Czym jest bioróżnorodność?

Czasami wystarczy pójść do parku i rozejrzeć się wokół, by dać się zachwycić bogactwem i pięknem natury, jakie jest nam oferowane codziennie. Czy jednak jesteśmy świadomi, że na całym świecie są zapewne tysiące podobnych obszarów, a jeszcze więcej innych, ciekawych i niekiedy bardzo „egzotycznych” miejsc?

Inaczej przecież wygląda życie na Arktyce, a zupełnie inaczej na Saharze. I chociaż obie te krainy nazywać możemy pustyniami, to nie da się ich ze sobą pomylić. Pierwszą z nich bowiem pokrywa gruba warstwa lodu, druga natomiast stanowi na pozór bezkresne i niezmierzone połacie piasku. Z całą pewnością nie jesteśmy też w stanie wyobrazić sobie organizmu, który z powodzeniem byłby w stanie żyć i funkcjonować w obu tych środowiskach jednocześnie. 

Uparci powiedzą, że człowiek potrafi całkiem nieźle poradzić sobie z przystosowaniem w obu tych skrajnych przypadkach. Nie dajmy się jednak zwieść pozorom i bądźmy świadomi jednego – ludzie wykorzystują swoją dalece rozwiniętą inteligencję i najnowsze technologie, by stworzyć sobie warunki umożliwiające im przeżycie w nieoptymalnym dla nich środowisku. Bez odpowiednich ubrań czy dostaw wody i jedzenia z zewnątrz, czas ich przeżycia na terenie, na którym panuje niesprzyjający im klimat, mógłby być liczony w dniach, godzinach, a niekiedy nawet w minutach. 

Wszystko o czym mowa powyżej zamyka się w jednym, podstawowym pojęciu jakim jest bioróżnorodność.
Bioróżnorodność to określenie, które obejmuje zróżnicowanie życia na wszystkich poziomach jego organizacji – począwszy od najprostszych organizmów jednokomórkowych, przez rośliny, na zwierzętach, do których grona możemy zaliczyć człowieka, skończywszy.

Szacuje się, że na Ziemi żyje około 10 milionów gatunków organizmów, z czego opisanych dotychczas w dziejach przez zajmujących się tym badaczy i naukowców jest nie więcej niż 2 miliony. Jak łatwo policzyć liczba ta stanowi zaledwie około 20% całości. Reszta wciąż oczekuje na odkrycie i poznanie. Te dane powinny utwierdzać w przekonaniu o tym, jak duża jest mnogość i rozmaitość form, przybieranych przez materię ożywioną.

Takie zróżnicowanie wynika z przymusu przystosowania się do różnorodnych warunków środowiska w których żyją poszczególne organizmy i powinno być traktowane jako szczególnie ważne w toku przetrwania gatunków. Przekazywanie pożądanych cech kolejnym pokoleniem jest fundamentem działania doboru naturalnego i jednocześnie procesem leżącym u podstaw zjawiska ewolucji.

Bioróżnorodność a ewolucja

Na początku życie nie przybierało takiej obfitości form, jaką możemy obserwować dziś. U podstaw jego różnorodności leży szeroko rozumiany proces ewolucji. Pierwsze komórki żywe wykształcały swoje poszczególne funkcje w środowisku wodnym, a jak wiemy, organizmy wodne i lądowe skrajnie się od siebie różnią. 

Co zatem sprawiło, że życie „wyszło” na ląd? 

Przede wszystkim wraz z powstawaniem kolejnych, najczęściej dużo bardziej zaawansowanych, form życia, środowisko, w którym żyły ulegało coraz dalej posuniętej eksploatacji. Z czasem zaczęło brakować miejsca i pożywienia w poszczególnych akwenach. Organizmy musiały zacząć poszukiwać ich na lądzie, co wymagało od nich wykształcenia mechanizmów przystosowawczych; i tak np. skrzela ryb, którymi mogły oddychać w wodzie, stopniowo zaczęły ulegać modyfikacjom. Z czasem proces ten doprowadził do wykształcenia płuc, pozwalających na pobieranie tlenu atmosferycznego, co jako jeden z wielu czynników ewolucyjnych, doprowadziło do wyodrębnienia  nowej grupy organizmów – płazów. I choć życie płazów, było po części możliwe na lądzie, to z uwagi na wiele czynników – np. cienką, pokrytą śluzem i łatwo wysychającą skórę, czy budowę jaj – wciąż ściśle wiązało się ze środowiskiem wodnym. 

