مفاهیم اولیه اکولوژی

تعاریف سیستم، اکولوژی، جمعیت، جامعه، اکوسیستم، چرخه مواد و انرژی

فصل اول

اكولوژي حشرات

بدون شك حشرات يكي از مهمترين اجزاي محيط‌زيست ما هستند و هيچ كس نمي‌تواند حضور آن‌ها را  انكار كند، كسي نمي‌تواند از برخورد با آنها اجتناب كند. زندگي حشرات با زندگي انسان ها كاملاً در هم آميخته است.

   اگرچه بعضي از ما مجذوب و فريفته آنها مي‌شويم، عده‌اي حشرات را فقط عاملي مزاحم براي فعاليت‌هاي انسان مي‌بينند. از منظري ديگر اين معمولاً تعداد حشرات است كه توجه ما را جلب مي‌كند نه صرفاً حضور آن‌ها. گاهي نيز از افزايش سريع تعداد آن‌ها در طول فصل دچار وحشت يا حيرت مي‌شويم و از خود مي‌پرسيم چرا تعداد حشرات در يك منطقه زياد است و در جاي ديگر كم يا چرا در يكسال تعداد آن‌ها كم است و سال ديگر بسيار زياد.

   براي درك اين موضوع بايد به ويژگي‌هاي ارثي و محيط‌زيست خاص حشرات توجه كنيم برهمكنش بين خصوصيات ژنتيكي حشرات و محيط‌زيست آن‌هاست كه تعداد حشرات را مشخص مي‌كند و چون اين ويژگي‌ها در حال تغيير هستند بنابراين تعداد حشرات نيز در حال تغيير خواهد بود.

   يكي از اهداف اصلي اكولوژي حشرات توضيح پويايي (Dynamics) تعداد حشرات در زمان و مكان مي‌باشد. براي نيل به اين مقصود اكولوژي حشرات به مطالعه رفتار و فيزيولوژي حشرات كه تحت تأثير محيط قرار مي‌گيرند مي‌پردازد. اين بررسي‌ها مي‌تواند بر روي فرد، مجموعه‌اي از افراد يك گونه يا اثرات متقابل بين گونه‌هاي مختلف انجام بگيرد.

   علاوه بر ديناميسم جمعيت حشرات، محيط زيست نیز روي زمان وقوع حوادث زيستي حشرات (فنولوژي) و تنوع گونه‌ها در يك ناحيه نيز تأثير مي‌گذارد. البته اهميت فنولوژي و تنوع موارد ذكر شده در اكولوژي حشرات كمتر از بررسي تعداد آنها نيست.

با مشخص شدن چگونگي تأثير محيط بر تعداد يا فراواني و همچنين تنوع حشرات اكولوژي پايه و اساس مديريت آفات را شكل مي‌دهد. چون مشكل آفات در واقع همان افزايش تعداد حشره‌اي در زمان‌هاي مناسب مي‌باشد. درك درست آنها نياز به فهم فرآيندهاي اكولوژيك دارد. با داشتن دانش اكولوژيك زمان و شدت وقوع آفات را مي‌توان پيش‌بيني كرد و فعاليت‌هاي مديريتي لازم را برنامه‌ريزي كرد.

در اين فصل به نقش اكولوژيك حشرات در كشاورزي و عوامل اصلي تعيين كننده فراواني آنها پرداخته خواهد شد، سپس خواهيم آموخت كه عوامل محيطي چگونه بر زمان وقوع پديده‌هاي زيستي تأثير مي‌گذارند و اينكه چگونه جمعيت را مي‌توان تنظيم كرد ؟

نقش اكولوژيك حشرات آفت

   جمعيت(Population) به گروهي از افراد یک گونه موجود زنده گفته مي‌شود كه در يك چارچوب زماني و مكاني قرار دارند. مشخص كردن مرزهاي زماني و مكاني براي جلوگيري از ابهام حائز اهميت هستند، مثلاً بهتر است اينگونه سخن بگوئيم؛ جمعيت سن گندم در منطقه ماهيدشت كرمانشاه در سال 1385.

