Biodiversität. Das Wort erinnert an die Pracht eines großen Waldes oder den wimmelnden Reichtum des Ozeans und wird einfach als die Vielfalt der Organismen in einem Ökosystem von Interesse definiert. Um die biologische Vielfalt zu schützen, müssen Wissenschaftler in der Lage sein, sie zu messen. Das bedeutet, herauszufinden, wie viele verschiedene Arten in einem bestimmten Raum zusammenleben. Was ist eine bequeme Methode, um Arten zu zählen?
Der Versuch, alles in einem gesamten Ökosystem zu zählen, wäre unmöglich, daher verwenden die Wissenschaftler ein Werkzeug namens Quadrat, das ein Rahmen mit fester Größe ist, der zufällig in der Umgebung platziert wird, in der die Zählung durchgeführt wird. Nach der Katalogisierung der in diesem kleinen Abschnitt gefundenen Arten und Individuen wird der Vorgang wiederholt, wobei mehr Quadrate nach dem Zufallsprinzip oder alternativ an festgelegten Positionen entlang einer Linie durch die Umwelt, die als Transekt bezeichnet wird, platziert werden.
Um dann die Gesamtzahl der Arten in einem Gebiet zu schätzen, werden Artenakkumulationskurven verwendet. Wenn man die kumulative Anzahl der in einem Quadrat gefundenen Arten mit der Anzahl der beprobten Quadrate vergleicht, ergibt sich eine Kurve. Zum Beispiel wurde in diesem Datensatz bei der Untersuchung von vier Quadraten festgestellt, dass es 10 einzigartige Arten gab. Sechs enthielt 17 und so weiter. Die Asymptote dieser Art von Kurve stellt eine Schätzung der Anzahl der Arten dar, die von einer Umgebung unterstützt werden. In diesem Fall sind es etwa 30. Aber während die Messung der Vielfalt an einem einzelnen Standort unglaublich nützlich ist, kann uns der Vergleich von Standorten über ein größeres Gebiet einen noch größeren Hinweis auf die Vielfalt geben.
Im Jahr 1972 beschrieb der Ökologe Robert Whittaker drei Hauptarten der Artenvielfalt: Alpha, Beta und Gamma. Alpha-Diversität bezieht sich einfach auf die Anzahl der Arten in einem Gebiet und wird oft als Artenreichtum bezeichnet. Zum Beispiel gibt es an diesem Standort sieben verschiedene Arten, so dass der Alpha-Score sieben beträgt. Ein zweiter Standort, Standort B, hat fünf Arten, und ein dritter, Standort C, hat sieben. Aber durch den Vergleich zwischen den Standorten können wir die sogenannte Beta-Vielfalt bestimmen, die Summe der Arten, die für jedes Gebiet einzigartig sind. Wenn wir also Standort A mit Standort B vergleichen, sehen wir drei Arten, die zwischen den beiden gemeinsam sind. Wenn wir die restlichen Arten zählen, stellen wir fest, dass es sechs sind. Das bedeutet, dass es zwischen Standort A und Standort B eine Beta-Diversität von sechs gibt. Die Fundstellen A und C haben auch drei Arten gemeinsam, so dass acht einzigartige Arten übrig bleiben. Dies ist eine Beta-Diversität von acht. An den Standorten B und C gibt es zwei gemeinsame Arten, was einem Beta-Diversitätswert von acht entspricht. Schließlich ist die Gamma-Diversität die Anzahl verschiedener Arten an allen Standorten zusammen. In diesem Beispiel gibt es eine Gamma-Diversität von 12. Um also die drei Arten der Artenvielfalt zusammenzufassen, können wir sie auf diese Weise betrachten: Alpha, Beta und Gamma. Neben der Erfassung der Vielfalt beziehen sich Wissenschaftler oft auch auf die Gleichmäßigkeit der Arten, d. h. auf die Anzahl der Individuen jeder Art. Zum Beispiel haben diese beiden Standorte den gleichen Reichtum oder die gleiche Alpha-Vielfalt, da sie beide sieben Arten haben. Aber Standort A wird relativ von Kaninchen mit geringen Anzahlen der anderen Arten überrannt, während Standort B eine ziemlich gleichmäßige Artenverteilung aufweist, so dass er im Vergleich zu Standort A als gleichmäßiger angesehen wird. Gestörte Lebensräume, die oft auf menschliche Eingriffe wie Landwirtschaft oder Umweltverschmutzung zurückzuführen sind, weisen oft einen geringen Reichtum und eine geringe Gleichmäßigkeit auf. Die Möglichkeit, Standorte vergleichen zu können, ist von entscheidender Bedeutung, da sie es den Forschern ermöglicht, den relativen Zustand von Ökosystemen zu bestimmen.
