçün birbaşa olaraq IUCN yaşayış yerlərinin təsnifat sxeminin xəritələşdirilməsi metodunu təsvir edirik. Biz bunu sadə xəritə cəbrindən istifadə edərək torpaq örtüyü, iqlim və digər köməkçi məlumat mənbələri üzrə ən yaxşı mövcud məlumatları üst-üstə salmaqla edirik. Əldə edilmiş xəritə 2015-ci ildə IUCN təsnifat sxemində qeyd edildiyi kimi 1 və 2 səviyyələrində yaşayış yerlərinin qlobal paylanmasını təsvir edir 16 . Müstəqil məkan-açıq təxminlərdən istifadə edərək bu qlobal xəritədəki sinifləri təsdiq etdik. Bildiyimizə görə, bu, IUCN yaşayış mühiti siniflərinin qlobal miqyasda xəritəsini çıxarmaq üçün ilk cəhddir.


Yer izopodunun həyat dövrü və populyasiya quruluşu Hemilepistus klugii (Brandt, 1833) (Isopoda: Oniscidea) İranda

Həyat dövrü və əhalinin quruluşu Hemilepistus klugii İranın Vəramin şəhərində əhali arasında tədqiq edilmişdir. 2008-ci ilin fevral ayından 2009-cu ilin iyun ayına qədər populyasiyadan hər ay (və ya çoxalma mövsümündə iki həftədə bir) nümunə götürülüb və 1069 kişi, 1079 qadın və 4867 yeniyetmə olmaqla ümumilikdə 7015 fərd toplanıb. Digərlərində olduğu kimi Hemilepist növlərin həyat dövrü ərzində beş fərqli fenofaza, yəni cütləşmə, hamiləlik, yumurtadan çıxma, böyümə və stasionar qeydə alınmışdır. H. klugii. Ümumi cins nisbəti 1: 1 idi, lakin zamanla dəyişdi. Ovigerous dişilər yalnız aprel ayında müşahidə edildi, bu da mövsümi və çox qısa bir çoxalma dövrünü göstərir. Yetişdirildikdən sonra qısa bir ömür sürən dişilər əsl semelparatlıq nümayiş etdirdilər. Oviger/postoviger qadınlar üçün orta sefalotoraks eni 2008-ci ildə 2009-cu ilə nisbətən daha yüksək olmuşdur. Bu dişilər il ərzində əhali arasında ən böyük ölçüyə çatmışlar. Bir dişiyə düşən yumurtaların sayı 28 ilə 147 arasında dəyişdi (orta ± SE, 78 ± 1,8). Qadın ölçüsü ilə məhsuldarlıq arasında müsbət korrelyasiya var idi. İşə qəbul aprelin sonlarında baş verib və bu ayda əhalinin ən yüksək sıxlığı ilə nəticələnib, ən aşağı sıxlıq isə noyabr-yanvar aylarında müşahidə olunub. İnkişaf etməmiş yumurta daşıyan yumurtalı dişilərin yüksək faizinə (72,3%) baxmayaraq, intramarsupial ölüm aşağı (3,5%) olmuşdur.

Təşəkkürlər

Sahə və laboratoriya araşdırmaları zamanı göstərdiyi köməyə görə mərhum Ehsan Entezariyə minnətdarıq. Biz Dr Martin Zimmer, Kiel-ə məsləhətlərinə və faydalı elmi təkliflərinə və ingiliscə mətni təkmilləşdirdiyinə görə, həmçinin anonim rəyçilərə təşəkkür etmək istərdik.


Latın Amerikası və Karib hövzəsinin yerüstü ekoloji regionlarının mühafizəsinin qiymətləndirilməsi

Prioritet təyin edən bu tədqiqat, birinci prinsip olaraq, regional investisiya portfellərində bütün ekosistem və yaşayış mühiti növlərinin təmsil olunmasını təmin edir. İkincisi, o, landşaft səviyyəli xüsusiyyətləri effektiv mühafizə planlaşdırması üçün əsas bələdçi kimi tanıyır. Coğrafi ərazilərin mühafizə statusunu və bioloji fərqliliyini qiymətləndirmək üçün obyektiv çərçivə olmadan, donorlar ciddi təhlükə altında olan və biomüxtəlifliyin ən böyük dəyəri olan ərazilərə baxma riski ilə üzləşirlər. Belə obyektiv regional çərçivənin olmaması bu tədqiqata təkan verdi, onun məqsədləri: 1) biomüxtəlifliyin qorunmasına sərmayə qoyan donorların nisbətən ad hoc qərar vermə prosesini daha şəffaf və elmi yanaşma ilə əvəz etmək 2) əsasən növ siyahılarına əsaslanan qiymətləndirmələrdən kənara çıxmaq. ekosistemlərin və yaşayış mühitinin müxtəlifliyinin qorunmasını da özündə birləşdirən yeni çərçivəyə 3) qorunma biologiyası və landşaft ekologiyası prinsiplərini qərar qəbul etmə prosesinə daha yaxşı inteqrasiya etmək və 4) yüksək bioloji dəyərə malik və ciddi təhlükə altında olan ərazilərə proporsional olaraq daha çox maliyyə vəsaitinin yönəldilməsini təmin etmək .


David Murun Göbələklər Dünyası: mikologiyanın başladığı yer

Həyat ilk dəfə quruda kembriyə qədərki dövrdə (geoloji zaman miqyası üçün aşağıda Şəkil 5-ə baxın), ehtimal ki, prokaryotik olan fototrofik mikroorqanizmlər tərəfindən koloniyalaşdırıldığı zaman yaranmışdır. Kifayət qədər yaxın vaxtlara qədər torpaq bitkilərinin mərhum Silur dövründə qurulduğuna inanılırdı. Bununla belə, bir neçə fənnin son sübutları onların daha əvvəl, Ordovik dövründə ortaya çıxa biləcəyini göstərir.

Vaskulyar bitkilər demək olar ki, ortaya çıxdı yaşıl yosunlar, ilk quru bitkilərə çevrilməsi zamanı yarı su, sonra isə tam quruya çevrilir. Yarı suda yaşayan yosunlar 490-409 milyon il əvvəl (Mya) ortaya çıxıb quruya hücum etməyə başlayanda sərt bir mühitlə qarşılaşdılar. Torpaqlarda üzvi maddələr yox idi və buna görə də yalnız mineral qidalar var idi. Bu zəif torpaq həm də əldə edilən hər hansı qida və ya suyun tez itirilməsi demək idi.

