생물다양성 측정

다양한 생태계는 지구의 건강과 인간으로서의 우리의 생존에 중요하며, 따라서 생태계 내 살아있는 유기체 간의 변동성으로 정의되는 생물 다양성을 이해하고 측정하는 것은 매우 중요합니다. 생물 다양성은 유전, 종, 군집 및 생태계를 포함한 다양한 수준에서 측정할 수 있습니다. 생물 다양성을 측정하는 한 가지 방법은 생태계의 종 풍부도를 평가하는 것인데, 이는 지역 공동체 내에서 구별되는 종의 총 수입니다. 많은 종을 보유하는 것은 일반적으로 다양하고 건강한 생태계를 갖는 것과 일치하지만, 균등성도 고려해야 합니다. 균등성은 지역 또는 군집 내에서 각 종의 비율이 동등함을 나타냅니다. 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 다양성의 가치가 가장 높습니다.

생물다양성 추정

두 공동체 사이의 풍부함과 균등성의 차이는 계급-풍부도 곡선으로 시각화할 수 있습니다. 종의 수가 같으면 선의 모양은 어떤 군집이 더 다양한지 알려줄 수 있습니다. 선이 평평하면 종 간에 높은 균일성이 있습니다. 그러나 라인이 빠르게 떨어지면 균일성이 낮습니다. 두 군집 간에 풍부함과 균등성이 모두 다른 경우 생물학자는 방정식을 사용하여 다양성을 계산해야 합니다. 이러한 방정식은 각 구성 요소의 중요도에 가중치를 다르게 부여하며, 어떤 방정식이 다양성을 계산하는 데 가장 적합한지에 대한 합의는 여전히 논쟁 중입니다.

때로는 한 지역에 너무 많은 종이 있어 모든 종을 세는 것이 비현실적입니다. 예를 들어, 아마존 열대 우림의 나무 한 그루에는 수백 종의 딱정벌레가 있을 수 있습니다. 이 문제를 피하기 위해 생태학자들은 사분면(quadrats)이라고 하는 표본 추출 도구를 사용합니다. 사각형은 단순히 알려진 내부 영역이 있는 프레임입니다. 예를 들어, 1에이커의 잔디밭에서 종의 풍부도를 측정하기 위해 생태학자들은 에이커 내의 모든 종을 세는 대신 밭에 사각형을 무작위로 배치하고 사각형 내의 종을 계산합니다. 또한 transect 테이프를 사용하여 체계적으로 샘플링할 수도 있습니다. transects는 필드를 가로 질러 뻗어 있으며, quadrats는 일정한 간격으로 transect를 따라 배치됩니다. 이 방법은 반 무작위이며 생물 다양성을 추정하기 위해 전체 필드에 걸쳐 샘플링의 충분한 범위를 보장합니다.

quadrats와 transects는 대부분의 종을 선택할 수 있지만 일부 희귀 종은 눈에 띄지 않을 수 있습니다. 이 경우 생태학자들은 일련의 사분면에서 볼 수 있는 종의 누적 수를 나타내는 종 축적 곡선을 사용할 수 있습니다. 곡선의 y축은 관찰된 종의 총 수를 나타내고, x축은 종이 열거된 사각형의 수를 나타냅니다. 첫 번째 사분면에 있는 종의 총 수는 그래프의 첫 번째 점을 나타냅니다. 연속적인 각 점은 샘플링된 각 새로운 사분면에서 발견된 새로운 종의 수와 이전 사분면의 모든 종을 더한 값을 나타냅니다. 어느 시점이 되면, 표본화된 각각의 새로운 사분면체에서 발견되는 추가 종은 거의 없거나 전혀 없을 것이며, 곡선은 존재하는 총 종의 추정치인 점근선에 가까워질 것입니다. 희귀종이 많기 때문에 점근선에 도달하지 못하더라도 생물학자들은 이 곡선을 기반으로 전체 수를 추정할 수 있습니다.

서로 다른 영역 또는 척도 간에 비교를 수행해야 하는 경우 알파, 베타 및 감마 다양성 측정값이 사용됩니다. 알파 다양성(α)은 한 지역에 있는 종의 수를 나타냅니다. 베타 다양성(β)은 서로 다른 두 지역을 비교하며 각 지역에 고유한 종의 합입니다. 감마 다양성(gamma-diversity, γ)은 여러 지역에서 한 지역으로 결합된 종의 수입니다. 이러한 측정을 사용하여 생물학자들은 작은 규모와 큰 규모를 모두 포함하여 공간에 대한 다양성에 대한 아이디어를 얻을 수 있습니다.

