English
An ecosystem 生态系统 is all the living things in an area together with their non-living surroundings. A niche 生态位 is the particular role and place of a species within it.
A coral reef is a good picture of high biodiversity — many different corals, fish and other species living together:
Biodiversity 生物多样性 can be measured at three levels:
- the number and range of different ecosystems and habitats 栖息地.
- the number of species and their relative abundance 丰度 (how common each one is).
- the genetic variation within each species.
Sampling an area
You cannot count every organism, so you take samples. Random sampling 随机取样 (choosing positions by chance) avoids bias and gives a fair picture. Useful methods are:
- quadrats 样方 — square frames placed to count or estimate the species inside them.
- transects 样带 — counting along a line across the area (a line transect records what touches the line; a belt transect counts within a strip).
- mark-release-recapture 标志重捕法 — for moving animals: catch, mark and release some, then later see what fraction of a new catch is marked (the Lincoln index).
To link the spread of a species to biotic factors 生物因素 (living) or abiotic factors 非生物因素 (non-living), you can use Spearman's rank or Pearson's correlation 相关性. To measure the diversity of an area as a single number, you use Simpson's index of diversity 辛普森多样性指数: a higher value means more diverse and usually more stable.
Worked example. 60 snails are caught, marked and released. Later, 80 snails are caught, of which 15 are marked. Estimate the population. The Lincoln index assumes the marked animals have mixed back in evenly, so the fraction marked in the second sample equals the fraction marked in the whole population:
$$N = \frac{\text{first sample} \times \text{second sample}}{\text{number marked in the second}} = \frac{60 \times 80}{15} = 320$$
So there are about 320 snails. The estimate is only as good as its assumptions, so state them: no births, deaths or migration between the two catches; the marks neither rub off nor make the animal easier for a predator to spot; and enough time is allowed for mixing. Break one and the estimate breaks with it - a mark that attracts predators lowers the recapture count and therefore overestimates the population.
ไทย
Ecosystem คือสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในพื้นที่หนึ่งพร้อมทั้งสิ่งแวดล้อมที่ไม่ใช่สิ่งมีชีวิต surrounding them. A niche คือบทบาทเฉพาะ地位和位置ของสปีชีส์ within it.
แนวปะการังเป็นภาพที่ดีของความหลากหลายทางชีวภาพสูง — มีปะการัง ปลา และ species อื่นๆ หลายชนิด living together:
*一个 coral reef เป็น one of the most biodiverse habitats on Earth: many species of coral and fish share one small area
ความหลากหลายทางชีวภาพ สามารถวัดได้สามระดับ:
- จำนวนและขอบเขตของ ecosystems และ habitats ที่แตกต่างกัน
- จำนวนของ species และ abundance ที่สัมพันธ์กัน (ว่าแต่ละชนิดมีอยู่บ่อยแค่ไหน)
- ความแตกต่างทางพันธุกรรมภายในแต่ละ species
*ความหลากหลายทางชีวภาพวัดได้สามระดับ: ขอบเขตของ ecosystems, จำนวน species, และความแตกต่างทางพันธุกรรมภายใน species
การสุ่มตัวอย่างพื้นที่
คุณไม่สามารถนับสิ่งมีชีวิตทุกตัวได้ ดังนั้นจึงต้องสุ่มตัวอย่าง Random sampling (การเลือกตำแหน่งโดย chance) ช่วยหลีกเลี่ยง bias และให้ภาพที่ยุติธรรม วิธีการที่มีประโยชน์ ได้แก่:
- quadrats — กรอบสี่เหลี่ยมวางไว้เพื่อ count หรือ estimate species ภายใน
- transects — นับตามเส้นผ่านพื้นที่ (line transect บันทึกสิ่งที่สัมผัสกับเส้น; belt transect นับภายในแถบ)
- mark-release-recapture — สำหรับสัตว์เคลื่อนที่: จับ, ทำเครื่องหมาย และปล่อยบางตัว, จากนั้นดูว่าส่วนหนึ่งของจับครั้งใหม่ที่เป็น marked (Lincoln index)
*Quadrats และ transects样本固定 plants; mark-release-recapture估计 moving animals numbers
เพื่อเชื่อมโยงการกระจายตัวของ species กับ biotic factors (สิ่งมีชีวิต) หรือ abiotic factors (ไม่มีชีวิต), คุณสามารถใช้ Spearman's rank หรือ Pearson's correlation. เพื่อวัดความหลากหลายของพื้นที่เป็นตัวเลขเดียว, คุณใช้ Simpson's index of diversity: ค่าที่สูงกว่าหมายถึงมีความหลากหลายมากกว่าและมักเสถียรมากขึ้น
ตัวอย่างวิธีทำ. 60 หอยทากจับมา ทำเครื่องหมายแล้วปล่อยไป. ในภายหลัง, 80 หอยทากจับมา, ในจำนวนนั้น 15 ตัวมีเครื่องหมาย. ประมาณประชากร. Lincoln index สมมติว่าสัตว์ที่มีเครื่องหมาย ผสมกลับเข้าด้วยกันอย่างสม่ำเสมอ, ดังนั้นสัดส่วนสัตว์ที่มีเครื่องหมายในตัวอย่างที่สองเท่ากับสัดส่วนสัตว์ที่มีเครื่องหมายในประชากรทั้งหมด:
$$N = \frac{\text{first sample} \times \text{second sample}}{\text{number marked in the second}} = \frac{60 \times 80}{15} = 320$$
ดังนั้นมีหอยทากประมาณ 320 ตัว การประเมินค่านี้จะมีความแม่นยำเพียงเท่าที่สมมติฐานของมัน ดังนั้นให้ระบุสมมติฐานเหล่านี้: ไม่มีการเกิด การตาย หรือการย้ายถิ่นระหว่างครั้งที่จับสองครั้ง; เครื่องหมาย neither ลอกออก nor ทำให้สัตว์เป็นเป้าหมายที่ชัดเจนขึ้นสำหรับนักล่า; และใช้เวลาเพียงพอสำหรับการผสมผสาน หากแตกหนึ่งตัว การประเมินค่าก็พังตามไปด้วย - เครื่องหมายที่ดึงดูดนักล่าจะลดจำนวนการจับซ้ำและดังนั้นจึง ประเมินค่าประชากรสูงเกินจริง
*วงแหวนสีต่างๆ ล้อมรอบบ่อผดุร้อนนี้คือชุมชนจุลินทรีย์ที่แตกต่างกัน ซึ่งอาศัยอยู่ในอุณหภูมิที่แตกต่างกัน Archaea เช่นเหล่านี้ — ที่เจริญเติบโตได้ดีในที่ที่แทบจะไม่มีสิ่งมีชีวิตอื่นใดอยู่ — เป็นกุญแจสำคัญที่ทำให้ทราบว่าพวกมัน
*แต่ละระดับของลำดับชั้นทางอนุกรมวิธานคือกลุ่มที่เล็กลงและมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันมากขึ้น ลงท้ายที่สปีชีส์เดียว
*สาม domain: Archaea และ Bacteria เป็น prokaryotes; Eukarya แยกออกเป็น four kingdoms