Bununla belə, boş torpaq həm də imkanlar yeri idi, çünki rəqabət çox az idi və karbon qazı və işıq asanlıqla əldə edilə bilərdi. Bu yeni mühitdən istifadə etmək üçün ən erkən bitkilər ya qida və su əldə etmək üçün öz vasitələrini inkişaf etdirə bilərdilər, ya da çoxunun etdiyi kimi, torpaqları işğal edən su göbələkləri ilə münasibətlərini dəyişə bilərlər. Earlist göbələklər suda yaşayırdılar xitridlər kiçik sadə tallus (faktiki olaraq tək hüceyrə), tallusu substrata lövbərləmək və qida maddələrini çıxarmaq üçün rizoidlər və bayraqlı hərəkətli sporlar.

Nə yosunlar, nə də göbələklər yerüstü mühitdən istifadə etmək üçün tam təchizatlı deyildilər. Yosunların torpaqdan əsas qida maddələrini çıxarmaq qabiliyyəti yox idi (onda nə var idi), göbələklərin isə karbohidratlar istehsal etmək qabiliyyəti yox idi. Hər ikisinin qurutma ilə bağlı problemləri var idi.

Göbələklərin inkişaf edən bitkilərin (kökləri və ya kök tükləri hələ təkamül etməmiş) rizoidlərində parazit olmaq əvəzinə, hər iki orqanizm yerüstü mühitdən istifadə etməyə imkan verən qarşılıqlı simbioz meydana gətirdi.

Yosun/bitki komponenti morfoloji cəhətdən dominant partnyor oldu, çünki avtotrofiyaya görə yer üzündə yaşamaq üçün daha yaxşı təchiz olunmuşdu və buna görə də bitki komponenti sürətlə inkişaf edən tərəfdaşa çevrildi. Tərəfdaşlıq (bəlkə də ən erkən likeni təmsil edir) qida maddələrinin daha səmərəli mənimsənilməsinə və mənimsənilməsinə qadir idi və bu, həmçinin göbələk partnyorunun iki milyard illik ölü bakterial qalıqların yığılmasını həzm etmək və təkrar emal etmək qabiliyyətindən əldə edilən qidaları da əhatə edə bilər. dayaz dənizlərin və göllərin sahilləri. Beləliklə, tərəfdaşlıq qeyri-simbiotik bitki formaları ilə müqayisədə yalnız yaşamaq üçün deyil, həm də dinamik təkamül üçün selektiv üstünlüyə malik olardı, çünki əlavə qida maddələrindən istifadə edərək yaranan əlavə enerji mürəkkəb toxumaların daha çox fərqlənməsinə və inkişafına imkan verəcəkdir.

Bu erkən assosiasiyalarda iştirak edən göbələk tallisi, demək olar ki, şübhəsiz ki, onların yaranmasına səbəb olmuşdur aseptat hiflər (indi biz Zygomycota arasında təsnif edirik), baxmayaraq ki, bunun quru bitkilərinin yaranmasından əvvəl və ya sonra olub-olmadığı bilinmir. Bununla belə, bu gün əksər mikroblar ən yaxşı şəkildə inkişaf edir biofilm icmaları Bunun ən qədim mikrob icmalarına da aid olduğu ədalətli bir fərziyyədir. Biofilmdəki həyat birhüceyrəli göbələklər və birhüceyrəli yosunlar arasında yarı su/yarı quru ortaqlığı üçün adekvat ola bilərdi. Ancaq filamentli böyümə rejimi quru əraziləri araşdırmaq üçün biofilmdən qaçmaq üçün əla bir yoldur. Fosil və DNT dəlilləri göstərir ki, ziqomiset aseptat hifləri Kembri dövründə yaranıb və bu gün arbuskulyar mikorizal birləşmələr yaradan göbələklərə bənzəyir (Şəkil 1-3). Septat göbələkləri (Ascomycotina və Basidiomycotina) Devon dövrünə qədər fosil qeydlərinə çıxmır.


AM göbələkləri fosil qeydləri olan bir neçə bitki-göbələk əlaqələrindən biridir (Simon və digərləri, 1993) və ümumiyyətlə qəbul edilir ki, erkən damar bitkiləri AM-yə bənzər göbələklərlə əlaqələndirilir və onların mənşəyi və torpağı kolonizasiya etmək qabiliyyəti assosiasiyadan çox asılı idi (Lewis, 1987 Selosse & LeTacon, 1998 Allen, 1991).

Simon və digərləri (1993) tərəfindən ribosomal DNT ardıcıllığı AM-yə bənzər göbələklərin mənşəyini Ordovik, Silur və Devon dövrlərində 462 və 363 Mya arasında yerləşdirir. Bu tarixlər onları asanlıqla torpaq bitkilərinin yaranması zamanı yerləşdirə bilərdi.

Fosil mikorizalar ilk dəfə Weiss (1904) tərəfindən aşağı karbon təbəqələrində aşkar edilmişdir. Endomikorizaların ən erkən və ən yaxşı nümunələri Kidstone & Lang (1921) tərəfindən kəşf edilmiş Devon dövrünə aid Rhynie Chert fosillərindəndir. Bunlar göbələkdən veziküllərə və sporlara bənzəyən göbələk strukturlarını göstərir Paleomyces, kimi bitkilərin rizoidləri ilə əlaqədardır RiniyaAsteroksilon.


Rhynie Chert bitkilərinin son yenidən qiymətləndirilməsi bu ibtidai bitkilərin erkən Devon dövründə (410-360 Mya) müasir AM göbələklərinə çox oxşar göbələklərlə əlaqəli ola biləcəyini göstərir (Pirozynski & Dalpé, 1989).

Mikorizal fosillərin ən mühüm son kəşfləri Antarktidada Trias təbəqələrində Stubblefield və digərləri (1987) tərəfindən tapılan arbusclesdir. Bu fosillər müasir AM göbələkləri kimi təşkil olunmuş arbuscles göstərir və bu, AM-nin struktur xüsusiyyətlərinin Trias tərəfindən yaxşı inkişaf etdirildiyini göstərir, hətta funksional xüsusiyyətlər olmasa da.

AM assosiasiyası indi geniş yayılmışdır və mövcud bitki ailələrinin əksəriyyətində rast gəlinir. Onun dünya miqyasında üstünlüyü elədir ki, bu assosiasiya indi bitkilərdə əcdad kimi qəbul edilir (bax: Selosse & LeTacon, 1998).

