Name: how humans change biodiversity
Uploaded: 2019-03-11T09:21:43.000Z
Duration: 1 min 50 s
Channel: JoVE

K12 Standards

north-carolina-k-12-science-standard-course-of-study

North Carolina K-12 Science Standard Course of Study

9-12

Biology

ecosystems-interactions-energy-and-dynamics

Ecosystems- Interactions, Energy, and Dynamics

LS.Bio.5.2

Threats to Biodiversity

Chociaż różnorodność biologiczna zmieniała się w czasie geologicznym, wzrastając i spadając w wyniku pięciu głównych masowych wymierań w historii Ziemi. Szóste masowe wymieranie, znane jako obecne wymieranie holoceńskie, można przypisać działalności człowieka.

Gwałtowny wzrost populacji ludzkiej leży u podstaw obecnej utraty różnorodności biologicznej, która prowadzi do utraty siedlisk, nadmiernej eksploatacji, wprowadzania gatunków inwazyjnych i globalnych zmian klimatycznych.

Duży wzrost zapotrzebowania na zasoby do produkcji żywności i schronienia dla ludzi spowodował utratę siedlisk dla wielu gatunków. Wylesianie i przekształcanie gruntów pod rolnictwo wypycha gatunki z ich naturalnych siedlisk do mniejszych i rozdrobnionych obszarów występowania o mniejszych zasobach i większych wyzwaniach związanych z przetrwaniem.

Wiele gatunków wykorzystywanych do produkcji żywności i medycyny jest nadmiernie eksploatowanych, przekraczając zdolność gatunku do regeneracji. Jest to spowodowane dużym popytem ekonomicznym, który nie jest zaspokajany przez zdolność reprodukcyjną gatunku.

Co więcej, wprowadzenie gatunków inwazyjnych spowodowało drastyczne zmiany w ekosystemach, usuwając gatunki rodzime poprzez drapieżnictwo i rywalizację o zasoby. Bez naturalnych drapieżników gatunki inwazyjne powodują gwałtowny spadek różnorodności biologicznej.

Wreszcie, wzrost globalnych emisji dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych spowodował stopniowy wzrost średniej temperatury na świecie. Efekt ten zmniejszył ilość przestrzeni mieszkalnej dla wielu gatunków i zmienił wzorce migracji i innych sezonowych aktywności.

McLeman, Robert A., Juliette Dupre, Lea Berrang Ford, James Ford, Konrad Gajewski i Gregory Marchildon. "Czego nauczyliśmy się z Dust Bowl: lekcje w nauce, polityce i adaptacji". Ludność i Środowisko 35, nr 4 (1 czerwca 2014): 417–40. [<a href="https://doi.org/10.1007/s11111-013-0190-z" target="__blank">Źródło</a>]

Dobson, Andy P. "Wilki z Yellowstone i siły, które budują naturalne systemy". PLoS Biology 12, nr 12 (23 grudnia 2014). [<a href="https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1002025" target="__blank">Źródło</a>]

Bar-On, Yinon M., Rob Phillips i Ron Milo. "Dystrybucja biomasy na Ziemi". Proceedings of the National Academy of Sciences 115, nr 25 (19 czerwca 2018): 6506. [<a href="https://doi.org/10.1073/pnas.1711842115" target="__blank">Źródła</a>]

zagrożenia dla różnorodności biologicznej

W historii geologicznej miało miejsce pięć głównych wydarzeń wymierania, których skutkiem była eliminacja różnorodności biologicznej, po czym nastąpił odrodzenie się gatunków, które przystosowały się do nowych warunków. W obecnej epoce geologicznej, holocenie, ma miejsce szóste wymieranie gatunków. To masowe wymieranie przypisuje się działalności człowieka i dlatego tymczasowo nazywa się je antropocenem. W 2019 r. populacja ludzka osiągnęła 7,7 miliarda ludzi, a według prognoz do 2060 r. będzie liczyła 10 miliardów. Biorąc pod uwagę nasz wpływ, biomasa (rzeczywista masa danego gatunku) wskazuje, że ludzie stanowią 36% ssaków na Ziemi, a zwierzęta gospodarskie 60%, a dzikie ssaki tylko 4%. Około 70% wszystkich ptaków to drób, więc tylko 30% to dzikie.

Aby zminimalizować wpływ człowieka na różnorodność biologiczną i klimat, musimy zrozumieć, które z naszych działań są problematyczne, oraz zrównoważyć potrzeby ludzkiej cywilizacji i postępu ze zrównoważonym planem dla przyszłych pokoleń. Niektóre z głównych zagrożeń dla różnorodności biologicznej obejmują utratę siedlisk w wyniku rozwoju człowieka, nadmierne rolnictwo i zwiększoną emisję dwutlenku węgla z fabryk i pojazdów.

