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

K12 Standards

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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

생태계는 한 지역에서 상호 작용하는 살아있는 구성 요소와 무생물 구성 요소의 커뮤니티입니다. 이것은 지구 자체만큼 클 수도 있고 식물과 동물로 가득 찬 숲만큼 클 수도 있고, 미생물이 서식하는 위처럼 작을 수도 있습니다. 생태계의 건강은 다양한 방법으로 측정할 수 있지만, 한 가지 좋은 지표는 생태계 내 생물학적 종의 다양성을 측정하는 생물 다양성입니다. 

우리는 1940년대에 클로드 섀넌(Claude Shannon)과 노버트 위너(Norbert Wiener)가 제안한 섀넌-위너 지수(Shannon-Wiener Index)라는 척도를 사용하여 생물 다양성을 평가할 수 있습니다. Shannon-Wiener 지수는 H로 계산되는 단위 없는 측정입니다. 이 지수는 두 가지 변수를 사용합니다: K로 표시되는 종 풍부도 또는 존재하는 종의 수와 종 균등성 또는 PI로 표시되는 각 종의 비율. 종의 풍부함은 생태계에 있는 고유한 종의 수입니다. 이 예제에는 7개가 있습니다. 종 균등성(species evenness)은 생태계의 종이 어떻게 분포되어 있는지 측정합니다. 이것은 서로 다른 종들이 비슷한 수를 가진 생태계가 하나 또는 두 개의 종이 유기체의 대부분을 차지하는 생태계보다 더 균등하다는 것을 의미하며, 이와 같이 상대적으로 토끼가 넘쳐납니다. 

이제 무엇을 측정해야 하는지 알았으니 생물 다양성을 측정하는 방법을 알아보겠습니다. 생태계는 거대할 수 있기 때문에 생태학자들은 넓은 지역을 신속하게 무작위로 샘플링하는 방법을 찾아야 했습니다. 이들 중 가장 간단한 것은 사각형(quadrat)으로, 일반적으로 샘플링 사이트 내에 무작위로 배치되는 고정된 크기의 프레임입니다. 과학자들은 사각형 내부 영역을 조사하여 종의 풍부함과 균일성을 기록합니다. 생태계의 여러 지점에 배치된 이 작은 창을 사용하여 연구 결과를 외삽하여 전체 연구 영역에 대한 다양성 추정치를 제공할 수 있습니다. 그러나 이 기술을 사용하면 넓은 영역을 관리 가능한 수준으로 평가할 수 있지만 완벽하지는 않습니다. 사분면의 무작위 배치는 개체를 놓칠 수 있으며, 그 결과 종의 대표성이 과소 평가되고 생물 다양성 추정치가 잘못 낮아질 수 있습니다. 

이러한 제한은 일부 커뮤니티, 특히 고르지 못하거나 균일하지 않은 커뮤니티는 보다 구조화된 접근 방식으로 더 잘 샘플링된다는 것을 의미합니다. 여기에서 우리의 초원은 숲과 접해 있으며 실제로는 다른 서식지로 구성되어 있습니다. 이 커뮤니티를 공정하게 다루기 위해 우리는 풍경을 핵심 서식지와 중요하게는 가장자리 서식지로 나눌 수 있습니다. 종종 가장자리 지역은 두 서식지 유형의 종이 그곳에 살 수 있기 때문에 더 많은 생물 다양성을 가지고 있습니다. 그러나 이것은 전통적인 무작위 샘플링에서 누락 될 수 있습니다. 대신, 이와 같은 커뮤니티 전체에서 생물 다양성을 측정하기 위한 좋은 전략은 먼저 사각형을 사용하여 핵심 영역을 무작위로 샘플링하는 것일 수 있습니다. 수집된 데이터는 각 핵심 서식지에 대한 H 값을 계산하는 데 사용할 수 있습니다. 다음으로, 횡단 또는 샘플링 라인은 각 핵심 서식지를 가로질러 가장자리 영역까지 확장될 수 있습니다. 그런 다음 종의 풍부함과 균일성은 이러한 선을 따라 설정된 지점에 배치된 사각형을 사용하여 기록할 수 있습니다. 이제 Shannon-Wiener 공식을 사용하여 횡단을 따라 각 거리에 대해 다양성 지수를 계산할 수 있으며 이를 비교할 수 있습니다. 일반적으로 H 값이 큰 영역은 H가 낮은 영역보다 더 다양합니다. 이 결합된 무작위 사분면 및 횡단 기술은 동일한 커뮤니티 내의 다른 서식지가 다양성 측면에서 어떻게 비교되는지에 대한 다재다능하고 공정한 평가를 제공합니다. 