Digər mikorizal formalar AM-dən fərqli sürətlə inkişaf etmişdir. Ectomycorrhizas (ECM) təkamülü geoloji cəhətdən nisbətən yeni bir hadisədir, fosil qeydləri mezozoyun ikinci yarısına aiddir. Bu, onunla əlaqəli bitki taksonlarının meydana çıxması ilə uyğundur. Pinaceae gec Trias və əlbəttə ki, Yura ilə yaranmış ola bilər Pinus Təbaşir dövrünün başlanğıcında mövcud olmuşdur (şək. 5). Bununla belə, ailənin əsas differensasiyası, Betulaceae, Fagaceae və Salicaceae-nin meydana çıxdığı orta Təbaşirdən başlayaraq meydana gəldi (Malloch, DW, Pirozynski, KA & Raven, PH (1980) Varis simbiozlarında mikorizal bitkilərin ekoloji və təkamül əhəmiyyəti (A). Baxış-icmal). ABŞ Milli Elmlər Akademiyasının materialları, 77: 2113-2118). ECM, septa Ascomycotina və Basidiomycotina ilə əlaqəli göbələklər, şübhəsiz ki, Təbaşir dövründə (130 Mya) və ascomycotina, ehtimal ki, əvvəllər mövcud idi.

Orxideya və erikoid mikorizalar çox güman ki, onların ev sahibi taksonunun təkamülündə erkən yaranıb, lakin bu günə qədər daha çətindir. Erikoid birliyi geoloji cəhətdən olduqca yenidir, Ericaceae-nin fosil qeydləri yalnız erkən Üçüncü dövrə aiddir.

Şəkil 4. Mümkün səhləb fosili (Protorchis monorchis) Üçüncü dövr Eosen epoxasından, 54 Mya. Ardittidən (1977). Orkide biologiyası: rəylər və perspektivlər I. Cornell University Press, London. &İcazə ilə Arditti kopyalayın.

Orchidaceae, ehtimal ki, erikoiddən əvvəl, Eosen dövründə, 54 Mya-dan başlayaraq üçüncü dövrə aid bir bölmə olaraq yaranmışdır. Yuxarıdakı fosil kimi bu dövrdən bir neçə səhləb və ya proto-orkide müəyyən edilmişdir, baxmayaraq ki, bunların həqiqi səhləb olub-olmadığı hələ də müzakirə olunur. Orkide yaxşı fosilləşmədiyi üçün fosil dəlilləri azdır (Şəkil 4).


Baust JG, Edwards JS (1979) Antarktika midgesində donmaya dözümlülük mexanizmləri (Belçika antarktidası). Physiol Ent. 4:1–5

Baust JG, Lee RE (1987) Antarktika yerüstü artropodda çoxlu stresə dözümlülük Belçika antarktidası. Kriobiologiya 24:104–147

Blok W (1982) Signy Island yerüstü istinad saytları XIV. Collembola üzərində əhali tədqiqatları. Br Antarct Surv Bull 55:33–49

Blok W (1984) Yer mikrobiologiyası, onurğasızlar və ekosistemlər. In: Laws RM (ed) Antarctic Ecology, vol.1. Akademik Press, London, səh 163–236

Block W, Burn AJ, Richard KJ (1984) Antarktika dənizinə həşərat təqdimatı. Biol J Linn Soc 23:33–39

Bonner WN, Lewis Smith RI (1985) SSSI No. 6. Byers Yarımadası, Livinqston adası, Cənubi Şetland adaları. In: Antarktikada qorunan ərazilər. Antarktika Tədqiqatları üzrə Elmi Komitə, Scott Polar Research Institute, Cambridge, s. 147-156

Booth RG, Usher MB (1984) Dəniz Antarktika mamır-çəmən yaşayış mühitində artropod icmaları: fiziki və kimyəvi mühitlərin təsiri. J Anim Ecol 53:879–893

Convey P (1992) Midge biologiyasının aspektləri, Eretmoptera murphyi Schaeffer (Diptera:Chironomidae), Antarktika dənizindəki Signy adasına gətirildi. Polar Biol 12:653–657

Edvards M, Usher MB (1985) Qanadlı Antarktika midge Parochlus steineni (Gerke) (Diptera: Chironomidae) Cənubi Şetland adalarında. Biol J Linn Soc 26:83–93

Goddard DG (1979a) Signy Island yerüstü istinad saytları XI. Acari üzərində əhali tədqiqatları. Br Antarct Surv Bull 48:71–92

Goddard DG (1979b) Antarktida dənizindəki Signy adasının sərbəst yaşayan gənələri üzərində bioloji müşahidələr. Br Antarct Surv Bull 49:181-205

Greene SW, Gressitt JL, Korb D, Llano GA, Rudolph ED, Singer R, Steere WC, Ugolini FC (1967) Antarktidada yer həyatı. Antarktida Xəritəsi Folio Ser No. 5

Joosse ENG (1970) Collembolanın paylanmasında aqreqasiyaların formalaşması və bioloji əhəmiyyəti. Neth J Zool 20:299–314

Lewis Smith RI (1984) Quru bitki biologiyası. In: Laws RM (ed) Antarctic Ecology, vol. 1. Akademik Press, London, səh 61-162

Lindsay DC (1971) Cənubi Şetland adalarının bitki örtüyü. Br Antarct Surv Bull 25:59-83

Luxton M (1982) Fıstıq meşəli torpaqdan olan gənələrin biologiyası. Pedobiologiya 23:1-8

Myers AA, Southgate T (1980) Süni substratlar qayalı sahil kriptofaunasının monitorinqi vasitəsi kimi. J Mar Biol Ass UK 60:963–975

Peterson AJ (1971) Antarktika kollembolan üzrə əhali tədqiqatları Gomphiocephalus hodgsoni Dülgər. Pac Ins Monogr 25:75–98

Pugh PJA (1992) Cənubi Gürcüstanın sahil gənələri. Abst. Onurğasızlar Ekofiziologiyası üzrə Birinci Avropa Seminarı, Station Biologique de Paimpoint, səh 41

Pugh PJA (1993) Antarktidadan, sub-Antarktika adalarından və Cənubi Okeandan olan Acarilərin sinonimik kataloqu. J Nat Hist 27:323–421

