Documentation and Measurement of Biodiversity lan A. Fleming KaareAagaard NORSKNSTITUFFFORNATURFORSKNING Documentation and Measurement of Biodiversity lan A. Fleming KaareAagaard NORSKINSTITUITFORNATURFORS=G nina utredning 050 Fleming,I.A. & Aagaard,K. Documentationand measurementof NINAs publikasjoner biodiversity.-NINAUtredning50: 1-23. NINA utgir seksulike fem publikasjoner: Trondheim mai 1993 NINA Forskningsrapport ISSN0802-3107 Her publiseres resultater av NINAs eget forskningsarbeid, i ISBN82-426-0364-2 den hensikt å spre forskningsresultaterfra institusjonen til et større publikum. Forskningsrapporterutgis som et alternativ Forvaltningsområde: til internasjonal publisering, der tidsaspekt, materialets art, Norsk:Bevaringav genressurser målgruppe m.m. gjør dette nødvendig. Engelsk:Conservationof genetic resourses NINA Utredning Rettighetshaver0: Serienomfatter problemoversikter,kartlegging av kunnskaps- NINA Norskinstitutt for naturforskning nivået innen et emne, litteraturstudier, sammenstillingav an- dres materiale og annet som ikke primært er et resultat av Publikasjonenkan siteresfritt med kildeangivelse NINAsegen forskningsaktivitet. NINA Oppdragsmelding Dette er det minimum av rapportering som NINA gir til opp- Redaksjon: dragsgiver etter fullført forsknings- eller utredningsprosjekt. KaareAagaard,Odd TerjeSandlund Opplaget er begrenset. NINA,Trondheim NINA Temahefter Designog layout: Dissebehandlerspesielletemaog utarbeidesetter behovfor å EvaM. Schjetne,Kari Sivertsen informere om viktige problemstillinger i samfunnet. Mål- Tegnekontoret NINA gruppen er "almenheten ' eller særskiltegrupper, f.eks. land- bruket, fylkesmennenesmiljøvernavdelinger,turist- og friluft- Sats:NINA livskretsero.l. De gis derfor en mer populærfaglig form og med mer bruk av illustrasjonerenn ovennevntepublikasjoner. Trykk: StrindheimTrykkeriAL NINA Fakta-ark Opplag: 400 (NINAomslag) Hensikten med disse er å gjøre de viktigste resultatene av 400 (UNEPomslag) NINAsfaglige virksomhet, og som er publisert andre steder, tilgjengelig for et størrepublikum (presse,ideelleorganisasjo- Trykt på klorfritt papir ner, naturforvaltningen på ulike nivåer, politikere og interes- serteenkeltpersoner). Kontaktadresse: NINA I tillegg publisererNINA-ansattesineforskningsresultateri in- Tungasletta2 ternasjonalevitenskapeligejournaler, gjennom populærfagli- 7005 Trondheim ge tidsskrifter og aviser. Tel: 07 58 05 00 Tilgjengelighet: Åpen Oppdragsgiver: Direktoratet for Naturforvaltning Prosjektnr.: 6502 Ansvarlig sign: 2 nina utredning 050 system assemblages may be our most cost-effective means of Abstract monitoring environmental degradation at local and global scales. Fleming, I.A. & Aagaard, K. Documentation and measurement of Documentation of biodiversity is clearly a daunting task and a biodiversity. - NINA Utredning 50: 1-23. species-by-species approach too arduous. From both a practical and theoretical view, we have little choice but to concentrate on Rapid, and ever accelerating, loss of biological diversity has ge- identifying diversity at a community-ecosystem level, recognizing nerated an urgent need for conservation action. The foundation the contribution of diversity at other levels. Conservation action of any such action depends on an understanding of the diversity must focus on habitats with the intention to maintain the range of organisms and ecosystems that exist and the way they relate of ecosystem processes, numbers of species and evolutionary to each other and to humans. Biodiversity is the variety of life potential of the organisms. forms and processes of nature. It provides goods and services that are essential to human welfare, including the most persuas- Keywords: Biological diversity - Conservation - Inventory - ive of arguments for its conservation: fear of ecosystem collapse. Ecosystem processes - Biodiversity value - Genetic - Species - Yet, our knowledge of biodiversity is rudimentary, as only 1.4- Ecosystem - Landscape - Diversity indices. 1.5 million of the estimated 5-50 million species thought to exist have been described. Knowledge of the diversity housed in lan A. Fleming & Kaare Aagaard, Norwegian Institute for Nature microorganisms, insects and tropical and marine habitats is Research, Tungasletta 2, N-7005 Trondheim, Norway. particularly poor. Interactions among individuals and species, as well as ecosystem processes, represent another major gap in our understanding of biodiversity. Documentation of biodiversity must proceed rapidly and inven- tory programs must be standardized, quantitative and repeat- able. A variety of trained personnel, including taxonomists, bio- logists and physical and social scientists are required. Diversity can be measured at three fundamental levels in a hier- archy of biological