A TERMÉSZETES ÉS ÉPÍTETT KÖRNYEZET VÉDELME
6.4 6.3
Biodiverzitás, geodiverzitás, ökodiverzitás Tárgyszavak: biodiverzitás; geodiverzitás; ökodiverzitás; definíciók.
Az UNESCO 1992-ben Rio de Janeiróban tartott konferenciája óta a környezetvédelmi közlemények és eszmecserék mind gyakrabban felmerülő témája a biodiverzitás, de a fogalom szabatos minőségi és mennyiségi értelmezése még késik. Még mindig általánosnak mondható az a felfogás, hogy a biodiverzitás nem más, mint a fajok puszta sokfélesége, vagy éppen a különböző fajszámok összehasonlítása, amint ez a természetvédelmi gyakorlatban és tervezésben szokásos, holott a számszerűséggel egyenrangú figyelmet kell szentelni a fajok térbeli eloszlásának, a biocönózisoknak és a tartós vagy alkalmi emberi beavatkozásoknak. Mindezt együtt a geodiverzitás általános használatra ajánlható fogalma fejezi ki. Fogalmak meghatározása és megkülönböztetése − Az ENSZ keretében a biodiverzitásról létrejött megegyezés (Convention on Biological Diversity – CBD) meghatározása szerint „a biodiverzitás, azaz biológiai sokféleség a bármilyen eredetű élő szervezetek, ezen belül többek közt szárazföldi, tengeri és egyéb vízi ökoszisztémák és az őket összefogó ökológiai komplexumok közötti változatosság, valamint a fajok közötti és a fajokon belüli diverzitás, továbbá az ökoszisztémák sokfélesége” (1. táblázat). − A Nemzetközi Tájökológiai Egyesülés (International Association for Landscape Ecology, JALE) németországi részlegének 2000. évi gyűlésén elfogadott definíció szerint „A geodiverzitás a legkülönbözőbb méretű ökológiai rendszerek fiziogén (abiotikus) élettelen összetevőinek változatossága. Ide tartoznak lehetőleg egyenrangúan és térbelifunkcionális vonatozási rendszerekként figyelembe véve a geológiai tényezők: domborzat, kőzetek, talaj, felszíni és talajvizek, továbbá a légkör.”
1. táblázat A biodiverzitás fogalmának felosztása szemléltető példákkal (az „ökoszisztémák” sora szigorúan véve az „ökodiverzitáshoz” tartozónak tekintendő) Integrációs síkok
Magát az egységet érintő
Térbeli
Növényi szervek, állati testrészek
Formák hasonlósága: – falevelek – a csőr, fogazat, lábak formái
Eloszlási sajátságok térben: – levélfelületi mutató, túlélő bimbók helyzete, – meghatározott csőrformájú madarak választott tartózkodási helye
Növényi szervek, ill. állati testrészek időben változó tulajdonságai: – téli zöld levelek, – szőrzet- és tollcsere
Szervek, ill. testrészek funkcionális sajátságai: – tárolószervek – táplálékkeresési stratégiák
Fajok téreloszlása: – társas hajlam, függőleges terjeszkedés – eloszlás az élőhelyen és a tájban
Életkor, nemzedékek kora, évszakos dinamika, evolúció: – nemzedékek kora, egy éves fajok – vándorlás.