Rounsevell DE (1977) Pan-Antarktika gənəsinin ekologiyası Nanorchestes antarcticus. In: Llano GA (ed), Antarktika Ekosistemlərində Uyğunlaşma. Gulf Publishing Co., Hyuston, səh 1023-1033

Ryan PG, Watkins BP, Lewis Smith RI, Dastych H, Eicker A, Foissner W, Heatwole H, Miller WR, Thompson G (1989) Robertskollen-in bioloji tədqiqatı, qərb Dronning Maud Land: ərazinin təsviri və ilkin növlərin siyahısı. S Afr J Antarktida Res 19:10-20

SCAR (1992) SCAR Report No. 7. Antarktika Tədqiqatları üzrə Elmi Komitə, Scott Polar Research Institute, Cambridge, s. 4-5

Shimada K, Ohyama Y, Pan CX (1991) Antarktika qanadlı midgenin soyuğa davamlılığı Parochlus steineni King George Island-da aktiv mövsümdə. Polar Biol 11:311–314

Usher MB, Booth RG (1984) Antarktikada mamır-çəmənli dəniz yaşayış mühitində artropod icmaları: gənələrin və Collembolanın üçölçülü paylanması, J. Anim Ecol 53:427–441

Usher MB, Booth RG (1986) Antarktikada mamır-çəmənli dəniz yaşayış mühitində artropod icmaları: gənələrdə və Collembolada çoxsaylı naxış miqyası. J Anim Ecol 55:155–170

Usher MB, Edwards M (1984a) Antarktidada xüsusi mühafizə olunan ərazi olan Linç adasının çəmənliklərinin yerüstü artropodları. Ekologiya 63:143-144

Usher MB, Edwards M (1984b) Antarktika Dairəsinin cənubundan bir dipteran: Belçika antarktidası (Chironomidae), sürfələrinin təsviri ilə. Biol J Linn Soc 23:19-31

West CC (1984) İki sub-Antarktika quru icmasında mikro-artropod və bitki növləri birlikləri. Oikos 42:66-73

Wise KAJ, İspaniya AV (1967) Antarktidada entomoloji tədqiqatlar, 1963-64 mövsümü. Pac Ins 9:271–293


Tetrapodların qlobal yayılması, sürünənlərin məqsədyönlü şəkildə qorunmasına ehtiyac olduğunu ortaya qoyur

Suda-quruda yaşayanların, quşların və məməlilərin yayılması qlobal və yerli mühafizə prioritetlərini əsaslandırıb və qlobal biomüxtəlifliyin müəyyənediciləri haqqında anlayışımız üçün əsas olub. Bunun əksinə olaraq, yerüstü onurğalıların müxtəlifliyinin üçdə birini təşkil edən sürünənlərin qlobal paylanması mövcud deyildir. Bu, sürünənlərin mühafizənin planlaşdırılmasına daxil edilməsinə mane oldu və qlobal onurğalıların biomüxtəlifliyini idarə edən əsas proseslər haqqında anlayışımızı qərəzli etdi. Burada 10,064 sürünən növünün qlobal yayılmasını təqdim edirik və təhlil edirik (mövcud quru növlərinin 99%-i). Biz göstəririk ki, digər üç tetrapod sinfinin zənginlik nümunələri bütün sürünənlərin və ilanların növ zənginliyi üçün yaxşı məkan surroqatlarıdır, lakin kərtənkələlərin və tısbağaların müxtəliflik nümunələrini zəif xarakterizə edir. Ümumi və endemik kərtənkələ zənginliyinin qaynar nöqtələri digər taksonlarla çox az üst-üstə düşür. Bundan əlavə, mövcud qorunan ərazilər, biomüxtəlifliyin əhəmiyyəti olan ərazilər və qlobal mühafizə sxemləri sürünənlərdən daha yaxşı quşları və məməliləri təmsil edir. Sürünənləri, xüsusən də kərtənkələləri və tısbağaları effektiv şəkildə qorumaq üçün əlavə mühafizə tədbirlərinə ehtiyac olduğunu göstəririk. Qlobal tamamlayıcılığın mühafizəsi prioritet sxeminə sürünənlər haqqında biliklərin əlavə edilməsi, nəticədə vacib olan bir çox yerləri müəyyən edir. Qeyd edək ki, dünyanın bəzi quraq, çəmənlik və savanna yaşayış yerlərinə resursların yatırılması bütün yerüstü onurğalıları səmərəli şəkildə təmsil etmək üçün lazım ola bilər.


6 MİKROPLASTİKLƏRİN YER ORQANİZMlərinə POTENSİAL TƏSİRİNİN MEXANİZMİ

Plastiklərin qeyri-təbii və polimer əsaslı strukturu ksenobiotiklərlə və zəif həll olunan biopersistent hidrofobik hissəciklərlə zəngin tərkibi ilə birlikdə mikroplastik çirklənməyə “birləşmiş fiziki və kimyəvi təsirlərin” fundamental xarakterini verir (Şəkil 2). Mikroplastiklərin su mühitindən quru mühitinə fiziki təsirlərinin bəzi mexanizmlərinin əvvəlki ekstrapolyasiyası müzakirə edilmişdir (Horton, Walton, et al., 2017 Rillig, 2012). Məsələn, böyük plastiklər ətraf mühitin sağlamlığına təsir göstərə bilən qazların və birləşmələrin mübadiləsini məhdudlaşdırır (Steinmetz et al., 2016) və orqanizmin qarışmasına səbəb olur (Barnes et al., 2009). Daha kiçik hissəciklər həzm traktının yalançı doymasına və tıxanmasına və ya selikli qişanın aşınmasına və qıcıqlanmasına səbəb olan udula və ya tənəffüs edilə bilər (Barnes et al., 2009 Rehse et al., 2016). Potensial kimyəvi təsirlər daha az müzakirə olunur və aşağıda ətraflı təsvir olunduğu kimi ən azı iki komponentə malik ola bilər.