종 측정 외에도 과학자들은 생태계의 건강을 평가하기 위해 생태계의 화학적 구성 요소를 측정할 수도 있습니다. 예를 들어, 오염 여부를 확인하거나 존재하는 영양소를 측정하여 토양의 질을 검사할 수 있습니다. 이 정보는 또한 지역 사회의 다른 지역에서 생물 다양성 패턴의 변화를 설명하는 데 유용 할 수 있습니다. 따라서 이 예에서 초원이 숲과 가장자리보다 품질이 낮은 토양을 가지고 있다면 더 적은 종을 지원할 수 있습니다. 

이 실험실에서는 서로 다른 두 핵심 지역에서 생물 다양성과 토양 품질을 측정한 다음 가장자리 서식지를 따라 생물 다양성이 어떤 영향을 받는지 조사합니다.

커뮤니티 다양성

개체군은 고립되어 살지 않으며, 따라서 모든 개체군은 특정한 방식으로 다른 개체군과 상호 작용한다. 이러한 상호 작용은 개체군 네트워크를 발생시킵니다. 따라서 생태 공동체는 같은 지역 내에서 서로 상호 작용하는 다양한 종의 개체군 네트워크로 구성됩니다. 이러한 생물학적 또는 생물학적 구성 요소는 무생물 또는 비생물적 구성 요소와 밀접하게 상호 작용하여 생태계를 형성할 수도 있습니다. 생태계는 환경의 pH와 영양분에 의해 구조화된 인간의 소화관 내부의 미생물 군집만큼 작을 수도 있고, 탄소 순환을 통해 밀접하게 연결된 나무와 곤충이 있는 숲만큼 클 수도 있습니다. 생태학자와 환경 보호론자들은 인간이 도시화와 기후 변화를 통해 전 세계적으로 생태계에 큰 변화를 계속 일으키면서 생태계에 점점 더 많은 관심을 갖게 되었습니다. 에코시스템의 단일 구성 요소를 변경하면 밀접하게 연결된 다른 구성 요소에 영향을 미쳐 전체 시스템에 급격한 변화를 일으킬 수 있습니다. 이러한 이유로 생태계의 현재와 미래의 "건강"을 정량화하고 예측하는 것은 생태학 연구의 주요 주제가 되었습니다.

<h4>생물 다양성</h4>

"생태계 건강"이라는 용어는 매우 다른 생태계의 건강을 비교하기 어렵고 생태계가 얼마나 건강한지 정량화하는 데 사용할 수 있는 단일 값이 없기 때문에 은유적입니다. 예를 들어, 사막과 숲은 매우 다른 종 다양성을 가지고 있지만 하나가 다른 것보다 반드시 더 건강한 것은 아닙니다. 따라서 생태계의 건전성을 나타내기 위해 여러 지표가 공식화되었으며 그 사용은 연구의 목표에 따라 다릅니다. 따라서 "생태계 건강"은 생태계가 인간에게 얼마나 소중한지를 나타낼 수 있습니다. 예를 들어, 나무에 의한 탄소 격리 또는 꿀벌에 의한 수분과 같은 생태계 서비스의 가치는 생태계의 건강을 정량화하는 데 사용됩니다. 다른 지표는 생태계에서 발견되는 희귀 종의 수, 생태계가 화재에 얼마나 강한지 또는 생물 및 비 생물 요인의 다른 측정을 측정 할 수 있습니다. 생태학자들에게 매우 인기 있는 건강 측정 방법 중 하나는 생물 다양성 또는 "생물 다양성"입니다.생물 다양성은 한 지역에서 발견되는 생물학적 종의 다양성을 측정한 것으로, 섀넌-위너 생물 다양성 지수를 사용하여 계산할 수 있습니다.

