تقدير حجم الجماعة الأحيائية

الطريقة الأكثر دقة لتحديد حجم الجماعة الأحيائية هي عد جميع الأفراد داخل المنطقة. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة عادة ما تكون غير مجدية لوجستيًا أو اقتصاديًا، خاصة عند دراسة مناطق كبيرة. لذلك، يدرس العلماء عادة الجماعات الأحيائية عن طريق أخذ عينات من جزء ممثل من كل موطن واستخدام هذه العينة لاستخلاص استنتاجات حول الجماعة ككل. تُصمم الطرق المستخدمة لأخذ عينات من الجماعات الأحيائية لتحديد حجمها وكثافتها عادةً لتناسب خصائص الكائن الحي الذي تتم دراسته. بالنسبة للكائنات غير المتحركة مثل النباتات، أو للكائنات الصغيرة جدًا وبطيئة الحركة، يمكن استخدام المربع العيّني. إن المربع العيّني (quadrat) هو مربع خشبي أو بلاستيكي أو معدني يوضع عشوائيًا على الأرض ويستخدم لعد عدد الأفراد الذين يقعون ضمن حدوده. للحصول على عد دقيق باستخدام هذه الطريقة، يجب وضع المربع في مواقع عشوائية داخل الموطن عددًا كافيًا من المرات لإنتاج تقدير دقيق. ستوفر طريقة العد هذه تقديرًا لكل من حجم الجماعة وكثافتها. يعتمد عدد وحجم عينات المربعات العينية على نوع الكائنات الحية وطبيعة توزيعها.

بالنسبة للكائنات المتحركة الأصغر، مثل الثدييات، غالبًا ما تُستخدم تقنية تسمى الوسم وإعادة الالتقاط (mark and recapture). تتضمن هذه الطريقة وسم عينة من الحيوانات التي تم اصطيادها بطريقة ما وإطلاقها مرة أخرى في البيئة لتختلط مع بقية الجماعة؛ ثم يتم اصطياد عينة جديدة ويحدد العلماء عدد الحيوانات الموسومة في العينة الجديدة. تفترض هذه الطريقة أنه كلما كانت الجماعة أكبر، انخفضت نسبة الكائنات الموسومة التي سيتم إعادة التقاطها، حيث ستكون قد اختلطت مع المزيد من الأفراد غير الموسومين. على سبيل المثال، إذا تم اصطياد 80 فأرًا حقليًا ووسمها وإطلاقها في الغابة، ثم في عملية اصطياد ثانية تم اصطياد 100 فأر حقلي وكان 20 منها موسومًا، يمكن تحديد حجم الجماعة (N) باستخدام المعادلة التالية:

باستخدام مثالنا، سيكون حجم الجماعة 400.

تعطينا هذه النتائج تقديرًا لـ 400 فرد إجمالي في الجماعة الأصلية. العدد الحقيقي عادة ما يكون مختلفًا قليلاً عن هذا بسبب الأخطاء العشوائية والتحيز المحتمل الناجم عن طرق أخذ العينات.

جداول الحياة

توفر جداول الحياة معلومات مهمة حول تاريخ حياة الكائن الحي ومتوسط العمر المتوقع للأفراد في كل عمر. وهي مصممة على غرار الجداول الاكتوارية التي تستخدمها صناعة التأمين لتقدير متوسط العمر المتوقع للإنسان. قد تتضمن جداول الحياة احتمال وفاة كل فئة عمرية قبل عيد ميلادها التالي، ونسبة الأفراد الباقين على قيد الحياة الذين يموتون في فترة عمرية معينة ( معدل الوفيات (mortality rate))، ومتوسط العمر المتوقع لهم في كل فترة. يُظهر جدول 19.1 مثالاً لجدول حياة من دراسة لأغنام دال الجبلية، وهي نوع موطنه الأصلي شمال غرب أمريكا الشمالية. لاحظ أن الجماعة مقسمة إلى فترات عمرية (العمود A). يستند معدل الوفيات (لكل 1000) الموضح في العمود D إلى عدد الأفراد الذين يموتون خلال الفترة العمرية (العمود B)، مقسومًا على عدد الأفراد الباقين على قيد الحياة في بداية الفترة (العمود C) مضروبًا في 1000.

