Name: measuring ecosystem health
Uploaded: 2019-01-29T11:04:46.000Z
Duration: 5 min 49 s
Channel: JoVE

K12 Standards

north-carolina-k-12-science-standard-course-of-study

North Carolina K-12 Science Standard Course of Study

9-12

Earth and Environmental Science

Earth and Human Activity

ESS.EES.5.6

Community Diversity

生態系とは、あるエリアで相互作用する生きている要素と生きていない要素のコミュニティです。これは、地球自体や植物や動物でいっぱいの森と同じくらい大きい場合もあれば、微生物が生息する胃のように小さい場合もあります。生態系の健全性はさまざまな方法で測定できますが、優れた指標の1つは、生態系内の生物種の多様性を測定する生物多様性です。

生物多様性は、1940年代にクロード・シャノンとノーバート・ウィーナーが提唱した「シャノン・ウィーナー指数」という尺度を用いて評価することができます。シャノン・ウィーナー指数は、Hとして計算される単位のない測定値です。このインデックスでは、種の豊富さ (存在する種の数) が K で示され、種の均一性 (PI が示す各種の比率) の 2 つの変数が使用されます。種の豊富さは、生態系内のユニークな種の数です。この例では 7 つあります。種の均一性は、生態系内の種がどのように分布しているかを測定します。これは、異なる種が同様の数を持つ生態系は、この1つまたは2つの種がほとんどの生物を占めている生態系よりも均一であり、この1つのように、ウサギが比較的蔓延していることを意味します。

何を測定すべきかがわかったところで、次は生物多様性の測定方法を学びましょう。生態系は巨大であるため、生態学者は広い範囲を迅速にランダムにサンプリングする方法を見つけ出す必要がありました。これらのうち最も単純なのはクワドラットで、これは固定サイズのフレームであり、通常はサンプリングサイト内にランダムに配置されます。科学者たちは、クワッドラットの内側の領域を調査し、種の豊富さとそれらの均一性を記録します。生態系上の複数の場所に配置されたこれらの小さな窓を使用して、調査結果を推定し、調査地域全体の多様性を推定できます。しかし、この手法では、広い領域の管理可能な評価が可能になりますが、完璧ではありません。象限をランダムに配置すると、個体が見落とされ、種の代表が少なくなったり、生物多様性の推定値が誤って低くなったりする可能性がある。

この制限は、一部のコミュニティ、特に斑点のあるコミュニティや不均一なコミュニティは、より構造化されたアプローチによってより適切にサンプリングされることを意味します。ここでは、私たちの牧草地は森に隣接しており、実際には、さまざまな生息地で構成されています。このコミュニティを公平にカバーするために、ランドスケープをコアハビタットと、重要なことにエッジハビタットに分けることができます。多くの場合、エッジ エリアは、両方の生息地タイプの種がそこに住んでいる可能性があるため、生物多様性が高くなります。しかし、これは従来のランダムサンプリングでは見落とされる可能性があります。代わりに、このようなコミュニティ全体の生物多様性を測定するには、最初に四角形を使用してコアエリアをランダムにサンプリングするのが良い戦略かもしれません。収集されたデータは、各コア生息地のH値を計算するために使用できます。次に、トランセクトまたはサンプリングラインを各コア生息地に敷設し、エッジエリアまで延長することができます。その後、種の豊富さと均一性は、これらの線に沿った設定点に配置された四角形を使用して記録できます。Shannon-Wiener の式を使用して、トランセクトに沿った各距離のダイバーシティ インデックスを計算し、これらを比較できます。一般に、H 値が大きい領域は、H 値が低い領域よりも多様です。このランダム方形とトランセクトを組み合わせた手法は、同じコミュニティ内の異なる生息地が多様性の観点からどのように比較されるかについて、用途が広く、より公正な評価を提供します。