Fajok funkcionális teljesítménye: – N – megkötők – odúépítő madarak – alomszéthordók
Szervezetek Gének hasonlósága: – genetikai diverzitás
Időbeli
Funkcionális
sokféleség
Cönózisok (életközösségek)
A fajösszetétel Eloszlási minták: hasonlósága: – állományrétegződés, – különféle erdőhatárszerkezetek társulások kö- – térfüggő zött csoportszerkezetek
Szukcessziók fejlődési időtartama és pályája: – szukcessziós szakaszok pl. ugaron, erdődinamika – zoocönózisok dinamikája
Funkcionális kapcsolatok zoocönózisok fajai között: – mohaegyüttesek, kapcsolódás és mutualizmus* – táplálkozási láncok
Ökoszisztémák
Funkciók hason- Vízszintes vagy függőleges Ökoszisztémák időbeli lósága: funkcionális kapcsolatok: változásai: – lomboserdő– anyag- és energiaára– stabil forrás ökosziszökoszisztémák mok témák, – instabil szukcessziós szakaszok
Funkcionális kapcsolatok a cönózis és telephely között: – talajképződés erdő alatt, – befolyás a vízháztartásra
* a gazdaszervezet és az élősdi kölcsönös kapcsolata
A definícióban szereplő „fiziotop” megkülönböztetendő a „geotoptól”, amely túl szűken az élettelen természet földtörténeti képződményeire (kőzetek, érc, ásvány, talaj), továbbá természeti alkotásokra és természetes életterekre vonatkozik. − A bio- és a geodiverzitás az ökodiverzitás fogalmába vonható össze, amely mint az ökológiai és kulturális sokféleség, valamint az ökológiai heterogenitás közötti kölcsönhatások összessége, első közelítésben
értéksemleges, tisztán mennyiségi viszonyokat tükröz, csupán a környezetvédelmi megítélés kritériumai késztetnek értékelésre egy-egy konkrét esetben. A minősítő állásfoglalás szélesebb alapját az ún. tájökológia tudományos diszciplinák határain túllépő eszméje képezi. Az e bővítéssel született, javasolt definíció szerint az ökodiverzitás a geoés biodiverzitás összessége antropogén tényezőkkel (a kulturális örökségével) kiegészítve. Magába foglalja tájak, ill. azok bármely méretű térbeli és időbeli kivágatainak biotikus, fiziogén és kulturális sokszínűségét.”
térszemléleti sík
szakterület
szakterület
tájökológia morfotop „táj” pedotop fitotop biotop zootop
antropotopok
geotop
hidrotop klímatop
morfoszisztéma funkcionális szemléleti sík
fitocönózis zoocönózis
bioszisztém a
antroposzisztém ák
geoszisztém a
pedoszisztéma hidroszisztéma
tájökoszisztéma klímaszisztéma
bioökológia
geoökológia
1. ábra A tájökológia, a bio- és geoökológia tagozódása és vizsgálati elemei
Ebben a meghatározásban (1. ábra) megjelennek a biotoppal analóg téregységek: − az ökotopok, amelyek a biotikus, abiotikus élő, élettelen és kulturális alkotóelemek összességét képezik, − az antropotopok, amelyek az antroposzisztémával együtt a rendszer középpontjában állnak mint a kulturtáj fő téregységei. A „kulturális örökség” bevonása az ökodiverzitás definíciójába azon alapszik, hogy az ember és a természet közötti hosszan tartó kölcsönhatás a természeti és kulturális minták és folyamatok szoros viszonyát vonta maga után, kibővítve a táj biológiai és ökológiai elemeit kulturális alkotásokkal, s gazdagítva ezáltal a tájképi ökodiverzitást. Ez a bővítés egyben a középutat jelzi az antropocentrikus és a biocentrikus felfogás között. Az ökodiverzitás különféle értelmezései Egy 1997. évi „biocentrikus” közlemény felosztásában − a biodiverzitás az egy felszíni egységen található rendszertani egységek száma, − az ökodiverzitás pedig az ökológiai „fülkék”, ökotopok, cönózisok és ökoszisztémák száma, − a szociodiverzitás („társadalmi” diverzitás vagy alkalmazkodás) egy cönózisban vagy ökoszisztémában a folyamatirányító elemek funkcióból származó sokféleség eredménye, Német szerzők egy a biodiverzitásról szóló 1998-as kiadású könyvben, a földrajzban régóta ismert tájdiverzitás (Landschaftsdiversität, landscape diversity) fogalmát használják az egymást befolyásoló biotikus és abiotikus rendszerek azon sokféleségének helyi vagy nagytérségű leírására, amelyek speciális geodiverzitással vagy biodiverzitásal jellemezhetők szintén bevonva a rendszerbe az antropogén tényezőket. A tájdiverzitás definíciójában a mai kutatók nem értenek egyet, jóllehet a táj sokfélesége (Landschaftsvielfalt) kifejezés már több mint egy évszázada használatban van, az ökodiverzitáshoz legalábbis hasonló jelentéssel. Eszerint: a tájökológiai diverzitást, a tájdiverzitást és a (táj-) ökodiverzitást egymás szinonimáiként lehetne használni. Ennek következtében a biodiverzitás definíciójából ki kellene hagyni az ökorendszer síkját, mivel ez egyértelműen az ökodiverzitáshoz rendelendő, lényegileg hozzá tartozó nemcsak bio- hanem geodiverzitási jegyekkel együtt. Kérdéses azonban, hogy ez a szigorú szétválasztás üdvös volna-e a nemzetközi természetvédelmi gyakorlat szempontjából, különös tekintettel egy az UNEP keretében 2000-ben megfogalmazott „ökoszisztémás megközelítésű” integrált védelmi kezdeményezésre, amely annak elfogadásán alapszik, hogy az ember, a maga kulturális sokszínűségével számos ökoszisztémába beépült.