organization: within species/genetic, species and ecosystem levels. Within species diversity is the ultimate source of biodiversity at higher levels. It can be quantified and monitored by documenting genetic diversity as: (1) single-locus variation, (2) quantitative variation, (3) chromosomal poly- morphisms, (4) inbreeding, or (5) effective population size. However, demography is likely to be of greater importance to the viability of populations than genetics. Species diversity traditionally has been a focal point for inventory programs. The simplest means of quantifying such diversity is species counts, however, its accuracy depends on sampling intensity. Hence, a series of indices have been developed to estimate both species richness and abundance (e.g., species-area and species-abun- dance relationships, Shannon and Simpson indices). Ecosystem diversity has cascading influences on diversity at all lower levels in the biological hierarchy. The diversity of landscapes and eco- system structure can be effectively inventoried and monitored using remote sensing and Geographical Information Systems. Community and ecosystem composition, however, requires ex- tensive ground-level surveys and measurements. Combining knowledge of landscape diversity with that of community-eco- 3 nina utredning 050 Mangfoldet av landskapstyperog struktureri økosystemetkan Referat bli overvåketeffektivt ved fjernmåling og moderne GIS-opplegg. Kunnskapom sammensetningenav samfunn og økosystemfor- Fleming,LA. & Aagaard, K. Documentationand measurementof utsetter fremdeles arbeidskrevende feltundersøkelser. Ved å biodiversity.- NINAUtredning 50: 1-23. kombinere kunnskapom mangfold på landskapsnivåmedkunn- skap om økologiske samfunn eller systemerkan en muligensfå Et raskt og stadig økende tap av biologisk mangfold har ført til noenav de mestkostnadseffektivemetodenefor overvåkingav et presserendebehov for mottiltak. Ethvert slikt tiltak må være miljøforstyrrelserbåde på lokalt og globalt nivå. grunnlagt på kunnskapom det mangfold av organismerog øko- systemersom eksistererog hvordandisseenkelthetene avhenger Å dokumentere det biologiske mangfold er åpenbart en meget av hverandre, og deres forhold til mennesket. Biologisk mang- omfattende oppgave og en art-for-art tilnærming virker alt for fold er variasjonen i livsformer og prosesser i naturen. tidkrevende. Bådefra et praktisk og teoretisk synspunktsynesvi Mangfoldet gir opphav til varer og "tjenester" som er helt avgjø- å måtte velge å kartlegge mangfoldet på økologisk samfunn-el- rende for mennesketsvelvære. Dette kan også sieså være det ler system-nivåsamtidig med at vi erkjenner tilstedeværelsenav mestoverbevisendeavalle argumenter for miljøbevaring;frykten det biologisk mangfoldet på alle nivå. Bevaringstiltakmå skje på for at det økologiskesystemskal bryte sammen. habitatnivå med klare målsetninger om å bevarevariasjonenav de økologiskeprosesser,arterog utviklingsmulighetenetil alt liv. Vår kunnskap om biologisk mangfold er imidlertid svært mang- elfull. Til nå er bare 1,4 til 1,5 millioner av antatte 5 til 50 millio- Emneord: Biologisk mangfold - Bevaring - Dokumentasjon - ner arter beskrevet. Kunnskapenom det mangfold som skjuler Gener - Arter - Økosystem- Landskap- Økologiske prosesser- seg blant mikroorganismer, insekterog i tropiske og marine ha- diversitetsindekser. bitater er særlig dårlig. Samvirke mellom individer og arter, og også prosesseriøkosystemene,utgjør et annet hull i vår forståel- lan A. Fleming& Kaare Aagaard, Norsk institutt for naturforsk- seav biologisk mangfold. ning, Tungasletta2, 7005 Trondheim.. Dokurnentasjon av det biologisk mangfoldet må nå skje raskt. Undersøkelsesprogrambør standardisereskvantitativt og være mulig å gjenta på samme måte. Det er behov for en lang rekke eksperterbåde innen taksonomi, økologi og samfunnsvitenskap. Mangfold kan registrespå tre fundamentale nivåer i et hierarki av biologisk organisering; på innen-arts/genetikk-nivået,på arts- nivået og på økosystemnivået.Mangfoldet i arveanleggenepå det første nivået er kilden til all diversitet på de høyerenivåene. Det kan bli kvantifisert og overvåketvedå dokumentere genetisk mangfold som: (1) enkellokusvariasjon,(2) kvantitativ variasjon av arveanlegg,(3) kromosom-polyformi , (4) innavl eller (5)effek- tiv populasjonsstørrelse.Ofte vil imidlertid bestandsforholdene ha størrebetydning for bestandensoverlevelseenn genetikken. Artsmangfoldet har vanligvisvært mest i søkelysetved undersø- kelsesprogrammer.Den enkleste måten å tallfeste mangfoldet på er å telle opp antall arter. Dette målet er imidlertid avhengig av innsamlingsintensiteten.Forå oppveiedette er det utviklet en rekke indeksersom er antatt å måle både artsrikhet og artstett- het. Eksemplerpå dette er ulike forholdstall mellom