種の測定に加えて、科学者は生態系の化学成分の測定も行い、その健康状態を評価することができます。たとえば、汚染をチェックしたり、存在する栄養素を測定して土壌の質を調べたりする場合があります。この情報は、コミュニティのさまざまな地域における生物多様性のパターンの変化を説明するのにも役立ちます。したがって、この例では、牧草地の土壌が森林や端よりも質が低い場合、サポートする種が少なくなる可能性があります。

このラボでは、2 つの異なるコア地域の生物多様性と土壌の質を測定し、エッジの生息地に沿って生物多様性がどのように影響を受けるかを調べます。

コミュニティの多様性

集団は孤立して生活しているわけではないので、すべての集団は特定の方法で他の集団と相互作用します。これらの相互作用により、集団のネットワークが生まれます。したがって、生態学的コミュニティは、同じ地域内で互いに相互作用するさまざまな種のそのような人口ネットワークで構成されています。これらの生物学的または生物的成分は、非生物的または非生物的成分と密接に相互作用し、生態系を形成することもあります。生態系は、人間の消化管内の微生物群集のように小さく、環境のpHや栄養素によって構造化されている場合もあれば、炭素循環を通じて密接に関連した樹木や昆虫が生息する森林のように大きい場合もあります。生態学者や自然保護活動家は、都市化と気候変動を通じて人類が世界的に生態系に大きな変化をもたらし続ける中、生態系への関心をますます高めています。エコシステムの1つのコンポーネントを変更すると、密接に関連する他のコンポーネントに影響が及ぶ可能性があり、システム全体に劇的な変化をもたらす可能性があります。これらの理由から、生態系の現在および将来の「健康」を定量化し予測することは、生態学的研究の主要なトピックとなっています。

<h4>生物多様性</h4>

「生態系の健全性」という用語は比喩的なものであり、非常に異なる生態系の健康状態を比較することは困難であり、生態系の健康状態を定量化するために使用できる単一の値はありません。例えば、砂漠と森林では、種の多様性が大きく異なりますが、必ずしも一方が他方より健康的であるとは限りません。したがって、生態系の健康状態を表すために複数の指標が策定されており、それらの使用は研究の目標によって異なります。したがって、「生態系の健全性」とは、生態系が人間にとってどれほど価値があるかを指す場合があります。例えば、樹木による炭素隔離やミツバチによる受粉など、生態系サービスの価値は、生態系の健康状態を定量化するために使用されます。他の指標は、生態系で見つかった希少種の数、生態系が火災に対してどれだけ耐性があるか、または生物的および非生物的要因の他の測定値を測定する場合があります。生態学者にとって、非常に一般的な健康指標の 1 つは、生物多様性、または「生物多様性」です。生物多様性は、ある地域に見られる生物種の多様性の尺度であり、シャノン・ウィーナー生物多様性指数を使用して計算できます。

シャノン・ウィーナー指数は、種の豊富さと均一性という2つの地域コミュニティからの測定を必要とします。種の豊富さは、地域コミュニティ内の異なる種の総数です。新しく舗装された駐車場など、種が存在しないエリアのリッチネス値は 0 になります。地球上で最も多様なコミュニティのいくつかを支えていることで知られる熱帯雨林は、はるかに豊富な種の豊富さを持っています。多くの種が存在することは、一般的に多様で健全な生態系を持つことと一致しますが、均一性も考慮する必要があります。たとえば、1つの種がその地域を支配し、他の種が非常に珍しい場合、この地域の生物多様性は、同じ量の種がいる地域よりも低くなります。したがって、個体数が比較的等しい多くの種が存在する地域は、生物多様性のスコアが最も高いです。

シャノン・ウィーナー法は、生態系の生物多様性と健康状態を測る唯一の指標ではありません。たとえば、EPT インデックスと呼ばれる一般的なインデックスは、個々の生物に健康度の値を割り当てることにより、河川システムの水質を決定するために使用されます。より具体的には、このインデックスは、川で見られる無脊椎動物の3つの汚染物質に敏感な目、エフェメロプテラ(カゲロウ)、プレコプテラ(ストーンフライ)、およびトリコプテラ(カディスフライ)を考慮しています。水路にこれらの汚染物質不耐性種が存在することは、良好な水質の指標として使用され、問題の生態系は健康であると考えられています。

