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

K12 Standards

north-carolina-k-12-science-standard-course-of-study

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

Ekosistem, bir alanda etkileşim halinde olan canlı ve cansız bileşenlerden oluşan bir topluluktur. Bu, dünyanın kendisi veya bitki ve hayvanlarla dolu bir orman kadar büyük veya mikrobiyal sakinleri dizisiyle bir mide kadar küçük olabilir. Ekosistem sağlığı farklı şekillerde ölçülebilir, ancak iyi bir gösterge, bir ekosistemdeki biyolojik türlerin çeşitliliğinin bir ölçüsü olan biyolojik çeşitliliktir. 

Biyoçeşitliliği, 1940'larda Claude Shannon ve Norbert Wiener tarafından önerilen Shannon-Wiener Endeksi adı verilen bir ölçü kullanarak değerlendirebiliriz. Shannon-Wiener İndeksi, H olarak hesaplanan birimsiz bir ölçümdür. İndeks iki değişken kullanır: tür zenginliği veya K ile gösterilen mevcut tür sayısı ve PI ile gösterilen tür düzgünlüğü veya her türün oranı. Tür zenginliği, bir ekosistemdeki benzersiz türlerin sayısıdır. Bu örnekte yedi tane var. Tür eşitliği, bir ekosistemdeki türlerin nasıl dağıldığını ölçer. Bu, farklı türlerin benzer sayılara sahip olduğu bir ekosistemin, bir veya iki türün, bunun gibi, nispeten yabani tavşanlarla istila edilen organizmaların çoğunu oluşturduğu bir ekosistemden daha eşit olduğu anlamına gelir. 

Artık neyi ölçeceğimizi bildiğimize göre, biyoçeşitliliği nasıl ölçeceğimizi öğrenelim. Ekosistemler çok büyük olabileceğinden, ekolojistler geniş alanları hızlı bir şekilde rastgele örneklemenin yollarını bulmak zorunda kaldılar. Bunların en basiti, tipik olarak bir örnekleme alanı içine rastgele yerleştirilen, sabit boyutlu bir çerçeve olan kuadrattır. Bilim adamları, kuadratın içindeki alanı araştırır, türlerin zenginliğini ve aynı zamanda düzgünlüklerini kaydeder. Bir ekosistem üzerinde birden fazla noktaya yerleştirilen bu küçük pencereleri kullanarak, tüm çalışma alanı için çeşitlilik tahminleri vermek için bulgularını tahmin edebilirler. Ancak bu teknik, geniş bir alanın yönetilebilir bir değerlendirmesine izin verse de, mükemmel değildir. Kadranların rastgele yerleştirilmesi, bireyleri gözden kaçırabilir, bu da türlerin yetersiz temsil edilmesine ve yanlış düşük biyolojik çeşitlilik tahminlerine neden olabilir. 

Bu sınırlama, bazı toplulukların, özellikle düzensiz veya tekdüze olmayanların, daha yapılandırılmış bir yaklaşımla daha iyi örneklendiği anlamına gelir. Burada, çayırımız ormanla sınır komşusudur ve gerçekte farklı habitat yamalarından oluşur. Bu topluluğu adil bir şekilde kapsamak için, peyzajı çekirdek habitatlara ve daha da önemlisi kenar habitatlara bölebiliriz. Çoğu zaman, kenar alanlar daha fazla biyolojik çeşitliliğe sahiptir, çünkü her iki habitat türünden türler orada yaşayabilir. Ancak bu, geleneksel rastgele örneklemede gözden kaçabilir. Bunun yerine, böyle bir topluluktaki biyolojik çeşitliliği ölçmek için, iyi bir strateji, önce çekirdek alanları kuadratlar kullanarak rastgele örneklemek olabilir. Toplanan veriler daha sonra her bir çekirdek habitat için H değerini hesaplamak için kullanılabilir. Daha sonra, her bir çekirdek habitat boyunca, kenar alanına uzanan bir kesit veya örnekleme hattı döşenebilir. Tür zenginliği ve düzgünlüğü daha sonra bu çizgiler boyunca belirlenen noktalara yerleştirilen kuadratlar kullanılarak kaydedilebilir. Şimdi Shannon-Wiener formülü kullanılarak, kesit boyunca her mesafe için çeşitlilik indeksi hesaplanabilir ve bunlar karşılaştırılabilir. Daha büyük bir H değerine sahip bir alan, genellikle daha düşük bir H'ye sahip olandan daha çeşitlidir. Bu birleştirilmiş rastgele kuadrat ve transekt tekniği, aynı topluluk içindeki farklı habitatların çeşitlilik açısından nasıl karşılaştırıldığına dair çok yönlü ve daha adil bir değerlendirme sağlar. 