Shannon-Wiener Index는 지역 사회에서 종의 풍부함과 균일성이라는 두 가지 측정을 필요로 합니다. 종 풍부함(species richness)은 지역 공동체 내에서 구별되는 종의 총 수입니다. 새로 포장된 주차장과 같이 종이 없는 지역은 풍부도 값이 0입니다. 지구상에서 가장 다양한 공동체를 지원하는 것으로 알려진 열대 우림은 훨씬 더 많은 종이 풍부합니다. 많은 종을 보유하는 것은 일반적으로 다양하고 건강한 생태계를 갖는 것과 일치하지만, 균등성도 고려해야 합니다. 예를 들어, 한 종이 그 지역을 지배하고 다른 종은 매우 희귀한 경우, 이 지역의 생물 다양성은 동일한 종의 풍부함이 있는 지역보다 낮습니다. 따라서 상대적으로 풍부함이 동일한 많은 종이 있는 지역이 생물 다양성 점수가 가장 높습니다.

섀넌-위너(Shannon-Wiener)가 생태계의 생물 다양성과 건강을 측정하는 유일한 척도는 아니다. 예를 들어, EPT 지수라는 인기 있는 지수는 개별 유기체에 건강 값을 할당하여 강 시스템의 수질을 결정하는 데 사용됩니다. 좀 더 구체적으로 말하자면, 이 지수는 강에서 발견되는 무척추동물의 오염 물질에 민감한 세 가지 목, Ephemeroptera(메이파리), Plecoptera(돌파리) 및 Trichoptera(caddisflies)를 고려합니다. 수로에 이러한 오염 물질에 내성이 없는 종의 존재는 좋은 수질의 표시로 사용되며 해당 생태계는 건강한 것으로 간주됩니다.

종종 생태학적으로 관련된 지역은 너무 커서 전체를 샘플링할 수 없습니다. 이 문제를 해결하기 위해 생태학자들은 연구 장소 전체의 지점에 배치된 미리 결정된 크기의 작은 프레임인 사각형을 사용하여 연구 영역 전체에 걸쳐 여러 개의 작은 플롯을 샘플링하며, 여기서 연구원은 관심 종의 모든 개체를 식별하고 기록합니다. 충분한 사각형 샘플이 고려되면 과학자들은 생태 공동체에 대한 정확한 추정을 하기 위해 외삽할 수 있습니다.

<h4>생태 변화의 영향</h4>

대부분의 자연적인 생태학적 변화는 장기간에 걸쳐 일어납니다. 또한 인간은 계속해서 생태계를 변화시키고 있습니다. 생태계의 장기적인 변화를 평가하기 위해 과학자들은 장기 생태 연구 사이트(LTER)를 설립했습니다. 가장 오래 지속되는 LTER 중 하나는 미국 뉴햄프셔에 위치한 Hubbard Brook Experimental Forest입니다. 이 지역과 다른 지역들은 삼림 벌채, 수문 체제의 변화 및 기타 장기적인 생태 교란으로 인한 생태계 규모 패턴에 대한 지식을 증가시켰다1.

큰 변화가 매우 빠르게 발생하는 것을 생태 교란이라고 합니다. 화재, 허리케인, 홍수 등이 생태 교란의 예입니다. 교란은 영양분을 없애고 생물 군집의 구성을 변화시켜 생태계를 변화시킬 수 있습니다. 소란이 일어난 후에는 가장 저항력이 강하고 회복력이 강한 종이 생존에 유리합니다. 저항성이 있는 종 또는 군집은 잔디를 깎은 후 민들레와 같이 최소한의 피해로 큰 교란에서 살아남을 수 있고 교란에서 빠르게 회복할 수 있는 종입니다. 교란 전후로 수년 동안 현장을 샘플링하는 것은 불가능하지만, 다른 교란 체제와 다른 지역을 비교하면 이 문제에 대한 부분적인 해결책을 얻을 수 있습니다.

교란된 서식지는 일반적으로 고르지 못하며, 따라서 무작위로 배치된 사각형을 사용하면 종의 과소 대표성과 잘못된 생물 다양성 추정치가 발생할 수 있습니다. 이러한 이유로 연구되고 있는 서식지의 주변 환경과 일부 특성을 고려하는 것이 필수적입니다. 이것은 핵심 서식지와 가장자리 서식지를 모두 연구함으로써 조경 생태학에서 달성됩니다. 핵심 서식지는 동일한 유형의 서식지로 둘러싸인 패치 내의 중앙에 위치합니다. 대조적으로, 경계 서식지라고도하는 가장자리 서식지는 다른 서식지 유형과 접해 있습니다. 숲 서식지가 초원 서식지와 만나는 곳과 같은 가장자리 서식지는 두 서식지 유형의 종이 모두 발견될 수 있기 때문에 생물 다양성이 증가했을 수 있습니다. 서식지 가장자리에서 이러한 생물 다양성의 차이를 가장자리 효과(edge effect)라고 합니다. 이러한 전이 지역을 평가하기 위해 생태학자들은 트랜젝트(transects)라고 하는 서식지를 따라 경로를 사용하고 경로를 따라 설정된 간격으로 작은 샘플링 사이트의 생물 다양성을 기록합니다. 그러나 모든 서식지가 가장자리 효과를 갖는 것은 아니며 때로는 가장자리 종이 침입적이고 더 넓은 범위의 서식지에서 자랄 수 있으므로 "건강한" 생태계를 나타내지 않습니다.