هر جمعيتي از حشرات ويژگي‌هاي خاص خود را دارد، براي فهم ديناميسم جمعيت بايد اين ويژگي‌ها را به صورت كمي و تعريف شده بيان كرد. اين خصوصيات شامل:

1.      تراكم (Density)

2.      پراكنش یا توزيع (Dispersion)

3.      زاد و ولد (Natality)

4.      مرگ و مير(Mortality)

5.      توزيع سني (Age Distribution)

6.      شكل منحنی رشد (Growth Form) مي‌باشند.

   تراكم و پراكنش ويژگي‌هاي مكمل هم هستند. تراكم يعني تعداد حشرات در واحد اندازه‌گيري (مثلاً تعداد ملخ‌هاي مراكشي در مترمربع) و پراكنش، نحوه قرار گرفتن اين تعداد در مكان مورد نظر مي‌باشد. جمعيت‌هاي بيشتر حشرات بصورت كپه‌اي يا تجمعي توزيع شده‌اند. اگرچه در زيستگاه‌هاي نسبتاً هم شكل (مثلاً مزارع غلات) پراكنش احتمالاً تصادفي به نظر مي‌رسد. توزيع تصادفي يعني اينكه شانس حضور يك حشره در يك مكان درست به اندازه يك حشره ديگر در همان مكان است.

هر کدام از این ویژگیهای جمعیت به تفصیل مورد بحث قرار خواهند گرفت، ابتدا تراکم و توزیع را که مهم تر از بقیه ویژگی ها هستند را توضیح می دهیم.

1.      تراکم( مطلق، نسبی) : (Absolute &Relative Density) تعداد افراد در واحد سطح یا

اندازه گیری (این ویژگی در بحث نمونه برداری خواهد آمد)

2.      پراکنش یا توزیع : (Dispersion or Distribution) این تراکم چگونه در محیط زیست قرار گرفته است.

این واژه را نباید با پراکندگی جغرافیایی (Dispersal) اشتباه گرفت.

انواع توزیع :

1.      تصادفی (Random) : عدم تاثیر قرار گرفتن یک فرد بر احتمال قرار گرفتن فرد دیگر در آن محل یا نزدیک به آن. این نوع پراکنش را از لحاظ آماری با توزیع نرمال یا پواسون نشان می دهند. که در آن متغیر مربوطه از تغییراتی پیوسته برخوردار است و این مورد در حشرات کمتر دیده می شود. واریانس و میانگین نمونه مستقل از یکدیگر هستند. و واریانس برابر با میانگین
می باشد. به بیان دیگراطلاع از حضور یک فرد هیچگونه اطلاعی در مورد محل استقرار فرد دیگری از آن حشره به ما نمی دهد. معمولا زمانی که تراکم حشره کم باشد این نوع توزیع بیشتر دیده می شود.

2.      تجمعی یا کپه ای (Agreggated, Clump) : حضور یک فرد در یک نقطه احتمال حضور افراد دیگر را در همان محل یا نزدیک آن افزایش می دهد. این نوع توزیع در دنیای حشرات بسیار معمول است و ممکن است در تمام مراحل زندگی حشره یا در برخی از مراحل زندگی آن مشاهده شود. گاهی زندگی حشره با توزیع تصادفی شروع و با تجمعی پایان می پذیرد و برعکس. این نوع پراکنش با توزیع دو جمله ای منفی(Negative Binomial) نشان داده می شود. واریانس و میانگین نمونه ها به همدیگر وابسته و مرتبط هستند

3.      منظم یا هم شکل (Regular, Uniform) : این نوع از توزیع نیز در حشرات کمتر دیده می شود. در موجوداتی که دارای رفتار حریم گرایی هستند
 می توان این نوع از توزیع را دید.

انواع دیگری از توزیع نیز پیشنهاد شده است که تغییر شکل پیدا کرده این سه نوع توزیع اصلی
می باشند. اعتقاد بر این است که اسکان اولیه یک حشره در یک در یک بوم نظام کشاورزی با توزیع تصادفی همراه است. این حالت تصادفی در پراکنش اولیه یک حشره مهاجم ممکن است ویژگی ذاتی و واقعی حشره  باشد یا به علت تراکم اندک آن دیده شود. بعضی از حشرات در مراحل اولیه آلودگی در یک مزرعه ممکن است توزیعی تصادفی داشته سپس به توزیع تجمعی روی آورند. شته ها پس از استقرار اولیه به شکل تصادفی شروع به تولید مثل به روش بکرزایی می کنند و کپه هایی از آن ها در مزرعه بو جود می آید که توزیع را تجمعی می کند.