Tür önlemlerine ek olarak, bilim adamları sağlığını değerlendirmek için bir ekosistemin kimyasal bileşenlerini de ölçebilirler. Örneğin, kirliliği kontrol edebilir veya mevcut besin maddelerini ölçerek toprak kalitesini inceleyebilirler. Bu bilgi, bir topluluğun farklı bölgelerindeki biyolojik çeşitlilik modellerindeki değişiklikleri açıklamaya yardımcı olmak için de yararlı olabilir. Bu nedenle, örneğimizde, çayır ormandan ve kenardan daha düşük kaliteli toprağa sahipse, daha az türü destekleyebilir. 

Bu laboratuvarda, iki farklı çekirdek bölgede biyolojik çeşitliliği ve toprak kalitesini ölçecek ve ardından biyolojik çeşitliliğin bir kenar habitatı boyunca nasıl etkilendiğini inceleyeceksiniz.

topluluk Çeşitliliği

Popülasyonlar izole bir şekilde yaşamazlar; bu nedenle, her popülasyon diğerleriyle belirli şekillerde etkileşime girer. Bu etkileşimler bir popülasyon ağına yol açar. Bu nedenle, ekolojik bir topluluk, aynı alan içinde birbirleriyle etkileşime giren çeşitli türlerin bu tür popülasyon ağlarından oluşur. Bu biyolojik veya biyotik bileşenler, bir ekosistem oluşturan cansız veya abiyotik bileşenlerle de yakından etkileşime girebilir. Ekosistemler, insan sindirim sistemi içindeki mikrobiyal topluluklar kadar küçük, çevrelerinin pH'ı ve besinleri tarafından yapılandırılmış veya karbon döngüsü ile yakından bağlantılı ağaçlar ve böcekler içeren bir orman kadar büyük olabilir. Ekolojistler ve korumacılar, insanlar kentleşme ve iklim değişikliği yoluyla küresel olarak ekosistemlerde büyük değişiklikler yapmaya devam ettikçe ekosistemlere giderek daha fazla ilgi duymaya başladılar. Bir ekosistemin herhangi bir bileşeninde yapılan değişiklikler, yakından bağlantılı diğer bileşenleri etkileyebilir ve potansiyel olarak tüm sistemde ciddi değişikliklere neden olabilir. Bu nedenlerden dolayı, ekosistemlerin mevcut ve gelecekteki "sağlığını" ölçmek ve tahmin etmek, ekolojik araştırmaların önemli bir konusu haline gelmiştir.