多くの場合、生態学的に関連するエリアは、全体をサンプリングするには大きすぎます。この問題を解決するために、生態学者は、クワッドラット(研究サイト全体のポイントに配置された所定のサイズの小さなフレーム)を使用して、調査エリア全体で複数の小さなプロットをサンプリングします。そこで、研究者は関心のある種のすべての個体を特定して記録します。十分なクワッドラットサンプルを考慮すると、科学者は外挿して生態学的コミュニティの正確な推定を行うことができます。

<h4>生態学的変化の影響</h4>

ほとんどの自然の生態学的変化は、長期にわたる時間スケールで発生します。さらに、人間は生態系を変化させ続けています。生態系の長期的な変化を評価するために、科学者たちは長期生態学的研究サイト(LTER)を設立しました。最も長く続いているLTERの1つは、米国のニューハンプシャー州にあるハバードブルック実験林です。このサイトや他のサイトは、森林伐採、水文学的体制の変化、およびその他の長期的な生態系の攪乱に起因する生態系スケールパターンについての知識を増やしています1。

大きな変化が非常に急速に起こるとき、それは生態学的攪乱と呼ばれます。火災、ハリケーン、洪水は、生態系の撹乱の例です。攪乱は、栄養素を一掃し、生物学的コミュニティの構成を変えることにより、生態系を変える可能性があります。撹乱の後、最も抵抗力があり回復力のある種が生存に有利になります。抵抗力のある種またはコミュニティとは、芝生が刈られた後のタンポポのように、最小限の損害で大きな攪乱を生き残り、攪乱から迅速に回復できる種またはコミュニティです。擾乱の前後の長年にわたるサイトをサンプリングすることは不可能ですが、異なる擾乱レジームを持つ異なるエリアを比較することで、この問題の部分的な解決策が得られます。

攪乱された生息地は通常、まだら模様であるため、ランダムに配置された四角形を使用すると、種の代表性が低くなり、生物多様性の推定が不正確になる可能性があります。このため、研究対象の生息地の周囲といくつかの特性を考慮することが不可欠です。これは、ランドスケープエコロジーでは、コアとエッジの両方の生息地を研究することによって達成されます。コア生息地は、同じタイプの生息地に囲まれたパッチ内の中央に位置しています。対照的に、エッジ生息地 (境界生息地とも呼ばれる) は、異なる生息地タイプに隣接しています。森林の生息地と牧草地の生息地が出会う場所などの端の生息地は、両方の生息地タイプの種が見られる可能性があるため、生物多様性が増加している可能性があります。このような生息地の端での生物多様性の違いをエッジ効果と呼びます。これらの移行地域を評価するために、生態学者はトランセクトと呼ばれる生息地に沿ったパスを使用し、パスに沿って設定された間隔で小さなサンプリングサイトの生物多様性を記録します。ただし、すべての生息地がエッジ効果を持つわけではなく、エッジ種が侵略的であり、より広い範囲の生息地で成長する可能性があるため、「健全な」生態系を示すものではありません。

種の測定に加えて、科学者は生態系の化学成分の測定も行い、その健康状態を評価することができます。たとえば、汚染をチェックしたり、存在する栄養素を測定して土壌の質を調べたりする場合があります。この情報は、コミュニティのさまざまな地域における生物多様性のパターンの変化を説明するのにも役立ちます。また、気温、特定の時間枠での降水量、種の機能的形質など、測定が難しく、高度な統計分析が必要になる変数も多数あります。生態学者は、これらの変数をより広いスケールの時間と空間で記録する新しい方法に絶えず取り組んでいます。これは、衛星画像を使用して地球全体の関心のある変数を推定する生態系のリモートセンシングなどの新しい方法に取って代わられました2。これらのデータには、絶えず開発されている多変量統計やその他の複雑な数学的ツールの使用が必要です。

