معلومة

7: تنوع ألفا وبيتا وجاما - علم الأحياء

7: تنوع ألفا وبيتا وجاما - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

وصف ويتاكر (1972) ثلاثة مصطلحات لقياس التنوع البيولوجي على المقاييس المكانية: تنوع ألفا وبيتا وجاما. يشير تنوع ألفا إلى التنوع داخل منطقة أو نظام بيئي معين ، وعادة ما يتم التعبير عنه بعدد الأنواع (أي ، ثراء الأنواع) في هذا النظام البيئي. يمكننا السير في مقطع عرضي في كل من هذه النظم البيئية الثلاثة وإحصاء عدد الأنواع التي نراها ؛ هذا يعطينا تنوع ألفا لكل نظام بيئي ؛ انظر الجدول (يعتمد هذا المثال على المثال الافتراضي الذي قدمه Meffe وآخرون ، 2002 ؛ الجدول 6.1).

إذا درسنا التغيير في تنوع الأنواع بين هذه النظم البيئية ، فإننا نقيس تنوع بيتا. نحن نحسب العدد الإجمالي للأنواع الفريدة لكل نظام بيئي تتم مقارنته. على سبيل المثال ، تنوع بيتا بين الغابات وموائل الشجيرات هو 7 (يمثل 5 أنواع موجودة في الغابة ولكن ليس السياج ، بالإضافة إلى النوعين الموجودين في الشجيرات ولكن ليس الغابات). وبالتالي ، فإن تنوع بيتا يسمح لنا بمقارنة التنوع بين النظم البيئية.

تنوع جاما هو مقياس للتنوع العام للأنظمة البيئية المختلفة داخل المنطقة. صياد (2002: 448) يعرف تنوع جاما بأنه "تنوع الأنواع على النطاق الجغرافي". في المثال في الجدول ، العدد الإجمالي للأنواع للأنظمة البيئية الثلاثة 14 ، والتي تمثل تنوع جاما.

الأنواع الافتراضيةموطن الغاباتموطن الشجيراتموطن الحقل المفتوح
أX
بX
جX
دX
هX
FXX
جيXX
حXX
أناXX
يXX
كX
إلXX
مX
نX
تنوع ألفا1073
تنوع بيتاالغابة مقابل السياج: 7Hedgerow مقابل الحقل المفتوح: 8الغابة مقابل المجال المفتوح: 13
تنوع جاما14

جدول ( PageIndex {1} ) تنوع ألفا وبيتا وغاما لأنواع افتراضية من الطيور في ثلاثة أنظمة بيئية مختلفة

قائمة المصطلحات

النظام البيئي
مجتمع بالإضافة إلى البيئة المادية التي يشغلها في وقت معين

تنوع ألفا

التنوع داخل منطقة أو نظام بيئي معين ؛ عادة ما يتم التعبير عنها بعدد الأنواع (أي ثراء الأنواع) في ذلك النظام البيئي
تنوع بيتا
مقارنة للتنوع بين الأنظمة البيئية ، وعادة ما يتم قياسها على أساس مقدار تغير الأنواع بين الأنظمة البيئية
تنوع جاما
مقياس للتنوع العام داخل منطقة كبيرة. تنوع الأنواع على النطاق الجغرافي وفقًا لهنتر (2002: 448)

ما هو تنوع ألفا وبيتا وجاما؟

تنوع ألفا يشير إلى متوسط ​​تنوع الأنواع في موطن أو منطقة معينة. تنوع ألفا هو مقياس محلي.

تنوع بيتا يشير إلى النسبة بين التنوع المحلي أو التنوع ألفا والتنوع الإقليمي. هذا هو تنوع الأنواع بين موائل أو منطقتين. يتم حسابه بالمعادلة التالية:

(عدد الأنواع في الموائل 1- عدد الأنواع المشتركة في الموائل 2 و amp1) + (عدد sp في H2- عدد sp H1 & amp2 المشتركين)

تنوع جاما هو التنوع الكلي للمناظر الطبيعية وهو مزيج من تنوع ألفا وبيتا.

في الصورة أدناه ، افترض أن الألوان المختلفة تمثل أنواعًا مختلفة من الأسماك. ال تنوع ألفا الموقع أ هو 3 لأن هناك ثلاثة أنواع مختلفة في الموقع أ تنوع بيتا من الموقعين A و B هي 2 لأن هناك نوعين (النوع الأحمر في الموقع B والنوع الأزرق المخضر في الموقع A) يختلفان عن بعضهما البعض. ال تنوع جاما بالنسبة للنظام البيئي بأكمله هو 5 لأن هناك خمسة أنواع مختلفة من الأسماك (الأسود والبرتقالي والأخضر والأحمر والأرجواني مع خطوط سوداء).


ما هي جسيمات ألفا

جسيم ألفا هو نوع كيميائي مطابق لنواة الهيليوم ويرمز له بالرمز α. تتكون جسيمات ألفا من بروتونين ونيوترونين. يمكن إطلاق جسيمات ألفا هذه من نواة ذرة مشعة. تنبعث جسيمات ألفا في عملية تحلل ألفا.

يحدث انبعاث جسيمات ألفا في الذرات "الغنية بالبروتون". بعد انبعاث جسيم ألفا من نواة ذرة عنصر معين ، تتغير تلك النواة ، وتصبح عنصرًا كيميائيًا مختلفًا. هذا بسبب إزالة بروتونين من النواة في انبعاث ألفا ، مما يؤدي إلى انخفاض العدد الذري. (الرقم الذري هو المفتاح للتعرف على عنصر كيميائي. يشير التغيير في العدد الذري إلى تحويل عنصر إلى عنصر آخر).

الشكل 1: تسوس ألفا

نظرًا لعدم وجود إلكترونات في جسيم ألفا ، فإن جسيم ألفا هو جسيم مشحون. يعطي البروتونان +2 شحنة كهربائية لجسيم ألفا. تبلغ كتلة جسيم ألفا حوالي 4 أمو. لذلك ، فإن جسيمات ألفا هي أكبر الجسيمات التي تنبعث من النواة.

ومع ذلك ، فإن قوة اختراق جسيمات ألفا ضعيفة إلى حد كبير. حتى الورق الرقيق يمكنه إيقاف جسيمات ألفا أو إشعاع ألفا. لكن القوة المؤينة لجزيئات ألفا عالية جدًا. نظرًا لأن جسيمات ألفا مشحونة إيجابًا ، فيمكنها بسهولة أخذ الإلكترونات من الذرات الأخرى. يؤدي هذا الإزالة للإلكترونات من الذرات الأخرى إلى تأين تلك الذرات. نظرًا لأن جسيمات ألفا هذه عبارة عن جسيمات مشحونة ، فمن السهل جذبها بواسطة الحقول الكهربائية والمجالات المغناطيسية.


التباين في الأنواع والموائل في البيئة وقياسها

لوحظ تباين كبير في العالم الطبيعي وتحتوي أرضنا على مجموعة متنوعة هائلة من الموائل والنظام البيئي. تؤوي هذه الموائل والنظم البيئية مجموعة كبيرة من الكائنات الحية في شكل عدد لا يحصى من الأنواع.