<h4>Biyoçeşitlilik</h4>

"Ekosistem sağlığı" terimi mecazidir, çünkü çok farklı ekosistemlerin sağlığını karşılaştırmak zordur ve bir ekosistemin ne kadar sağlıklı olduğunu ölçmek için kullanılabilecek tek bir değer yoktur. Örneğin, çöller ve ormanlar çok farklı tür çeşitliliğine sahiptir, ancak biri diğerinden daha sağlıklı olmak zorunda değildir. Bu nedenle, bir ekosistemin sağlığını temsil etmek için birden fazla metrik formüle edilmiştir ve bunların kullanımı çalışmanın hedeflerine bağlıdır. Bu nedenle, "ekosistem sağlığı", bir ekosistemin insanlar için ne kadar değerli olduğunu ifade edebilir. Örneğin, ağaçlar tarafından karbon tutulması veya arılar tarafından tozlaşma gibi ekosistem hizmetlerinin değeri, ekosistemlerin sağlığını ölçmek için kullanılır. Diğer metrikler, bir ekosistemde bulunan nadir türlerin sayısını, bir ekosistemin yangına ne kadar dirençli olduğunu veya diğer bazı biyotik ve abiyotik faktör ölçümlerini ölçebilir. Ekolojistler için çok popüler bir sağlık önlemi biyolojik çeşitlilik veya "biyolojik çeşitlilik" dir. Biyoçeşitlilik, bir bölgede bulunan biyolojik türlerin çeşitliliğinin bir ölçüsüdür ve Shannon-Wiener biyoçeşitlilik indeksi kullanılarak hesaplanabilir.

Shannon-Wiener İndeksi, yerel bir topluluktan iki ölçüm gerektirir: tür zenginliği ve düzgünlüğü. Tür zenginliği, yerel bir topluluk içindeki farklı türlerin toplam sayısıdır. Yeni asfaltlanmış bir park yeri gibi hiçbir türün bulunmadığı bir alanın zenginlik değeri 0 olacaktır. Dünyadaki en çeşitli topluluklardan bazılarını desteklediği bilinen yağmur ormanları, çok daha büyük bir tür zenginliğine sahiptir. Birçok türe sahip olmak genellikle çeşitli ve sağlıklı bir ekosisteme sahip olmakla aynı zamana denk gelse de, düzgünlüğün de dikkate alınması gerekir. Örneğin, bir tür bölgeye hakimken diğerleri çok nadir olduğunda, bu alandaki biyolojik çeşitlilik, türlerin eşit bolluğa sahip olduğu bir alana göre daha düşüktür. Bu nedenle, bol miktarda nispeten eşit olan birçok türün bulunduğu alanlar en yüksek biyolojik çeşitlilik puanlarına sahiptir.

Shannon-Wiener, ekosistem, biyoçeşitlilik ve sağlığın tek ölçüsü değildir. Örneğin, EPT indeksi olarak adlandırılan popüler bir indeks, bireysel organizmalara sağlıklılık değerleri atayarak nehir sistemlerindeki su kalitesini belirlemek için kullanılır. Daha spesifik olarak, bu endeks nehirlerde, Ephemeroptera (mayıs sinekleri), Plecoptera (taş sinekleri) ve Trichoptera (caddisflies) bulunan kirleticiye duyarlı üç omurgasız takımını dikkate alır. Kirleticilere karşı toleranssız olan bu türlerin bir su yolunda bulunması, iyi su kalitesinin bir göstergesi olarak kullanılır ve söz konusu ekosistemin sağlıklı olduğu kabul edilir.

Çoğu zaman, ekolojik olarak ilgili alanlar bütünüyle örneklenemeyecek kadar büyüktür. Bu sorunu çözmek için, ekolojistler, bir araştırmacının ilgilenilen türlerin tüm bireylerini tanımladığı ve kaydettiği, çalışma alanı boyunca noktalara yerleştirilmiş önceden belirlenmiş bir boyuttaki küçük çerçeveler olan kuadratları kullanarak çalışma alanı boyunca çok sayıda küçük araziyi örneklemektedir. Yeterli kuadrat örneği göz önüne alındığında, bilim adamları ekolojik toplulukların doğru tahminlerini yapmak için tahminde bulunabilirler.

