أخذ العينات بالمربعات – تقدير حجم الجماعة

العلومعلم البيئة13–14 سنةمختبر افتراضي

جارٍ التحميل…

استخدمها مع صفي ✨ خصّصها بالذكاء الاصطناعي الإبلاغ عن مشكلة

يضم حقل مساحته 20 m × 12 m أربعة أنواع نباتية (الأقحوان، والهندباء البرية التي تنمو في تجمعات، ولسان الحمل، والسرخس) إضافة إلى العشب. ضع المربعات عشوائيًا أو على طول مقطع خطي يمتد من الظل إلى الشمس أو يعبر ممرًا مدوسًا، وعُدّ النباتات وغطاء العشب في كل مربع، ثم قدّر حجم الجماعة بالعلاقة N = المتوسط في المربع × مساحة الحقل / مساحة المربع، وقارنه بالعدد الحقيقي. غيّر طول ضلع المربع وعدد المربعات لترى كيف تتغير الدقة؛ وتعرض الجداول تكرار كل نوع ومؤشر سيمبسون للتنوع في كل منطقة. وفي شاشة ثانية، «الوسم والإطلاق وإعادة الإمساك»، تقدّر حجم جماعة من حيوانات متحركة (قمل الخشب أو خنافس الأرض أو الحلازين) بمؤشر لنكولن N = M × n ÷ m: أمسك الحيوانات وسِمها، ثم أطلقها، ثم أعد الإمساك، وأخلّ بافتراض واحد في كل مرة، وكرّر التجارب لتقارن التقديرات بالحجم الحقيقي. وتضيف قائمة «التحليل» اختبارين من العمل الميداني: معامل ارتباط الرتب لسبيرمان بين أعداد النباتات وشدة الضوء أو رطوبة التربة أو pH التربة المسجلة في كل مربع (مخطط انتشار وجدول رتب)، واختبار مربع كاي (χ²) للترابط بين نوعين من جدول وجود وغياب 2 × 2.

الدرس: تقدير حجم الجماعة وكثافتها بالمربعات؛ توزع الكائنات الحية على طول مقطع خطي؛ تقدير جماعات الحيوانات بطريقة الوسم والإطلاق وإعادة الإمساك؛ ربط توزع الأنواع بالعوامل اللاحيوية (ارتباط الرتب لسبيرمان) واختبار الترابط بين الأنواع (مربع كاي)

ماذا تعرض

لا يستطيع علماء البيئة عدّ كل كائن حي في الموطن، لذلك يأخذون عينات. ففي النباتات يستخدمون أُطرًا مربعة تسمى المربعات: متوسط العدد في المربع مضروبًا في مساحة الحقل مقسومة على مساحة المربع يعطي تقديرًا لحجم الجماعة. ويُظهر المقطع الخطي كيف تتغير الأنواع عبر تدرج الضوء أو عبر ممر مدوس؛ ويسجل كل مربع أيضًا شدة الضوء ورطوبة التربة و pH التربة، فيمكن اختبار علاقتها بالأنواع بمعامل ارتباط الرتب لسبيرمان، والتحقق باختبار مربع كاي من ترابط نوعين. وللحيوانات المتحركة، تطبّق شاشة الوسم والإطلاق وإعادة الإمساك مؤشر لنكولن، وتتيح للطلاب الإخلال بافتراضاته.

طريقة الاستخدام

اختر «الموطن» و«طريقة أخذ العينات» و«النوع المراد تقديره»، واضبط «طول ضلع المربع» و«عدد المربعات»، ثم اضغط «أخذ العينات تلقائيًا» أو انقر على الحقل. اجعل «التحليل» «الارتباط بعامل لاحيوي (سبيرمان)» واختر «العامل اللاحيوي»، أو «الترابط بين نوعين (اختبار χ²)» واختر «النوع الثاني»، ثم اقرأ المخطط والجداول والاستنتاج. وفي شاشة «الوسم والإطلاق وإعادة الإمساك (الحيوانات)»، فعّل خيارًا تحت «أخلّ بأحد الافتراضات:» واضغط «إجراء 10 تجارب».

المعاملات القابلة للتغيير

الموطن مرج متجانس, من ظل الغابة إلى الشمس المكشوفة, مرج يعبره ممر مدوس
طريقة وضع المربعات عشوائيًا, على طول مقطع خطي
طول ضلع المربع 0.5–2 m
عدد المربعات 5–40 مربع
النوع المراد تقديره الأقحوان, الهندباء البرية, لسان الحمل, السرخس
الشاشة المربعات (النباتات), الوسم والإطلاق وإعادة الإمساك (الحيوانات)
الحيوان قمل الخشب, خنفساء الأرض, الحلزون
الحجم الحقيقي للجماعة 50–1000 حيوان
العينة الأولى (M) 10–200 حيوان
العينة الثانية (n) 10–200 حيوان
المدة بين العينتين 0.25–7 يوم
التحليل تقدير حجم الجماعة, الارتباط بعامل لاحيوي (سبيرمان), الترابط بين نوعين (اختبار χ²)
العامل اللاحيوي شدة الضوء (lux), رطوبة التربة (%), pH التربة
النوع الثاني (للترابط) الأقحوان, الهندباء البرية, لسان الحمل, السرخس

أسئلة للاستكشاف

لماذا يكون تقدير الهندباء البرية النامية في تجمعات أقل موثوقية من تقدير الأقحوان عند استخدام مربعات قليلة؟
على طول المقطع الخطي من الظل إلى الشمس، كيف تتغير أعداد السرخس والأقحوان، ولماذا؟
أي منطقة لها أعلى قيمة لمؤشر سيمبسون للتنوع، وماذا يخبرك ذلك عنها؟

أفكار للتدريس

كل الأدلة