Trwało to rzecz jasna miliony lat, ale nawet dziś możemy obserwować, że niektóre organizmy żyjące na lądzie. wciąż składają jaja w zbiornikach wodnych, a ich stadia larwalne posiadają szereg przystosowań do życia w tym środowisku – np. kijanki żyją w wodzie i mają skrzela, zanim zmienią się w dorosłe żaby.

Z czasem kolejne gatunki coraz chętnie wychodziły z wody na ląd i były w stanie jeszcze sprawniej funkcjonować w nowym środowisku, wykształcając kolejne, ułatwiające to, cechy.  Pokracznie przemieszczające się przez swoje szeroko rozstawione kończyny, które wyewoluowały przecież z płetw po bocznych stronach ciała, stworzenia, stopniowo nabierały umiejętności sprawnego poruszania się na lądzie, poprzez „podsunięcie” kończyn bliżej tułowia. Miało to niebagatelny wpływ na umiejętności polowania – zdecydowanie łatwiej było wtedy dogonić ofiarę. Wystarczy spojrzeć na to, z jaką zwinnością poruszają się niektóre gady – np. jaszczurki. 

Wszystkie organizmy dążą bowiem do optymalizacji metod, umożliwiających im polowanie, a szybkość i zwinność jest tylko jedną z nich. Umiejętne zdobywania pożywienia jest istotnym wyzwaniem, z uwagi na to, że odgrywa kluczową rolę w przetrwaniu gatunku i przekazaniu pożądanych w jego obrębie cech, następnym pokoleniom. Z tego względu w świecie zwierząt istnieje szereg przystosowań do drapieżnictwa, począwszy od kłów umożliwiających sprawne rozszarpywanie ofiary, po wytwarzanie substancji paraliżujących lub uśmiercających ofiary jak np. w przypadku pająków, skorpionów czy węży. 

Z uwagi na fakt, że przemieszczanie się poprzez pełzanie czy chód, nie należy do najwydajniejszych, doszło do wytworzenia mechanizmów przystosowujących do lotu. Oprócz znajdowania nowych terenów do żerowania czy rozmnażania się, umiejętność ta służy organizmom w celu usprawnienia ucieczki przed drapieżnikiem. Wszystko to sprzyja jednocześnie rozprzestrzenianiu się danych gatunków na kolejne obszary geograficzne.

Lot jest domeną ptaków. Z uwagi na to, że jest cechą dosyć „specjalną”, to wymagał kilku równie specjalnych przystosowań. W związku z tym ciała ptaków mają aerodynamiczny kształt, a ich kości są puste w środku (kości pneumatyczne). Nie posiadają również zębów, co czyni je lżejszymi. Kluczowym dla adaptacji do lotu jest jednak, co oczywiste, posiadanie skrzydeł. Obok dziesiątek cech, z pewnością właśnie ta najbardziej wyróżnia ptaki na tle innych gromad. 

Opisywane powyżej przystosowania, obok tysięcy innych, sprawiają, że organizmy żywe są zdolne do zasiedlania najróżniejszych nisz ekologicznych. Dzięki nim mogą optymalnie wykorzystywać warunki środowiska lub funkcjonować, w okolicznościach, w których inne gatunki nie byłyby w stanie przetrwać. W ten sposób, z wykorzystaniem mechanizmów ewolucji, doszło do wykształcenia bioróżnorodności na skalę, jaka jest nam dziś znana.

Kilka „trudnych słów” na początek

W celu lepszego zaznajomienia się z rozpoczętym tematem i zrozumienia go, warto oswoić się z kilkoma podstawowymi pojęciami. Umiejętne posługiwanie się nimi ułatwi przyswojenie wielu informacji oraz zrozumienie zależności pomiędzy poszczególnymi komponentami środowiska.

