Tema 7. Diversitat biològica i biodiversitat

7.1. Diversitat i biodiversitat

El nombre d'espècies i el d'individus de cada espècie és molt elevat a l'ecosfera. Al llarg de milions d'anys l'evolució ha comportat l'extinció d'espècies i el naixement d'altres i, en general, hi ha hagut un increment de la biodiversitat al llarg del temps, així com de la complexitat dels organismes.

Convé distingir entre la biodiversitat i la diversitat biològica. Mentre que el segon és un concepte arrelat en ecologia, el primer és un concepte relativament recent, i popularitzat arran de la cimera de la Terra a Rio de Janeiro, el 1992.

Els estudis de la diversitat biològica tenen una llarga tradició en Ecologia. L'estudi de les xarxes tròfiques revela que el nombre d'espècies presents en un ecosistema és sempre molt més gran que l'estrictament necessari per a mantenir una xarxa tròfica funcional. Aquesta, amb uns pocs productors primaris, uns pocs herbívors, carnívors i descomponedors (unes poques desenes d'espècies), ja seria capaç de funcionar, fins i tot considerant el paper de la competència i la segregació ecològica que es pogués produir i els efectes de la depredació. Però en la realitat, en un espai relativament reduït poden trobar-se centenars d'espècies de plantes i, de vegades, milers d'espècies d'insectes. Aquesta riquesa ha cridat des de sempre l'atenció dels ecòlegs que han intentat esbrinar les raons de tot plegat.

Una de les primeres constatacions és que en els ecosistemes hi ha espècies molt abundants i d'altres que ho són molt poc. En molts pocs casos trobarem un ecosistema dominat per una sola espècie i cap ecosistema amb moltes espècies representades per un sol individu.

El primer cas (una sola espècie) es pot reproduir amb relativa facilitat en el laboratori, en un cultiu. Però per mantenir un cultiu pur cal afegir-hi nutrients i que les condicions externes siguin adequades. Si un cultiu pur l'abandonem, deixem de mantenir-lo artificialment, evolucionarà cap a un altre sistema que probablement serà més complex (amb més espècies i una distribució desigual dels individus per espècies).

L'altre extrem serà una vitrina de museu on hi tenim un exemplar de diferents espècies de papallona, totes dissecades. És evident que aquest sistema no és funcional i que, si les papallones estiguessin vives, després d'un temps totes moririen i, si no tenen parella, no es podrien reproduir.

Els ecòlegs han provat de sintetitzar aquestes diferències en el nombre d'espècies i d'individus en índexs senzills que anomenem índexs de diversitat.

En els dos casos anteriors es pot sintetitzar el valor de la diversitat de manera molt senzilla, relacionant el nombre d'espècies S amb el nombre d'individus N.

Per tant qualsevol cas intermedi estarà comprés entre 0 i 1, i podem sintetitzar l'índex com:

Si per exemple comptéssim amb 1000 individus en aquests quatre casos, trobaríem:

Aquesta visió de la diversitat no té en compte la diferent distribució dels individus entre les espècies, és a dir, que en el cas que tinguem cinc espècies i mil individus, una espècie pot tenir nou-cents noranta sis individus i les altres només un, o bé podria ser una espècie en tingués sis-cents i les altres cent individus cadascuna. El valor de K és el mateix, però evidentment els ecosistemes són molt diferents. Vegem-ho en aquest exemple:

L'índex de diversitat K no és capaç de diferenciar entre els tres casos.

Per això els ecòlegs han intentar buscar altres índexs que permetin diferenciar casos com l'anterior i, per tant, que siguin capaços d'informar-nos de la diferent distribució dels individus entre les espècies.

Un dels més utilitzats és un índex derivat de la teoria de la informació, que es basa en la probabilitat que a l'extreure un individu a l'atzar de la població, aquest sigui d'una o altra espècie.

Es tracta de trobar el valor de

on,

Ni = nombre d'individus de l'espècie i

N = nombre total d'individus

El valor de pi serà més gran quan més gran sigui el valor de Ni, o sigui, que el nombre d'individus de l'espècie i sigui gran respecte al total dels individus.

Ara es tracta de trobar una manera de relacionar tots els valors de pi per tal de generar un índex de diversitat.

La manera més senzilla és l'índex de Simpson:

que varia entre zero (si pi és sempre molt baix, amb un nombre infinit d'espècies) i un (si tenim una sola espècie).

Si l'apliquem a l'exemple anterior:

Aquí es veu que els valors baixos corresponen a les distribucions uniformes dels individus entre les diferents espècies, mentre que els valors alts corresponen a les diversitats baixes. Per això aquest índex s'ha de formular com a:

D'aquesta manera els valors elevats corresponen a més diversitat, i els baixos a menys.

Un altre índex de diversitat que s'ha utilitzat molt en Ecologia és l'índex de Shanon, que va ser aplicat a l'Ecologia per primer cop per en Ramon Margalef.

Aquests índex té la particularitat que no té un límit superior, de forma que a l'incrementar el nombre d'espècies (la biodiversitat) o al distribuir-se els individus de forma més equifreqüent entre les espècies, l'índex va augmentant. De totes maneres els increments són menors quantes més espècies tenim a l'ecosistema (quan ja tenim cent espècies l'increment d'uns pocs individus d'una nova espècie produeix un increment molt petit de H').

En l'exemple anterior,

El valor d'H' ha estat obtingut per a molts ecosistemes i, excepte casos especials, fluctua entre valors de zero (una sola espècie) i valors propers a cinc, sent molt estrany trobar valors superiors a aquest.

El valor d'H' és baix en llocs contaminats o ecosistemes sotmesos a factors ambientals extrems com temperatures baixes (els pols). En canvi és alt en ambients on els factors ambientals no canvien molt i tampoc han canviat en la història recent (tròpic o equador).

Tot i la utilitat dels índexs de diversitat, la Biodiversitat (el nombre total d'espècies, S) és un bon indicador de les característiques del sistema i, per això, ha estat amplament usat i és el més conegut per a tothom, especialment als mitjans de comunicació.

Narcís Prat
http://www.ub.es/ecologiaimediambient/