<h4>Ekolojik Değişimlerin Etkileri</h4>

Doğal ekolojik değişikliklerin çoğu uzun bir zaman ölçeğinde gerçekleşir. Buna ek olarak, insanlar ekosistemleri değiştirmeye devam ediyor. Ekosistemlerdeki uzun vadeli değişiklikleri değerlendirmek için bilim adamları Uzun Vadeli Ekolojik Araştırma siteleri (LTER'ler) kurdular. En uzun süredir devam eden LTER'lerden biri, Amerika Birleşik Devletleri, New Hampshire'da bulunan Hubbard Brook Deneysel Ormanı'dır. Bu site ve diğerleri, ormansızlaşma, hidrolojik rejimlerdeki değişiklikler ve diğer uzun vadeli ekolojik rahatsızlıklardan kaynaklanan ekosistem ölçeği modelleri hakkında daha fazla bilgiye sahiptir1.

Büyük bir değişim çok hızlı bir şekilde meydana geldiğinde, buna ekolojik rahatsızlık denir. Yangınlar, kasırgalar ve seller ekolojik rahatsızlıklara örnektir. Rahatsızlıklar, besinleri yok ederek ve biyolojik topluluğun bileşimini değiştirerek bir ekosistemi değiştirebilir. Bir rahatsızlıktan sonra, hayatta kalmak için en dayanıklı ve dayanıklı türler tercih edilir. Dirençli bir tür veya topluluk, büyük rahatsızlıklardan minimum zararla kurtulabilen ve bir çim biçildikten sonra karahindiba gibi bir rahatsızlıktan hızla kurtulabilen bir türdür. Bozulmalardan önce ve sonra uzun yıllar boyunca bir alandan numune almak mümkün değildir, ancak farklı rahatsızlıklar rejimlerine sahip farklı alanları karşılaştırmak bu soruna kısmi bir çözüm sunar.

Bozulmuş habitatlar genellikle düzensizdir; Bu nedenle, rastgele yerleştirilmiş kuadratların kullanılması, türlerin yetersiz temsil edilmesine ve yanlış biyolojik çeşitlilik tahminlerine neden olabilir. Bu nedenle, çevreyi ve incelenmekte olan habitatın bazı özelliklerini dikkate almak önemlidir. Bu, peyzaj ekolojisinde hem çekirdek hem de kenar habitatlarını inceleyerek gerçekleştirilir. Çekirdek bir habitat, aynı tür habitatla çevrili bir yama içinde merkezi olarak bulunur. Buna karşılık, sınır habitatı olarak da bilinen bir kenar habitatı, farklı bir habitat türünü sınırlar. Bir orman habitatının bir çayır habitatıyla buluştuğu yer gibi kenar habitatları, her iki habitat türünden türlerin bulunabilmesi nedeniyle biyolojik çeşitliliği arttırmış olabilir. Habitatların kenarlarındaki biyolojik çeşitlilikteki bu tür farklılıklara kenar etkileri denir. Bu geçiş alanlarını değerlendirmek için ekolojistler, transekt adı verilen habitatlar boyunca yollar kullanırlar ve yol boyunca belirli aralıklarla küçük örnekleme alanlarının biyolojik çeşitliliğini kaydederler. Bununla birlikte, tüm habitatların kenar etkileri olmayacaktır ve bazen kenar türleri istilacıdır ve daha geniş bir habitat yelpazesinde büyüyebilir, bu nedenle "sağlıklı" bir ekosistemin göstergesi değildir.

Tür ölçümlerine ek olarak, bilim adamları sağlığını değerlendirmek için bir ekosistemin kimyasal bileşenlerini de ölçebilirler. Örneğin, kirliliği kontrol edebilir veya mevcut besin maddelerini ölçerek toprak kalitesini inceleyebilirler. Bu bilgi, bir topluluğun farklı bölgelerindeki biyolojik çeşitlilik modellerindeki değişiklikleri açıklamaya yardımcı olmak için de yararlı olabilir. Sıcaklık, belirli bir zaman dilimi boyunca yağış ve türlerin işlevsel özellikleri de dahil olmak üzere, ölçülmesi zor olacak ve gelişmiş istatistiksel analizler gerektirecek birçok değişken vardır. Ekolojistler sürekli olarak bu değişkenleri daha büyük zaman ve mekan ölçeklerinde kaydetmenin yeni yolları üzerinde çalışıyorlar. Bu, uydu görüntülerinin tüm dünyadaki ilgili değişkenleri tahmin etmek için kullanıldığı ekosistemlerin uzaktan algılanması gibi yeni yöntemlere yol açmıştır2. Bu veriler, çok değişkenli istatistiklerin ve sürekli olarak geliştirilmekte olan diğer karmaşık matematiksel araçların kullanılmasını gerektirir.