W jednym z pierwszych akapitów zostało już wytłumaczone pojęcie bioróżnorodności, które ma w tym temacie niebagatelne znaczenie. Obejmuje ono jednak kilka głównych „grup” różnorodności – mowa tu o następujących terminach:

• Różnorodność ekosystemowa obejmuje rozmaitość ekosystemów oraz obszary występowania poszczególnych gatunków i ich zbiorowisk.
• Różnorodność gatunkowa obejmuje zróżnicowanie i bogactwo gatunkowe.
• Różnorodność genetyczna określa zmienność alleli w puli genowej oraz obejmuje wymianę genów, ich mutacje i sposoby dziedziczenia

Łatwo można zauważyć, że już podczas przytaczania definicji tych pojęć pojawiają się kolejne, których znaczenie może być dla nas nieznane bądź nie do końca jasne. Nic zatem prostszego:

• Ekosystem jest zmiennym układem biologicznym, w którego skład wchodzą organizmy żyjące na danym terenie wraz ze wszystkimi oddziaływaniami troficznymi (żywieniowymi) oraz interakcje ze środowiskiem. Przez ekosystemy przepływa energia, a w ich obrębie następuje obieg materii.

Organizmy w ekosystemie stanowią biocenozę, natomiast jego środowisko zwane jest biotopem. 

Sposoby oddziaływania troficznego biocenozy z biotopem nazywa się siecią troficzną

Ekotony natomiast to obszary przejściowe oddzielające przynajmniej dwa różne ekosystemy. Ekotony są niejednokrotnie zasiedlane jednocześnie przez gatunki charakterystyczne dla obu tych biocenoz, a ponadto występują tu organizmy unikalne jedynie dla danego ekotonu. 

Jako ekoton możemy w tym miejscu rozpatrywać wybrzeże, będące terenem pośrednim pomiędzy np. ekosystemem leśnym i ekosystemem wodnym.

• Nisza ekologiczna – konkretne miejsce i funkcja organizmów w strukturze ekosystemu.
• Gatunek na potrzeby naszego tekstu będziemy rozumieć jako jednostkę różnorodności biologicznej. Nazwa gatunku jest zawsze nazwą binominalną (dwuczłonową) – np. Felis catus czyli kot domowy.
  Zasadniczo gatunek jest podstawową jednostką taksonomiczną, stanowiącą część systematyki klasyfikowania organizmów. Składają się na nią kolejno od najbardziej rozległych:

domena: eukarionty (organizmy posiadające jądro w komórkach ciała)

królestwo: zwierzęta

typ: strunowce

gromada: ssaki

rząd: naczelne

rodzina: człowiekowate

rodzaj: człowiek

gatunek: człowiek rozumny

Obok każdej kategorii systematycznej podano dla przykładu takson, do którego należy Homo sapiens – człowiek rozumny. Być może niektórym ułatwi to zrozumienie tego zagadnienia. 

W obrębie królestw, np. u roślin, wymienione grupy systematyczne mogą się nieco różnić w zależności od źródeł, z których pochodzą informacje. Należy pamiętać, że może występować wiele dodatkowych rang, np.: nadtypy, podgromady czy infrarodziny. 

Przy okazji omawiania klasyfikacji systematycznej organizmów warto wspomnieć o przykładach innych taksonów w obrębie poszczególnych kategorii:

Domeny obejmują dwa taksony: prokarionty i eukarionty. Prokarionty (tzw. organizmy bezjądrowe), wg wielu współczesnych źródeł powinno rozróżniać się na bakterie i archeony.

Królestwa dotyczą jedynie organizmów eukariotycznych; w tej randze wyróżnia się cztery taksony: protisty, grzyby, rośliny i zwierzęta

Typy, gromady, rzędy i pozostałe „niższe” kategorie są dużo liczniejsze i wymagają bardziej szczegółowego rozważania. 

Ważne jest jednak to, że każda kolejna jednostka taksonomiczna zawiera organizmy bliżej ze sobą spokrewnione i tym samym z reguły dużo bardziej do siebie podobne. 

Im niżej się przesuniemy w tej hierarchii, tym węższa jest grupa organizmów, zawierająca się w obrębie rangi. Innymi słowy typ jest określeniem wspólnym dla znacznie liczniejszej grupy niż rząd.

• Gen to podstawowa jednostka dziedziczenia.
• Allel jest jedną z możliwych wersji tego samego genu
• Pula genowa to zespół wszystkich alleli w genomach osobników danej populacji
• Mutacja genu jest dziedziczną modyfikacją genu, występującą w skutek zmian w sekwencji nukleotydów; zmiany te obejmują delecje (usunięcie nukleotydu), insercje (wstawienie dodatkowego nukleotydu) i substytucje (zamianę nukleotydu na inny).

