مجله ایرانی:اکولوژی شامل مطالعه تعاملات بین موجودات زنده و محیط آن ها است. این اتصالات می توانند بسیار پیچیده باشند و منجر به ایجاد برخی مجموعه داده های سنگین شوند. در دانشگاه شربروک در کانادا، پروفسور گیوم بلانشت در ساخت مدل های آماری پیچیده ای تخصص دارد که می تواند این مجموعه داده ها را تجزیه و تحلیل کند و نتایج جذاب و غیرمنتظره ای را تولید کند.

بیایید مانند یک بوم شناس کمی صحبت کنیم

بوم شناسی – شاخه ای از زیست شناسی که به مطالعه روابط موجودات زنده (از جمله انسان ها)با یکدیگر و محیط های آن ها می پردازد.

اکوسیستم – تمام اجزای زنده و غیر زنده یک محیط

گونه های در معرض خطر انقراض – گونه ای در معرض خطر نابودی

گونه های مهاجم – گونه ای که بومی منطقه ای که اکنون در آن وجود دارد نیست و معمولا توسط انسان ها (عمدا یا تصادفی)در آنجا معرفی می شود.

اکولوژی کمی – شاخه ای از اکولوژی که از مدل های آماری و ریاضی برای مطالعه سیستم های اکولوژیکی استفاده می کند.

مدل آماری – یک مدل ریاضی که بر داده های مشاهده شده تکیه می کند تا درک و پیش بینی بهتر رویدادها

متغیر – یک مولفه در یک مدل که می تواند مقادیر مختلفی را در بر بگیرد، به عنوان مثال، ارتفاع یا دما

در حالی که تصویر محبوب بوم شناسی ممکن است شامل قدم زدن دانشمندان در مزارع و جنگل های مجهز به نوارهای اندازه گیری و تورهای پروانه ای باشد، این تصویر تنها نیمه اول داستان است. زمانی که یک بوم شناس نمونه ها و اندازه گیری های این حوزه را جمع آوری کرد، کار بعدی تجزیه و تحلیل این داده ها برای کشف آنچه که آن ها در مورد اکوسیستم ها به ما می گویند، است. و اینجا جایی است که بوم شناسان کمی، مانند پروفسور گیوم بلانشت در دانشگاه شربروک، وارد می شوند.

اکولوژی کمی شامل گرفتن مجموعه داده های پیچیده تولید شده توسط اکولوژیست های میدانی و ایجاد مدل های آماری برای کشف رازهای موجود در داده ها است. از آنجا که مطالعات اکولوژیک اغلب مجموعه داده های پیچیده ای را تولید می کنند که باید تجزیه و تحلیل شوند، اکولوژیست های کمی تقاضای بالایی دارند، و گیوم بر روی طیف گسترده ای از پروژه ها کار کرده است، از بررسی پویایی جمعیت گوسفندان بیگ هورن گرفته تا حفظ گونه های در معرض خطر ماهی تا مدل سازی مهاجرت پرندگان.

از مزرعه…

اکولوژیست ها به چگونگی تعامل موجودات زنده با یکدیگر و محیط اطرافشان علاقه مند هستند. مطالعه این روابط شامل جمع آوری داده ها است که می تواند شکل های مختلفی به خود بگیرد.” بسیاری از اکولوژیست ها هنوز هم داده ها را “به صورت دستی” با ورود به میدان و استفاده از تکنیک هایی مانند تله ها یا تکنیک های نمونه برداری فعال (برای جمع آوری حیوانات یا گیاهان)، برچسب گذاری (برای ردیابی و نظارت بر حیوانات)و بررسی گونه ها (برای مطالعه حیوانات، گیاهان و دیگر موجودات زنده)جمع آوری می کنند.”

اکولوژی به طور فزاینده ای از پیشرفت های فن آوری سود می برد. به عنوان مثال، می توان از تصاویر ماهواره ای برای اندازه گیری پوشش جنگلی، شکوفه های جلبکی یا حتی مکان حیوانات بزرگ مانند نهنگ ها از فضا استفاده کرد. تله های دوربین حساس به حرکت می توانند به صورت خودکار حیات وحش در حال عبور از منطقه ای را ثبت کنند که دانشمندان برای مشاهده آن ها حضور ندارند. دی ان ای محیطی (eDNA)شامل گرفتن نمونه های خاک یا آب و استفاده از تکنیک های پیچیده آزمایشگاهی برای شناسایی منشا قطعات کوچک دی ان ای یافت شده در آن ها است که راهی قدرتمند برای درک اینکه چه موجوداتی در یک منطقه بدون دیدن آن ها هستند، فراهم می کند.