İnsan popülasyonları dünya çapında büyümeye ve ekosistemleri değiştirmeye devam ederken, bilim adamları ve ilgili vatandaşlar tehdit altındaki ekosistemleri korumak ve muhafaza etmek için çalışıyorlar. Büyük ölçüde değişmiş ekosistemleri restore etmenin bir yolu, kirleticileri parçalamak ve bir ekosisteme olumlu özellikleri geri kazandırmak için biyolojik organizmaların, genellikle mikroorganizmaların salınmasını içeren biyoremediasyondur3. Bunun bir örneği, kirliliği parçalamak ve suyu balıklar için yaşanabilir bir duruma getirmek için atık sudaki mikroorganizmaların salınmasıdır4. Bu nedenle, ekosistemler üzerindeki insan etkilerini iyileştirmek için ekosistemleri restore etmenin yaratıcı yolları giderek daha önemli hale gelecektir.

<h4>Başvuru</h4>

<ol class="referanslar">
	<li>Benzeder, Gen E. Hubbard Brook ekosistem çalışmasından (1963–2013) elli yıllık sürekli yağış ve akarsu kimyası verileri. ekoloji. Cilt 98 , 8: 2224.</li>
	<li>Zhaoqin Li, Dandan Xu, Xulin Guo. Ekosistem Sağlığının Uzaktan Algılanması: Fırsatlar, Zorluklar ve Gelecek Perspektifleri. Sensörler (Basel). 2014, Cilt 14(11): 21117–21139.</li>
	<li>Garbisu, itziar alkorta lur epelde Carlos. İklim değişikliği ile değişen çevresel parametreler, biyoremediasyonda yer alan toprak mikroorganizmalarının aktivitesini etkiler. FEMS Mikrobiyoloji Mektupları. 2017, Cilt 364, 19.</li>
	<li>P. Padmavathi, K. Sunitha, K. Veeraiah. Balık havuzlarında su kalitesini ve bakteri florasını iyileştirmede probiyotiklerin etkinliği. Afr. J. Mikrobiyol. Arş. 2012, 6(49). 7471-7478.</li>
</ol>

Topluluk Çeşitliliği

Nüfuslar tecrit içinde yaşamaz; Bu nedenle, her popülasyon diğerleriyle belirli şekillerde etkileşime girer. Bu etkileşimler bir ağa yol açar ...

Education

JoVE Lab Manual

Biology

Biyoloji

Ecology

Ekoloji

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...

energy dynamics

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...

group behavior

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...

optimal foraging

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...

sexual selection and mate choice

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...

eusociality and division of labor

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

ESS.EES.6.3

Earth's Systems

ESS.EES.4.1

ESS.EES.4.2

Louisiana Student Standards for Science

High School

Earth Science

Human Sustainability

HS-ESS3-3

HS-ESS3-4

Environmental Science

Resources And Resource Management

HS-EVS1-1

ecosystems-interactions-energy-and-dynamics

Ecosystems: Interactions, Energy And Dynamics

HS-LS2-1

HS-LS2-6

HS-LS2-7

Virginia  Standards of Learning

HIgh School

ES.8

ES.8.b

Alabama Course of Study Science

Unity and Diversity

9-12.EVS.2.3.a

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

Life Science

interdependent-relationships-in-ecosystems

Interdependent Relationships in Ecosystems

HS-LS2-2.

HS-LS2-7.

Georgia Standards of Excellence

SEC1.

