Biologische Vielfalt: Definition, Bedeutung und Bedrohungen

Definition der biologischen Vielfalt

Im Bereich der Biologie bezieht sich die biologische Vielfalt oder Biodiversität auf die Vielfalt der Populationen von Organismen und Arten. Der Begriff der ökologischen Vielfalt umfasst zudem die dauerhaften Interaktionen zwischen den Arten und ihrer unmittelbaren Umgebung oder ihrem Biotop, also dem Ökosystem, in dem die Organismen leben. In jedem Ökosystem sind lebende Organismen Teil eines Ganzen und interagieren nicht nur miteinander, sondern auch mit der sie umgebenden Luft, dem Wasser und dem Boden.

Man unterscheidet oft drei Ebenen der biologischen Vielfalt:

• Genetische Vielfalt: Die Vielfalt innerhalb einer Art, d.h. die Vielfalt der Genvarianten (Allele) und deren Verteilung. Sie ist die Grundlage für die individuellen Unterschiede (Vielfalt der Genotypen).
• Artenvielfalt: Die Vielfalt der verschiedenen Arten, die sich durch ihre Genome und genetischen Systeme unterscheiden.
• Ökosystemvielfalt: Die Vielfalt der Lebensgemeinschaften (Biozönosen), deren Gesamtheit die Biosphäre bildet. Hierzu zählt auch die interne Vielfalt der Ökosysteme, die traditionell als ökologische Vielfalt bezeichnet wird.

Biodiversität und Evolution

Die heutige biologische Vielfalt auf der Erde ist das Ergebnis von vier Milliarden Jahren Evolution.

Obwohl der Ursprung des Lebens nicht genau datiert werden kann, spricht vieles dafür, dass es bereits sehr früh entstand, etwa 100 Millionen Jahre nach der Entstehung der Erde. Bis vor etwa 600 Millionen Jahren bestand das Leben hauptsächlich aus Bakterien und anderen Mikroorganismen.

Die Geschichte der biologischen Vielfalt im Phanerozoikum, den letzten 540 Millionen Jahren, beginnt mit dem schnellen Wachstum der kambrischen Explosion, während der die ersten Stämme mehrzelliger Organismen erschienen. Im Laufe der nächsten 400 Millionen Jahre erlebte die globale Biodiversität einen relativen Durchbruch, wurde aber durch wiederkehrende Massensterben gekennzeichnet.

Die durch Fossilien belegte scheinbare biologische Vielfalt legt nahe, dass die letzten paar Millionen Jahre zu der artenreichsten Zeit der Erdgeschichte zählen. Jedoch unterstützen nicht alle Wissenschaftler diese Ansicht, da nicht einfach festzustellen ist, ob die reichen Fossilienfunde auf eine Explosion der Artenvielfalt oder lediglich auf eine bessere Verfügbarkeit und Erhaltung jüngerer geologischer Schichten zurückzuführen sind.

Einige Forscher, wie Alroy und andere, glauben, dass sich die moderne biologische Vielfalt nicht wesentlich von der vor 300 Millionen Jahren unterscheidet. Die Schätzungen der aktuellen makroskopischen Arten variieren zwischen 2 und 100 Millionen, wobei ein Wert von etwa 10 Millionen Arten als plausibel gilt.

Die meisten Biologen sind sich jedoch einig, dass die Zeit seit der Entstehung des Menschen Teil eines neuen Massensterbens ist, des Holozän-Extinktionsereignisses, das insbesondere durch den Einfluss des Menschen auf die Ökosysteme verursacht wird. Es wird geschätzt, dass die Zahl der durch menschliche Aktivitäten ausgestorbenen Arten noch geringer ist als die während der großen Massensterben der geologischen Vergangenheit. Dennoch glauben viele, dass die derzeitige Aussterberate ausreicht, um innerhalb von weniger als 100 Jahren ein Massensterben zu verursachen. Diejenigen, die dieser Hypothese widersprechen, argumentieren, dass die aktuelle Aussterberate mehrere tausend Jahre andauern müsste, bevor der Verlust der biologischen Vielfalt die 20 % übersteigt, die bei vergangenen Massensterben erreicht wurden.

Regelmäßig werden neue Arten entdeckt – im Durchschnitt drei Tierarten pro Jahr – und viele, die noch unentdeckt sind, wurden bereits klassifiziert. Es wird geschätzt, dass 40 % der Süßwasserfische Südamerikas noch nicht klassifiziert sind.