يشار إلى كل هذا الاختلاف في الأنواع والموائل على أنه التنوع البيولوجي. يرتبط التنوع البيولوجي بالأعداد والوفرة النسبية للأنواع داخل المجتمع.

المجتمع البيولوجي له خاصية تسمى تنوع الأنواع (كريبس ، 1989). لقد نوقش مفهوم تنوع الأنواع في البيئة المجتمعية بشكل مكثف من قبل علماء البيئة على مر السنين. في الواقع ، ذهب Hurlbert (1971) إلى حد اقتراح أن التنوع ربما كان أفضل وصف له بأنه & # 8220 mono-concept & # 8221 بسبب العديد من المشكلات الدلالية والمفاهيمية والتقنية المرتبطة باستخدامه.

على الرغم من المناقشات والعديد من الملاحظات التحذيرية التي طرحها الكثيرون بشأن استخدامها ، ظل تنوع الأنواع البيولوجية شائعًا للغاية لدى علماء البيئة. المقياس الأكثر وضوحًا لتنوع الأنواع هو عدد أنواع بعض المجموعات التصنيفية في منطقة ما. عدد الأنواع ليس هو الطريقة الوحيدة للنظر إلى التنوع ، ومع ذلك ، يمكن أيضًا مراعاة وفرة كل نوع.

يمكن توضيح أهمية مراعاة الوفرة النسبية وكذلك عدد الأنواع من خلال اثنين من الافتراضيين & # 8220 مجتمعات & # 8221 يحتوي كلاهما على 10 نفس الأنواع و 100 فرد. على الرغم من أن كلا المجتمعين يتكونان من 10 أنواع متشابهة ، إلا أن الوفرة النسبية قد تكون مختلفة. لنفترض ، في المجتمع الأول ، أن 90٪ من الأفراد ينتمون إلى نوع واحد وأن الـ 10٪ المتبقية موزعة بين الأنواع التسعة الأخرى.

من ناحية أخرى ، في المجتمع الثاني ، شكلت عشرة أنواع لكل منها 10 ٪ من إجمالي عدد الأفراد. في الحالة الأولى ، يعتبر التوزيع المتساوي للأنواع منخفضًا ، بينما يكون الحد الأقصى في الحالة الثانية. من المأمول أن يتم العثور على توزيع يناسب البيانات من العديد من أنواع المجتمعات المختلفة ويسمح بمقارنة المجتمعات المختلفة من خلال المعلمات التي تحدد التوزيعين. تم اقتراح بعض هذه التوزيعات كنماذج تجريبية بحتة للبيانات.

ومع ذلك ، تم اشتقاق البعض الآخر من فرضيات حول كيفية ارتباط وفرة الأنواع في المجتمع ببعضها البعض. كان من المأمول أنه من خلال تحديد مجموعة من الشروط واشتقاق التوزيع الناتج عن هذه الفرضيات ، يمكن اختبار استنتاجات محددة حول التفاعلات والعلاقات بين الأنواع وبيئتها.

لم يكن هذا النهج مثمرًا للغاية ، لأن نفس التوزيع يمكن غالبًا اشتقاقه من مجموعات متناقضة من المقدمات الأولية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للتوزيعين المستمدين من الافتراضات المتضاربة أن يلائم كلاهما في بعض الأحيان بشكل مناسب مجموعة من البيانات المرصودة. يشبه الوضع مشكلة ملاءمة التوزيعات الرياضية لنمط التشتت المكاني المرصود للأنواع.

لذلك ، حتى إذا كان التوزيع المفترض لا يتناسب مع بيانات علاقة وفرة الأنواع المرصودة ، فإن الملاءمة لا تثبت ولا تدحض افتراضات النموذج. ومع ذلك ، من حيث القيمة الذاتية البحتة ، يمكن أن يساعد استخدام هذه النماذج في تلخيص علاقة وفرة الأنواع المرصودة ، وإنشاء فرضية إرشادية حول التفاعلات بين الأنواع في المجتمع.

بسبب استحالة تحديد أعداد جميع الأنواع في منطقة ما ، يتم إجراء دراسات تنوع الأنواع دائمًا على مجموعة مجموعات تصنيفية معينة ، مثل مفصليات التربة في متر مربع واحد من التربة أو العوالق في متر مكعب واحد من الماء -هيئة. يقتصر المجتمع بالضرورة بشكل تعسفي على كل من المنطقة والتصنيف. شيوع هو أيضا عامل نسبي.

من الشائع وجود عدد كبير من الغزلان من خمسة أفراد لكل فدان ، لكن الأنواع البكتيرية التي تحتوي على 100000 فرد لكل فدان نادر جدًا. يمكن أن يؤدي تأثير الشائع النسبي إلى تحيز خطير في مقاييس تنوع الأنواع إذا تم تضمين كل من المجموعات التصنيفية المتباينة في مجموعة الأنواع التي تم اعتبارها المجتمع. على سبيل المثال ، من الصعب إجراء مقارنات ذات مغزى بين الغزلان والبكتيريا فقط على أساس وفرتها. في هذه المقالة تمت مناقشة قياس تنوع الأنواع فقط.

ومع ذلك ، قد يستشير القارئ المهتم المراجع التالية للعلاقات بمنطقة الأنواع وعلاقات وفرة الأنواع. يمكن قياس العلاقات بين الأنواع من خلال اتباع طريقة بريستون (بريستون ، 1962) ويمكن تقييم علاقة وفرة الأنواع من خلال التوزيع الهندسي (فرضية استباق متخصصة) ، وتوزيع العصا المكسورة ، والتوزيع اللوغاريتمي الطبيعي (ويتاكر ، 1972 مايو ، 1981 جيلر ، 1984 انظر أيضًا Poole، 1974 and Ludwig and Reynolds، 1984).

قد يُنظر إلى تنوع الأنواع على أنها تتكون من مكونين. الأول هو عدد الأنواع في المجتمع ، والتي غالبًا ما يشير إليها علماء البيئة على أنها ثراء الأنواع. المكون الثاني هو تكافؤ الأنواع أو المساواة. يشير التكافؤ إلى كيفية توزيع وفرة الأنواع بين الأنواع.

على مر السنين ، تم اقتراح عدد من المؤشرات لوصف ثراء الأنواع وتساويها. تسمى هذه المؤشرات بمؤشرات الثراء ومؤشرات التكافؤ. يشار إلى المؤشرات التي تحاول الجمع بين كل من الثراء والتساوي في قيمة واحدة بمؤشرات التنوع (عدم التجانس). في الأقسام التالية يتم وصف أنواع مختلفة من الفهارس وإجراءات حساب هذه.

ثراء الأنواع:

بعض المجتمعات بسيطة بما يكفي للسماح بإحصاء كامل لعدد الأنواع الموجودة ، وهذا هو أقدم وأبسط مفهوم لتنوع الأنواع & # 8211 عدد الأنواع في المجتمع. صاغ Margalef (1958) اسم ثراء الأنواع لوصف هذا المفهوم. يمكن إجراء التعداد الكامل في كثير من الأحيان في بعض المجتمعات ، مثل مجتمعات الطيور في الموائل الصغيرة. لكن غالبًا ما يكون من المستحيل تعداد كل الأنواع في معظم المجتمعات. كلما كبرت العينة ، زاد العدد المتوقع للأنواع. تم استخدام الإجراءات التالية لقياس مؤشرات ثراء الأنواع المختلفة.

