커뮤니티 다양성

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.