برخی از روش های اکولوژیکی شامل انجام آزمایش ها برای دستکاری محیط، مانند اصلاح مقدار آب دریافتی گیاهان، برای بررسی چگونگی واکنش موجودات زنده است. گیلوم می گوید: ” تکنیک های جمع آوری داده های بوم شناختی واقعا متنوع هستند و بوم شناسان دائما در حال توسعه روش های جدید هستند. همکارم مورچه ها را مطالعه می کند و عاشق گشت و گذار در فروشگاه های سخت افزاری است و به این فکر می کند که چطور می تواند از تجهیزات آنجا برای جمع آوری داده ها به روش های جدید استفاده کند! ”

… به کامپیوتر

پردازش موثر و تجزیه و تحلیل مجموعه داده های تولید شده توسط این تکنیک های جمع آوری داده های اکولوژیکی به مهارت های تخصصی وابسته است. گیوم می گوید: ” مدل های آماری به ما کمک می کنند تا به سوالات اکولوژیکی پاسخ دهیم و میزان قطعیت پاسخ ها را بسنجیم.” به عنوان مثال، من می توانم هر سال زمانی که گل ها در حال جوانه زدن در باغچه من هستند را ثبت کنم. از آنجا که برخی سال ها گرم تر از سال های دیگر هستند، زمان شکوفایی ممکن است با مقایسه داده های سال های مختلف نوسان کند، بنابراین باید این عدم قطعیت را در نظر بگیریم. مدل های آماری به ما کمک می کنند تا روندهای داده ها و سطح عدم قطعیت را شناسایی کنیم.”

مدل ها و کارایی

گیوم می گوید: ” هنگامی که من یک مجموعه داده اکولوژیک دریافت می کنم، اولین کاری که انجام می دهم این است که با همکارانم که داده ها را جمع آوری کرده اند کار کنم تا جزئیات کاری که آن ها هنگام نمونه برداری از داده ها انجام دادند را درک کنم.

در حال حاضر بسیاری از مدل های آماری وجود دارند، برخی از مجموعه داده ها نیازمند رویکردهای جدیدی برای پاسخ به سوالات خاص هستند. گیوم مدل های خود را برای رسیدن به این هدف توسعه می دهد که نیاز به دانش جبر، آمار و احتمال دارد. او می گوید: ” مدل های من برای درک بهتر اینکه گونه ها باید (یا نباید)کجا رخ دهند، چگونه با گونه های دیگر تعامل داشته باشند و چه اجزایی از محیط بر توزیع آن ها تاثیر می گذارند، به کار گرفته شده اند.” اگر بتوانیم درک کنیم که چه ویژگی های یک محیط برای یک گونه خاص مطلوب است، می توانیم به حفظ آن در صورتی که آن در معرض خطر است کمک کنیم یا آن را کنترل کنیم.”

یک چالش بزرگ برای بوم شناسی این است که جمع آوری داده ها اغلب می تواند بودجه، زمان و منابع زیادی را به خود اختصاص دهد. گیوم می گوید: ” هدف من توسعه روشی کارآمدتر برای نمونه برداری از داده های بوم شناختی است که به تلاش کمتری نیاز دارد و هنوز هم نتایج مشابهی را ارائه می دهد.” من دریافته ام که برخی مطالعات نتایج یکسانی را در صورتی به دست می دهند که تنها بخشی از داده های نمونه برداری شده جمع آوری شده باشند.”

بهترین سوسک ها

کار گیوم او را با چند همکاری جذاب آشنا کرده است. او می گوید: ” من با یکی از همکارانم که متخصص سوسک های زمینی در جنگل های آلبرتای شمالی کانادا است، کار کردم. ما می خواستیم درک کنیم که چگونه در جنگل های تجاری، جایی که قطع درختان رخ می دهد، می توان از حفاظت تنوع زیستی اطمینان حاصل کرد.” گیوم از مدل های آماری استفاده کرد که داده های مربوط به طیف وسیعی از گونه ها را در خود جای داده بود.”

در مطالعه ای دیگر، گیوم با دو تیم از محققان فنلاند و ژاپن همکاری کرد تا داده های خود را در مورد گروهی از حشرات موسوم به ماینر برگ بلوط مقایسه کنند.گیوم می گوید: ” ما می خواستیم درک کنیم که آیا عوامل موثر بر فراوانی این حشرات در طول زمان در مناطق مختلف جهان یکسان است یا خیر.او یک مدل آماری پیچیده ساخت که می توانست تمام انواع مختلف داده ها را در یک مدل واحد جمع آوری کند.گیوم می گوید: ” مدل ما نشان داد که برخی عوامل، از جمله ریزه خواری، آناتومی و رفتار حشرات، با نوسانات جمعیت گونه ها در طول زمان ارتباط دارند.” از سوی دیگر، ویژگی های دیگری مانند فراوانی تولید مثل و نحوه تغذیه گونه ها نیز با این مدل همخوانی ندارد.”