In diesem Labor führen Sie Quadrat- und Transektproben an drei verschiedenen Umweltstandorten sowie eine Laborsimulation durch und analysieren dann die gesammelten Daten, um die beobachtete Artenvielfalt zu beschreiben.
Vielfältige Ökosysteme sind wichtig für die Gesundheit des Planeten und unser Überleben als Menschen; daher ist es für uns unglaublich wichtig, die biologische Vielfalt zu verstehen und zu messen, die als die Variabilität zwischen lebenden Organismen in einem Ökosystem definiert ist. Die biologische Vielfalt kann auf vielen verschiedenen Ebenen gemessen werden, einschließlich der Genetik, der Arten, der Gemeinschaft und des Ökosystems. Eine Möglichkeit, die biologische Vielfalt zu messen, besteht darin, den Artenreichtum eines Ökosystems zu bewerten, d. h. die Gesamtzahl der verschiedenen Arten innerhalb einer lokalen Gemeinschaft. Während viele Arten in der Regel mit einem vielfältigen und gesunden Ökosystem einhergehen, muss auch die Gleichmäßigkeit berücksichtigt werden. Gleichmäßigkeit bezieht sich auf die Gleichheit des Anteils jeder Art innerhalb eines Gebiets oder einer Gemeinschaft. Wenn zum Beispiel eine Art das Gebiet dominiert, während die anderen sehr selten sind, ist die Artenvielfalt in diesem Gebiet geringer als in einem Gebiet mit gleichen Artenhäufigkeiten. Daher weisen Gebiete mit vielen Arten, die in der Häufigkeit relativ gleich sind, die höchsten Werte der Artenvielfalt auf.
Die Unterschiede in Reichtum und Gleichmäßigkeit zwischen zwei Gemeinschaften können durch Rang-Abundanz-Kurven visualisiert werden. Wenn die Anzahl der Arten gleich ist, kann uns die Form der Linie sagen, welche Gemeinschaft vielfältiger ist. Wenn die Linie flach ist, gibt es eine hohe Gleichmäßigkeit zwischen den Arten. Wenn die Linie jedoch schnell abfällt, ist die Ebenheit gering. Wenn sowohl Reichtum als auch Gleichmäßigkeit zwischen zwei Gemeinschaften unterschiedlich sind, müssen Biologen Gleichungen verwenden, um die Vielfalt zu berechnen. Diese Gleichungen gewichten die Bedeutung jeder Komponente unterschiedlich, und es wird immer noch ein Konsens darüber diskutiert, welche Gleichung die beste zur Berechnung der Vielfalt ist.
Manchmal gibt es zu viele Arten in einem Gebiet, dass es unrealistisch ist, jede einzelne Art zu zählen. Zum Beispiel kann ein einziger Baum im Amazonas-Regenwald Hunderte von Käferarten enthalten. Um dieses Problem zu umgehen, verwenden Ökologen Probenahmewerkzeuge, die als Quadrate bezeichnet werden. Ein Quadrat ist einfach ein Rahmen mit einer bekannten Innenfläche. Um beispielsweise den Artenreichtum eines 1 Hektar großen Grasfeldes zu messen, platzieren Ökologen das Quadrat nach dem Zufallsprinzip auf dem Feld und zählen die Arten innerhalb des Quadrats, anstatt alle Arten innerhalb des Quadrats zu zählen. Sie können auch systematisch Proben nehmen, indem sie Transekte-Bänder verwenden. Transekte werden über das Feld gespannt, und Quadrate werden dann in regelmäßigen Abständen entlang des Transekts platziert. Diese Methode ist halbzufällig und gewährleistet eine umfassende Abdeckung der Probenahme über das gesamte Feld, um die Artenvielfalt abzuschätzen.
