Pomiar różnorodności biologicznej

bioróżnorodność. Słowo to przywołuje na myśl splendor wielkiego lasu lub tętniące bogactwo oceanu i jest po prostu definiowane jako różnorodność organizmów w ekosystemie będącym przedmiotem zainteresowania. Aby chronić różnorodność biologiczną, naukowcy muszą być w stanie ją zmierzyć. Oznacza to ustalenie, ile różnych gatunków żyje razem w danej przestrzeni. Jaki jest wygodny sposób liczenia gatunków?

Próba policzenia wszystkiego w całym ekosystemie byłaby niemożliwa, więc naukowcy używają narzędzia zwanego kwadratem, które jest ramką o ustalonym rozmiarze umieszczoną losowo w środowisku, w którym należy przeprowadzić liczenie. Po skatalogowaniu gatunków i osobników znalezionych w tym małym przekroju, proces ten powtarza się, umieszczając losowo więcej kwadratów lub alternatywnie w ustalonych pozycjach wzdłuż linii biegnącej przez środowisko, zwanej transektem.

Aby następnie oszacować całkowitą liczbę gatunków na danym obszarze, stosuje się krzywe akumulacji gatunków. Jeśli skumulowana liczba gatunków znalezionych w kwadracie zostanie zestawiona z liczbą kwadratów, z których pobrano próbki, pojawi się krzywa. Na przykład w tym zestawie danych, gdy badano cztery kwadraty, stwierdzono, że istnieje 10 unikalnych gatunków. Sześć zawierało 17 i tak dalej. Asymptota tego typu krzywej reprezentuje oszacowanie liczby gatunków wspieranych przez środowisko. W tym przypadku jest to około 30. Ale podczas gdy pomiar różnorodności w jednym miejscu jest niezwykle przydatny, porównywanie witryn na większym obszarze może dać nam jeszcze większą wskazówkę co do różnorodności.

W 1972 roku ekolog Robert Whittaker opisał trzy główne rodzaje różnorodności biologicznej: alfa, beta i gamma. Różnorodność alfa odnosi się po prostu do liczby gatunków na danym obszarze i jest często określana jako bogactwo gatunkowe. Na przykład w tym miejscu występuje siedem różnych gatunków, więc wynik alfa wynosi siedem. Drugie stanowisko, stanowisko B, ma pięć gatunków, a trzecie, miejsce C, ma ich siedem. Ale porównując między stanowiskami, możemy określić to, co nazywa się różnorodnością beta, czyli sumą gatunków unikalnych dla każdego obszaru. Jeśli więc porównamy stanowisko A ze stanowiskiem B, zobaczymy trzy gatunki wspólne dla tych dwóch. Licząc pozostałe gatunki, okazuje się, że jest ich sześć. Oznacza to, że istnieje zróżnicowanie beta między miejscem A a miejscem B wynoszącym sześć. Stanowiska A i C mają również trzy wspólne gatunki, co daje osiem unikalnych gatunków. Jest to odmiana beta składająca się z ośmiu. Obszary B i C mają między sobą dwa wspólne gatunki, czyli wartość różnorodności beta wynoszącą osiem. Wreszcie różnorodność gamma to liczba różnych gatunków we wszystkich miejscach łącznie. W tym przykładzie istnieje różnorodność gamma równa 12. Podsumowując trzy rodzaje różnorodności biologicznej, możemy spojrzeć na nie w ten sposób: alfa, beta i gamma. Oprócz rejestrowania różnorodności, naukowcy często odnoszą się do równości gatunków, co oznacza, ile osobników każdego typu jest obecnych. Na przykład te dwa stanowiska mają takie samo bogactwo lub różnorodność alfa, ponieważ oba mają siedem gatunków. Jednak obszar A jest stosunkowo opanowany przez króliki z niewielką liczbą innych gatunków, podczas gdy obszar B ma dość równomierne rozmieszczenie gatunków, więc uważa się, że ma większą równość w porównaniu z obszarem A. Naukowcy ogólnie uważali ekosystemy o większym bogactwie i równości, tj. wiele równomiernie rozmieszczonych gatunków, za najzdrowsze. Zakłócone siedliska, często spowodowane działaniami człowieka, takimi jak rolnictwo lub zanieczyszczenie, często mają słabe bogactwo i równomierność. Możliwość porównywania lokalizacji ma kluczowe znaczenie, ponieważ pozwala naukowcom określić względny stan ekosystemów.
W tym laboratorium przeprowadzisz pobieranie próbek z kwaratu i transektu w trzech różnych miejscach środowiskowych, a także przeprowadzisz symulację laboratoryjną, a następnie przeanalizujesz zebrane dane w celu opisania obserwowanej różnorodności biologicznej.