Bedeutung der biologischen Vielfalt

Der fundamentale Wert der biologischen Vielfalt liegt darin, dass sie das Ergebnis eines sehr alten, natürlichen Prozesses ist. Allein aus diesem Grund hat sie das unveräußerliche Recht, weiter zu existieren. Der Mensch und seine Kultur sind ein Produkt und Teil dieser Vielfalt und haben die Aufgabe, sie zu bewahren, zu schützen und zu sichern.

Die biologische Vielfalt ist auch der Garant für das Gleichgewicht in der Biosphäre. Die verschiedenen Elemente, aus denen die biologische Vielfalt besteht, bilden funktionelle Einheiten, die viele der grundlegenden „Dienstleistungen“ für unser Überleben sicherstellen.

Es besteht eine sehr enge Wechselbeziehung zwischen den Lebewesen und allen Faktoren ihres Lebensraums. Eine Störung im Gleichgewicht der Lebewesen verändert auch ihren Lebensraum und die anderen dort lebenden Organismen. Der Verlust der biologischen Vielfalt könnte letztlich unser Ende als Spezies bedeuten.

Der ökologische Aspekt

Dieser Aspekt bezieht sich auf die systemische und funktionale Rolle der biologischen Vielfalt im Ökosystem. Die Komponenten der Biodiversität sind die natürlichen Regulatoren der Energie- und Materieströme. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Stabilisierung von Land- und Küstengebieten. An Berghängen beispielsweise bildet die Pflanzenvielfalt ein schützendes Gewebe, das die darunter liegenden Bodenschichten vor der mechanischen Einwirkung von Wind und Wasser schützt. Biodiversität spielt auch eine entscheidende Rolle bei atmosphärischen Prozessen und dem Klima. Viele Austauschprozesse zwischen Landmassen, Ozeanen und der Atmosphäre sind ein Produkt lebender Elemente (z. B. Albedo-Effekt, Verdunstung, Kohlenstoffkreislauf). Die Vielfalt eines natürlichen Systems ist zudem ein entscheidender Faktor bei der Rückgewinnung und Umwandlung von Abfällen und Nährstoffen. Einige Ökosysteme verfügen über Organismen, die Giftstoffe abbauen oder gefährliche Verbindungen binden und stabilisieren.

Der wirtschaftliche Aspekt

Für alle Menschen ist die Biodiversität die wichtigste Ressource für das tägliche Leben. Ein wichtiger Aspekt ist die Vielfalt der Kulturen, auch Agrobiodiversität genannt. Die meisten Menschen sehen die biologische Vielfalt als ein Reservoir nützlicher Ressourcen für die Lebensmittelherstellung sowie die Pharma- und Kosmetikindustrie. Dieses Konzept der biologischen Ressourcen erklärt die Angst vor dem Verlust derselben. Es ist jedoch auch die Quelle neuer Konflikte im Umgang mit den Regeln der Teilung und Aneignung natürlicher Ressourcen. Einige der wichtigsten Güter, die die Artenvielfalt der Menschheit bietet, sind:

• Nahrung: Ackerbau, Viehzucht, Forstwirtschaft und Aquakultur.
• Medizin: Wildpflanzen werden seit prähistorischer Zeit für medizinische Zwecke genutzt. Chinin zur Behandlung von Malaria stammt vom Chinarindenbaum, Digitalis für Herzprobleme von der Digitalis-Pflanze und Morphin als Anästhetikum aus dem Schlafmohn. Es wird geschätzt, dass von den 250.000 bekannten Pflanzenarten nur 5.000 auf mögliche medizinische Anwendungen untersucht wurden.
• Industrie: Biodiversität liefert Rohstoffe wie Textilfasern, Holz, Öle, Schmierstoffe, Duftstoffe, Farbstoffe, Papier, Wachs, Gummi, Harze und Kork. Sie kann auch eine Energiequelle sein (Biomasse).
• Tourismus und Erholung: Die biologische Vielfalt ist eine wichtige Einnahmequelle für viele Regionen, insbesondere durch Ökotourismus in Parks und Wäldern.

Der wissenschaftliche Aspekt

Die biologische Vielfalt ist wichtig, weil jede Art den Wissenschaftlern Hinweise auf die Evolution des Lebens geben kann. Darüber hinaus hilft die Biodiversität der Wissenschaft zu verstehen, wie das Leben funktioniert und welche Rolle jede Art im Ökosystem spielt.