Pojęcia z zakresu genetyki, począwszy od genu, a skończywszy na jego mutacji, dotyczą istotnego aspektu w kontekście omawianego tematu. W tym ujęciu powinniśmy je jednak traktować raczej jako ciekawostkę. Oprócz wszystkich określeń wytłumaczonych powyżej na należytą uwagę zasługują także następujące terminy:

• Siedlisko to nieożywiona część środowiska obejmująca np. klimat i warunki glebowe.
• Krajobraz rozumiany jest w kontekście ekologii jako zespół różnych ekosystemów.
• Biom to zespół wszystkich ekosystemów danego typu na Ziemi, np. wszystkie występujące na świecie stepy lub lasy namorzynowe.
• Biosfera to pojęcie obejmujące wszystkie krajobrazy, więc zarazem również wszystkie biomy. Innymi słowy wszystkie krajobrazy na Ziemi tworzą wspólnie biosferę.
• Populacja jest zespołem przedstawicieli danego gatunku, występującym wspólnie na danym terenie; np. populacja żubrów w Puszczy Białowieskiej

Populację opisuje się przy pomocy kilku parametrów:

Liczebność to nic innego jak liczba żyjących osobników tworzących w danej chwili populację

Struktura przestrzenna określa w jaki sposób osobniki są rozmieszczone na danym terenie. Wyróżnia się rozmieszczenie losowe, równomierne i skupiskowe. 

Najczęściej występującym z nich jest rozmieszczenie skupiskowe. W takim przypadku zwierzęta łączą się w większe grupy – stada czy watahy, a rośliny porastające dany teren tworzą kępy.

Struktura wiekowa uwzględnia udział osobników należących do poszczególnych grup wiekowych w ogóle populacji.

Zasadniczo wyróżnia się trzy takie grupy wiekowe. Organizmy mogą należeć do jednej z nich i być w wieku: przedprodukcyjnym, reprodukcyjnym i poprodukcyjnym.

I tak np. populacje, w których większość osobników jest w wieku poprodukcyjnym (czyli już się nie rozmnaża) są określane mianem populacji starzejących się.

Struktura płci określa liczbę osobników każdej z płci na tle liczebności całej populacji.

• Producenci to organizmy samożywne (autotroficzne), które są w stanie same wytworzyć sobie niezbędne do życia substancje organiczne z materii nieorganicznej. Wykorzystują do tego energię świetlną lub chemiczną. 

Prościej mówiąc, są to przedstawiciele gatunków zdolnych do przeprowadzania fotosyntezy bądź chemosyntezy.

• Konsumenci to organizmy cudzożywne (heterotroficzne), odżywiające się kosztem producentów.
• Reducenci są podobnie jak konsumenci organizmami heterotroficznymi, z tym że żywią się obumarłą materią organiczną; spełniają tym samym bardzo ważną rolę w obiegu materii w przyrodzie.
• Równowaga biologiczna określa stan biocenozy, w którym nie ulega ona większym wahaniom ilościowym i jakościowym. W warunkach równowagi biologicznej niemal bez zarzutu działają liczne procesy samoregulacji, a liczba producentów, konsumentów i reducentów pozostaje praktycznie niezmienna. 

W obecnych czasach, w wyniku działalności człowieka, na planecie pozostało niewiele ekosystemów, w których utrzymuje się niezachwiany stan równowagi biologicznej. Niestety jej rozstrojenie skutkuje śmiercią wielu osobników, tym samym prowadząc do drastycznego zmniejszenia bioróżnorodności.

• Antropopresja jest pojęciem obejmującym wszystkie – zarówno umyślne jak i przypadkowe – działania człowieka na przestrzeni dziejów, mające wpływ na środowisko.
• Dobór naturalny to inaczej selekcja naturalna. Jest to mechanizm ewolucji, który zapewnia większe szanse na przeżycie i rozmnażanie się organizmom posiadającym określone cechy, pożądane w określonych warunkach środowiska.
• Ewolucja to w ujęciu biologicznym zmiany cech całych grup organizmów następujące z biegiem pokoleń, uwzględniające zmienność gatunkową (różnorodność gatunków), osobniczą (widoczne różnice pomiędzy różnymi przedstawicielami tego samego gatunku), a także molekularną.

Niektóre z powyższych pojęć są raczej rzadko używane, podczas gdy z innymi spotykamy się nawet w życiu codziennym – mówimy przecież bardzo często o pięknych krajobrazach, wodnych ekosystemach czy zagrożonych gatunkach. Powszechność, z jaką się ich używa świadczy o tym, jak ważny stanowią temat w obecnym świecie. Bez wątpienia mają bowiem wielkie znaczenie w kontekście poruszania tematu utrzymania bioróżnorodności na Ziemi. 