Az ökológiai diverzitás mennyiségi jellemzése Az ökodiverzitás mennyiségi szemléletében mindenek előtt meg kell különböztetni a méreteket: − a teljes geobioszférát vizsgálja, pl. a WWF (World Wildlife Foundation), amikor globálisan számba veszi a biodiverzitás szempontjából fenyegetett területeket, felsorolva azon 238 kiemelt ökorégiót, amelyek védelmével a földi biodiverzitás 90%-át meg lehetne őrizni, − regionális keretben természetes téregységek kapcsolódásai, nagyméretű domborzati egységek, táj-szubzónák vagy teljes tájövezetek jelennek meg, − a korográfiai dimenzió tájmozaikokra érvényes (görög kora = vidék, földdarab), − topikus szintű (toposz = hely, közhely) elemzésekben használják értelemszerűen a biotopokat biocönózisokat és ökotopokat, − még kisebb területi egység a mikrotop, amelyet növényközösségekre, domborzati elemekre gyakorolt hatások vizsgálatához értelmeznek. Egy 1999. évi Science-beli közlemény a biodiverzitásnak négy formáját különbözteti meg: − a biodiverzitási elemek sokfélesége, azaz − taxonómiai és szintaxonómiai (rendszertani [toxisz = rendszer], és életközösségi, vagyis faji és biocönózis-diverzitás [bios = élet, koinos = közös]), − életformák (morfológiai, fiziológiai és etológiai jellemzők) diverzitása, − térformák diverzitása, − trofikus diverzitás (termelők, fogyasztók és pusztítók, különféle altípusokkal (trofé = táplálkozás), − genetikai és populációspecifikus, valamint − biokémiai diverzitás, − a kölcsönhatások, vagyis a biocönózison belüli dinamikai minták diverzitása, mégpedig − probiózisok (szimbiózis, mutualizmus [előnyös kölcsönösség], kommenzalizmus [táplálkozási közösség, mensa = asztal]), − antibiozisok (élősködés, zsákmányszerzés), − diverzitást létrehozó mechanizmusok: − evolúciós vagy − ökológiai jelentőségű időszakokban megnyilvánuló jelenségek, főként cönózisok összetételének megváltozása, − a diverzitás funkcionális mintái, elsősorban az együtt élő fajok közötti, energia- és anyagáramokkal összefüggő kölcsönhatások formájában.