人類の人口が増加し続け、世界中の生態系が変化する中、科学者や関心のある市民は、危機に瀕している生態系の保全と保全に取り組んでいます。大きく変化した生態系を回復する1つの方法は、バイオレメディエーションを通じて、汚染物質を分解し、生態系に好ましい形質を回復するために、生物(通常は微生物)を放出することを含む。その一例が、廃水中の微生物の放出により、汚染を分解し、水を魚の居住可能な状態に戻すことです4。したがって、生態系を回復する独創的な方法は、生態系に対する人間の影響を修復するためにますます重要になります。

<h4>参照</h4>

<ol class="references">
	<li>ライケンス、ジーンE。ハバードブルック生態系研究(1963〜2013年)からの50年間の連続降水量と河川化学データ。生態学。 巻98、8:2224。</li>
	<li>Zhaoqin Li、Dandan Xu、Xulin Guo。エコシステムの健全性のリモートセンシング:機会、課題、および将来の展望。センサー(バーゼル)。 2014年、第14巻(11):21117–21139。</li>
	<li>Garbisu, Itziar alkorta Lur Epelde Carlos.気候変動によって変化する環境パラメータは、バイオレメディエーションに関与する土壌微生物の活動に影響を与えます。FEMS微生物学レター。 2017年、第364巻、19年。</li>
	<li>P.パドマヴァティ、K.スニタ、K.ヴィーライア。魚のいる池の水質と細菌叢の改善におけるプロバイオティクスの有効性。Afr. J. Microbiol. Res. 2012, 6(49).7471-7478。</li>
</ol>

人口は孤立して生活しているわけではありません。したがって、すべての人口は特定の方法で他の人口と相互作用します。これらの相互作用は、...

Education

JoVE Lab Manual

Biology

生物学

Ecology

生態学

measuring ecosystem health

Ecosystem health is measured by looking at how species, habitats, and nonliving conditions interact in the same area. An ecological community includes many populations that live together and affect one another. When biotic parts, or living parts, also interact with abiotic parts, or nonliving parts, they form an ecosystem. These systems can be very small, like microbes in the human digestive tract, or very large, like a forest linked by the carbon cycle.

Ecologists study ecosystem health because urbanization and climate change are changing ecosystems around the world. A change in one part of an ecosystem can affect other connected parts. That can lead to major shifts in the whole system. Because of this, scientists want to measure and predict the current and future health of ecosystems.

There is no single way to measure ecosystem health. The term is metaphorical, and different ecosystems are not easy to compare directly. A desert and a forest may have very different species diversity, but one is not automatically healthier than the other. Researchers use different metrics based on the goal of the study. Some look at ecosystem services, such as carbon sequestration by trees or pollination by bees. Others measure rare species, fire resistance, or other biotic and abiotic factors.

One common measure is biodiversity, or biological diversity. Biodiversity describes the variety of species in an area and can be calculated with the Shannon-Wiener biodiversity index. This index uses two measurements: species richness and evenness. Species richness is the total number of different species in a local community. A freshly paved parking lot would have a richness of 0, while a rainforest would have a much higher richness. Evenness matters too. If one species dominates and the others are rare, biodiversity is lower than in a community where species are more evenly abundant.

Another health measure is the EPT index, which is used in river systems to check water quality. EPT stands for Ephemeroptera, Plecoptera, and Trichoptera, which are mayflies, stoneflies, and caddisflies. These invertebrates are sensitive to pollution, so finding them in a waterway is a sign of good water quality. In that case, the ecosystem is considered healthy.

Ecologists often cannot sample a large habitat all at once. To solve this, they use quadrats, which are small frames of a set size placed at different points in the study area. Inside each quadrat, a researcher identifies and records the species of interest. With enough samples, scientists can estimate the ecological community more accurately.