Przyroda rządzi organizmami, a co rządzi przyrodą?

Jak wszystkim we wszechświecie, tak i każdym obiektem ożywionym i nieożywionym, wchodzącym w skład biosfery, rządzą odpowiednie prawa. Oprócz oczywistości pokroju prawa grawitacji czy prawa zachowania masy, w przypadku omawiania bioróżnorodności i dotyczących jej poję,ć możemy przytoczyć dwa główne: prawo minimum Liebiga oraz prawo tolerancji Sherdofa. Ich choćby pobieżna znajomość jest pożądana w celu lepszego zrozumienia dalszych rozważań.

Prawo minimum Liebiga mówi, że wzrost, rozwój i możliwość rozmnażania danego organizmu jest ograniczany przez składnik występujący w niedomiarze. Niedobór taki jest niemożliwy do zastąpienia innym czynnikiem środowiska. 

W myśl tego prawa przyjmuje się, że nadmiar tych czynników jest zwykle nieszkodliwy dla organizmu, a negatywny skutek wywiera jedynie ich niedomiar.

Prawo tolerancji Sherdofa jest rozwinięciem poprzedniego prawa. Odnosi się do czynników fizycznych takich jak np. temperatura lub wilgotność i mówi, że każdy organizm posiada charakterystyczny tylko dla niego zakres tolerancji na dany czynnik środowiska. 

Wyznaczają go dwie skrajne wartości – minimum i maksimum – a między nimi mieści się zakres zawierający wartość optymalną (tzw. optimum). 

Wartość ta jest najkorzystniejsza dla wzrostu i rozwoju danego organizmu, a liczebność danej populacji jest w tym punkcie największa. Przy wartościach poniżej minimum lub przekraczających maksimum organizm niestety umiera. 

Treść tych praw może niektórym wydawać się oczywista, jednak na przestrzeni dziejów pozwalały na optymalizację metod badawczych, a niejednokrotnie także na przewidywanie skutków danych działań na podstawie posiadanych danych.

Zależności i interakcje

Poznaliśmy już podstawy. Wiemy czym jest populacja i biocenoza, a także ekosystem i gatunek. Znamy podstawowe prawa ekologii, czyli nauki zajmującej się badaniem oddziaływań pomiędzy organizmami a ich środowiskiem oraz między tymi organizmami na wzajem. 

Możemy zatem zająć się w tym miejscu wyżej przywołanymi oddziaływaniami. Zacznijmy od tego, że mogą na nie wpływać dwa rodzaje czynników – czynniki biotyczne i abiotyczne.

Czynniki biotyczne to czynniki ekologiczne, mające istotny wpływ na inne organizmy w sposób pośredni lub bezpośredni. Rozpatrujemy tu zależności międzygatunkowe oraz wewnątrzgatunkowe.

Podstawowym kryterium podziału dla czynników biotycznych są konsekwencje dla wchodzących w daną interakcję osobników. Mogą one bowiem wpływać na współwystępowanie organizmów lub ograniczenie rozprzestrzeniania się któregoś z nich na danym terenie. I tak wyróżnia się oddziaływania antagonistyczne i nieantagonistyczne. 

• Oddziaływania antagonistyczne obejmują interakcję pomiędzy organizmami, w wyniku których tylko jedna ze stron osiąga pewną korzyść.

Drapieżnictwo wydaje się być sztandarowym przykładem oddziaływania antagonistycznego. Polega ono na zabijaniu i zjadaniu przez osobniki jednego gatunku, osobników innych gatunków – np. lampart poluje na antylopy i je zjada. 

W przytoczonym układzie lampart jest drapieżcą, a zjadana przez niego antylopa ofiarą. W przypadku obu stron takie oddziaływanie prowadzi do rozwinięcia się na drodze ewolucji odpowiednich przystosowań. 

Podczas gdy ofiara wykształca cechy, mające chronić ją przed zjedzeniem (np. szybkość antylopy), drapieżnik dąży do optymalizacji parametrów poprawiających jego skuteczność w ataku (np. silne kły, umożliwiające rozszarpywanie ofiary u lamparta).