A biodiverzitás jellemzésére más osztályozást is javasoltak, de többé-kevésbé mindegyikben megfigyelhető az egyes kategóriák folytonos átmenete a geo- és az ökodiverzitás felé. A biodiverzitásról alapvető – bár csak részleges – tájékoztatást nyújt az egy térbeli egységben élő fajok száma, kiegészítve − növénytársulási vizsgálatoknál a takarás fokával, − állatpopulációk esetében az egyedszámmal, az adatok értelmezésekor pedig mindig külső tényezők befolyását kutatva. Az eddigieknél fokozottabban kellene néhány kiválasztott fajcsoport életközösségeit elemezni. Pl. összehasonlítva erdei növényzet – szintén becsült takarási fokból számított – szerkezeti változatait madárközösségek fajdiverzitásával (2. ábra), szignifikáns összefüggés (r = 0,63) mutatkozik az egynemű, ill. többrétegű faállományok és az ott élő avicönózisok (avus = madár) kö1,8 szerkezeti diverzitás
1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 1
2
3
4
5
6
7
5
6
7
fitocönózis 3,0 2,8
fajdiverzitás
2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1
2
3
4 avicönózis
2. ábra A növényzet térszerkezeti diverzitása és madárközösségek (avicönózisok) fajdiverzitása hasznosított erdőállományban
zött. Ez arra utal, hogy lehetséges és érdemes a biodiverzitási jegyek közül a kutatás céljára kiválasztani a kulcsfontosságúakat (amit természetesen gondos és különböző feltételek mellett hitelesítő vizsgálatnak kell megelőznie). A biodiverzitási jegyek jellemzésére alkalmasak többváltozós statisztikai módszerek is, amelyek egyedi tényezőkön, pl. természetbe való beavatkozásokat követő mennyiségi változásokat – különféle fatársulások, madárközösségek szerkezete, fajszáma, fajdiverzitási abundanciája – összevonva A biodiverzitás értékelnek.mennyiségi megközelítésére még számos mérő- és értékelő módszert javasoltak, de még hiányzik ezek ésszerű szintézise a kutató és tervező gyakorlat számára. Ezzel próbálkozik jelenleg nemzetközi szinten a CBD titkárság által 1999-ben felállított munkacsoport amely javaslatot tett a biodiverzitási mutatók egy alapkészletére − az ökoszisztémák mennyiségi adataitól (élőhelyjellemzők), − ökoszisztémákra, fajokra és genetikai erőforrásokra vonatkozó jegyeken át − az ún. pressure indicator-okig (= kényszermutatók), (pl. népsűrűség, területhasználat, infrastruktúra, abiotikus közegek minősége, behatoló fajok és klímaváltozás), valamint − a védelmi intézkedésekre szabott mutatókig. A fenti keret még konkretizálásra, kitöltésre szorul, továbbá kisebb téregységekre is alkalmazni kell. A geodiverzitás mennyiségi jellemzése A geodiverzitás mennyiségi megközelítése messze elmarad a biodiverzitásé mögött. A biodiverzitáséval analóg felosztása megkülönbözteti az egyes geológiai tényezők (geofaktorok: domborzat, kőzet stb.), fiziotopok és ökoszisztémák integrációs síkjait (2. táblázat). 2. táblázat A geodiverzitás fogalmának felosztása, szemléltető példákkal Térbeli
Integrációs síkok
Magát az egységet érintő
Geofaktorok
Tipológiai egységek Eloszlási minták – klímagradiensek hasonlósága: – talajfajták, – domborzati formák
Fiziotopok, ökoszisztémák
Meghatározó Eloszlási minták tulajdonságok változásai: – egy egységen belül – egységek között
Időbeli sokféleség Egyes geofaktorok idődinamikája: – geomorfológiai és talajvíz-dinamika Évszakos dinamika szukcessziók: – stabil, ill. instabil forrásökoszisztémák
Funkcionális Funkciós tulajdonságok: – pufferfunkciók – talajvízvezetés Funkciós és szabályozó – anyagáramok, kapcsolatok: – öntisztulás – hőmérsékletkiegyenlítés
A biodiverzitáshoz hasonlóan a geodiverzitáshoz sem adható meg egyetlen összmérték, mert az összevonás túl nagy információveszteséggel járna. Tehát ismét olyan mutatókat kell keresni, amelyeknek meghatározása útján lehetőleg csekély idő és költség árán lehet jellemezni a geodiverzitást (3. táblázat). 3.táblázat Példák a geodiverzitási mutatók mennyiségi jellemzésére Diverzitási jelenség
Mutató
Mérhető adatok, példák
Litodiverzitás, domborzati
Geológiai kiindulás
!a kiindulási kőzetek fajtája !sztratigráfia
diverzitás (lithosz = kő)
Geomorfológiai formakincs
! domborzati elemek típusai ! geomorfotopok
Geológiai domborzat
! ! ! !