Während Quadrate und Transekte die meisten Arten aufnehmen können, können einige seltene Arten unbemerkt bleiben. In diesem Fall können Ökologen eine Artenakkumulationskurve verwenden, die die kumulative Anzahl von Arten darstellt, die in einer Reihe von Quadraten beobachtet wurden. Die y-Achse der Kurve stellt die Gesamtzahl der beobachteten Arten dar, während die x-Achse die Anzahl der Quadrate darstellt, für die Arten gezählt wurden. Die Gesamtzahl der Arten im ersten Quadrat stellt den ersten Punkt im Diagramm dar. Jeder aufeinanderfolgende Punkt stellt die Anzahl der neuen Arten dar, die in jedem neu beprobten Quadrat gefunden wurden, plus alle Arten aus den vorherigen Quadraten. Irgendwann werden in jedem neuen Quadrat, das beprobt wird, nur wenige oder gar keine zusätzlichen Arten mehr gefunden, und die Kurve nähert sich einer Asymptote, die eine Schätzung der Gesamtzahl der vorhandenen Arten darstellt. Auch wenn die Asymptote wegen der vielen seltenen Arten nie erreicht wird, können Biologen anhand dieser Kurve die Gesamtzahl schätzen.
Wenn Vergleiche zwischen verschiedenen Bereichen oder Skalen angestellt werden müssen, werden Alpha-, Beta- und Gamma-Diversitätsmaße verwendet. Die Alpha-Diversität (α) bezieht sich auf die Anzahl der Arten in einem Gebiet. Die Beta-Diversität (β) vergleicht zwei verschiedene Gebiete und ist die Summe der Arten, die für jedes Gebiet einzigartig sind. Die Gamma-Diversität (γ) ist die Anzahl der Arten in vielen Gebieten, die zu einer Region zusammengefasst sind. Mit diesen Messungen können sich Biologen ein Bild von der Vielfalt im Weltraum machen, sowohl auf kleinen als auch auf großen Skalen.
Die Artenvielfalt ist weltweit durch Umweltverschmutzung, Klimawandel und invasive Arten bedroht. Ein Hauptgrund für die Bemühungen um den Erhalt der biologischen Vielfalt beruht auf dem Funktionieren der Ökosysteme. Ökosysteme bestehen aus vielen funktionierenden Teilen, darunter Primärproduzenten, Pflanzenfresser, Fleischfresser und Detritivoren, die alle zur Funktion des Ökosystems beitragen. Wenn Arten verloren gehen, kann das Ökosystem zusammenbrechen. Und wenn das Ökosystem zusammenbricht, werden auch die Dienstleistungen, die es für den Menschen erbringt, zusammenbrechen. Tropische Korallenriffe sind ein gutes Beispiel für dieses Konzept1. Durch den Anstieg der Wassertemperaturen verlieren die Korallen ihre symbiotischen Algenzellen. Ohne Algen beginnen Korallen zu verhungern, abzusterben, sich dann zu zersetzen und ihre Struktur zu verlieren. Wenn Korallen verrotten, bieten sie keinen Schutz mehr für Fische und der Reichtum an Fischarten nimmt ab, was sich wiederum auf die lokalen Fischer und die Menschen auswirkt, die auf Fisch angewiesen sind, um sich zu ernähren. Im Laufe der Zeit verschlechtern sich abgestorbene Korallenriffe in größerem Umfang und bieten keinen Puffer mehr für die angrenzenden Küsten, was schließlich die Küste erodiert und Inseln zerstört. Eine sehr vielfältige Gemeinschaft ist aufgrund der funktionalen Redundanz2 weniger wahrscheinlich zusammenzubrechen. Zum Beispiel können Korallen unterschiedlich empfindlich auf hohe Temperaturen reagieren. Wenn eine Koralle extrem temperaturempfindlich ist, kann eine andere ihren Platz in der Gemeinschaft einnehmen, aber wenn es nur wenige Arten gibt, ist es weniger wahrscheinlich, dass ein solcher Ersatz zur Verfügung steht.