يعتمد هذا التقدير على التواتر الملحوظ للأنواع الفريدة في المجتمع ويتم الحصول عليها على النحو التالي (Helteshe and Forrester ، 1983). يُعرَّف النوع الفريد على أنه نوع يحدث في تربيع واحد فقط. الأنواع الفريدة من نوعها هي أنواع نادرة من الناحية المكانية وليست بالضرورة نادرة العدد ، حيث يمكن أن تكون متجمعة بشكل كبير. من Heltshe and Forrester (1983) ،

تقدير Jackknife لعدد الأنواع هو كما يلي:

حيث (S) = تقدير Jackknife لثراء الأنواع

s = العدد الإجمالي المرصود للأنواع الموجودة في n quadrats

n = إجمالي عدد المربعات التي تم أخذ عينات منها

ك = عدد الأنواع الفريدة

فيما يلي تباين تقدير Jackknife لثراء الأنواع:

حيث var (S) = تقدير تباين Jackknife لثراء الأنواع

Fي = عدد المربعات التي تحتوي على أنواع فريدة j (j = 1، 2، 3، & # 8230 & # 8230، s)

ك = عدد الأنواع الفريدة

n = إجمالي عدد المربعات التي تم أخذ عينات منها

يمكن استخدام هذا التباين للحصول على حدود الثقة لمقدر Jackknife على النحو التالي:

يميل هذا المؤشر إلى المبالغة في تقدير عدد الأنواع في المجتمع (Heltshe and Forrester ، 1983). عادة ما يكون هذا التحيز أقل من التحيز السلبي لعدد الأنواع المرصودة (5) ، والتي ، كقاعدة عامة ، تكون دائمًا أقل من القيمة الحقيقية لثراء الأنواع في المجتمع. مقدر Jackknife لثراء الأنواع هو ضعف عدد الأنواع المرصودة. لذلك ، لا يمكن استخدام هذا النهج للمجتمعات التي بها أعداد كبيرة بشكل استثنائي من الأنواع الفريدة أو المجتمعات التي تم أخذ عينات منها قليلاً جدًا (بحيث تكون S منخفضة).

إجراء التمهيد:

هذه طريقة بديلة لتقدير ثراء الأنواع من عينات المربعات (سميث وفان بيل ، 1984). ترتبط هذه الطريقة بـ Jackknife ، ولكنها تتطلب محاكاة على جهاز كمبيوتر للحصول على تقديرات.

جوهر إجراء التمهيد هو كما يلي:

1. ارسم عينة عشوائية من الحجم n من q التربيعات داخل الكمبيوتر ، باستخدام أخذ العينات مع الاستبدال ، هذا هو & # 8220 عينة الحذاء & # 8221.

2. احسب تقدير ثراء الأنواع من المعادلة (Smith and van Belle، 1984) أدناه:

حيث B (S) = تقدير Bootstrap لأنواع الثراء

5 = عدد الأنواع المرصودة في البيانات الأصلية

صأنا = نسبة التربيعات n التي تحتوي على أنواع موجودة

3. كرر الخطوتين 1 و 2 N مرة في الكمبيوتر ، حيث يكون N بين 50 و 200.

يتم إعطاء التباين في تقدير التمهيد هذا أدناه:

حيث var [B (S)] تباين تقدير التمهيد لثراء الأنواع

فاي جاي = نسبة التربيعات n التي تحتوي على كلا النوعين i والنوع j غائبان

وفقًا لـ Smith and van Belle (1984) ، يكون مؤشر Jackknife مناسبًا عندما يكون عدد المربعات صغيرًا ، وفي حالة وجود عدد كبير من المربعات ، يكون bootstrap أكثر فائدة.

عدم تجانس الأنواع أو التنوع:

تدمج مؤشرات التنوع أو عدم التجانس كلاً من ثراء النوعين وتكافؤهما في قيمة واحدة.

حدد ويتاكر (1972) ثلاثة مستويات مميزة من تنوع الاهتمام لعلماء البيئة:

(1) ألفا (α) أو ضمن تنوع الموائل

(2) بيتا (β) أو بين تنوع الموائل (أي التغييرات على طول التدرجات البيئية) و

(3) جاما (γ) أو تنوع المناظر الطبيعية على نطاق واسع (مركب من تنوع α و). يتم التعامل مع تنوع ألفا الأول بالتفصيل ثم التنوع β و.

مؤشر شانون وينر (H '):

ربما كان هذا الفهرس هو المؤشر الأكثر استخدامًا في البيئة المجتمعية. يعتمد على نظرية المعلومات (Shannon and Wiener ، 1949) وهو مقياس لمتوسط ​​درجة & # 8220uncertainty & # 8221 في التنبؤ بالأنواع التي يختارها الفرد عشوائيًا من مجموعة من الأنواع S و N أفراد.

يزداد متوسط ​​عدم اليقين هذا مع زيادة عدد الأنواع ومع ازدياد توزيع الأفراد بين الأنواع. وبالتالي ، فإن H & # 8217 له خاصيتان جعلت منه مقياسًا شائعًا لتنوع الأنواع: (1) H & # 8217 = 0 إذا وفقط إذا كان هناك نوع واحد في العينة ، و (2) H & # 8217 يكون الحد الأقصى فقط عندما يتم تمثيل جميع أنواع S بنفس العدد من الأفراد ، أي توزيع متساوٍ تمامًا للوفرة.

معادلة دالة شانون-وينر ، التي تستخدم اللوغاريتمات الطبيعية (In) ، هي كما يلي:

حيث H & # 8217 هو متوسط ​​عدم اليقين لكل نوع في مجتمع لانهائي يتكون من أنواع S ذات الوفرة النسبية المعروفة p1، ص2، ص3، & # 8230 & # 8230 .. صس. S و pأنا& # 8216s هي معلمات سكانية ، وفي الممارسة العملية ،

تم تقدير H & # 8217 من عينة على النحو التالي:

أينأناهو عدد الأفراد الذين ينتمون إلى إيث من الأنواع S في العينة و n هو العدد الإجمالي للأفراد في العينة. المعادلة (7) هي الأكثر شيوعًا من هذا الفهرس التي يستخدمها علماء البيئة. ومع ذلك ، فإن هذا التقدير متحيز لأن العدد الإجمالي للأنواع في المجتمع (S) سيكون على الأرجح أكبر من عدد الأنواع التي لوحظت في العينات (S). لحسن الحظ ، إذا كانت n كبيرة ، فسيكون هذا التحيز صغيرًا.

مؤشر Brillouin:

سيتم التعامل مع العديد من عينات المجتمع كمجموعات وليس كعينة عشوائية من مجتمع بيولوجي كبير (Pielou 1966). في أي حالة يمكن فيها افتراض أن البيانات عبارة عن مجموعة محدودة ويتم أخذ العينات بدون استبدال ،

المقياس النظري للمعلومات المناسبة للتنوع هو صيغة Brillouin & # 8217s:

حيث H = مؤشر Brillouin & # 8217s

N = إجمالي عدد الأفراد في المجموعة بأكملها

ن1 = عدد الأفراد المنتمين إلى الأنواع 1

ن2 = عدد الأفراد المنتمين إلى النوع 2 (إلخ.)

