Измерение биоразнообразия

Биоразнообразие. Это слово ассоциируется с великолепием большого леса или изобилующим богатством океана и просто определяется как разнообразие организмов в экосистеме, представляющей интерес. Чтобы защитить биоразнообразие, ученые должны иметь возможность его измерить. Это означает, что нужно выяснить, сколько различных видов живут вместе в определенном пространстве. Каков удобный способ подсчета видов?

Попытка подсчитать все во всей экосистеме была бы невозможной, поэтому ученые используют инструмент под названием квадрат, который представляет собой рамку фиксированного размера, случайным образом размещенную в окружающей среде, в которой проводится подсчет. После каталогизации видов и особей, найденных в этом небольшом разделе, процесс повторяется, размещая больше квадратов случайным образом или, в качестве альтернативы, в заданных положениях вдоль линии окружающей среды, называемой трансектом.

Для последующей оценки общего числа видов в районе используются кривые накопления видов. Если совокупное число видов, найденных в квадрате, сопоставить с числом отобранных квадратов, то получится кривая. Например, в этом наборе данных, когда были исследованы четыре квадрата, было обнаружено, что существует 10 уникальных видов. Шесть содержали 17 и так далее. Асимптота кривой этого типа представляет собой оценку числа видов, поддерживаемых окружающей средой. В данном случае это около 30. Но в то время как измерение разнообразия на одном участке невероятно полезно, сравнение участков на большей территории может дать нам еще более масштабное представление о разнообразии.

В 1972 году эколог Роберт Уиттакер описал три основных вида биоразнообразия: альфа, бета и гамма. Альфа-разнообразие относится просто к количеству видов в районе и часто упоминается как видовое богатство. Например, на этом участке обитает семь различных видов, поэтому альфа-оценка равна семи. На втором участке, участке В, обитает пять видов, а на третьем, участке С, — семь. Но, сравнивая участки, мы можем определить то, что называется бета-разнообразием, суммой видов, уникальных для каждой области. Таким образом, если мы сравним участок А с участком Б, мы увидим три общих вида между ними. Подсчитывая остальные виды, мы обнаруживаем, что их шесть. Это означает, что существует бета-разнообразие между участком А и участком В, равное шести. Участки А и С также имеют три общих вида, оставляя восемь уникальных. Это бета-разнообразие из восьми. Участки B и C имеют два общих вида между собой, или значение бета-разнообразия, равное восьми. Наконец, гамма-разнообразие – это количество различных видов на всех участках вместе взятых. В этом примере гамма-разнесение равно 12. Итак, подводя итог трем видам биоразнообразия, мы можем посмотреть на них следующим образом: альфа, бета и гамма. Помимо учета разнообразия, ученые часто ссылаются на видовую равномерность, то есть на то, сколько особей каждого типа присутствует. Например, эти два участка имеют одинаковое богатство, или альфа-разнообразие, поскольку оба имеют семь видов. Но участок А относительно заселен кроликами с небольшим количеством других видов, в то время как участок Б имеет довольно равномерное распределение видов, поэтому считается, что он имеет большую равномерность по сравнению с участком А. Ученые в целом считали наиболее здоровыми экосистемы с более высоким богатством и равномерностью, т.е. много равномерно распределенных видов. Нарушенные места обитания, часто вызванные действиями человека, такими как сельское хозяйство или загрязнение окружающей среды, часто имеют низкую насыщенность и равномерность. Возможность сравнения участков имеет решающее значение, поскольку позволяет исследователям определить относительное состояние экосистем.
В этой лаборатории вы проведете отбор квадратных и поперечных проб на трех различных участках окружающей среды, а также проведете лабораторное моделирование, а затем проанализируете собранные данные для описания наблюдаемого биоразнообразия.