Mikromorfológia
! a domborzati felszín durvasági foka ! a legnagyobb domborzati magasságkülönbség
Talajszerkezeti jellemzők
! ! ! !
Talajkémia
! pH-értékek ! tápanyagok (nitrogén, foszfor, kálium stb.)
A talaj víztartalma
! talajnedvesség ! művelhető kapacitás ! vízáteresztés
Talajrendszer
! talajtípusok, talajformák
Pedodiverzitás (talajdiverzitás)
Hidrodiverzitás
lejtési fokozatok, lejtési változatosság vízszintes és függőleges boltozódás terepmagasság domborzati forma
talajfajta talajváz humuszforma és –tartalom vízzárás
a) felszíni vizek vízgazdagság
! számadatok ! élővíztípusok
geomorfometriai és hidrológiai jellemzők
! ! ! !
természetes állapot
! víz- és partszerkezet (ökomorfológia) ! vízminőség (tápanyagok, trofizmus stb.)
lefolyás mélységi szerkezet felületnagyság a partvonalhossz viszonya a kerülethez
3. táblázat folytatása Diverzitási jelenség
Mutató
Mérhető adatok, példák
b) talajvíz készlet
! talajvíz-mennyiség ! talajvíz-”emeletek” ! talajvízszint, -dinamika
minőség
! pH-érték ! tápanyagok ! káros anyagok
Klímadiverzitás Terepklimatikus ténye(a terepéghajlatra zők vonatkoztatva)
Levegőminőség
! ! ! ! !
sugárzás a levegő hőmérséklete szélrendszerek csapadék relatív légnedvesség
! károsanyag-értékek (immissziók) ! zuzmóindikáció ! indikáció erdőkárosodással
Bio- és geodiverzitás elemzése Egy 1972-ben közzétett felosztás α-,β- és γ-diverzitásra megkönnyíti a diverzitások vizsgálatát mind az élő, mind az élettelen világban: − az α-diverzitás egy ökoszisztémán, egy ökotopon vagy ökofaktoron belül − a γ-diverzitás különböző ökoszisztémák ökopok, ökofaktorok között, − a β-diverzitás a vizsgált egységek változásait fejezi ki két tájökológiai téregység közötti környezeti gradiens mentén. A biodiverzitásnak fontos jellemzői még − a fajok száma és abundanciája, − az ezekből számított fajdiverzitás és − a fajok közti eloszlás egyenletessége („evenness”). A fenti, fajközösségekre vonatkozó mutatókkal analóg módon végezhető el a jegyek osztályozása szervekre, testrészekre, biocönózisokra, ökoszisztémákra. Állományfelvétel Németországban Németország – bár globális összehasonlításban szerény – fajgazdagságát mintegy 50 000 állatfaj, 3200 virágos növénynemzetség, 2600 moha- és
zuzmónemzetség, valamint 5000 tönkös gomba alkotja. Biodiverzitásának számbavételéhez nem nélkülözhető bizonyos fokú szűkítés kiválasztott taxocönózisokra, az élőhelyváltozatok jelzőfajaira, a Vörös Lista („Rote Liste”) veszélyeztetett fajaira vagy egyszerűsített standard leltározási módszerekre. Még nehezebb a biodiverzitás felmérése a 725 biocönózis és a 1650 növénytársulás és az egységesen még nem is osztályozott zoocönózisok szintjén. A geodiverzitás megítélése a biodiverzitásnál még nagyobb mértékben megkívánja a gyakorlathoz való alkalmazást, bár figyelembe lehet venni a kettő közötti analógiákat (α-, β-, γ-diverzitások, geofaktorok megjelenési gyakorisága, természeti állapot). A vizsgálat terjedelmének módszeres csökkentésére itt is szükség van. A diverzitásvizsgálat nem lehet öncél, mindig konkrét rendeltetéssel kell bírnia. Ügyelni kell azonban az adatfelvételi intenzitás és módszerek megválasztására, hogy az eseti feladatok eredményei összehasonlíthatók legyenek. A bio- és az ökodiverzitás összefüggései A terepformáló