كان Margalef (1958) أول من اقترح استخدام مؤشر Brillouin & # 8217s كمقياس للغوص.

هناك الكثير من الجدل في الأدبيات حول ما إذا كان مؤشر Brillouin أو مؤشر Shannon-Wiener هو مقياس أفضل لتنوع الأنواع (Peet، 1974 Washington، 1984). في الممارسة العملية ، هذه الحجة ليست ذات صلة بعلماء البيئة الميدانيين. لأن H 1 و H 1 متطابقان تقريبًا لمعظم العينات البيئية (عندما يكون N كبيرًا). يشير Legendre and Legendre (1983) أيضًا إلى أنه لا يمكن استخدام مؤشر Brillouin & # 8217s عند استخدام الكتلة الحيوية أو الغطاء أو الإنتاجية كمقياس لأهمية الأنواع في المجتمع. يمكن استخدام عدد الأفراد فقط في المعادلة (8).

تنوعات بيتا وجاما وعلاقاتهما بتنوع ألفا:

يُعرف تنوع ألفا أيضًا بالتنوع المحلي وهو عدد الأنواع في منطقة صغيرة ذات موائل موحدة إلى حد ما. تنوع جاما أو التنوع الإقليمي هو العدد الإجمالي للأنواع التي لوحظت في جميع الموائل داخل المنطقة. حسب المنطقة ، يعني علماء البيئة عمومًا منطقة جغرافية لا تحتوي على حواجز كبيرة لتشتت الكائنات الحية.

وبالتالي ، فإن حدود المنطقة تعتمد على الكائنات الحية التي يتم النظر فيها. النقطة المهمة هي أنه ، داخل منطقة ما ، يجب أن تعكس توزيعات الأنواع اختيارها للموائل المناسبة بدلاً من عدم قدرتها على الانتشار إلى منطقة معينة (Ricklefs and Miller ، 1999).

عندما يتم العثور على كل نوع في جميع الموائل داخل المنطقة ، تكون التنوعات المحلية (α) والإقليمية (γ) متساوية. يشير علماء البيئة إلى الاختلاف في الأنواع من موطن إلى آخر على أنه تنوع بيتا. كلما زاد الاختلاف أو معدل دوران الأنواع بين الموائل ، زاد تنوع بيتا.

يمكن الاستشهاد بمثال لمناقشة العلاقة بين تنوع ألفا وبيتا وجاما. افترض أن هناك أربع مناطق وكل منطقة تحتوي على أربعة موائل. في الحالة الأولى (أ) يكون التنوع في كل موطن (تنوع ألفا) هو نفسه في جميع الموائل الأربعة (دع كل موطن يحتوي على النوعين A و B ، وثراء الأنواع 2 (المتوسط ​​= 8/4 = 2).

التنوع الإقليمي (جاما) هو أيضًا نوعان (يوجد في المنطقة نوعان فقط). تنوع بيتا (معدل الدوران) هو جاما / ألفا = 2/2 = 1. في الحالة الثانية (ب) من أصل أربعة موائل ، يحتوي أحدها على النوعين A و B ، التالي C ، التالي D والأخير E. موطن واحد (النوعان A و B) وواحد للثلاثة الأخرى (الأنواع C و D و E تحدث بمفردها في كل موطن ، مما ينتج عنه تنوع ألفا متوسط ​​(<2 + 1 + 1 + 1> / 4) يبلغ 1.25. جاما التنوع هو 5 (5 أنواع في جميع الموائل الأربعة) ، لذا فإن تنوع بيتا هو جاما / ألفا (5 / 1.25) = 4.

في الحالة الثالثة (ج) يحتوي موطنان على نوع أ واثنان آخران من النوع ب. تنوع ألفا هو (1 + 1 + 1 + 1) / 4 = 1 ، وفي المنطقة يوجد نوعان ، وبالتالي ، تنوع جاما هو 2 ، وتنوع بيتا هو 2/1 = 2. في الحالة الأخيرة (د) ، كل موطن مشغول بنفس الأنواع الثلاثة A و B و C.

لذلك ، تنوع ألفا هو 12/4 = 3 ، في المنطقة هناك ثلاثة أنواع وتنوع جاما هو 3 وبيتا 3/3 = 1. المناطق (أ) و (د) لها نفس التنوع بيتا ولكن تنوعات ألفا وغاما هي مختلفة ، مما يشير إلى القليل من دوران الأنواع في تلك المناطق.

تدابير التكافؤ:

في عينة عندما تكون جميع الأنواع وفيرة بشكل متساوٍ ، يبدو من البديهي أن مؤشر التكافؤ يجب أن يتم تعظيمه وتقليله نحو الصفر حيث تتباعد الوفرة النسبية للأنواع بعيدًا عن التكافؤ.

صيغتان ممكنتان:

حيث D = مؤشر ملاحظ لتنوع الأنواع

دالأعلى = أقصى مؤشر ممكن للتنوع ، بالنظر إلى الأنواع S وعدد الأفراد

ددقيقة = أدنى مؤشر ممكن للتنوع ، مع الأخذ في الاعتبار S و N.

هذان المقياسان (المسمى V & # 8217 و V بواسطة Hurlbert ، 1971) متقاربان للعينات الكبيرة ، وتشيع استخدام مقاييس التكافؤ من النوع الأول (V ') في الأدبيات. تتراوح جميع مقاييس التكافؤ من 0 إلى 1.

بالنسبة لوظيفة Shannon-Wiener ، يحدث أقصى تنوع ممكن وفقًا للصيغة التالية:

ربما يعتمد مؤشر التكافؤ الأكثر شيوعًا الذي يستخدمه علماء البيئة على وظيفة Shannon-Weiner:

حيث J & # 8217 = مقياس التكافؤ (النطاق من 0 إلى 1)

H & # 8217 = دالة شانون وينر (المعادلة 6)

ح & # 8217الأعلى = أقصى قيمة لـ H (المعادلة 11)

هناك مشكلة عامة مع جميع مقاييس التكافؤ تفترض جميعها أن العدد الإجمالي للأنواع في المجتمع معروف (بيلو ، 1969). ولكن يكاد يكون من المستحيل دائمًا تحديد هذا الرقم للمجتمعات الغنية بالأنواع. نظرًا لأن أعداد الأنواع المرصودة يجب أن تكون دائمًا أقل من الأرقام الحقيقية للأنواع في المجتمع ، فإن نسب التكافؤ دائمًا ما تكون مبالغًا فيها (شيلدون ، 1969). أوصى Peet (1974 ، 1975) و Routledge (1983) بعدم استخدام مقاييس التكافؤ في العمل البيئي ما لم يكن عدد الأنواع في المجتمع بأكمله معروفًا. قد يكون هذا ممكنًا في بعض مجتمعات المناطق المعتدلة وفي المجتمعات الاستوائية المدروسة جيدًا (كريبس ، 1989).

استنتاج:

تنوع الأنواع هو مفهوم مزدوج يشمل عدد الأنواع في المجتمع والتكافؤ الذي ينقسم به الأفراد بين الأنواع. هناك العديد من الطرق لقياس تنوع الأنواع والكثير من الجدل حول مؤشرات التنوع الأفضل.