종에 대한 측정 외에도 과학자들은 생태계의 건강을 평가하기 위해 생태계의 화학적 구성 요소를 측정할 수도 있습니다. 예를 들어, 오염 여부를 확인하거나 존재하는 영양소를 측정하여 토양의 질을 검사할 수 있습니다. 이 정보는 또한 지역 사회의 다른 지역에서 생물 다양성 패턴의 변화를 설명하는 데 유용 할 수 있습니다. 또한 온도, 특정 기간 동안의 강수량, 종의 기능적 특성을 포함한 많은 변수가 있어 측정하기 어렵고 고급 통계 분석이 필요합니다. 생태학자들은 더 큰 규모의 시간과 공간에 걸쳐 이러한 변수를 기록하는 새로운 방법을 끊임없이 연구하고 있습니다. 이는 생태계의 원격 감지와 같은 새로운 방법으로 자리를 내주었으며, 위성 이미지를 사용하여 전 세계의 관심 변수를 추정하는 방법2. 이러한 데이터를 위해서는 다변량 통계 및 지속적으로 개발되고 있는 기타 복잡한 수학적 도구를 사용해야 합니다.

인구가 계속 증가하고 전 세계적으로 생태계가 변화함에 따라 과학자들과 우려하는 시민들은 위협받는 생태계를 보존하고 보존하기 위해 노력하고 있습니다. 크게 변화된 생태계를 복원하는 한 가지 방법은 생물학적 복원을 통해서인데, 이는 생물학적 유기체(주로 미생물)를 방출하여 오염 물질을 분해하고 생태계에 유리한 형질을 회복하는 것이다3. 이에 대한 한 가지 예는 오염을 분해하고 물을 물고기가 살 수 있는 상태로 복원하기 위해 폐수에 미생물을 방출하는 것입니다4. 따라서 생태계를 복원하는 독창적인 방법은 생태계에 대한 인간의 영향을 개선하기 위해 점점 더 중요해질 것입니다.

<h4>참조</h4>

<ol class="참조">
	<li>비유, 진 E. Hubbard Brook 생태계 연구(1963–2013)의 50년 연속 강수 및 하천 화학 데이터. 생태학. Vol. 98, 8 : 2224.</li>
	<li>Zhaoqin Li, Dandan Xu, Xulin Guo. 생태계 건강의 원격 감지: 기회, 과제 및 미래 전망. 센서(Basel). 2014년, Vols. 14(11): 21117–21139.</li>
	<li>Garbisu, itziar alkorta lur epelde Carlos. 기후 변화로 인해 변화된 환경 매개변수는 생물 복원에 관련된 토양 미생물의 활동에 영향을 미칩니다. FEMS 미생물학 편지. 2017년, Vol. 364, 19.</li>
	<li>P. 파드마바티, K. 수니타, K. 베라이아. 물고기 연못의 수질과 박테리아 세균총을 개선하는 프로바이오틱스의 효능. Afr. J. Microbiol. Res. 2012, 6(49). 7471-7478.</li>
</ol>

개체군은 고립되어 살지 않습니다. 따라서 모든 인구는 특정 방식으로 다른 사람들과 상호 작용합니다. 이러한 상호 작용은 네트워크를 생성합니다 ...

Education

교육

JoVE Lab Manual

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생물학

Ecology

생태학

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...

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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...

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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...

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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...

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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...

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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

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

1분 길이의 강사용 가이드를 통해 커뮤니티 다양성 수업을 준비하세요. JoVE Lab Manual의 Biology 실험을 위한 핵심 준비 단계를 다룹니다.

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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, ...

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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

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