Ecological change can happen slowly over many years or quickly as a disturbance. Fires, hurricanes, and floods are examples of disturbances. They can remove nutrients and change the makeup of the biological community. Afterward, the most resistant and resilient species are more likely to survive. A resistant species can handle major disturbance with little harm and recover quickly, like dandelions after a lawn is mowed.

To study long-term change, scientists use Long Term Ecological Research sites, or LTERs. The Hubbard Brook Experimental Forest in New Hampshire is one of the longest running examples. These sites have helped scientists understand long-term patterns linked to deforestation, changes in water flow, and other major disturbances. Since it is not practical to sample the same site for many years before and after every event, researchers also compare areas with different disturbance histories.

Disturbed habitats are often patchy, so random quadrats can miss important species and give poor biodiversity estimates. Ecologists also study landscape patterns by comparing core habitats and edge habitats. A core habitat is found in the middle of a patch. An edge habitat, or boundary habitat, borders a different habitat type. For example, where a forest meets a meadow, biodiversity may be higher because species from both habitats can be present. These changes are called edge effects, and they are often measured with transects, or paths across the habitat, where small sampling sites are recorded at set intervals.

Not every edge shows an edge effect. Some edge species are invasive and can live in many habitat types, so they may not indicate a healthy ecosystem. Scientists also measure chemical features of ecosystems, such as pollution levels or soil nutrients. These data help explain biodiversity patterns in different parts of a community. Other variables, including temperature, precipitation over time, and species traits, can be harder to measure and may require advanced statistical analysis.

To study ecosystems across large areas and long time scales, ecologists are using remote sensing. This method uses satellite images to estimate variables across the globe. The data often require multivariate statistics and other complex math tools that are still being improved. As people continue to change ecosystems worldwide, conservation and restoration have become increasingly important. One restoration method is bioremediation, which uses biological organisms, usually microorganisms, to break down pollutants and restore favorable ecosystem traits. In wastewater, for example, microorganisms can help remove pollution and make the water habitable for fish.

Measuring Ecosystem Health

animal behavior

Drosophila Taxis in Animal Behavior

Drosophila taxis behavior is a key part of animal behavior studies. The common fruit fly, Drosophila melanogaster, is a widely used model organism in biology. It is easy to keep in small tubes, it has a short generation time of about two weeks, and males and females are easy to tell apart because males have black coloration toward the posterior and females have banded abdomens. Scientists have used Drosophila for more than a century. Thomas Hunt Morgan and his students studied mutant flies in...

energy dynamics

Food Chain Energy Flow and Biomass

Food chain energy flow shows how energy moves through ecosystems from one organism to the next. Energy cannot be created or destroyed, so it can only change form or be passed along to another organism. When a cow grazes on grass or an osprey eats fish, energy moves to the consumer. Each transfer is part of a trophic level, and these links help explain how ecosystems stay balanced. Primary producers sit at the base of the food chain. They are autotrophs, or self-feeding organisms, because they...

measuring biodiversity

Why Biodiversity Matters in Ecosystems

Biodiversity matters because it helps keep ecosystems healthy and stable. Biodiversity is the variety of living organisms in an ecosystem, and it can be measured at the genetic, species, community, and ecosystem levels. Ecologists often focus on species richness, which is the total number of different species in a local community. They also consider evenness, which describes how similar the abundances of those species are. A community with many species is not always the most diverse if one...

extinction

Mass Extinction and the Fossil Record

Mass extinction is a major loss of species, and the fossil record shows how these events changed life on Earth. Fossils from different rock layers helped scientists see that life has a long history. In the early 19th century, that idea helped launch paleontology, the study of fossils and ancient life. At first, many scientists did not fully accept that a species could disappear forever. They thought unknown organisms seen only in fossils might still live in unexplored places on Earth. By 1859,...

species distribution and biogeography

Island Biogeography and Species Richness

Island biogeography explains why species are found in some places and not others. It looks at how biotic factors, like competition and predation, and abiotic factors, like habitat size and distance, shape birth, death, immigration, and emigration rates. For a species to avoid local extinction, births and immigration must match or exceed deaths and emigration. Edward O. Wilson and Robert MacArthur helped define this field in 1967 by studying isolated oceanic islands. Islands gave early...