على سبيل المثال، بين الأعمار ثلاث وأربع سنوات، يموت 12 فردًا من أصل 776 كانوا متبقين من الأغنام الأصلية البالغ عددها 1000. ثم يُضرب هذا العدد في 1000 لإعطاء معدل الوفيات لكل ألف.

كما يتضح من بيانات معدل الوفيات (العمود D)، حدث معدل وفيات مرتفع عندما كانت الأغنام تتراوح أعمارها بين ستة أشهر وسنة واحدة، ثم زاد أكثر من 8 إلى 12 سنة، وبعد ذلك كان هناك عدد قليل من الناجين. تشير البيانات إلى أنه إذا نجا خروف في هذه الجماعة حتى عمر سنة واحدة، فمن المتوقع أن يعيش 7.7 سنوات أخرى في المتوسط، كما هو موضح بأرقام متوسط العمر المتوقع في العمود E.

منحنيات البقاء

أداة أخرى يستخدمها علماء بيئة الجماعات الأحيائية هي منحنى البقاء (survivorship curve)، وهو رسم بياني لعدد الأفراد الباقين على قيد الحياة في كل فترة عمرية مقابل الزمن. تسمح لنا هذه المنحنيات بمقارنة تواريخ حياة الجماعات الأحيائية المختلفة (شكل 19.4). هناك ثلاثة أنواع من منحنيات البقاء. في منحنى النوع الأول، يكون معدل الوفيات منخفضًا في السنوات المبكرة والمتوسطة ويحدث في الغالب لدى الأفراد الأكبر سنًا. الكائنات الحية التي تظهر منحنى بقاء من النوع الأول تنتج عادة عددًا قليلاً من النسل وتوفر رعاية جيدة للنسل مما يزيد من احتمالية بقائهم على قيد الحياة. يُظهر البشر ومعظم الثدييات منحنى بقاء من النوع الأول. في منحنيات النوع الثاني، يكون معدل الوفيات ثابتًا نسبيًا طوال فترة الحياة بأكملها، ومن المرجح أن تحدث الوفاة بالتساوي في أي نقطة من فترة الحياة. تقدم العديد من جماعات الطيور أمثلة على منحنى بقاء متوسط أو من النوع الثاني. في منحنيات البقاء من النوع الثالث، تشهد الأعمار المبكرة أعلى معدلات الوفيات مع معدلات وفيات أقل بكثير للكائنات الحية التي تصل إلى سنوات متقدمة. عادة ما تنتج الكائنات الحية من النوع الثالث أعدادًا كبيرة من النسل، ولكنها توفر رعاية قليلة جدًا أو لا توفر أي رعاية لهم. تُظهر الأشجار واللافقاريات البحرية منحنى بقاء من النوع الثالث لأن عددًا قليلاً جدًا من هذه الكائنات ينجو من سنواتها الأصغر، ولكن تلك التي تصل إلى سن الشيخوخة تكون أكثر عرضة للبقاء على قيد الحياة لفترة طويلة نسبيًا.

شكل 19.4 تُظهر منحنيات البقاء توزيع الأفراد في الجماعة الأحيائية حسب العمر. يُظهر البشر ومعظم الثدييات منحنى بقاء من النوع الأول، لأن الوفاة تحدث بشكل أساسي في السنوات المتقدمة من العمر. تُظهر الطيور منحنى بقاء من النوع الثاني، حيث أن الوفاة في أي عمر محتملة بالتساوي. تُظهر الأشجار منحنى بقاء من النوع الثالث لأن عددًا قليلاً جدًا ينجو من السنوات الأصغر، ولكن بعد عمر معين، يكون الأفراد أكثر عرضة للبقاء على قيد الحياة.