Birinci komponent istifadə zamanı, ətraf mühitdə və ya orqanizmlər daxilində baş verən plastik əlavələrin, plastifikatorların və polimer matrisinin komponentlərinin yuyulmasıdır ((CONTAM), 2016, Whitacre, 2014). Bu süzülmə problemlidir, çünki ftalatlar və bisfenol A kimi bu əlavələrin çoxu öz estrogenik aktivliyi və onurğalılarda və bəzi onurğasız növlərində potensial endokrin pozğunluqları ilə tanınır (Sohoni & Sumpter, 1998). Əslində, plastik əlavələr hazırda ətraf mühit nümunələrində ən çox tapılan antropogen maddələr arasında bildirilir (Whitacre, 2014). Ftalatlar, bisfenol və bir çox digər plastik əlavələr kənd təsərrüfatı məqsədləri üçün istifadə edilən su emallarından yaranan potensial mikroplastiklə zəngin lildə orta dərəcədə yüksək səviyyədə aşkar edilmişdir (Clarke & Smith, 2011). Əksər plastik materialların estrogen aktivliyi olan birləşmələri süzür (Yang et al., 2011), bu da laboratoriya populyasiyalarında və təbiətdə ətraf mühitin estrogenliyi və demaskulinləşdirici təsirləri kimi problemlidir (Manikkam, Tracey, Guerrero-Bosagna, & Skinner) , 2013 Marty et al., 2017 Tamschick et al., 2016 Ziková et al., 2017). Plastiklərin geniş istifadəsi və endokrin aktiv birləşmələrin ətraf mühitdə artan konsentrasiyası ekoloji narahatlıq doğurur: onurğalıların təkamülü zamanı endokrin sistemlər kifayət qədər yaxşı qorunub saxlanılmışdır və buna görə də endokrin pozucular heyvan sağlamlığı üçün geniş miqyaslı birbaşa nəticələrə səbəb ola bilər. Endokrin pozulma potensialı olan bir çox plastik komponentlərin məruz qalmış biotaya heç bir ekoloji təsir göstərməyəcəyini güman etmək düzgün deyil. Böyük plastik hissəciklər daha kiçik parçalara parçalandıqda səth/həcm nisbətində eksponensial artım olur. Bu, estrogen cəhətdən aktiv birləşmələrin yuyulma potensialını artırır, çünki bir çox əlavələr fiziki olaraq, lakin kimyəvi cəhətdən deyil, polimer quruluşa bağlıdır və buna görə də demək olar ki, həmişə polimer səthindən yuyula bilər (Yang et al., 2011).

Kimyəvi təsirin ikinci komponenti zəif həll olunan biopersistent kiçik mikroplastiklərin (<1 mkm) bioloji membranlar, orqanellələr və molekullarla qarşılıqlı əlaqədə olmasını təmin edən xüsusiyyətlərindən irəli gəlir. Bu, iltihab, membran keçiriciliyindəki dəyişikliklər, oksidləşdirici stress və başqaları kimi zəhərli kimyəvi maddələrin səbəb olduğu bir çox təsirlərə səbəb ola bilər ((Forte et al., 2016 Hamoir et al., 2003 Jeong et al., 2016 Oberdorster, 2000), həmçinin nanoplastiklərin toksiklik hədəflərinə baxın). Mikroplastiklərin fiziki-kimyəvi birləşmiş təsirlərinin təbiəti mikroplastik doza-cavab əyrilərində tez-tez rast gəlinən monotonluğun (yəni, məruz qalma konsentrasiyalarını artırarkən daimi və ya artan təsirlərin olmaması) səbəb ola bilər ((CONTAM), 2016, Mahler et al. ., 2012 Rehse et al., 2016). Həqiqətən, hissəcik-məhlul kompleksi qarışığının kəskin toksikliyində monotonluğun olmaması nanoölçülü hissəciklərin monoton olmayan davranışı ilə əlaqələndirilə bilər (Machado, Zarfl, Rehse, & Kloas, 2017). Ümumi götürdükdə, mikroplastik məruz qalmanın təsirlərini tədqiq edən gələcək tədqiqatlar plastik materialların özünəməxsus qarşılıqlı təsirlərini (süzülə bilən kimyəvi komponentlər), onların hissəcik ölçüsünün paylanmasını və səthlərinin kimyəvi davranışını nəzərə almalıdır.

Mikroplastik birləşmiş təsirlərin təbiəti torpağın teksturasında və strukturunda fiziki-kimyəvi dəyişikliklər vasitəsilə torpağa təsir göstərə bilər ki, bu da su dövranı və yerüstü sistemlərdə ekosistemin işləməsi və müxtəlif bitki-torpaq rəyləri (Bergmann et al., 2016 Zheng, Morris, Lehmann) , & Rilliq, 2016). Bu kontekstdə, torpaqların hidroloji xassələrində mikroplastik əsaslı dəyişikliklər torpağın mikrob biomüxtəlifliyinə təsir göstərə bilər, məsələn, mikorizal (Hallett və digərləri, 2009) və N-fiksasiya (Conrad, 199) kimi yerüstü ekosistemlərdə əsas simbiotik birliklərə potensial təsirlər göstərə bilər. ) birliklər. Torpağın strukturuna və funksiyasına bu cür potensial fiziki təsirlər torpaq mikrobiomu üçün xüsusi narahatlıq doğurur, çünki həmin ekosistemlərdə biomüxtəlifliyin itirilməsi və yox olmasının mexaniki anlayışı tam başa düşülmür (Machado, Valyi, & Rillig, 2017 Veresoglou, Halley, & Rillig, 2015). ). Üstəlik, plastiklərin hidrofobik səthləri və onların eko-koronasının hidrofobik birləşmələrlə qarşılıqlı əlaqədə olduğu bilinir (Barnes et al., 2009 Galloway et al., 2017 Zhan et al., 2016). Trofik təsirlər və digər ekoloji təsirlər mikroplastiklər üzərində adsorbsiya olunan kimyəvi maddələr dəniz daxili və ya növlərarası əlaqə yolları ilə əlaqəli olduqda müşahidə edildi (Galloway et al., 2017). Torpaqlarda bir çox hidrofobik və amfifilik birləşmələr növ rabitəsini və ekosistem proseslərini də tənzimləyir. Məsələn, hidrofobinlər göbələklər tərəfindən ifraz olunan torpaqlarda hər yerdə olan amfifilik zülallardır (Rillig, 2005). Bu sisteinlə zəngin polipeptidlər torpağın hidrofobikliyində və aqreqat sabitliyində mühüm rol oynayır, torpaq eroziyası və biogeokimyəvi dövrlər üçün birbaşa potensial nəticələrə malikdir (Rillig, 2005). Mikroplastiklərin torpağın qeyri-üzvi elementləri üçün fərqli sorbsiya xüsusiyyətləri təqdim edə biləcəyi təklif edildi (Hodson, Duffus-Hodson, Clark, Prendergast-Miller, & Thorpe, 2017) və laboratoriya nəticələri göstərir ki, hidrofobinlər filamentlərə qarşı nanoplastik toksiklikdən qorunmada rol oynayır. göbələklər (Nomura et al., 2016). Mikroplastiklərin hidrofobik səthləri təbii torpaq hissəciklərindən əhəmiyyətli dərəcədə fərqli şəkildə hidrofobinlər və ya torpaq strukturunun digər kimyəvi hərəkətvericiləri ilə qarşılıqlı əlaqədə olarsa, müvafiq biogeokimyəvi dəyişikliklər yarana bilər. Beləliklə, mikroplastik çirklənmənin torpağın kimyasına, teksturasına, strukturuna və funksiyasına nə dərəcədə təsir göstərə biləcəyini aydınlaşdırmaq üçün əlavə tədqiqatlar tələb olunur.