population growth

Population Models and Carrying Capacity

Population ecology examines how a species population changes over time. A population is a group of individuals of the same species living in the same area at the same time. To persist, a population must grow or at least stay about the same size. Ecologists study birth rate, death rate, and age distribution to understand whether a population is increasing, declining, or at risk of extinction. Population ecologists use models to predict how population size changes. Two simple models are...

community diversity

Ecosystem health is measured by looking at how species, habitats, and nonliving conditions interact in the same area. An ecological community includes many populations that live together and affect one another. When biotic parts, or living parts, also interact with abiotic parts, or nonliving parts, they form an ecosystem. These systems can be very small, like microbes in the human digestive tract, or very large, like a forest linked by the carbon cycle. Ecologists study ecosystem health...

climate change

Climate Change Effects on Sea Level and Species

Climate change affects Earth’s average temperature, sea level, and living things. Scientists distinguish climate from weather by time scale. Weather describes short-term conditions in one place, such as temperature and precipitation. Climate describes those same conditions over long periods, and global climate is measured using data from across the entire Earth. Researchers track climate change with help from meteorology, geography, oceanography, and computer models. Much of this work focuses...

group behavior

Hawk-Dove Strategy in Animal Populations

Hawk-dove strategy helps explain how animals compete and cooperate in populations. Organisms often face costs when they try to get food, shelter, or mates. Because of that, individuals can use different behavioral strategies to gain an advantage. This is clear in polymorphic mating systems, where one sex, usually males, uses more than one mating strategy. For example, dominant male sea lions defend groups of females on the beach. Non-dominant males stay in or near the water and try to mate...

optimal foraging

Patch Use in Optimal Foraging

Patch use in optimal foraging explains how organisms balance food gain against the time and energy needed to search for it. Foraging is not limited to food. Animals also search for habitats, shelter, and mates. Each choice has costs and benefits. A resource provides a benefit, but finding and capturing it takes effort. Optimal Foraging Theory models how organisms reach the best balance between those costs and gains. A key idea in this theory is that resources are often clumped into patches...

sexual selection and mate choice

Mate Competition and Fitness Traits

Mate competition and fitness traits shape how organisms choose partners and pass genes to the next generation. Evolutionary fitness depends on surviving and producing offspring, and sexual selection is a major part of that process. It creates pressure on traits used in courtship and mating, such as bright colors, ornamentation, and other features that help attract a mate. These traits can also create sexual dimorphism, which means males and females of the same species look different. Sexual...

eusociality and division of labor

Honeybee Altruism and Inclusive Fitness

Eusociality is a highly organized form of animal social life. It includes division of labor, where different individuals take on different roles in the group. In these systems, some animals help others even when it comes at a cost to their own survival or reproduction. That self-sacrificing behavior is called altruism. Early evolutionary biologists used to explain fitness only at the level of the individual. Observations of eusocial species, such as honeybees, challenged that idea. W. D.

ecology

Learn how ecologists measure ecosystem health with biodiversity, quadrats, EPT index, disturbance studies, remote sensing, and bioremediation.

Measuring Ecosystem Health | JoVE K12

ESS.EES.6.1

ESS.EES.6.3

Earth's Systems

ESS.EES.4.1

ESS.EES.4.2

Louisiana Student Standards for Science

High School

Earth Science

Human Sustainability

HS-ESS3-3

HS-ESS3-4

Environmental Science

Resources And Resource Management

HS-EVS1-1

ecosystems-interactions-energy-and-dynamics

Ecosystems: Interactions, Energy And Dynamics

HS-LS2-1

HS-LS2-6

HS-LS2-7

Virginia  Standards of Learning

HIgh School

ES.8

ES.8.b

Alabama Course of Study Science

Unity and Diversity

9-12.EVS.2.3.a

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

Life Science

interdependent-relationships-in-ecosystems

Interdependent Relationships in Ecosystems

HS-LS2-2.