توده های تخم حشرات به طور تصادفی گذاشته می شوند ولی چون به صورت توده گذاشته شده اند، طبیعتا حالت تجمعی خواهند داشت، معمولا لاروهایی که از این تخم ها خارج می شوند به تدریج در مزرعه پراکنده شده و توزیعی تصادفی را بو جود می آورند. حشره ای که واقعا توزیع تجمعی دارد در صورتی که افراد آن ها را از همدیگر جدا کنند دوباره تجمع پیدا می کنند و بر عکس حشره ای که توزیع تصادفی دارد در صورتی که افراد را به صورت کپه ای درآوریم دوباره پراکنده خواهند شد. برخی از حشرات آفت در تراکم های اندک پراکنش تصادفی یا نزدیک به آن دارند در حالی که در تراکم های بالاتر از پراکنش تجمعی یا نزدیک به آن برخوردار خواهند شد و در صورت افزایش این تراکم گاهی توزیع حالت تصادفی یا منظم به خود می گیرد.

شکل و شیوه زراعت ها

میزان یکنواختی محصول

 نوع خاک و عوامل دیگر می توانند در شکل گیری پراکنش موثر باشند. در هجوم سن گندم به مزارع شاهد این گونه تغییرات هستیم.

برخی از حشرات ممکن است در یک زراعت نیز پراکنش های متفاوتی را نشان دهند. بعضی ها گیاهان بلند تر یا متراکم تر را می پسندند بعضی جوار جوی های آبیاری را که رطوبت نسبی بالاتری دارند را ترجیح می دهند. زنبورهای پارازیتوئید سن گندم را در نقاط با سایه بیشتر، رطوبت نسبی بالاتر و تراکم گیاهی انبوه تر بیشتر می توان یافت.

شاخص نسبت واریانس به میانگین

ویزگی پراکنش های تجمعی یا کپه ای آن است که در آن ها واریانس بیشتر از میانگین است. در پراکنش تصادفی واریانس با میانگین برابر است و در پراکنش منظم میانگین از واریانس بیشتر است.

مثلا در مورد پراکنش تصادفی که نسبت واریانس به میانگین برابر است باید توجه داشته باشیم که به ندرت این مقدار دقیقا یک می شود. از این رو باید تا چه فاصله ای بین نسبت واریانس به میانگین را توزیع تصادفی به حساب بیاوریم. این کار را با استفاده از شاخص های پراکنش
 (Index of Dispersion) که به صورت ID نشان داده می شود انجام می دهند :

پس از گذاشتن داده ها در فرمول فوق و بدست آوردن مقداری برای ID آن را با درجه آزادی n-1 به جدول توزیع مربع کای برده و میزان تطابق داده ها را با پراکنش پواسون مورد ارزیابی قرار می دهیم.

شاخص تجمع (Index of Clumping)

این معادله در واقع همان نسبت واریانس به میانگین منهای یک است. بنابر این در پراکنش تصادفی که نبت واریانس به میانگین برابر با یک است رابطه فوق برابر صفر خواهد شد. در مورد پراکنش های تجمعی و منظم این مقدار بیشتر از صفر و کمتر از صفر خواهد شد.

میانگین ازدحام (Mean Crowding)

شاخص ازدحام لکه ای (Index of Patchiness)

به همان نسبت که میانگین ازدحام نسبت به میانگین افزایش می یابد تجمع جمعیتی نیز افزایش خواهد یافت. به بیانی دیگر افزایش تجمع به صورت افزایش در میزان IP منعکس خواهد شد. در نهایت می توان بر این اساس الگوی پراکنش را تخمین زد :

پراکنش یکنواخت    1> IP

پراکنش تصادفی      1= IP

پراکنش تجمعی    1<IP

البته شاخص های دیگری هم وجود دارند که در اینجا به ان ها پرداخته نمی شود. برای مطالعه بیشتر می توانید به منابع زیر مراجعه کنید.

رجبی، غلامرضا. 1382. اکولوژی حشرات، با توجه به شرایط ایران و با تاکید بر نکات کاربردی. سازمان تحقیقات و آموزش کشاورزی. ص 49-1.

Southwood, 1978. Ecological Methods.

Young & Young. 1998. Statistical Ecology.