جميع مقاييس التنوع لها بعض القيود وهذا يشمل مؤشرات ثراء الأنواع ومؤشرات التنوع ومؤشرات التكافؤ. من السهل حساب هذه المقاييس ، ولكن يصعب تفسيرها عادةً. في بعض المجتمعات التي بها عدد قليل من الأنواع ، من السهل تحديد مدى ثراء الأنواع. ولكن في جميع الحالات الأخرى ، فإن قائمة الأنواع وحجم العينة متناسبان بشكل مباشر.

تسمح تقنية الندرة بتعديل سلسلة من العينات إلى حجم عينة مشترك (عدد الأفراد) بحيث يمكن مقارنة ثراء الأنواع بين العينات (كريبس ، 1989). يمكن إجراء تقدير Jackknife لثراء الأنواع لأخذ العينات الرباعية. ثراء الأنواع وتساويها مرتبطان بمقاييس عدم التجانس في مؤشر واحد للتنوع. تضع مقاييس عدم التجانس معظم الوزن على الأنواع النادرة في العينة ، وتعد وظيفة Shannon-Wiener مثالًا على هذه القياسات.

بمساعدة نسبة عدم التجانس الملحوظ إلى أقصى قدر ممكن من عدم التجانس ، عندما يكون لجميع الأنواع نفس العدد من الأفراد ، يمكن تقدير التكافؤ. لم يتم استخدام مقاييس التكافؤ لتحقيق فائدة كبيرة في تحليل المجتمع لأن جميع المقاييس منحازة إلى الأعلى ما لم يكن العدد الإجمالي للأنواع في المجتمع معروفًا.


ألفا أو بيتا أو جاما: أين يذهب كل التنوع؟

يتأثر الثراء التصنيفي العالمي بالاختلاف في ثلاثة مكونات: داخل المجتمع ، أو ألفا ، أو التنوع بين المجتمع ، أو بيتا ، والتنوع وبين المنطقة ، أو التنوع جاما. تم استخدام مجموعة بيانات تتكون من 505 قائمة حيوانات موزعة على 40 فترة طبقية وست مناطق بيئية للتحقيق في كيفية تأثير التباين في تنوع ألفا وبيتا على التنوع العالمي من خلال حقب الحياة القديمة ، وخاصة خلال إشعاعات Ordovician. كما أظهر Bambach (1977) لأول مرة ، زاد تنوع ألفا بنسبة 50 إلى 70 في المائة في البيئات البحرية البحرية خلال Ordovician ثم ظل ثابتًا بشكل أساسي لبقية حقبة الحياة القديمة. الزيادة غير كافية ، ومع ذلك ، لمراعاة ارتفاع 300 في المئة لوحظ في التنوع الجنيس العالمي. يتضح أن تنوع بيتا بين المجتمعات ذات القاع الناعم قد زاد أيضًا بشكل ملحوظ خلال أوائل حقب الحياة القديمة. يرتبط هذا التغيير بتحسين اختيار الموائل ، والتخصص العام المتزايد المفترض ، بين الأصناف المتنوعة أثناء إشعاعات Ordovician. إلى جانب تنوع ألفا ، لا يزال التغيير المقاس في تنوع بيتا يمثل نصف الزيادة في التنوع العالمي فقط. ربما لا ترتبط المصادر الأخرى للزيادة بالتنوع في تنوع جاما بل بمظهر و / أو توسع الشعاب العضوية ، والمجتمعات الصلبة ، وغابات البريوزوان ، والحدائق الصليبية خلال العصر الأوردوفيشي.


الخلايا التائية

خلايا ألفا / بيتا (وألفا وبيتا)

  • ألفا شرائح الجينات المتسلسلة على الكروموسوم 14 و
  • بيتا شرائح الجينات المتسلسلة على الكروموسوم 7

ومثل الخلايا البائية ، يحدث أكبر تنوع في مستقبلات خلايا ألفا وبيتا التائية في المنطقة الثالثة المحددة للتكامل (CDR3) من سلاسل ألفا وبيتا بسبب

  • التنوع الوصلي بين المقاطع V و J و D و
  • إضافة منطقة ن النيوكليوتيدات.

ومع ذلك ، لا يبدو أن الخلايا التائية تستخدم الطفرة الجسدية لزيادة تنوع المستقبلات. تكشف القياسات الفعلية للذخيرة البشرية عن رقم يبلغ حوالي 2.5 × 10 7.


ماذا عن حالات العدوى بعد التطعيم؟

للإجابة على هذا السؤال ، يستشهد الخبراء ببيانات من دراسة للمراقبة السكانية في المملكة المتحدة ، تُظهر أن حالات الإصابة بفيروس COVID-19 الموثقة جينوميًا "نادرة" ، والأكثر ندرة هي تلك الخطيرة. أظهرت إحدى الدراسات أن معدل تكرار الإصابة ≤ 0.4٪ من أصل 4 ملايين حالة كان يطلق عليها اسم "الأخبار الجيدة". قال الدكتور إريك توبول ، أستاذ الطب الجزيئي والمدير المؤسس لمعهد سكريبس البحثي للطب ، "إنه يخبرنا أن المناعة السابقة لفيروس كوفيد صلبة (لكنها أقوى مع لقاح بجرعة واحدة). وهذا سيساعد #BlockDelta". ونائب الرئيس التنفيذي لأبحاث سكريبس.

تظهر البيانات الحالية أن هناك خطرًا منخفضًا للإصابة مرة أخرى بفيروس SARS-CoV-2. كان هناك 15893 حالة إعادة إصابة محتملة بفيروس SARS-CoV-2 التي تم تحديدها حتى 30 مايو 2021 في إنجلترا طوال الوباء ، من بين ما يقرب من 4 ملايين شخص مصاب بعدوى مؤكدة.

المصدر: Public Health England (PHE) ، تم نشره في 17 يونيو 2021


مقدمة

تتطلب اتفاقية التنوع البيولوجي (CBD) أن تتعهد الدول الموقعة عليها بإجراء قوائم جرد للتنوع البيولوجي الخاص بها ، ورصد التغيرات في التنوع البيولوجي ووضع خطط بشأن كيفية الحفاظ على التنوع البيولوجي. هذا أمر جدير بالثناء ، لكنه يفترض أننا نعرف كيفية قياس ورصد التنوع البيولوجي. في المجال البحري ، هذا الافتراض بعيد عن الصحة.

يشمل التنوع البيولوجي مجموعة من مستويات التنظيم المختلفة من التباين الجيني بين الأفراد والسكان ، إلى تنوع الأنواع ، والتجمعات ، والموائل ، والمناظر الطبيعية ، والمقاطعات الجغرافية الحيوية. لقد قدمت سابقًا مراجعة عامة للتنوع البيولوجي البحري (Gray، 1997a) ولكن هنا سننظر في المشكلات المنهجية في قياس عدد الأنواع والأفراد في منطقة معينة.