생물다양성에 대한 위협과 그 영향

전 세계의 생물 다양성은 오염, 기후 변화 및 침입종으로 인해 위협을 받고 있습니다. 생물다양성을 유지하기 위한 노력의 주된 이유는 생태계 기능에 기반을 두고 있습니다. 생태계는 1차 생산자, 초식 동물, 육식 동물 및 잔해 동물을 포함한 많은 작업 부분으로 구성되며, 이 모든 것이 생태계 기능에 기여합니다. 종이 사라지면 생태계가 붕괴될 수 있습니다. 그리고 생태계가 붕괴되면 인간에게 제공하는 서비스도 붕괴될 것입니다. 열대 산호초는 이 개념¹의 좋은 예입니다. 수온의 급격한 상승은 산호가 공생 조류 세포를 잃게 만듭니다. 조류가 없으면 산호는 굶어 죽기 시작하고 분해되어 구조를 잃습니다. 산호가 썩으면 더 이상 물고기를 보호할 수 없게 되고 어종의 풍부함이 감소하여 지역 어부와 물고기에 생계를 의존하는 사람들에게 영향을 미칩니다. 시간이 지남에 따라 죽은 산호초는 더 큰 규모로 악화되고 더 이상 인접한 해안선에 완충 역할을 하지 못하여 결국 해안을 침식하고 섬을 파괴합니다. 매우 다양한 커뮤니티는 기능적 중복성²로 인해 붕괴될 가능성이 적습니다. 예를 들어, 산호는 고온에 대한 민감도가 다양할 수 있습니다. 한 산호가 온도에 매우 민감하면 다른 산호가 군락에서 그 자리를 차지할 수 있지만 종이 적다면 그러한 대체물을 사용할 수 있을 가능성이 적습니다.

우리가 혜택을 받는 상당수의 의약품은 생명의 다양성의 직접적인 결과입니다. 우리가 지금 합성하는 약은 한때 동물, 식물, 곰팡이 및 박테리아로부터 분리되었습니다. 생체 활성 화합물의 존재 여부를 확인하기 위해 다양한 종을 스캔하여 새로운 잠재적 약물을 발견하는 데 전념하는 전체 산업이 있습니다. 예를 들어, 식물은 감염과 초식 동물에 대한 방어를 위한 화학 물질을 생산합니다. 거미와 뱀은 다양한 독을 생산합니다. 유기체의 두 종류 전부는 계속 유방암, 폐 및 난소암을 대우하는 주목 나무에서 Taxol 또는 진통제^3-4인 King Cobra 독에서 Ohanin와 같은 중요한 약의 근원이다. 멸종되는 각 종은 현재 치료할 수 없는 질병을 치료할 수 있는 열쇠를 쥐고 있을 수 있습니다. 우리가 그 종을 빨리 잃을수록 해결책을 발견할 기회는 더 작아집니다.

한 종이 멸종하면 우리는 결코 그 종을 경험할 수 없을 것입니다. 이러한 유형의 사고는 판다, 해달 및 기타 카리스마 있는 동물의 보존을 주도했습니다. 이러한 종은 플래그십 종이라고 불리며, 이들의 보존은 생물 다양성을 보호하는 결과를 가져올 수 있습니다. 이 동물들은 전체 생태계의 작은 부분에 불과하지만, 그들을 보존한다는 것은 그들이 차지하고 있는 생태계를 보존하는 것을 의미합니다. 북아메리카 서부 해안에서 해달을 구하기 위한 노력으로 수천 종의 다른 종들이 서식하는 건강한 다시마 숲이 생겨났습니다⁵. 해달의 보호가 없으면 보통 수달이 먹는 성게와 같은 초식 동물은 다시마 숲을 완전히 먹어 치울 수 있으며 극소수의 종이 살아남을 수있는 불모의 바위를 남깁니다.

참조

1. 놀튼, 낸시. 산호초의 미래. PNAS입니다. 2001년, Vol. 98 , (10) 5419-5425.
2. 안드레아 S. 다우닝, 에그버트 H. 반 네스, 울프 M. 무이, 마튼 셰퍼. 다양성의 붕괴에 대한 생태계의 회복력과 저항. PLoS 하나. . 2012; , Vol. 7(9): e46135.
3. 벽, 먼로 E. Camptothecin 및 taxol: 클리닉에 대한 발견. Med Res Rev. 1998, Vol. 18, 5 (299-314).
4. Yuh Fen Pung, Peter T. H. Wong, Prakash P. Kumar, Wayne C. Hodgson, R. Manjunatha Kini. King Cobra Venom의 새로운 단백질인 Ohanin은 생쥐에서 저운동과 통각과민을 유도합니다. J Biol 화학. 2005년, 280, 13137-13147.
5. Estes, J.A. 외. 다시마 숲 생태계의 복잡한 영양 상호 작용. 해양 과학 게시판, 볼륨 . 2004년, Vol. 7, 3: 621-638.