SEC1.a

Botany

SBO1.

coevolution-plant-morphological-anatomical-structures-with-animals-ie

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

Topluluk Çeşitliliği öğretimine bu 1 dakikalık eğitmen rehberiyle hazırlanın. JoVE Lab Manual üzerindeki Biology laboratuvarı için temel hazırlık adımlarını kapsar.

Biology içinde Topluluk Çeşitliliği Eğitmen Hazırlığı - 1.3K+ Görüntülenme | JoVE Lab Manual

13 dakikalık bu öğrenci protokol videosunda Topluluk Çeşitliliği prosedürlerini adım adım takip edin. JoVE Lab Manual üzerindeki Biology koleksiyonunun bir parçasıdır.

Biology içinde Topluluk Çeşitliliği Öğrenci Protokolü - 2.3K+ Görüntülenme | JoVE Lab Manual

Threats to Biodiversity

There have been five major extinction events throughout geological history, resulting in the elimination of biodiversity, followed by a rebound of species ...

The Carbon Cycle

Carbon is the basis of all organic matter on Earth, and is recycled through the ecosystem in two primary processes: one in which carbon is exchanged among ...

Energy Dynamics

The Food Chain
Energy is one of the most important abiotic factors in an ecosystem and organisms in an ecosystem are connected by the flow of energy and ...

What is Climate?

Climate refers to the prevailing weather conditions in a specific area over an extended period. As the saying goes, &#8220;Climate is what you expect. ...

Sustainable Development

As the human population continues to grow and use resources, we must be mindful of our planet&rsquo;s natural limits. Sustainable development provides a ...

Global Climate Change

Throughout its ~4.5 billion year history, the Earth has experienced periods of warming and cooling. However, the current drastic increase in global ...

Extinction

The History of Life on Earth
Fossils of organisms that were different from anything alive today had been documented as early as the 17th century, but it ...

Ecological Disturbance

An ecological disturbance is a temporary disruption in the environment resulting from abiotic, biotic, or anthropogenic factors, causing a pronounced ...

Climate Change

The certainty of climate change remains a public controversy despite the consensus among approximately 97% of active climate researchers, who not only ...

Habitat Fragmentation

Habitat fragmentation describes the division of a more extensive, continuous habitat into smaller, discontinuous areas. Human activities such as land ...

Analyze and interpret data to explain the impacts of land use on Earth's systems.

ESS.EES.5.1

water-quality-analysis-via-indicator-organisms

Water Quality Analysis via Indicator Organisms

Source: Laboratories of Dr. Ian Pepper and Dr. Charles Gerba -The University of Arizona
Demonstrating Author: Luisa Ikner
Water quality analysis monitors ...

Nutrients in Aquatic Ecosystems

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
Nitrogen and phosphorus are essential plant nutrients found in aquatic ...

turbidity-and-total-solids-in-surface-water

Turbidity and Total Solids in Surface Water

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
Turbidity and total solids are related measurements addressing clarity of ...

environmental-applications-of-microorganisms

Environmental Applications of Microorganisms

Microorganisms play a pivotal role in maintaining ecosystem balance by recycling essential elements such as carbon, nitrogen, and phosphorus, as well as ...

Dissolved Oxygen in Surface Water

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
Dissolved oxygen (DO) measurements calculate the amount of gaseous oxygen ...

The Water Cycle

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, ...

Biodiversity and Human Values

Human civilization relies on biodiversity in many ways. Sudden changes in species biodiversity result in environmental changes that can modify weather ...

Analyze and interpret data to evaluate how human use of ground and surface waters impacts water quality and availability in river basins, wetlands, estuaries, and aquifers.

ESS.EES.5.2

Measuring Tropospheric Ozone

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
Ozone is a form of elemental oxygen (O3), a molecule of three oxygen atoms ...

determination-of-nox-in-automobile-exhaust-using-uv-vis-spectroscopy

Determination Of NOx in Automobile Exhaust Using UV-VIS Spectroscopy

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
In the troposphere, ozone is naturally formed when sunlight splits nitrogen ...

What is Weather?

Overview

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

Description

Transcript

Tags

More videos by Standards