Mikroplastiklər yerüstü və kontinental qida şəbəkələrində dəniz analoqlarına oxşar və ya daha yüksək səviyyədə toplana bilər, baxmayaraq ki, hələ də dəqiq sübutlar tapılmamışdır. Zhao və başqaları. found microplastic present in the digestive tract of 94% of dead terrestrial birds with diverse foraging behavior in China (Zhao, Zhu, & Li, 2016 ). Microplastics in the guts of freshwater continental birds have also been reported (Gil-Delgado et al., 2017 Holland, Mallory, & Shutler, 2016 ), and microplastic from agricultural activities seem to be an important source (Gil-Delgado et al., 2017 ). In some cases, microplastic was considerably smaller than the usual food of those birds, which suggests microplastic ingestion to be either accidental or via trophic transfer (Zhao et al., 2016 ). Moreover, a first quantitative assessment of trophic transfer of microplastic found increasing microplastic concentration in soils (

0.9 particles/g), earthworm casts (

14 particles/g), and chicken feces (

Most large plastic particles present low lethal toxicity. Nevertheless, the exposure, intake and uptake of small microplastics might cause toxicity and act as a new long-term environmental stressor and exert selective pressure on terrestrial organisms. Sublethal negative responses such as growth reduction were observed after the exposure of earthworms to 150 μm microplastics in their food (Lwanga et al., 2016 ). Such effects might be partially explained by histological damage and changes in the gene expression associated with microplastic exposure (Rodriguez-Seijo et al., 2017 ). Moreover, microplastics could act as vector of toxic Zn to earthworms under environmental conditions due to a higher adsorption of this metal to high density polyethylene microplastic (Hodson et al., 2017 ). Lethal effects (100% mortality) were observed after 1 h exposure of yeast cells of Saccharomyces cerevisiae to polystyrene nanobeads (50 and 100 nm, 10–15 mg/L) in 5 mM NaCl culture media (Miyazaki et al., 2014 ). For the filamentous fungi Aspergillus oryzaeAspergillus nidulans the nanoplastic toxicity was not uniform among species or phenotypes, which was explained by the variability in one single trait: the resistance and hydrophobicity of cell walls (Nomura et al., 2016 ). The response and sensitivity to polystyrene nanobeads was also compared in vertebrates, which was linked to immunological traits of the respiratory system, i.e. the quantitative and qualitative attributes of surface respiratory macrophages of the domestic duck and rabbit (Mutua, Gicheru, Makanya, & Kiama, 2011 ). Given the environmental persistence of microplastics and their selective toxicity to organisms there is the potential for selective pressure of species traits with consequences for phenotypic, genetic, and functional biodiversity.


Metodlar

Ümumi baxış

To create the human footprint we adopted the methods developed by Sanderson və b. 14 . To facilitate comparison across pressures we placed each human pressure within a 0–10 scale (not all pressure range across the full 0–10 scale, details on the weightings for each pressure are provided in the flowing sections) and acquired data for the early 1990s (on average 1993) and 2009. The human pressures we considered included the following: (1) the extent of built environments (2) crop land (3) pasture land (4) human population density (5) night-time lights (6) railways (7) roads and (8) navigable waterways. These pressures were weighted according to estimates of their relative levels of human pressure following Sanderson və b. 14 and summed together to create the standardized human footprint for all non-Antarctic land areas. Pressures are not intended to be mutually exclusive, and many will co-occur in the same location. Three pressures only had data from a single time period, and these are treated as static and excluded from all trend analyses (Table 1). We tested the sensitivity of our results to these static data, and to the scoring scheme, results below. We used ArcGIS 10.1 to integrate spatial data on human pressures. Analyses were conducted in Goode’s homolosine equal area projection at the 1 km 2 resolution, yielding ∼ 134.1 million pixels for Earth’s terrestrial surface. For any grid cell, the human footprint can range between 0 and 50.

Built environments

Built environments are human-produced areas that provide the setting for human activity. In the context of the human footprint, we take these areas to be primarily urban settings, including buildings, paved land and urban parks. Built environments do not provide viable habitats for many species of conservation concern, nor do they provide high levels of ecosystem services 45,46 . As such, built environments were assigned a pressure score of 10.

To map built environments, we use the Defense Meteorological Satellite Program Operational Line Scanner (DMSP-OLS) composite images, which gives the annual average brightness of 30 arcsec ( ∼ 1 km at the equator) pixels in units of digital numbers 47 . These data are provided for each year from 1992 to 2012. We extracted data for the years 1994 (1993 was excluded due to anomalies in the data) and 2009, and all years were then inter-calibrated to facilitate comparison across the years 48 . Using the DMSP-OLS data sets, we considered pixels to be built if they exhibited a calibrated digital number (DN) >20. We selected this threshold based on a global analysis of the implications of a range of thresholds for mapped extent of cities 49 , and visual validation against Landsat imagery for 10 cities spread globally.

Population density

Many of the pressures humans impose on the environment are proximate to their location, these include pressures such as disturbance, hunting and the persecution of non-desired species 50 . Moreover, even low-density human populations with limited technology and infrastructure developments can have significant impacts on biodiversity, as evidenced by the widespread loss of various taxa, particularly mega fauna, following human colonization of previously unpopulated areas 51 .