<h4>Studia przypadków</h4>

Studium przypadku wpływu człowieka na pogodę można znaleźć w wydarzeniu z lat 30. XX wieku znanym jako Dust Bowl. W latach dwudziestych i trzydziestych XX wieku duża liczba rolników przeniosła się na Wielkie Równiny i wycięła ziemię, usuwając rodzime rośliny okrywowe, aby zasadzić rośliny uprawne, które zazwyczaj mają płytki system korzeniowy. Na obszarze skupionym w Kansas i północnym Teksasie, rozciągającym się na północ do Kanady i na południe przez Teksas, połączenie ekstremalnych warunków suszy i źle przemyślanych praktyk rolniczych spowodowało burze piaskowe, które osadziły gruz aż do północno-wschodnich stanów. Ostatecznie z powodu tych burz i zbiegłej się w czasie załamania gospodarczego doszło do ogólnego niedoboru żywności i wiele rodzin musiało porzucić swoje gospodarstwa. Stało się jasne, że aby na danym terenie mogły rosnąć pojedyncze gatunki roślin, które nie są przystosowane w sposób naturalny, gospodarstwa muszą być dobrze zaplanowane, aby uwzględnić utratę różnorodności biologicznej.

Mniej radykalny przykład można zobaczyć w Parku Narodowym Yellowstone w Stanach Zjednoczonych. Po rozpoczęciu migracji populacji ludzkiej na zachód populacja wilków radykalnie się zmniejszyła. W rezultacie wzrosła populacja zwierząt drapieżnych, takich jak widłorogi i mulaki. Ponieważ zwierzęta te mają tendencję do zjadania młodych drzewek osiki, spowodowało to spadek liczebności drzew osiki. Dalsze skutki tej utraty drzew obejmują zwiększoną erozję gleby i utratę siedlisk ptaków i innych zwierząt. Poparcie dla proponowanego łańcucha wydarzeń pochodzi z niedawnego ponownego wprowadzenia wilków do Yellowstone, co koreluje z obserwowanym odbiciem populacji Aspen w parku. Jeśli ta korelacja rzeczywiście wskazuje, że osika ulega rewitalizacji w wyniku ponownego wprowadzenia wilków, badanie to potwierdza ogólną koncepcję, że drapieżniki wierzchołkowe (górne) są niezbędne dla różnorodności biologicznej ekosystemów.

Utrzymanie różnorodności biologicznej jest niezbędne, aby zachować równowagę ekosystemów, przedłużyć przewidywalne wzorce pogodowe i zachować surowiec do badań nad nowymi produktami przemysłowymi i medycznymi.

Zagrożenia dla różnorodności biologicznej

W historii geologicznej miało miejsce pięć głównych wymierań, które doprowadziły do eliminacji różnorodności biologicznej, a następnie do odbicia się gatunków...

Education

JoVE Core

Biologia

Ecology

Ekologia

Biodiversity and Conservation

Bioróżnorodność i ochrona przyrody

KEY TERMS AND CONCEPTS

Kluczowe terminy i pojęcia

how humans change biodiversity

Human activity is changing biodiversity and pushing Earth toward a sixth extinction event. Earlier mass extinctions ended many species, and then new species spread into the changed environment. Today, the Holocene epoch is seeing a mass extinction linked to human actions, and it is often called the Anthropocene.

Human numbers and human biomass show how large this impact has become. In 2019, the human population reached 7.7 billion and is projected to rise to 10 billion by 2060. By biomass, humans make up about 36% of Earth’s mammals, livestock make up 60%, and wild mammals only 4%. About 70% of all birds are poultry, so only 30% are wild birds.

Several common activities threaten biodiversity. Habitat loss can happen when land is cleared for human development. Over-farming can also damage ecosystems. In addition, factories and vehicles release carbon dioxide, which adds to climate problems. To reduce these effects, people need to understand which activities cause harm and find a sustainable balance between human progress and the needs of future generations.

The Dust Bowl is one clear case of human impact on land and weather. In the 1920s and 1930s, many farmers moved to the Great Plains and clear cut the land. They removed native ground-cover plants so they could plant crops with shallow roots. Then extreme drought and poor farming practices combined to create dust storms that spread debris as far as the northeastern states. Food shortages followed, and many families had to leave their farms.

The Dust Bowl shows that farmland must be planned carefully if it is to support single crop species that are not naturally adapted to the area. A different example comes from Yellowstone National Park. After people moved west, wolf populations dropped sharply. Prey animals such as pronghorn and mule deer increased, and they ate young Aspen saplings. Aspen trees declined, which led to more erosion and less habitat for birds and other animals.

Wolves were later reintroduced to Yellowstone, and the Aspen population has since shown a rebound. If this pattern is truly caused by the return of wolves, it supports the idea that apex predators help keep ecosystems balanced. Biodiversity also matters because it helps preserve stable ecosystems, supports more predictable weather patterns, and keeps raw material available for new industrial and medical products.

How Humans Change Biodiversity

what is weather?