Eine beträchtliche Anzahl von Medikamenten, von denen wir profitieren, sind eine direkte Folge der Vielfalt des Lebens. Die Medikamente, die wir heute synthetisieren, wurden einst aus Tieren, Pflanzen, Pilzen und Bakterien isoliert. Es gibt eine ganze Industrie, die sich der Entdeckung neuer potenzieller Medikamente widmet, indem verschiedene Spezies auf das Vorhandensein bioaktiver Verbindungen untersucht werden. Pflanzen produzieren zum Beispiel Chemikalien zur Abwehr von Infektionen und Pflanzenfressern. Spinnen und Schlangen produzieren vielfältige Gifte. Beide Klassen von Organismen waren die Quelle wichtiger Medikamente, wie Taxol aus Eiben, das Brust-, Lungen- und Eierstockkrebs behandelt, oder Ohanin aus Königskobra-Gift, das ein Schmerzmittelist 3-4. Jede Spezies, die ausstirbt, könnte der Schlüssel zur Heilung von derzeit unbehandelbaren Krankheiten sein. Je schneller wir diese Arten verlieren, desto geringer ist die Chance, Lösungen zu finden.
Wenn eine Spezies einmal ausgestorben ist, werden wir sie nie mehr erleben können. Diese Art des Denkens hat den Schutz von Pandas, Seeottern und anderen charismatischen Tieren vorangetrieben. Diese Arten werden als Flaggschiff-Arten bezeichnet, und ihre Erhaltung kann zum Schutz der Artenvielfalt führen. Auch wenn diese Tiere nur einen kleinen Teil des gesamten Ökosystems ausmachen, bedeutet ihre Erhaltung den Erhalt des Ökosystems, in dem sie leben. Die Bemühungen zur Rettung des Seeotters an der Westküste Nordamerikas haben dazu geführt, dass gesunde Seetangwälder viele Tausende anderer Arten beherbergen5. Ohne den Schutz der Seeotter sind Pflanzenfresser wie Seeigel, die normalerweise von den Fischottern gefressen werden, in der Lage, Seetangwälder vollständig zu verschlingen und karge Felsen zu hinterlassen, in denen nur sehr wenige Arten überleben könnten.
Biodiversität. Das Wort erinnert an die Pracht eines großen Waldes oder den wimmelnden Reichtum des Ozeans und wird einfach als die Vielfalt der Organismen in einem Ökosystem von Interesse definiert. Um die biologische Vielfalt zu schützen, müssen Wissenschaftler in der Lage sein, sie zu messen. Das bedeutet, herauszufinden, wie viele verschiedene Arten in einem bestimmten Raum zusammenleben. Was ist eine bequeme Methode, um Arten zu zählen?
Der Versuch, alles in einem gesamten Ökosystem zu zählen, wäre unmöglich, daher verwenden die Wissenschaftler ein Werkzeug namens Quadrat, das ein Rahmen mit fester Größe ist, der zufällig in der Umgebung platziert wird, in der die Zählung durchgeführt wird. Nach der Katalogisierung der in diesem kleinen Abschnitt gefundenen Arten und Individuen wird der Vorgang wiederholt, wobei mehr Quadrate nach dem Zufallsprinzip oder alternativ an festgelegten Positionen entlang einer Linie durch die Umwelt, die als Transekt bezeichnet wird, platziert werden.
Um dann die Gesamtzahl der Arten in einem Gebiet zu schätzen, werden Artenakkumulationskurven verwendet. Wenn man die kumulative Anzahl der in einem Quadrat gefundenen Arten mit der Anzahl der beprobten Quadrate vergleicht, ergibt sich eine Kurve. Zum Beispiel wurde in diesem Datensatz bei der Untersuchung von vier Quadraten festgestellt, dass es 10 einzigartige Arten gab. Sechs enthielt 17 und so weiter. Die Asymptote dieser Art von Kurve stellt eine Schätzung der Anzahl der Arten dar, die von einer Umgebung unterstützt werden. In diesem Fall sind es etwa 30. Aber während die Messung der Vielfalt an einem einzelnen Standort unglaublich nützlich ist, kann uns der Vergleich von Standorten über ein größeres Gebiet einen noch größeren Hinweis auf die Vielfalt geben.