Human population density was mapped using the Gridded Population of the World data set developed by the Centre for International Earth Science Information Network 52 . The data set provides a ∼ 4 km × ∼ 4 km gridded summary of population census data for the years 1990 and 2010, which we downscaled to match the 1 km 2 resolution of the other data sets. For all locations with more than 1,000 people·per km, we assigned a pressure score of 10. For more sparsely populated areas, we logarithmically scaled the pressure score using

Nighttime lights

The high sensitivity of the DMSP-OLS 47 data set provides a means for mapping the sparser electric infrastructure typical of more rural and suburban areas. In 2009, 79% of the lights registered in the DMSP-OLS data set had a DN <20, and are therefore not included in our built environments layers. However, these lower DN values are often important human infrastructures, such as rural housing or working landscapes, with associated pressures on natural environments.

To include these pressures, we used the inter-calibrated DMSP-OLS layers 47 . The equations for inter-calibrating across years are second-order quadratics trained using data from Sicily, which was chosen as it had negligible infrastructure change over this period, where DN average roughly 14. For our purposes, DN values of 6 or less were excluded from consideration before inter-calibration of data, as the shape of the quadratic function leads to severe distortion of very low DN values. The inter-calibrated DN data from 1994 were then rescaled using an equal quintile approach into a 0–10 scale. The thresholds used to bin the 1994 data were then used to convert the 2009 data into a comparable 0–10 scale.

Crop and pasture lands

Crop lands vary in their structure from intensely managed monocultures receiving high inputs of pesticides and fertilizers to mosaic agricultures such as slash and burn methods that can support intermediate levels of many natural values 53,54 . For the purposes of the human footprint, we focused only on intensive agriculture because of its greater pressure on the environment, as well as to circumvent the shortcomings of using remotely sensed data to map mosaic agriculture globally, namely the tendency to confound agriculture mosaics with natural woodland and savannah ecosystems 55 .

Spatial data on remotely sensed agriculture extent in 1992 were extracted from the UMD Land Cover Classification 56 , and for 2009 from GlobCover 57 . Although intensive agriculture often results in whole-scale ecosystem conversion, we gave it a lower score than built environments because of less impervious cover.

Pasture lands cover 22% of the Earth’s land base or almost twice that of agricultural crops 58 , making them one of the most extensive direct human pressure on the environment. Land grazed by domesticated herbivores is often degraded through a combination of fencing, intensive browsing, soil compaction, invasive grasses and other species, and altered fire regimes 59 . We mapped grazing lands for the year 2000 using a spatial data set that combines agricultural census data with satellite derived land cover to map pasture extent 58 . We assigned pasture a pressure score of 4, which was then scaled from 0 to 4 using the per cent pasture for each 1 km 2 pixel.

Roads and railways

As one of humanity’s most prolific linear infrastructures, roads are an important direct driver of habitat conversion 60 . Beyond simply reducing the extent of suitable habitat, roads can act as population sinks for many species through traffic-induced mortality 61 . Roads also fragment otherwise contiguous blocks of habitat, and create edge effects such as reduced humidity 62 and increased fire frequency that reach well beyond the roads’ immediate footprint 63 . Finally, roads provide conduits for humans to access nature, bringing hunters and nature users into otherwise wilderness locations 64 .

We acquired data on the distribution of roads from the global roads open access data set (gROADS) 65 , and excluded all trails and private roads, which were inconsistently mapped. The data set is the most comprehensive publicly available database on roads, which has compiled nationally mapped road data spanning the period 1980–2000. We mapped the direct and indirect pressure of roads by assigning an pressure score of 8 for 0.5 km out for either side of roads, and access pressures were awarded a score of 4 at 0.5 km and decaying exponentially out to 15 km either side of the road.

While railways are an important component of our global transport system, their pressure on the environment differs in nature from that of our road networks. By modifying a linear swath of habitat, railways exert direct pressure where they are constructed, similar to roads. However, as passengers seldom disembark from trains in places other than rail stations, railways do not provide a means of accessing the natural environments along their borders. To map railways we used the same data set as was used in the original footprint 66 , as no update of this data set or alternate source has been developed. The direct pressure of railways was assigned a pressure score of 8 for a distance of 0.5 km on either side of the railway.

Navigable waterways

Like roads, coastlines and navigable rivers act as conduits for people to access nature. While all coastlines are theoretically navigable, for the purposes of the human footprint we only considered coasts 66 as navigable for 80 km either direction of signs of a human settlement within 4 km of the coast. We chose 80 km as an approximation of the distance a vessel can travel and return during daylight hours if travelling at 40 km h −1 . As new settlements can arise to make new sections of coast navigable, coastal layers were generated for the years 1994 and 2009.

Large lakes can act essentially as inland seas, with their coasts frequently plied by trade and fishing vessels. On the basis of their size and visually identified shipping traffic and shore side settlements, we treated the great lakes of North America, Lake Nicaragua, Lake Titicaca in South America, Lakes Onega and Peipus in Russia, Lakes Balkash and Issyk Kul in Kazakhstan, and Lakes Victoria, Tanganyika and Malawi in Africa as we did navigable marine coasts.

Rivers were considered as navigable if their depth was >2 m and there were signs of human settlements within 4 km of their banks, or if contiguous with a navigable coast or large inland lake, and then for a distance of 80 km or until stream depth is likely to prevent boat traffic. To map rivers and their depth we used the hydrosheds (hydrological data and maps based on shuttle elevation derivatives at multiple scales) 67 data set on stream discharge, and the following formulae from 68,69 :

Navigable river layers were created for the years 1994 and 2009, and combined with the navigable coasts and inland seas layers to create the final navigable waterway layers. The access pressure from navigable water bodies was awarded a score of 4 adjacent to the water body, decaying exponentially out to 15 km.

Validating the human footprint map

High-resolution images (median=0.5 m) were used to visually interpret human pressures at 3,560 1 km 2 sample points randomly located across the Earth’s non-Antarctic land areas (Supplementary Fig. 1). For the visual interpretation, the extent of built environments, crop land, pasture land, roads, human settlements, infrastructures and navigable waterways was recorded using a standard key for identifying these features (Supplementary Note 1). Shape, size, texture and colour were important characteristics for identifying human pressures on the environment. Interpretations were also marked as certain or not certain, and the year and the resolution of the interpreted image were recorded. The 344 uncertain points were discarded, leaving 3,116 validation points. The human footprint score for each point was determined in ArcGIS, and the visual and human footprint scores were then normalized to a 0–1 scale. The human footprint score was considered as a match to the visual score if they were within 20% of one another on the 0–1 scale.