Roślinożerność także jest przykładem oddziaływania antagonistycznego. Roślinożerca (np. krowa zjadająca trawę) zjadając części rośliny, niejednokrotnie uniemożliwia jej dalszy rozwój oraz rozmnażanie albo sprawia, że w wyniku uszkodzeń przegrywa ona konkurencję o zasoby środowiska z innymi organizmami i ginie.

Pasożytnictwo jest interakcją przebiegającą pomiędzy pasożytem i jego żywicielem; pierwszy funkcjonuje kosztem drugiego czerpiąc od niego składniki niezbędne do życia i funkcjonowania, jednocześnie nie będąc w stanie przeżyć samodzielnie. 

Pasożyty dzielą się na zewnętrzne (np. pchły, świerzbowce, jemioła) i wewnętrzne (tasiemiec bąblowiec, motylica wątrobowa, zarodziec malaryczny), które wnikają do ciała żywiciela okresowo lub na stałe.

Konkurencja opiera się na współistnieniu organizmów o podobnych wymaganiach życiowych na danym terenie. Im bardziej pokrywają się potrzeby życiowe osobników, tym większe jest natężenie takiej konkurencji – wspomniane już antylopy rywalizują zebrami na sawannie np. o miejsce przy wodopoju; w takim przypadku mówi się o konkurencji międzygatunkowej. 

Jako że pojęcie konkurencji odnosi się do organizmów o zbliżonych wymaganiach życiowych, a jej natężenie wzrasta wprost proporcjonalnie do nasilenia podobieństw, to co jeśli organizmy mają dokładnie te same potrzeby wymagające zaspokojenia? Takie zjawisko jak najbardziej może i ma miejsce w przypadku przedstawicieli tego samego gatunku lub gatunków bardzo blisko ze sobą spokrewnionych. Przedstawiciele dwóch populacji mogą rywalizować wtedy wewnątrzgatunkowo o zasoby środowiska. 

Konkurencja niejednokrotnie może prowadzić do wyparcia z danego ekosystemu populacji, która mniej sprawnie wykorzystuje zasoby środowiska, a jej przedstawiciele nie są przez to w stanie rozmnażać się tak wydajnie, jak osobniki należące do populacji wypierającej. 

• Oddziaływania nieantagonistyczne to pojęcie opisujące wzajemne wpływy polegające na tym, że żadna ze stron nie ponosi na ich skutek szkody.

Komensalizm to interakcja, w której osobniki jednego gatunku czerpią korzyści w kontakcie z osobnikami drugiego gatunku, pozostając przy tym obojętne dla ich funkcjonowania – nie przynoszą im ani szkody, ani pożytku. 

O tej zależności możemy mówić w kontekście padlinożerców, np. hien lub sępów, które korzystają z resztek pożywienia, pozostawionych przez polujące drapieżniki.

Mutualizm fakultatywny (protokooperacja) jest oddziaływaniem, w wyniku którego oba oddziałujące na siebie organizmy odnoszą pewne korzyści. Są to jednak korzyści opcjonalne (fakultatywne) i nie zależy od nich możliwość przeżycia żadnego z gatunków objętych tą interakcją.

Za dobry przykład może posłużyć w tym miejscu współżycie mrówek z mszycami: mrówki spożywając słodką wydzielinę mszyc (tzw. spadź) i czerpią z niej wartości odżywcze, a jednocześnie chronią mszyce przed zjedzeniem przez np. biedronki.

 Mutualizm obligatoryjny (symbioza) jest oddziaływaniem, dzięki któremu osobniki dwóch populacji różnych gatunków, wchodzą w relację przynoszącą im korzyści, przy czym co najmniej jeden z nich całkowicie uzależnia swoje przeżycie od obecności tego drugiego. 

Przykładem tej zależności jest np. współżycie korzeni roślin z grzybami (tzw. mikoryza), w myśl którego rośliny udostępniają część asymilatów powstających w procesie fotosyntezy strzępkom grzyba. Grzyb natomiast przekazuje roślinie wodę i sole mineralne.

Bardzo ciekawym zjawiskiem, którego chęć poznawania skutkuje coraz szerzej zakrojonymi badaniami naukowymi, jest symbioza bakterii jelitowych i człowieka. Według obecnej, dosyć silnie ugruntowanej już wiedzy, wszystko wskazuje na to, że funkcjonowanie organizmu człowieka jest bardzo silnie uzależnione od współwystępowania odpowiedniego mikrobiomu jelitowego. 