Im Jahr 1972 beschrieb der Ökologe Robert Whittaker drei Hauptarten der Artenvielfalt: Alpha, Beta und Gamma. Alpha-Diversität bezieht sich einfach auf die Anzahl der Arten in einem Gebiet und wird oft als Artenreichtum bezeichnet. Zum Beispiel gibt es an diesem Standort sieben verschiedene Arten, so dass der Alpha-Score sieben beträgt. Ein zweiter Standort, Standort B, hat fünf Arten, und ein dritter, Standort C, hat sieben. Aber durch den Vergleich zwischen den Standorten können wir die sogenannte Beta-Vielfalt bestimmen, die Summe der Arten, die für jedes Gebiet einzigartig sind. Wenn wir also Standort A mit Standort B vergleichen, sehen wir drei Arten, die zwischen den beiden gemeinsam sind. Wenn wir die restlichen Arten zählen, stellen wir fest, dass es sechs sind. Das bedeutet, dass es zwischen Standort A und Standort B eine Beta-Diversität von sechs gibt. Die Fundstellen A und C haben auch drei Arten gemeinsam, so dass acht einzigartige Arten übrig bleiben. Dies ist eine Beta-Diversität von acht. An den Standorten B und C gibt es zwei gemeinsame Arten, was einem Beta-Diversitätswert von acht entspricht. Schließlich ist die Gamma-Diversität die Anzahl verschiedener Arten an allen Standorten zusammen. In diesem Beispiel gibt es eine Gamma-Diversität von 12. Um also die drei Arten der Artenvielfalt zusammenzufassen, können wir sie auf diese Weise betrachten: Alpha, Beta und Gamma. Neben der Erfassung der Vielfalt beziehen sich Wissenschaftler oft auch auf die Gleichmäßigkeit der Arten, d. h. auf die Anzahl der Individuen jeder Art. Zum Beispiel haben diese beiden Standorte den gleichen Reichtum oder die gleiche Alpha-Vielfalt, da sie beide sieben Arten haben. Aber Standort A wird relativ von Kaninchen mit geringen Anzahlen der anderen Arten überrannt, während Standort B eine ziemlich gleichmäßige Artenverteilung aufweist, so dass er im Vergleich zu Standort A als gleichmäßiger angesehen wird. Gestörte Lebensräume, die oft auf menschliche Eingriffe wie Landwirtschaft oder Umweltverschmutzung zurückzuführen sind, weisen oft einen geringen Reichtum und eine geringe Gleichmäßigkeit auf. Die Möglichkeit, Standorte vergleichen zu können, ist von entscheidender Bedeutung, da sie es den Forschern ermöglicht, den relativen Zustand von Ökosystemen zu bestimmen.
In diesem Labor führen Sie Quadrat- und Transektproben an drei verschiedenen Umweltstandorten sowie eine Laborsimulation durch und analysieren dann die gesammelten Daten, um die beobachtete Artenvielfalt zu beschreiben.
Biodiversität. Das Wort erinnert an die Pracht eines großen Waldes oder den wimmelnden Reichtum des Ozeans und wird einfach als die Vielfalt der Organismen in einem Ökosystem von Interesse definiert. Um die biologische Vielfalt zu schützen, müssen Wissenschaftler in der Lage sein, sie zu messen. Das bedeutet, herauszufinden, wie viele verschiedene Arten in einem bestimmten Raum zusammenleben. Was ist eine bequeme Methode, um Arten zu zählen?
Der Versuch, alles in einem gesamten Ökosystem zu zählen, wäre unmöglich, daher verwenden die Wissenschaftler ein Werkzeug namens Quadrat, das ein Rahmen mit fester Größe ist, der zufällig in der Umgebung platziert wird, in der die Zählung durchgeführt wird. Nach der Katalogisierung der in diesem kleinen Abschnitt gefundenen Arten und Individuen wird der Vorgang wiederholt, wobei mehr Quadrate nach dem Zufallsprinzip oder alternativ an festgelegten Positionen entlang einer Linie durch die Umwelt, die als Transekt bezeichnet wird, platziert werden.