emberi beavatkozások és a területhasználás hagyományos módjai hozzájárulhatnak az ökodiverzitás megjelenéséhez vagy fokozódásához, összefüggéseinek megértéséhez. Egyelőre nem végeznek módszeres vizsgálatokat a bio- és a geodiverzitás közötti reláció vizsgálatára. Erre alkalmas standard eljárások kidolgozása és a mennyiségi viszonyok meghatározásához szükséges indikátorok definíciója fontos kutatási feladat. Az e téren uralkodó bonyolult összefüggéseket matematikai fuzzy-logikai modellekkel lehetne feltárni. Elhagyva a különféle diverzitások leírásának értéksemleges területét, a megszerzett ismeretek és felismerések felhasználhatók a táj ökológiai − elemzéséhez: szerkezetének, ökodiverzitásának felderítéséhez, − diagnózisához: mit nyújt és teljesít, ugyanakkor milyen terhelést bír el ez az ökodiverzitás, − prognózisához: az ökodiverzitás fenntartása ilyen tájváltoz(tat)ásokkal képzelhető el, − tervezéséhez: milyen következetéseket lehet levonni a jövő tájtervezéséhez. Az ökodiverzitásnak a természetvédelmi programokban a védendő javak egyikekénti definiálása elsősorban arra kívánja felhívni a figyelmet, hogy a geodiverzitás egyenrangú a szaktudományban és a politikában már meghonosodott és elismert biodiverzitással, az új szemléletbe lényeges tényezőként bevonva a kulturális örökséget is. Az ökodiverzitás fogalma lehetővé teszi a táj két természeti dimenziójának
− a változékonyságának és változatosságának és − a heterogeneitásának összevonását. A diverzitás azonban föld és élet, a Geósz és a Biósz leírásának csak egyik – habár fontos – kritériuma. Az ökodiverzitási koncepció magába foglalja a táj mindhárom lényeges jegyét, azaz − szerkezetét mint térbeli sajátságainak összességét, − funkcióját mint az elemei közötti kölcsönhatásokat és − dinamikáját mint az időben lejátszódó szerkezeti és működésbeli változásait. (Dr. Boros Tiborné) Jedicke, E.: Biodiversität, Geodiversität, Ökodiversität. = Naturschutz und Landschaftsplanung, 33. k. 2/3. sz. 2001. p. 59–68. Naeem, s.: Expérimenter sur des écosystémes. = La Recherche Spécial (különszám), 2000. 333. sz. júl./aug. p. 71–75. Fromm, O.: Ecological structure and functions of biodiversity as elements of its total economic value. = Environmental and Resource Economics, 16. k. 3. sz. 2000. júl. p. 303– 328.
EGYÉB IRODALOM Pándi F.; Póderné, Ö. K.: Az élelmiszer-feldolgozó ipar környezetgazdálkodásának néhány környezet-egészségügyi kérdése. = Élelmezési Ipar, 40. k. 6. sz. 2001. p. 171–172. Birkás M.: Környezetkímélő megoldások a cukorrépa művelési rendszerében. = Cukoripar, 54. k. 2. sz. 2001. ápr.–jún. p. 60–64. Török K.: Az allergia és a környezet, amelyben élünk. = Természet Világa, 132. k. 7. sz. 2001. p. 109–110. Istvánovics V.; Somlyódy L.: Az ökológia, a természetvédelem és a vízgazdálkodás kapcsolata. = Vízügyi Közlemények, 82. k. 3–4. sz. 2000. p. 525–552. Legeza E.: A repülőtér és környezetének kapcsolata. = Közlekedéstudományi Szemle, 51. k. 7. sz. 2001. p. 263–268. Orbán J.; Döme G.; Novák L.: „Csökkentett energiaigényű, környezetkímélő növénytermesztési technológiák” program tapasztalatai. = Mezőgazdasági Technika, 42. k. 7. sz. 2001. p. 24–25. Várallyay Gy.: A talaj vízgazdálkodása és a környezet. = Magyar Tudomány, 46. k. 7. sz. 2001. p. 799–815.
