גיוון קהילתי

מערכת אקולוגית היא קהילה של מרכיבים חיים ולא חיים המקיימים אינטראקציה באזור. זה יכול להיות גדול כמו כדור הארץ עצמו או יער מלא צמחים ובעלי חיים, או קטן כמו קיבה עם מערך התושבים המיקרוביאליים שלה. בריאות המערכת האקולוגית יכולה להימדד בדרכים שונות, אבל אינדיקטור טוב אחד הוא מגוון ביולוגי, מדד למגוון המינים הביולוגיים במערכת אקולוגית.

אנו יכולים להעריך את המגוון הביולוגי באמצעות מדד שנקרא מדד שאנון-וינר, שהוצע על ידי קלוד שאנון ונורברט וינר בשנות הארבעים. מדד שאנון-וינר הוא מדד ללא יחידה, המחושב כ-H. המדד משתמש בשני משתנים: עושר המינים, או מספר המינים הנוכחים, המסומן על ידי K, ואחידות המינים, או החלק היחסי של כל מין, המסומן על ידי PI. עושר מינים הוא מספר המינים הייחודיים במערכת אקולוגית. בדוגמה זו יש שבעה. אחידות המינים מודדת את אופן חלוקת המינים במערכת אקולוגית. משמעות הדבר היא שמערכת אקולוגית שבה למינים השונים יש מספרים דומים היא אפילו יותר ממערכת שבה מין אחד או שניים מהווים את רוב האורגניזמים, כמו זה, מוצפים יחסית בארנבות.

עכשיו, כשאנחנו יודעים מה למדוד, בואו נלמד איך למדוד את המגוון הביולוגי. מאחר שמערכות אקולוגיות יכולות להיות ענקיות, אקולוגים היו צריכים למצוא דרכים לדגום אזורים גדולים באופן אקראי במהירות. הפשוטה שבהן היא הרביעית, שהיא מסגרת בגודל קבוע, המוצבת בדרך כלל באקראי בתוך אתר דגימה. מדענים סוקרים את השטח בתוך הרביע, רושמים את עושר המינים וגם את אחידותם. באמצעות חלונות קטנים אלה הממוקמים במספר נקודות מעל מערכת אקולוגית, הם יכולים להסיק את ממצאיהם כדי לתת הערכות גיוון עבור אזור המחקר כולו. אבל למרות שטכניקה זו מאפשרת הערכה ניתנת לניהול של שטח גדול, היא אינה מושלמת. מיקום אקראי של רבעים עלול להחמיץ פרטים, וכתוצאה מכך תת-ייצוג של מינים והערכות שגויות של מגוון ביולוגי נמוך.

מגבלה זו פירושה שקהילות מסוימות, במיוחד קהילות טלאים או לא אחידות, נדגמות טוב יותר על ידי גישה מובנית יותר. כאן, האחו שלנו גובל ביער, ובמציאות, מורכב מכתמי בית גידול שונים. כדי לכסות קהילה זו בצורה הוגנת, אנו יכולים לחלק את הנוף לבתי גידול מרכזיים וחשוב מכך, בתי גידול קצה. לעתים קרובות, באזורי קצה יש מגוון ביולוגי גדול יותר מכיוון שמינים משני סוגי בתי הגידול עשויים לחיות שם. אבל זה עלול להתפספס בדגימה אקראית מסורתית. במקום זאת, כדי למדוד את המגוון הביולוגי ברחבי קהילה כזו, אסטרטגיה טובה עשויה להיות לדגום תחילה את אזורי הליבה באופן אקראי באמצעות quadrats. הנתונים שנאספו יכולים לשמש לחישוב ערך H עבור כל סביבת מחיה מרכזית. לאחר מכן, ניתן להניח קו טרנסקט או דגימה על פני כל בית גידול ליבה, המשתרע עד לאזור הקצה. לאחר מכן ניתן לתעד את העושר והאחידות של המינים באמצעות רביעיות הממוקמות בנקודות קבועות לאורך קווים אלה. כעת באמצעות נוסחת שאנון-וינר, ניתן לחשב את מדד הגיוון עבור כל מרחק לאורך הטרנסקט, וניתן להשוות ביניהם. אזור עם ערך H גדול יותר הוא בדרך כלל מגוון יותר מאזור עם H נמוך יותר. טכניקה משולבת זו של ריבוע אקראי וטרנסקט נותנת הערכה מגוונת והוגנת יותר של האופן שבו בתי הגידול השונים באותה קהילה משווים במונחים של מגוון.

בנוסף למדדי מינים, מדענים עשויים גם למדוד את המרכיבים הכימיים של מערכת אקולוגית כדי להעריך את בריאותה. לדוגמה, הם עשויים לבדוק זיהום, או לבחון את איכות הקרקע על ידי מדידת החומרים המזינים הנוכחים. מידע זה יכול גם להיות שימושי כדי לעזור להסביר שינויים בדפוסים של מגוון ביולוגי באזורים שונים של קהילה. לכן, בדוגמה שלנו, אם לאחו יש אדמה באיכות נמוכה יותר מאשר ליער ולשוליים, הוא עשוי לתמוך בפחות מינים.

במעבדה זו תמדוד את המגוון הביולוגי ואת איכות הקרקע בשני אזורי ליבה שונים, ולאחר מכן תבחן כיצד המגוון הביולוגי מושפע לאורך בית גידול קצה.