W zamian za środowisko bytowania i pokarm (np. błonnik pokarmowy) bakterie wytwarzają m.in. witaminy z grupy B i chronią jelita przed kolonizacją przez gatunki patogenne (wywołujące choroby). Wiele publikowanych wyników sugeruje, że obecność odpowiednich bakterii jelitowych ma ponadto wpływ na występowanie alergii oraz zdrowie psychiczne, między innymi możliwość zapadania na depresję.

Oprócz opisanych powyżej czynników biotycznych wyróżniamy także czynniki abiotyczne, czyli czynniki środowiskowe silnie wpływające na kształtowanie biotopu. Poprzez to oddziaływanie wpływają pośrednio także na procesy ewolucyjne biocenozy, ponieważ organizmy zamieszkujące dane siedlisko muszą przystosować się do warunków w nim panujących. 

Do czynników abiotycznych zaliczane są następujące parametry:

• Temperatura

Temperatura środowiska jest jednym z najistotniejszych czynników mających wpływ na organizmy żywe i niezaniedbywalnie wpływa na procesy biologiczne zachodzące w komórkach. Przedstawiciele większości gatunków na Ziemi wykazują aktywność i potrafią wydajnie funkcjonować w temperaturach z przedziału 0-35°C.

Poniżej 0°C woda, zawarta w każdej żywej komórce zamienia się w lód, którego kryształki mogą uszkadzać istotne dla życia struktury, np. błony komórkowe.

W temperaturze powyżej 40°C dochodzi natomiast do rozpoczęcia procesu denaturacji białek. Tak się składa, że enzymy katalizujące niemal wszystkie reakcje zachodzące w organizmach żywych, to w znakomitej większości właśnie białka. W przypadku uszkodzenia ich struktury ustaje życie komórek.

Wiele organizmów wytworzyło mechanizmy, minimalizujące negatywny wpływ poszczególnych temperatur na ich funkcjonowanie – drzewa np. pokryte są korą, która chroni je przed mrozem, a ssaki posiadają wiele zaawansowanych mechanizmów służących odpowiedniej termoregulacji m.in. pocenie się, zapobiegające przegrzaniu.

• Dostępność wody

Woda ma najistotniejszy wpływ na organizmy, będące częścią ekosystemów lądowych. Zbyt mała ilość wody w glebie jest równoznaczny z suszą.

Ponieważ woda jest głównym składnikiem wszystkich organizmów, musiały one wykształcić szereg przystosowań, minimalizujących negatywny wpływ niedoboru tego składnika. W szczególnie ciekawy sposób poradziły sobie z tym gatunki, zasiedlające suche i gorące tereny; np. sukulenty magazynują wodę, gdy tylko jest dostępna, w swoich grubych łodygach a liście, które stanowią dodatkową powierzchnię przez którą mogłyby tracić wodę, zredukowały w toku ewolucji do cierni. 

Skóra, śluz i pancerze także są formą zabezpieczenia organizmów przed utratą wody.

• Zasolenie

Zasolenie ma istotny wpływ głównie na organizmy ekosystemów morskich. Zarówno wysokie jak i niskie stężenie soli w środowisku wodnym jest istotnym czynnikiem, wpływającym na bilans wodny organizmu. 

Wysokie stężenie soli jest równoznaczne z wyższym ciśnieniem osmotycznym, niż to, panujące wewnątrz organizmów żywych. W takich warunkach zachodzi zjawisko osmozy, czyli odpływu wody ze środowiska mniej zasolonego do tego bardziej zasolonego w celu wyrównania ich stężeń. Z tego względu organizmy żyjące w wodzie morskiej są stale narażone na odwodnienie. 

W wyniku zachodzenia tego samego procesu, organizmom słodkowodnym grozi z kolei „pęcznienie” ciała w związku z napływem do niego wody, której ciśnienie osmotyczne jest niższe niż w komórkach.

Organizmy przystosowały się do życia w takich warunkach, wykształcając mechanizmy osmoregulacji. Innymi słowy są zdolne do manipulowania składem swoich płynów ustrojowych, co pozwala na równoważenie napływu i odpływu wody z ich ciał.

• Światło słoneczne

Światło słoneczne stanowi główne źródło energii dla organizmów żywych. Absorbują je gatunki przeprowadzające fotosyntezę i przy jego udziale syntezują związki organiczne z materii nieorganicznej.
Zacienienie roślin wpływa na ich silną konkurencję o dostęp do promieniowania słonecznego.