تقتصر معظم دراسات التنوع البيولوجي على عدد الأنواع في منطقة معينة ، و ثراء الأنواع. لكن عدد الأنواع وحده لا يصف هيكل تجميع الأنواع في منطقة معينة لأن عدد الأفراد لكل نوع يختلف. تم اشتقاق مجموعة متنوعة من المؤشرات مع الأخذ في الاعتبار الوفرة النسبية للأنواع (انظر Magurran ، 1984 للحصول على حساب كامل). تأخذ هذه المؤشرات في الاعتبار ثراء الأنواع وكيفية توزيع الأفراد بالتساوي بين الأنواع (التكافؤ أو الإنصاف). بعد Peet (1974) ، أسمي هذا تنوع عدم التجانس.

اقترح ويتاكر (1960) أن هناك نطاقًا في مقاييس ثراء الأنواع. دعا عدد الأنواع الموجودة في العينة ألفا (أو داخل الموطن) تنوع، وشعرت أن هذه كانت الوحدة الأساسية للتنوع. اقترح ويتاكر (1960) أيضًا وجود بيتا (أو بين الموطن) تنوع، وتنوع الأنواع المقاسة على أوسع نطاق أسماه تنوع جاما. في المقابل ، شعر Rosenzweig (1995) أن مصطلح تنوع جاما كان زائدًا لأنه ببساطة العدد الإجمالي للأنواع في مقاطعة بيولوجية. بينما يبدو أن مخطط ويتاكر له منطق من الناحية العملية ، إلا أن هناك صعوبات في تحديد وتفسير هذه المقاييس. وبالتالي ، هناك حاجة للنظر في هذه المصطلحات بالتفصيل للوصول إلى تعريفات مقبولة وطرق متفق عليها لقياس المقاييس المختلفة لثراء الأنواع وتنوع عدم التجانس.

توجد أيضًا مشكلات عند محاولة مقارنة التنوع من مناطق مختلفة. على سبيل المثال ، عند محاولة نشر أوراق بحثية حديثة تقارن بين التنوع الساحلي وأعماق البحار (Gray، 1994 Gray et al.، 1997) ، ذكر المحكمون أنه لم يكن من الصحيح ببساطة مقارنة ثراء الأنواع الساحلية وأعماق البحار. كان السبب المعطى هو أن عينات أعماق البحار كانت دائمًا من موطن موحد واحد (ضمن تنوع الموائل) بينما كانت العينات الساحلية من العديد من الموائل ، والتي دعاها المراجعون بين تنوع الموائل. مثل هذه الحجة خاطئة لسببين. أولاً ، من المبرر تمامًا طرح السؤال: هل يوجد المزيد من الأنواع في منطقة ساحلية مماثلة مقارنة برواسب أعماق البحار ، بغض النظر عن الاختلافات المحتملة في الموائل؟ بعد كل شيء ، من الصحيح مقارنة ثراء الأنواع في الغابات الاستوائية المطيرة بتلك الموجودة في غابة البلوط الشمالية ، على الرغم من أن هذه موائل مختلفة. ولكن ، ربما الأهم من ذلك ، أن الحكام لم يفهموا حقيقة ما بين تنوع الموائل (بيتا). عرّف ويتاكر (1960) تنوع بيتا على أنه مدى استبدال الأنواع أو التغيير الحيوي على طول التدرجات البيئية. تنوع بيتا ليس مقياسًا لعدد الأنواع في الموائل المختلفة في منطقة ما.

تتعلق معظم دراسات التنوع والمصطلحات المصاحبة لها بالأنظمة الأرضية. ومع ذلك ، تختلف الأنظمة البحرية عن الأنظمة الأرضية في عدد من الطرق. بشكل ثانوي ، عادة ما يتم أخذ العينات بشكل أعمى لأنه لا يمكن تحديد مدى الموائل أو التجمع في كثير من الأحيان ، والحدود أقل تميزًا من تلك الموجودة على الأرض. النظم البحرية مفتوحة مع العديد من الأنواع المنتشرة على مساحات واسعة عن طريق اليرقات. اقترح ستيل (1985) أنه في البحر تختلف الاختلافات في الزمان والمكان عن تلك الموجودة على الأرض. طورت دراسات التنوع البحري أساليبها ومصطلحاتها الخاصة التي تجاهلها علماء البيئة الأرضية. For example, Sanders (1968) rarefaction technique for comparing samples of differing size was reinvented by Coleman (1981) and gives almost identical results (Brewer and Williamson, 1994). This review analyses the above issues, proposes a uniform notation for species richness and uses some Norwegian data to illustrate approaches that can be taken.


Assertion Reason Questions for Biology Chapter 37 Biodiversity and its Conservation

الاتجاهات: In the following questions, a statement of assertion is followed by a statement of reason.
Mark the correct choice as:
(أ) إذا كان كل من التأكيد والسبب صحيحين وكان السبب هو التفسير الصحيح للتأكيد.
(b) If both Assertion and Reason are true but Reason is not the correct explanation of Assertion.
(c) If Assertion is true but Reason is false.
(د) إذا كان كل من التأكيد والسبب خاطئين.

س 1. Assertion : Alpha diversity is said· to be higher if the dissimilarity between communities is higher.
Reason :Alpha diversity is a measure of diversity between the communities.

Answer Answer: (d) Alpha diversity (within-community diversity) refers to the diversity of organisms sharing the same community/ habitat. A combination’ of species richness and equitability/evenness is used to represent diversity within a community or habitat. Generally, greater the species richness, greater is the species diversity. Species frequently change when habitat or community changes. The rate of replacement of species along a gradient of habitats or communities is called beta diversity between-community diversity. Higher the heterogeneity in the habitats in a region or greater the dissimilarity between communities, higher is the beta diversity. Diversity of the habitats over the total landscape or geographical area is called gamma diversity.

Q.2. Assertion: The species diversity present in a given community or habitat is referred to as alpha diversity.
Reason: Alpha diversity is usually expressed by species richness and species evenness in that community habitat.

Answer Answer: (a) Alpha diversity within community diversity is species diversity in a given community or habitat. It is dependent upon species richness and species evenness/ equitability. There is a lot of competition, adjustments and interrelationships amongst members of the same community. The number of species per unit area is called species richness. Number of individuals of different species represent species evenness or species equitability.

س 3. Assertion : Diversity observed in the entire geographical area, is called gamma diversity.
Reason : Bio-diversity decreases from high altitude to low altitude.

Answer Answer: (c) Biodiversity is not uniform on the earth. It varies with change in latitude or altitude. Biodiversity increase, when we move from high to low latitude (i.e. from the poles to the equator).

س 4. Assertion : A biosphere reserve is a specified area.
Reason : No restriction on human activities has been imposed in biosphere reserve.

س 5. Assertion : In tropical rain forests. O-horizon and A-Horizon of soil profile are shallow and nutrient-poor.
Reason : Excessive growth of micro-organisms in the soil depletes its organic content. [AIIMS 2006]

Answer Answer: (c) O-horizon occupies the topmost soil and is rich in mineral and decomposed organic matter (humus). A-horizon is dark coloured and has abundant minerals mixed with humus.

Q.6. Assertion: Communities that comprise of more species tend to be more stable.
Reason: A higher number of species results in less animal variation in total biomass. [AIIMS 2017].

Answer Answer: (a) Communities with higher number of species are more stable as it can resist occasional disturbances. A stable community should show less variation in productivity from year to year and resistance towards alien species.