How Sunlight Shapes Daily Weather

Weather is the current state of the atmosphere at a specific time and place. It is temporary and changes from one location to another. Weather is shaped by the interaction of the sun, atmosphere, hydrosphere, and geosphere. Solar radiation reaches Earth and interacts with water and land. These surfaces release that energy as thermal radiation, or heat, which warms the air above them. Some of that heat escapes back into space, but some is trapped by atmospheric gases. This heat retention is...

global climate change

Ancient Clues to Climate Change

Ancient climate clues help scientists track global climate change. Paleoclimatology is the study of climate conditions in Earth’s past and the causes and effects behind them. By comparing recent climate patterns with older records, researchers can find strong evidence for human-caused warming. Earth’s climate has changed many times over its 4.5 billion year history. In the last 650,000 years, there have been seven cycles of glacial advance and retreat. The most recent ice age ended more than...

what is biodiversity?

Biodiversity Across Genes, Species, and Ecosystems

Biodiversity is the variety of living things at the genetic, species, and ecosystem levels. It includes not only how many kinds of organisms exist, but also how they are related and how they interact with the world around them. Species diversity spans the full evolutionary tree. It includes single-celled prokaryotes such as bacteria and archaea, as well as the eukaryotic kingdoms: plants, animals, fungi, and protists. About 1.75 million species have been identified so far, and scientists...

threats to biodiversity

Human activity is changing biodiversity and pushing Earth toward a sixth extinction event. Earlier mass extinctions ended many species, and then new species spread into the changed environment. Today, the Holocene epoch is seeing a mass extinction linked to human actions, and it is often called the Anthropocene. Human numbers and human biomass show how large this impact has become. In 2019, the human population reached 7.7 billion and is projected to rise to 10 billion by 2060. By biomass,...

conservation of declining populations

Saving Species Through Population Recovery

Conservation of declining populations focuses on detecting a population drop, finding its cause, and stopping further loss. The goal is to prevent extinction by using scientific methods to identify the agents behind the decline. Once the cause is known, conservation teams can remove, oppose, or neutralize it. A common step is to test possible causes with a small trial group. If the cause is confirmed, the remaining animals may be moved to an unaffected area. When the population is too small or...

biodiversity and human values

Biodiversity in Food, Tools, and Medicine

Biodiversity supports human life through food, tools, medicine, and many other needs. Changes in the variety of species can also change the environment. Those environmental shifts can alter weather patterns and affect human civilizations. People have depended on biodiversity for agriculture since early human history. Agriculture began when ancestral humans found species that were good sources of food. At least 11,000 years ago, people started selecting plant and animal species to raise on...

what is conservation biology?

Protecting Biodiversity in Conservation Biology

Conservation biology is the science of protecting biodiversity and keeping ecosystems healthy. It looks at how living things, habitats, and human needs are connected. The goal is to preserve biodiversity so ecosystems can continue to function well. Healthy ecosystems provide people with important natural resources. These include food, medicines, and building materials. Ecosystems also deliver key services, such as cleaning air and water. Evidence shows that these services depend on...

what is climate?

Climate Patterns and Earth’s Energy Balance

Climate describes the usual weather conditions in a place over a long period of time. The idea is simple: climate is what you expect, while weather is what you get. Climate is shaped by geographic factors such as latitude, terrain, and how close an area is to bodies of water. Weather and climate are related, but they work on different time scales. Weather is the state of the atmosphere at a specific time and place. Climate is the average pattern of weather over much longer periods. Because of...

sustainable development

Protecting Oceans for Sustainable Development

Sustainable development depends on protecting oceans while meeting human needs. As the human population grows and uses more resources, people must stay aware of the planet’s natural limits. The goal is to improve life now without taking away the resources future generations will need. Long-term sustainability depends on understanding how human actions affect ecological systems. Oceans are a major part of this balance. They provide food for people, produce much of the atmosphere’s oxygen, and...

conservation of small populations

Saving Small Populations with Genetic Diversity

Small populations can be hard to save because they often lose genetic diversity. When variation is low, a species has fewer traits that may help it adapt to climate change, competition from other species, or new diseases. That makes extinction more likely. Large populations usually have a better chance of surviving new stresses. They are more likely to include individuals with genetic variants that are helpful in changing conditions. Small populations are much less likely to contain this kind...

habitat fragmentation

How Fragmented Habitats Affect Wildlife

Habitat fragmentation breaks one continuous habitat into smaller, separate patches. Human land conversion is a major cause of this change, and slower geological shifts in the physical environment can also fragment habitats. The process usually follows the same stages: perforation, dissection, fragmentation, shrinkage, and attrition. Perforation and dissection often begin during land development. Perforation happens when undeveloped land is cleared for something like a home, and dissection...

key terms and concepts

Learn how human population growth, habitat loss, over-farming, and carbon emissions affect biodiversity. Includes the Dust Bowl and Yellowstone wolf example.

How Humans Change Biodiversity | JoVE K12

JoVE Core series brings biology to life through over 300 concise and easy-to-understand animated video lessons that explain key concepts in biology, plus more than 150 scientist-in-action videos that show actual research experiments conducted in today’s laboratories.

How Humans Change Biodiversity

Description

Transcript

Tags

More videos by Standards