W środowisku wodnym światło jest natomiast istotnym czynnikiem, mogącym hamować wzrost. Dzieje się tak z uwagi na to, że w zależności od głębokości pochłaniane i rozpraszane są fale świetlne o różnej długości (kolokwialnie mówiąc: inne kolory światła).

W organizmach zwierzęcych światło odgrywa ważną rolę w regulacji rytmu dobowego, czyli cyklu snu i czuwania.

Światło ma ponadto swój udział w przebiegu oddziaływań antagonistycznych. Wpływa na relację drapieżnik – ofiara np. poprzez fakt, że w warunkach deficytu światła (po zmroku) ofierze łatwiej jest się ukryć.

Zwierzęta, których największa aktywność ma miejsce w nocy, wykształciły ponadto szereg przystosowań, umożliwiający im sprawne funkcjonowanie w obecności znikomych ilości światła. Dobrym przykładem mogą być w tym miejscu sowy, które posiadają duże gałki oczne z ogromnymi źrenicami. To właśnie one, rozszerzając się, pozwalają na widzenie przy bardzo słabym oświetleniu.

• Właściwości gleby

Właściwości gleby (np. jej odczyn i skład mineralny) także oddziałują na różnorodność biologiczną .

Odczyn gleby istotnie wpływa na rozpuszczalność w niej wszelkich związków – zarówno odżywczych jak i toksycznych. Determinuje to warunki życia organizmów czerpiących substancje z podłoża.

Oprócz tych które zostały już dosyć szczegółowo opisane powyżej, do czynników abiotycznych możemy zaliczyć również kilka nieco rzadziej wspominanych, ale wciąż istotnych:

• ukształtowanie terenu
• skalistość ziemi,
• klimat
• wilgotność powietrza
• ciśnienie atmosferyczne (w ekosystemach lądowych)
• ciśnienie hydrostatyczne (w ekosystemach wodnych)
• promieniowanie elektromagnetyczne
• jonizację powietrza,
• pole magnetyczne 
• prądy powietrzne 
• prądy morskie

Jak to działa? – czyli zjawiska i procesy biologiczne

Jak widać, na kształtowanie się życia wpływają dziesiątki różnych zjawisk i procesów. Są one zależne od szerokiej gamy czynników środowiskowych, do których na drodze ewolucji, organizmy uczyły się przystosowywać przez miliony lat. Taka optymalizacja doprowadziła do powstania imponującej ilości gatunków, których mnogość składa się na szeroko rozumianą bioróżnorodność.

Różne gatunki odgrywają istotną rolę w ekosystemach, których są częścią. Rośliny są zdolne do przeprowadzania fotosyntezy, a niektóre bakterie potrafią wytwarzać związki organiczne na drodze chemosyntezy. Organizmy te, będąc autotrofami, stają się jednocześnie początkowymi ogniwami łańcuchów pokarmowych. Co ważne, produktem ubocznym fotosyntezy jest tlen – pierwiastek niezbędny wszystkim organizmom tlenowym do przeprowadzania procesów oddychania komórkowego. Bez niego życie nie mogłoby wyglądać tak, jak wygląda dziś i prawdopodobnie nigdy nie osiągnęłoby tak zaawansowanego stopnia organizacji jaki znamy obecnie.

Niektóre przystosowania organizmów do życia w danych warunkach, umożliwiają utrzymanie homeostazy, czyli względnie stałych wartości parametrów dotyczących ich ciał – m.in. temperatury (np. opisywana wyżej termoregulacja), stanu nawodnienia i turgoru komórek w przypadku roślin czy pH płynów ustrojowych.

Wiele ze wspomnianych w tekście oddziaływań i zjawisk bierze udział w krążeniu materii w przyrodzie. Niebagatelną rolę odgrywają w nich zarówno producenci jak i reducenci. Organizmy te są w stanie przeprowadzać substancje nieorganiczne w organiczne i odwrotnie – rozkładać obumarłą materię organiczną do prostych związków nieorganicznych (lub nawet do poszczególnych pierwiastków chemicznych) na drodze odpowiednich szlaków metabolicznych.

Jak widać złożoność i stopień powiązania wielu oddziaływań jest bardzo skomplikowany, ale dążenie do ich szczegółowego poznania może być naprawdę ciekawym procesem, któremu niektórzy poświęcają całe swoje życia.