Messung der biologischen Vielfalt

Die Entwicklung einer Maßnahme, die die biologische Vielfalt klar und vergleichbar ausdrückt, stellt eine Herausforderung dar. Es geht nicht nur darum, die Anzahl der Elemente zu messen, sondern auch zu quantifizieren, wie unterschiedlich diese Elemente sind. Bestehende Diversitätsmaße sind daher oft nur semiquantitative Modelle. Metriken zur Vielfalt berücksichtigen grundsätzlich drei Aspekte:

• Reichtum: Die Anzahl der Elemente (z. B. Anzahl der Allele, Arten oder Lebensräume).
• Relative Häufigkeit: Die Häufigkeit jedes Elements im Verhältnis zu den anderen.
• Differenzierung: Der Grad der genetischen, taxonomischen oder funktionellen Unterschiede zwischen den Elementen.

Je nach räumlichem Maßstab spricht man von Alpha-Diversität (Vielfalt an einem Ort), Beta-Diversität (Unterschiede zwischen Lebensräumen) und Gamma-Diversität (regionale Vielfalt). Diese Begriffe wurden 1960 von Robert Whittaker geprägt.

Dynamik der biologischen Vielfalt

Die biologische Vielfalt ist nicht statisch; sie ist ein System in ständiger Entwicklung. Eine heute existierende Art mag vor ein bis vier Millionen Jahren entstanden sein, und 99 % aller Arten, die jemals auf der Erde existiert haben, sind ausgestorben. Die biologische Vielfalt ist nicht gleichmäßig über den Planeten verteilt. Sie ist in den Tropen am reichsten und nimmt in Richtung der Polarregionen ab, wo es größere Populationen, aber weniger Arten gibt.

Räumliche Verteilung der Biodiversität

Die aktuelle Verteilung der biologischen Vielfalt ist das Ergebnis evolutionärer, biogeografischer und ökologischer Prozesse. Ihre Existenz und Entwicklung hängen von Umweltfaktoren ab. Es ist möglich, relativ homogene Gebiete anhand ihrer biologischen Merkmale zu identifizieren. Zwei wichtige Konzepte zur Beschreibung dieser räumlichen Einheiten sind die Global 200 Ecoregions des WWF und die Biodiversity Hotspots von Conservation International (CI). Diese identifizieren die wichtigsten und am stärksten bedrohten Regionen der Erde basierend auf Artenreichtum und Endemismus.

Bedrohungen für die biologische Vielfalt

Im zwanzigsten Jahrhundert wurde eine zunehmende Erosion der biologischen Vielfalt beobachtet. Die Schätzungen der Aussterberaten variieren stark, aber alle Wissenschaftler erkennen an, dass der derzeitige Artenverlust größer ist als zu jedem anderen Zeitpunkt in der Menschheitsgeschichte. Es wird geschätzt, dass etwa 12,5 % der bekannten Pflanzenarten bedroht sind. Alle sind sich einig, dass die Verluste auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen sind, einschließlich der direkten Zerstörung von Lebensräumen.

Menschliche Aktivitäten als Bedrohung

Beispiele für Aktivitäten mit erheblichen negativen Folgen für die Biodiversität sind:

• Land- und Forstwirtschaft: Rodungen, Trockenlegung von Feuchtgebieten, intensive Nutzung von Pestiziden und die Einführung von Monokulturen.
• Fischerei: Überfischung, Zerstörung von Lebensräumen für Aquakulturen und die Einführung exotischer Arten.
• Infrastrukturprojekte: Bau von Straßen, Brücken und Kanälen, die den Zugang zu natürlichen Gebieten erleichtern.
• Wasserbauprojekte: Staudämme, Kanalisierungen und Entwässerungsprojekte, die aquatische und terrestrische Lebensräume verändern oder zerstören.
• Industrie und Bergbau: Verschmutzung von Luft, Wasser und Boden sowie großflächiger Verlust von Lebensräumen.

Soziokulturelle Aspekte

Die Arbeit an der biologischen Vielfalt umfasst auch die Förderung und den Schutz der kulturellen Vielfalt. Diese bezieht sich auf die Vielfalt des Wissens, das Menschen im Laufe der Geschichte in ihrer Beziehung zur Natur entwickelt haben. Dazu gehören Überzeugungen, Mythen, Sprachen und Praktiken im Umgang mit der natürlichen Umwelt. Es ist wichtig, die biologische Evolution unter Berücksichtigung aller Aspekte menschlicher Eingriffe zu verstehen.