Sensitivity to static data sets and scoring

Three data sets (pasture lands, roads and railways) were treated as static pressures in our human footprint maps, as temporally inter-comparable data were not available for these pressures at a resolution ammenable to inclusion in the human footprint. If these pressures changed at rates that were higher or lower relative to the dynamic data sets, it could mean that our estimates of change in the human footprint were similarly lower or higher than actual change. We were able to test the sensitivity of maps to static data sets for pasture lands. We acquired data on national level changes in pasture extent from 1993 to 2009 from the United Nations Food and Agricultural Organization 1 .

Given that these data are national scale, we were able to determine how the analyses of change across countries would be perturbed if our static pasture data were replaced with dynamic data from the United Nations Food and Agricultural Association (UN FAO). Using the FAO data we were able to estimate the likely changes in the average contribution of pasture land pressures to changes in the human footprint across countries. This was done by multiplying the 1993 human footprint pasture pressure data by the country-level change in pasture extent from the FAO. We found inclusion of dynamic pasture pressures in this way did not change our national-scale analyses of changes in the human footprint. Our estimates of national level change in human footprint were very similar using the static or dynamic pasture data (Pearson’s R 2 =99.8%, P<0.0001) with an average perturbation from the static data with the dynamic data of just ±2.6%, and Upper-middle-income countries still underwent the greatest increases and high-income countries underwent the least (Supplementary Table 1). We could not perform similar analyses for railways or roads, as changes in these linear infrastructures over time are simply not available, even at the national scale.

As described in the preceding sections, the eight pressures were scaled onto a 0–10 scale according to estimates of their relative levels of human pressure following Sanderson və b. 14 , before summing together to create the standardized human footprint maps. We adopted the same scaling methods as Sanderson və b. 14 , as the original human footprint map has proven to be a strong predictor of a wide range of ecological phenomena, lending support to the scoring scheme. Similar to the sensitivity analyses for static data sets, we tested the sensitivity of our national-scale results to this scoring scheme.

We achieved by first determining the contribution of each of the eight pressures to the overall human footprint score for each country. We then randomly perturbed the score or ‘weighting’ for each pressure up by 50%, down by 50% or keep it the same. After this random perturbation, we calculated the new national-scale average human footprint score for each country by multiplying the old score by the random perturbation from, and then summed across pressures. The proportional change in national-scale human footprint was calculated by comparing the original and new human footprint values. Finally, we calculated the relative proportional change in national-scale human footprint by dividing the proportion change observed for a country by the global-scale change induced by the scoring perturbation. These steps were repeated 100 times.

We found that a 50% perturbation to the scoring of each pressure led to on average a 14.5% change in each country’s national-scale human footprint. These national-scale changes also led to overall global-scale changes in human footprint values. When removing this global effect and focusing on only the relative changes across countries (such as would be done for the results contained in Fig. 6), we find that the 50% perturbations to the scores led to on average a 7.5% relative change in the national-scale human footprint values. These results demonstrate that national level human footprint values, especially when evaluating how countries compare relative to one another, are robust to how pressures are scored.

The human footprint national-level change

We compiled a number of national-scale data sets to determine if over-the-horizon consumption, socio-economic transition, urbanization or governance can explain the difference in footprint trajectories among the most rapidly expanding economies. Rapidly developing economies were considered to be the top 50 percentile of countries for GDP at purchasing power parity growth per person over the 1993 to 2009 period (n=73). Over-the-horizon consumption was measured as the trade balance (exports minus imports) for all agricultural (including crops and livestock) and forestry products in 2009, extracted from UN FAO 70 . Economic transition was measured in terms of economic development (2009 GDP per capita at PPP 33 ) and human development (Non-income Human Development Index, HDI 71 . The non-income HDI takes into account the average achievements of a country for health and education. The degree a country has urbanized was measured in terms of the proportion of its population that lives in urban areas in 2009 (ref. 33). Overall governance capacity was measured in terms of a country’s control of corruption 72 , and as a more direct measure of environmental governance, we used the proportion of a country’s terrestrial area that has been set aside in protected areas 33 . We excluded all countries smaller than 1,000 km 2 and those for which data were not available, leaving us with a 146 countries.

To explain the divergent environmental trajectories for the most rapidly expanding economies (countries within top 50 percentile for GDP at PPP per person change between 1993 and 2009) we fitted a general linear model at the country level, including the following variables: country area GDP at PPP per person in 2009 control of corruption proportion of country under protection net trade in agricultural and forestry products (calculated as the sum of the value of agricultural and forestry exports minus that of imports) and the proportion of population in urban areas and non-income HDI. The proportion of urban population and non-income HDI was highly correlated (Spearman’s rho=0.72) and they were therefore never included in the same models. We generated all possible subsets of the full model containing all variables and selected the most parsimonious one based on their Akaike information criterion (AIC) score. We also performed the same tests measuring trade in kilograms instead of dollars, but found that it did not alter our results.

Məlumatın mövcudluğu

The 1 km 2 resolution human footprint maps are stored in the Dryad Digital Repository (doi:10.5061/dryad.052q5) 73 , and may also be freely accessed through the Socioeconomic Data and Applications Center website (http://www.ciesin.org/). From Dryad the files may be downloaded as a single 7-zip file archive (7-Zip.org), which contains individual GeoTIFF data sets, an excel file with the validation data and a PDF with the validation key. The GeoTIFFs include the human footprint maps for 1993 and 2009, as well 14 additional GeoTIFFs of the processed data for each of the eight pressures from each time step. The individual pressure layers are provided should data users wish to rework these data to create alternate maps of human pressure for their particular needs or region. These data are described in ref. 74


Videoya baxın: Mercedes W202 - Incələmə Samir Usta ilə (Iyul 2022).


Şərhlər:

  1. JoJokinos

    Üzr istəyirəm, tamamilə mənə yaxınlaşmır. Bəlkə də hələ də variant var?

  2. Kestejoo

    Düşünürəm ki, səhv edirsən. Mən əminəm. Bunu müzakirə etməyi təklif edirəm. Mənə e-poçt göndər

  3. Faegrel

    Məncə, maraqlı sualdır, müzakirədə iştirak edəcəyəm.

  4. Haris

    Məncə, yanılırsınız. Mən bunu müzakirə etməyi təklif edirəm.

  5. Colwyn

    Vəhşi!

  6. Rupert

    Fikrinizi tam olaraq bölüşürəm. Məncə, bu əla ideyadır. Mən sizinlə tamamilə razıyam.



Mesaj yazmaq