Um dann die Gesamtzahl der Arten in einem Gebiet zu schätzen, werden Artenakkumulationskurven verwendet. Wenn man die kumulative Anzahl der in einem Quadrat gefundenen Arten mit der Anzahl der beprobten Quadrate vergleicht, ergibt sich eine Kurve. Zum Beispiel wurde in diesem Datensatz bei der Untersuchung von vier Quadraten festgestellt, dass es 10 einzigartige Arten gab. Sechs enthielt 17 und so weiter. Die Asymptote dieser Art von Kurve stellt eine Schätzung der Anzahl der Arten dar, die von einer Umgebung unterstützt werden. In diesem Fall sind es etwa 30. Aber während die Messung der Vielfalt an einem einzelnen Standort unglaublich nützlich ist, kann uns der Vergleich von Standorten über ein größeres Gebiet einen noch größeren Hinweis auf die Vielfalt geben.
Im Jahr 1972 beschrieb der Ökologe Robert Whittaker drei Hauptarten der Artenvielfalt: Alpha, Beta und Gamma. Alpha-Diversität bezieht sich einfach auf die Anzahl der Arten in einem Gebiet und wird oft als Artenreichtum bezeichnet. Zum Beispiel gibt es an diesem Standort sieben verschiedene Arten, so dass der Alpha-Score sieben beträgt. Ein zweiter Standort, Standort B, hat fünf Arten, und ein dritter, Standort C, hat sieben. Aber durch den Vergleich zwischen den Standorten können wir die sogenannte Beta-Vielfalt bestimmen, die Summe der Arten, die für jedes Gebiet einzigartig sind. Wenn wir also Standort A mit Standort B vergleichen, sehen wir drei Arten, die zwischen den beiden gemeinsam sind. Wenn wir die restlichen Arten zählen, stellen wir fest, dass es sechs sind. Das bedeutet, dass es zwischen Standort A und Standort B eine Beta-Diversität von sechs gibt. Die Fundstellen A und C haben auch drei Arten gemeinsam, so dass acht einzigartige Arten übrig bleiben. Dies ist eine Beta-Diversität von acht. An den Standorten B und C gibt es zwei gemeinsame Arten, was einem Beta-Diversitätswert von acht entspricht. Schließlich ist die Gamma-Diversität die Anzahl verschiedener Arten an allen Standorten zusammen. In diesem Beispiel gibt es eine Gamma-Diversität von 12. Um also die drei Arten der Artenvielfalt zusammenzufassen, können wir sie auf diese Weise betrachten: Alpha, Beta und Gamma. Neben der Erfassung der Vielfalt beziehen sich Wissenschaftler oft auch auf die Gleichmäßigkeit der Arten, d. h. auf die Anzahl der Individuen jeder Art. Zum Beispiel haben diese beiden Standorte den gleichen Reichtum oder die gleiche Alpha-Vielfalt, da sie beide sieben Arten haben. Aber Standort A wird relativ von Kaninchen mit geringen Anzahlen der anderen Arten überrannt, während Standort B eine ziemlich gleichmäßige Artenverteilung aufweist, so dass er im Vergleich zu Standort A als gleichmäßiger angesehen wird. Gestörte Lebensräume, die oft auf menschliche Eingriffe wie Landwirtschaft oder Umweltverschmutzung zurückzuführen sind, weisen oft einen geringen Reichtum und eine geringe Gleichmäßigkeit auf. Die Möglichkeit, Standorte vergleichen zu können, ist von entscheidender Bedeutung, da sie es den Forschern ermöglicht, den relativen Zustand von Ökosystemen zu bestimmen.
In diesem Labor führen Sie Quadrat- und Transektproben an drei verschiedenen Umweltstandorten sowie eine Laborsimulation durch und analysieren dann die gesammelten Daten, um die beobachtete Artenvielfalt zu beschreiben.
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