Diversità della comunità

Un ecosistema è una comunità di componenti viventi e non viventi che interagiscono in un'area. Questo può essere grande come la terra stessa o una foresta piena di piante e animali, o piccolo come uno stomaco con la sua gamma di abitanti microbici. La salute dell'ecosistema può essere misurata in modi diversi, ma un buon indicatore è la biodiversità, una misura della varietà di specie biologiche in un ecosistema.

Possiamo valutare la biodiversità utilizzando una misura chiamata Indice di Shannon-Wiener, proposta da Claude Shannon e Norbert Wiener negli anni '40. L'indice di Shannon-Wiener è una misura senza unità, calcolata come H. L'indice utilizza due variabili: la ricchezza delle specie, o il numero di specie presenti, indicato da K, e l'uniformità delle specie, o proporzione di ciascuna specie, indicata da PI. La ricchezza di specie è il numero di specie uniche in un ecosistema. Questo esempio ne ha sette. L'uniformità delle specie misura il modo in cui le specie in un ecosistema sono distribuite. Ciò significa che un ecosistema in cui le diverse specie hanno numeri simili è più uniforme di uno in cui una o due specie rappresentano la maggior parte degli organismi, come questo, relativamente invaso dalle lepri.

Ora che sappiamo cosa misurare, impariamo come misurare la biodiversità. Poiché gli ecosistemi possono essere enormi, gli ecologisti hanno dovuto trovare il modo di campionare rapidamente grandi aree in modo casuale. Il più semplice di questi è il quadrato, che è un fotogramma di dimensioni fisse, tipicamente posizionato in modo casuale all'interno di un sito di campionamento. Gli scienziati esaminano l'area all'interno del quadrato, registrando la ricchezza delle specie e anche la loro uniformità. Utilizzando queste piccole finestre posizionate in più punti di un ecosistema, possono estrapolare i loro risultati per fornire stime di diversità per l'intera area di studio. Ma sebbene questa tecnica consenta una valutazione gestibile di una vasta area, non è perfetta. Il posizionamento casuale dei quadranti può non rilevare gli individui, con conseguente sottorappresentazione delle specie e stime della biodiversità erroneamente basse.

Questa limitazione significa che alcune comunità, in particolare quelle frammentarie o non uniformi, sono meglio campionate con un approccio più strutturato. Qui, il nostro prato confina con il bosco e, in realtà, è costituito da diverse macchie di habitat. Per coprire questa comunità in modo equo, possiamo dividere il paesaggio in habitat principali e, soprattutto, habitat marginali. Spesso, le aree limite hanno più biodiversità perché le specie di entrambi i tipi di habitat potrebbero viverci. Ma questo potrebbe sfuggire nel campionamento casuale tradizionale. Invece, per misurare la biodiversità in una comunità come questa, una buona strategia potrebbe essere quella di campionare prima le aree principali in modo casuale utilizzando i quadrat. I dati raccolti possono quindi essere utilizzati per calcolare il valore H per ogni habitat centrale. Successivamente, un transetto o una linea di campionamento può essere posato attraverso ogni habitat centrale, estendendosi fino all'area di confine. La ricchezza e l'uniformità delle specie possono quindi essere registrate utilizzando quadrati posizionati in punti prestabiliti lungo queste linee. Ora, utilizzando la formula di Shannon-Wiener, l'indice di diversità può essere calcolato per ogni distanza lungo il transetto, e questi possono essere confrontati. Un'area con un valore H maggiore è generalmente più diversificata di una con un H inferiore. Questa tecnica combinata di quadrato casuale e transetto fornisce una valutazione versatile e più equa di come i diversi habitat all'interno della stessa comunità si confrontano in termini di diversità.

Oltre alle misure delle specie, gli scienziati possono anche prendere misure dei componenti chimici di un ecosistema per valutarne la salute. Ad esempio, potrebbero verificare la presenza di inquinamento o esaminare la qualità del suolo misurando i nutrienti presenti. Queste informazioni possono anche essere utili per aiutare a spiegare i cambiamenti nei modelli di biodiversità nelle diverse regioni di una comunità. Quindi, nel nostro esempio, se il prato ha un terreno di qualità inferiore rispetto alla foresta e al bordo, potrebbe sostenere meno specie.

In questo laboratorio, misurerai la biodiversità e la qualità del suolo in due diverse regioni principali, quindi esaminerai come la biodiversità è influenzata lungo un habitat marginale.