Q.7. Assertion: Community with more species tends to be more stable than those with less species.
Reason: More will be the species, less will be year to year variation in total biomass.

Answer Answer: (a) Communities with more species tend to be more stable than those with less species. It is able to resist occasional disturbance . A stable community should not show too much variation in productivity from year to year it must be resistant to invasions by alien species. David Tilman’s long term experiments showed the plots with more species, experience less year to year variation in total biomass.

س 8. Assertion: A stable community should not show too much variation in productivity from year to year.
Reason: A stable community must be resistant to invasions by the alien species.

Answer Answer: (b) A stable community should not show too much variation in productivity from year to year it must be either resistant or resilient to occasional disturbances (natural or man-made), and it must also be resistant to invasions by alien species.

Q.9. Assertion: Decrease in species diversity occurs as we ascend a high mountain.
Reason: Decrease in species diversity occurs with increase in altitude due to rise in temperature.

Answer Answer: (c) Barring arid/semiarid and aquatic habitats, biodiversity shows a latitudinal and altitudinal gradient. A decrease in species is observed as we ascend a high mountain due to drop in temperature (lapse temperature being 6.5°C for 1 km or 1000 m) and greater seasonal variability.

Q.10. Assertion : Most common forest type in India is tropical dry deciduous forests.
Reason : They are common in West Bengal.

Answer Answer: (c) The tropical monsoon deciduous forests are found in areas receiving an annual rainfall of 100 to 200cms in India, with a distinct dry and rainy season and minimum temperature. The south western ghats moist deciduous forests are a tropical moist broad leaf forest ecoregion of southern India. It covers the southern portion of the Western Ghats range and the Nilgiri Hills between 250 and 1000 meters elevation in Kerala, Karnataka and Tamil Nadu states.

س 11. Assertion : Tropical latitudes have greater biological diversity then temperate latitudes.
Reason : Tropical regions remain relatively undisturbed for millions of years.

Answer Answer: (a) Tropical latitudes have greater biological diversity. It is quite true. Ecologists and evolutionary biologists have proposed various hypothesis in support of this. Speciation is generally a function of time and unlike temperate regions, subjected to frequent glaciations. In the past, tropical latitudes remained undisturbed for millions of years, where species continued to flourish.

س 12. Assertion: If the species-area relationships are analyzed among very large areas like the entire continents, the value of Z i.e., slope of line lies in the range of 0.1 to 0.2.
Reason: The value of Z i.e., slope of line of species area relationships lies in the range of 0.6 to 1.2 when analysis is done among small areas.

Q.13. Assertion: Speciation is a function of time and tropical regions had got a long evolutionary time for species diversification as compared to temperate regions.
Reason: Temperate regions have undergone frequent glaciations in the past whereas tropical regions have remained relatively undisturbed for millions of years.

Answer Answer: (a) Speciation is a function of time. Temperate regions have undergone frequent glaciations in the past, due to which many species had been killed. However, tropical latitudes have remained relatively undisturbed for millions of years and thus, had a long evolutionary time for species diversification.

Q.14. Assertion: Taiga is also called North coniferous forest.
Reason: The ground flora is absent in Taiga.

Q.15. Assertion: Temperate deciduous forest is two – storeyed forest.
Reason: Two stories are formed of soft wood and hard wood trees.


قياس التنوع البيولوجي

A subscription to JoVE is required to view this content.
ستتمكن من رؤية أول 20 ثانية فقط.

يتوافق مشغل الفيديو JoVE مع HTML5 و Adobe Flash. المتصفحات القديمة التي لا تدعم HTML5 وبرنامج ترميز الفيديو H.264 ستظل تستخدم مشغل فيديو يعتمد على Flash. نوصي بتنزيل أحدث إصدار من Flash هنا ، لكننا ندعم جميع الإصدارات 10 وما فوق.

إذا لم يساعد ذلك ، فيرجى إخبارنا بذلك.

التنوع البيولوجي. تستحضر الكلمة روعة غابة عظيمة ، أو ثراء المحيط المزدحم ، وتُعرَّف ببساطة على أنها مجموعة متنوعة من الكائنات الحية في نظام بيئي مهم. لحماية التنوع البيولوجي ، يجب أن يكون العلماء قادرين على قياسه. هذا يعني معرفة عدد الأنواع المختلفة التي تعيش معًا في مساحة معينة. ما هي الطريقة الملائمة لحساب الأنواع؟

ستكون محاولة عد كل شيء في نظام بيئي كامل أمرًا مستحيلًا ، لذلك يستخدم العلماء أداة تسمى المربع الرباعي ، وهو إطار ذو حجم ثابت يتم وضعه عشوائيًا في البيئة لإجراء العد. بعد فهرسة الأنواع والأفراد الموجودين في هذا القسم الصغير ، تتكرر العملية ، بوضع المزيد من المربعات بشكل عشوائي ، أو بدلاً من ذلك ، في مواضع محددة على طول خط عبر البيئة ، يشار إليها باسم المقطع العرضي.

من أجل تقدير العدد الإجمالي للأنواع في منطقة ما ، يتم استخدام منحنيات تراكم الأنواع. إذا تم رسم العدد التراكمي للأنواع الموجودة في المربع مقابل عدد المربعات التي تم أخذ عينات منها ، فسيظهر منحنى. على سبيل المثال ، في مجموعة البيانات هذه ، عندما تم فحص أربعة كوادرات ، وجد أن هناك 10 أنواع فريدة من نوعها. ستة تحتوي على 17 وما إلى ذلك. يمثل الخط المقارب لهذا النوع من المنحنيات تقديرًا لعدد الأنواع التي تدعمها البيئة. في هذه الحالة ، يكون حوالي 30. ولكن في حين أن قياس التنوع في موقع واحد مفيد بشكل لا يصدق ، فإن مقارنة المواقع على مساحة أكبر يمكن أن تعطينا مؤشرًا أكبر على التنوع.

في عام 1972 ، وصف عالم البيئة روبرت ويتاكر ثلاثة أنواع رئيسية من التنوع البيولوجي ، ألفا وبيتا وجاما. يشير تنوع ألفا ببساطة إلى عدد الأنواع في منطقة ما وغالبًا ما يشار إليه على أنه ثراء الأنواع. على سبيل المثال ، يوجد في هذا الموقع سبعة أنواع مختلفة ، وبالتالي فإن درجة ألفا هي سبعة. الموقع الثاني ، الموقع B ، به خمسة أنواع ، والثالث ، الموقع C ، به سبعة أنواع. But by comparing between sites, we can determine what is called the beta diversity, the sum of species unique to each area. So if we compare site A with site B, we see three species in common between the two. Counting the remaining species, we find that there are six. This means that there is a beta diversity between site A and site B of six. Sites A and C also have three species in common, leaving eight unique ones. This is a beta diversity of eight. Sites B and C have two common species between them, or a beta diversity value of eight. Finally, gamma diversity is the number of different species in all sites combined. In this example, there is a gamma diversity of 12. So to summarize the three kinds of biodiversity, we can look at them this way, alpha, beta, and gamma. As well as recording diversity, scientists often refer to species evenness, meaning how many individuals of each type are present. For example, these two sites have the same richness, or alpha diversity, as they both have seven species. But site A is relatively overrun by rabbits with low numbers of the other species, whereas site B has a pretty even distribution of species, so it is considered to have greater evenness compared to site A. Scientists generally considered ecosystems with higher richness and evenness, i.e. many evenly distributed species, to be the healthiest. Disturbed habitats, often due to the actions of humans, like farming or pollution, often have poor richness and evenness. Being able to compare sites is critical because it allows researchers to determine the relative health of ecosystems.
In this laboratory, you will carry out quadrat and transect sampling at three different environmental sites, as well as carrying out a laboratory simulation, and then analyze the data collected to describe the observed biodiversity.