HS-LS2-7.

Georgia Standards of Excellence

SEC1.

SEC1.a

Botany

SBO1.

coevolution-plant-morphological-anatomical-structures-with-animals-ie

Coevolution of plant morphological and anatomical structures with animals (i.e., pollination), Rhizobium (i.e., nitrogen fixation), and Mycorrhiza (i.e., fungi in rhizosphere).

コミュニティの多様性 を教える準備を、この 1 分間の教員向けガイドで行いましょう。JoVE Lab Manual の Biology ラボの主要な準備手順を解説します。

Biology の コミュニティの多様性 教員準備 - 1.3K+ 回の視聴 | JoVE Lab Manual

この 13 分間の学生プロトコル動画で、コミュニティの多様性 の手順をステップごとに学びましょう。JoVE Lab Manual の Biology コレクションの一部です。

Biology の コミュニティの多様性 学生プロトコル - 2.3K+ 回の視聴 | JoVE Lab Manual

Threats to Biodiversity

There have been five major extinction events throughout geological history, resulting in the elimination of biodiversity, followed by a rebound of species ...

The Carbon Cycle

Carbon is the basis of all organic matter on Earth, and is recycled through the ecosystem in two primary processes: one in which carbon is exchanged among ...

Energy Dynamics

The Food Chain
Energy is one of the most important abiotic factors in an ecosystem and organisms in an ecosystem are connected by the flow of energy and ...

What is Climate?

Climate refers to the prevailing weather conditions in a specific area over an extended period. As the saying goes, &#8220;Climate is what you expect. ...

Sustainable Development

As the human population continues to grow and use resources, we must be mindful of our planet&rsquo;s natural limits. Sustainable development provides a ...

Global Climate Change

Throughout its ~4.5 billion year history, the Earth has experienced periods of warming and cooling. However, the current drastic increase in global ...

Extinction

The History of Life on Earth
Fossils of organisms that were different from anything alive today had been documented as early as the 17th century, but it ...

Ecological Disturbance

An ecological disturbance is a temporary disruption in the environment resulting from abiotic, biotic, or anthropogenic factors, causing a pronounced ...

Climate Change

The certainty of climate change remains a public controversy despite the consensus among approximately 97% of active climate researchers, who not only ...

Habitat Fragmentation

Habitat fragmentation describes the division of a more extensive, continuous habitat into smaller, discontinuous areas. Human activities such as land ...

Analyze and interpret data to explain the impacts of land use on Earth's systems.

ESS.EES.5.1

water-quality-analysis-via-indicator-organisms

Water Quality Analysis via Indicator Organisms

Source: Laboratories of Dr. Ian Pepper and Dr. Charles Gerba -The University of Arizona
Demonstrating Author: Luisa Ikner
Water quality analysis monitors ...

Nutrients in Aquatic Ecosystems

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
Nitrogen and phosphorus are essential plant nutrients found in aquatic ...

turbidity-and-total-solids-in-surface-water

Turbidity and Total Solids in Surface Water

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
Turbidity and total solids are related measurements addressing clarity of ...

environmental-applications-of-microorganisms

Environmental Applications of Microorganisms

Microorganisms play a pivotal role in maintaining ecosystem balance by recycling essential elements such as carbon, nitrogen, and phosphorus, as well as ...

Dissolved Oxygen in Surface Water

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
Dissolved oxygen (DO) measurements calculate the amount of gaseous oxygen ...

The Water Cycle

The Earth&rsquo;s hydrosphere includes all of the areas where the storage and movement of water occurs. Since water is the basis of all living processes, ...

Biodiversity and Human Values

Human civilization relies on biodiversity in many ways. Sudden changes in species biodiversity result in environmental changes that can modify weather ...

Analyze and interpret data to evaluate how human use of ground and surface waters impacts water quality and availability in river basins, wetlands, estuaries, and aquifers.