درباره اکولوژی کمی

بوم شناسی کمی شامل استفاده از آمار و دیگر ابزارهای ریاضی برای پاسخ به سوالات بوم شناختی است. در حالی که اکولوژیست های کمی تمایل دارند خودشان داده ها را جمع آوری نکنند، آن ها با اکولوژیست های میدانی همکاری نزدیکی دارند تا مجموعه داده های خود را پردازش کنند و کشف کنند که حاوی چه چیزی هستند. در هر پروژه، من با متخصصانی کار می کنم که هر روز چیز جدیدی به من یاد می دهند.همچنین استفاده از مدل ها برای یافتن چیزهایی که هیچ کس تا به حال نمی دانست، هیجان انگیز است.”

آینده برای اکولوژیست های کمی چه خواهد بود؟

تغییرات آب و هوایی به روش های قابل توجه و غیرمنتظره ای بر تنوع زیستی تاثیر می گذارد. برای حفظ گونه ها و اکوسیستم ها، بوم شناسان کمی باید مدل های آماری را توسعه دهند که بتوانند به طور موثر چگونگی واکنش موجودات زنده و محیط ها به تغییرات آینده را پیش بینی کنند. گیوم می گوید: ” ایجاد مدل هایی که بتوانند پیش بینی کنند در ۱۰ تا ۱۰۰ سال آینده چه اتفاقی خواهد افتاد، به ویژه به دلیل ماهیت بی سابقه تغییرات اقلیمی و تاثیرات اغلب غیرمنتظره آن بر تنوع زیستی، بسیار چالش برانگیز است.”

بوم شناسان کمی به چه مهارت هایی نیاز دارند؟

” در درجه اول، شما باید نسبت به محیط زیست و هر چیزی که در آن زندگی می کند، مشتاق باشید. گیوم می گوید: ” در مورد زیبایی و پیچیدگی طبیعت تردید نکنید. اکولوژیست ها برخی از پرشورترین افرادی هستند که من دیده ام. دانش ریاضیات و برنامه نویسی کامپیوتر نیز برای توسعه مدل های مورد استفاده توسط اکولوژیست های کمی ضروری است. در حالی که بوم شناسان میدانی ممکن است روزهای خود را صرف اندازه گیری درختان در جنگل های بارانی یا شکار مارمولک ها در صحرا کنند، جنبه کمی موضوع مسیری را برای کسانی که نمی خواهند، یا نمی توانند، در کار میدانی شرکت کنند، فراهم می کند و فرصت های در دسترس برای هر کسی ایجاد می کند تا به تلاش های حفاظتی کمک کند.

بررسی مشاغل در بوم شناسی کمی

گیوم می گوید: ” اکنون، بیش از هر زمان دیگری، مردم در حال درک این موضوع هستند که تغییرات آب و هوایی بر زندگی ما و کره زمین تاثیر می گذارد. شرکت ها و دولت ها می خواهند بدانند که چگونه این وضعیت را مدیریت کنند، که نیازمند جمع آوری و پردازش داده ها در مورد جهان طبیعی است.” این بدان معنی است که نیاز فزاینده ای به اکولوژیست ها، به ویژه اکولوژیست های کمی وجود دارد که بتوانند این داده ها را تجزیه و تحلیل کنند و نتایج را درک و توضیح دهند.

بسیاری از شرکت های بخش خصوصی اکولوژیست استخدام می کنند، بنابراین شما می توانید به عنوان اکولوژیست در ساخت وساز، معدن، جنگلداری، تولید یا بیمه کار کنید. اکولوژیست ها همچنین برای دولت ها و سازمان های غیردولتی که مدافع جهان طبیعی هستند، کار می کنند.

آشنایی با گیوم

وقتی کوچک تر بودید، علایق تان چه بود؟

من در کودکی علایق زیادی داشتم , از بازی های ویدیویی گرفته تا بسکتبال . من همیشه به علم علاقه داشتم , از دایناسورها شروع کردم و بعد تکامل . من کتابی در مورد تکامل داشتم که هر بار که کتاب های کمیک آستریکس و تینتین را می خواندم , آن را هم می خواندم .

پروژه های بوم شناسی مورد علاقه شما کدامند؟

من همیشه علاقه مند به یادگیری چیزهای جدید هستم، بنابراین توانایی کار بر روی چنین طیف وسیعی از سیستم های اکولوژیک و گونه ها شگفت انگیز است. پروژه هایی که بیش از همه برای من برجسته هستند، پروژه هایی هستند که در آن ها می توانم روش جدیدی را توسعه دهم که قبلا هرگز به آن فکر نکرده بودم، یا زمانی که می توانستم از روش های موجود به روش های کاملا جدید استفاده کنم. من عاشق این واقعیت هستم که در اغلب پروژه های ما، نتایج به ندرت چیزی هستند که ما انتظار داریم باشند!

• نویسنده : مجله ایرانی