Diverse ecosystems are important for the health of the planet and our survival as humans it is therefore incredibly important for us to understand and measure biodiversity, which is defined as the variability among living organisms in an ecosystem. Biodiversity can be measured at many different levels including genetic, species, community, and ecosystem. One way to measure biodiversity is to assess species richness of an ecosystem, which is the total number of distinct species within a local community. While having many species generally coincides with having a diverse and healthy ecosystem, the evenness also needs to be considered. Evenness refers to the equality of the proportion of each species within an area or community. For instance, when one species dominates the area while the others are very rare, the biodiversity in this area is lower than in an area with species of equal abundance. Therefore, areas with many species that are relatively equal in abundance have the highest values of biodiversity.

Estimating Biodiversity

The differences in richness and evenness between two communities can be visualized by rank-abundance curves. If the number of species is equal, the shape of the line can tell us which community is more diverse. If the line is flat, there is high evenness among species. However, if the line quickly dips, the evenness is low. If richness and evenness are both different between two communities, biologists must use equations to calculate diversity. These equations weight the importance of each component differently, and a consensus on which equation is the best at calculating diversity is still debated.

Sometimes there are too many species in an area that it is unrealistic to count every single species. For example, a single tree in the Amazon Rainforest may contain hundreds of species of beetles. To circumvent this problem, ecologists use sampling tools called quadrats. A quadrat is simply a frame with a known internal area. For example, to measure the species richness of a one-acre field of grass, ecologists randomly place the quadrat in the field and count the species within the quadrat, instead of counting all of the species within the acre. They may also systematically sample by using transect tapes. Transects are stretched across the field, and quadrats are then placed along the transect at regular intervals. This method is semi-random and ensures ample coverage of sampling across the entire field to estimate its biodiversity.

While quadrats and transects may pick up most of the species, some rare species may go unnoticed. In this case, ecologists may use a species accumulation curve, which represents the cumulative number of species seen in a series of quadrats. The y-axis of the curve represents the total number of observed species, whereas the x-axis represents the number of quadrats for which species have been enumerated. The total number of species in the first quadrat represents the first point on the graph. Each successive point represents the number of new species found in each new quadrat sampled, plus all of the species from the previous quadrats. At some point, there will be few or no additional species found in each new quadrat sampled, and the curve will approach an asymptote, which is an estimate of the total number of species present. Even if the asymptote is never reached because of many rare species, biologists can estimate the total number based on this curve.

If comparisons need to be made among different areas or scales, alpha, beta, and gamma diversity measures are used. Alpha-diversity (α) refers to the number of species in an area. Beta-diversity (β) compares two different areas and is the sum of species unique to each area. Gamma-diversity (γ) is the number of species in many areas combined into a region. By using these measures, biologists can get an idea of diversity over space, including both small and large scales.

Threats to Biodiversity and their Implications

Biodiversity around the world is threatened by pollution, climate change, and invasive species. A main underlying reason for efforts to maintain biodiversity is based on ecosystem functioning. Ecosystems are made up of many working parts, including primary producers, herbivores, carnivores, and detritivores, all of which contribute to ecosystem function. If species are lost, the ecosystem may collapse. And if the ecosystem collapses, the services that it provides to humans will as well. Tropical coral reefs are a good example of this concept 1 . Spikes in water temperatures cause corals to lose their symbiotic algae cells. Without the algae, corals begin to starve, die, then degrade and lose their structure. When corals decay, they no longer provide cover for fish and the abundance of fish species declines, which in turn affects local fishermen, and the people that rely on fish for sustenance. Over time, dead coral reefs degrade on a larger scale and no longer provide a buffer for adjacent coastlines, eventually eroding the coast and destroying islands. A highly diverse community is less likely to collapse because of functional redundancy 2 . For example, corals may vary in their sensitivity to high temperatures. If one coral is extremely sensitive to temperature, another may take its place in the community, but if there are only a few species, it is less likely that such a substitute will be available.

A significant number of medicines that we benefit from are a direct result of the diversity of life. The medicines that we now synthesize were once isolated from animals, plants, fungi, and bacteria. There is a whole industry devoted to the discovery of new potential medicines by scanning various species for the presence of bioactive compounds. For example, plants produce chemicals for defense against infection and herbivores. Spiders and snakes produce diverse venoms. Both classes of organisms have been the source of important medicines, like Taxol from yew trees, which treats breast, lung and ovarian cancers, or Ohanin from King Cobra venom, which is a painkiller 3-4 . Each species that becomes extinct may hold the key to curing currently untreatable diseases. The faster we lose those species, the smaller the chance of discovering solutions.

Once a species goes extinct, we will never be able to experience them. This type of thinking has driven the conservation of pandas, sea otters, and other charismatic animals. These species are called flagship species, and their conservation can result in protection of biodiversity. Even though these animals are only a small part of the whole ecosystem, preserving them means preserving the ecosystem they occupy. Efforts to save the sea otter on the West Coast of North America have resulted in healthy kelp forests housing many thousands of other species 5 . Without protection of the sea otters, herbivores like sea urchins, which are usually eaten by the otters, are capable of completely devouring kelp forests leaving barren rocks where very few species could survive.

مراجع

  1. Knowlton, Nancy. The future of coral reefs. PNAS. 2001, Vol. 98 , (10) 5419-5425.
  2. Andrea S. Downing, Egbert H. van Nes, Wolf M. Mooij, Marten Scheffer. The Resilience and Resistance of an Ecosystem to a Collapse of Diversity. بلوس واحد. . 2012 , Vol. 7(9): e46135.
  3. Wall, Monroe E. Camptothecin and taxol: Discovery to clinic. 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. Ohanin, a Novel Protein from King Cobra Venom, Induces Hypolocomotion and Hyperalgesia in Mice. J بيول كيم. 2005, 280, 13137-13147.
  5. Estes, J.A., et al. Complex Trophic Interactions in Kelp Forest Ecosystems. Bulletin of Marine Science, Volume . 2004, Vol. 7, 3: 621-638.


شاهد الفيديو: اغلى واروع دراجات هوائية لم ترها من قبل (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Dunley

    أنا متأكد من أنك مخطئ.

  2. Bagis

    إعادة صياغة من فضلك

  3. Sandy

    أعني ، أنت تسمح بالخطأ. أدخل سنناقش. اكتب لي في PM ، سنتحدث.

  4. Mezidal

    وأنا أعتبر أن كنت ارتكاب الخطأ. دعنا نناقش. اكتب لي في PM.

  5. Ardley

    أجدها كذبة.



اكتب رسالة