ESS.EES.5.2

Measuring Tropospheric Ozone

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
Ozone is a form of elemental oxygen (O3), a molecule of three oxygen atoms ...

determination-of-nox-in-automobile-exhaust-using-uv-vis-spectroscopy

Determination Of NOx in Automobile Exhaust Using UV-VIS Spectroscopy

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
In the troposphere, ozone is naturally formed when sunlight splits nitrogen ...

What is Weather?

Overview

Weather refers to the current state of atmospheric conditions at a specific time and place. Weather is temporary and is influenced by the ...

The Sulfur Cycle

Sulfur, an important element in the chemical makeup of proteins, is recycled through the atmosphere and aquatic and terrestrial environments. Found in the ...

design-example-sustainability-in-concrete-building

Design Example: Sustainability in Concrete Building

A construction firm specializing in concrete buildings constructed a sustainable commercial building.&#160;
The various sustainable practices incorporated ...

The Efficient Level of Pollution

Producing goods often results in pollution as a byproduct, but eliminating all pollution isn&#39;t practical. Doing so would mean halting the production ...

Construct an argument to evaluate the ways that human activities influence atmospheric composition.

ESS.EES.5.3

Proton Exchange Membrane Fuel Cells

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
The United States consumes a large amount of energy &#8211; the current ...

Dye-sensitized Solar Cells

Source: Tamara M. Powers, Department of Chemistry, Texas A&#38;M University
Today&#39;s modern world requires the use of a large amount of energy. While ...

Energy

The universe is composed of matter in different forms, and all forms of matter contain energy.&#160; The different forms of energy on Earth originate from ...

Construct an argument to evaluate the benefits and trade-offs of using non-renewable or renewable energy sources for electricity production and transportation fuels.

ESS.EES.5.4

Proper Waste Disposal

Robert M. Rioux and Taslima A. Zaman, Pennsylvania State University, Pennsylvania, PA

Users are responsible for the proper disposal of the waste ...

Green Marketing

Green marketing is about promoting products or services by highlighting their environmental advantages.
These products or services are produced and ...

The Efficient Amount of Recycling I

In an imaginary town, Greendale, residents carelessly dispose of recyclable plastics due to minimal additional trash pickup fees, leading to recyclable ...

The Efficient Amount of Recycling II

In the town of Greendale, tackling the recyclable plastic waste issue with price or quantity mechanisms, such as a disposal fee, quota, or disposable ...

Bioremediation

Bioremediation is the use of prokaryotes, fungi, or plants to remove pollutants from the environment. This process has been used to remove harmful toxins ...

Construct an argument to evaluate potential solutions that will ensure sustainable consumption of Earth's resources.

ESS.EES.5.5

Populations do not live in isolation; thus, every population interacts with others in certain ways. These interactions give rise to a network of ...

What is Conservation Biology?

Conservation biology is a scientific field that focuses on the preservation of biodiversity in order to protect ecosystems while meeting the needs of the ...

Construct an argument to evaluate a range of solutions to mitigate impacts of human activities on Earth's systems.

Dimensions of Health and Illness

The factors influencing the health-illness continuum can be internal or external and may or may not be under conscious control. They are related to the ...

The Soil Ecosystem

Plants obtain inorganic minerals and water from the soil, which acts as a natural medium for land plants. The composition and quality of soil depend not ...

Analyze and interpret data to infer how use of natural resources impacts ecosystems and human populations, including human health.

simulating-impacts-of-ice-storms-on-forest-ecosystems

Simulating Impacts of Ice Storms on Forest Ecosystems

Ice storms can have profound and lasting effects on the structure and function of forest ecosystems in regions that experience freezing conditions. ...

Construct an argument to infer how some natural hazards (such as flooding and wildfires) are increasing in frequency and intensity due to human activities.

ESS.EES.6.2

Construct an argument to explain how natural hazards and other environmental problems may impact some human populations more than others.

Evaluate how human consumption patterns impact Earth's systems.

Measuring Ecosystem Health

Description

Transcript

More videos by Standards