المجموعة الوظيفية (علم البيئة)

المجموعة الوظيفية هي مجموعة من الكائنات الحية التي تتشارك خصائص معينة ضمن مجتمع حيوي. من الناحية المثالية، تؤدي هذه الكائنات مهامًا متكافئة بناءً على قوى المجال، وليس على سلف مشترك أو علاقة تطورية. قد يؤدي هذا إلى بنى متماثلة تُلغي إمكانية التماثل . وبشكل أكثر تحديدًا، تُحدث هذه الكائنات تأثيرات متشابهة على العوامل الخارجية للنظام البيئي الذي تعيش فيه. ^{[ 1 ]} نظرًا لأن غالبية هذه الكائنات تشترك في نفس الحيز البيئي ، فمن المنطقي افتراض أنها تحتاج إلى بنى متشابهة لتحقيق أقصى قدر من اللياقة . ويشمل ذلك القدرة على التكاثر بنجاح لإنتاج ذرية، بالإضافة إلى الحفاظ على الحياة من خلال تجنب المفترسات وتقاسم الغذاء.

بدلاً من الاعتماد على النظريات، تُحدد المجموعات الوظيفية وتُلاحظ مباشرةً من قِبل متخصصي البحث. من المهم أن تُشاهد هذه المعلومات مباشرةً لتُعتبر أدلةً قابلةً للاستخدام. يُعد السلوك والمساهمة العامة في الآخرين من النقاط الرئيسية الشائعة التي يجب البحث عنها. يستخدم الأفراد السمات المُدركة المقابلة لربط الملفات الجينية ببعضها البعض. على الرغم من اختلاف الأنواع نفسها، فإن المتغيرات القائمة على الوظيفة والأداء العام قابلة للتبادل. تشترك هذه المجموعات في جزء لا يتجزأ من تدفق الطاقة لديها ، مما يوفر لها موقعًا رئيسيًا في السلاسل الغذائية والعلاقات داخل البيئة (البيئات). ^{[ 2 ]}

النظام البيئي هو التنظيم البيولوجي الذي يُحدد ويُوسع نطاق مختلف العوامل البيئية، الحيوية وغير الحيوية ، التي ترتبط بالتفاعل المتزامن. ^{[ 3 ]} وسواءً كان الكائن الحي مُنتِجًا أو مُستهلِكًا نسبيًا، فإنه يُحافظ على دورٍ حاسم في معدلات البقاء المستمرة في بيئته. وفي هذا السياق، تُؤدي المجموعة الوظيفية دورًا مُحددًا للغاية ضمن أي نظام بيئي مُعين وفي عملية دورة الحياة.

توجد عمومًا مجموعتان وظيفيتان رئيسيتان تمتدان بين النباتات ومجموعات حيوانية محددة. تُعرف المجموعات المرتبطة بعلم النبات، أو النباتات، بالأنواع الوظيفية النباتية (PFT). غالبًا ما تشترك هذه المجموعات في عمليات التمثيل الضوئي نفسها وتتطلب مغذيات متشابهة. على سبيل المثال، تشترك النباتات التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي في هدف واحد هو إنتاج الطاقة الكيميائية للكائنات الحية الأخرى. ^{[ 4 ]} في المقابل، تُسمى المجموعات التي تندرج ضمن نطاق علم الحيوان بالمجموعات الوظيفية، وتشترك عادةً في أنماط التغذية. يمكن تبسيط هذا التصنيف بسهولة عند النظر إلى المستويات الغذائية . تشمل الأمثلة المستهلكين الأوليين، والمستهلكين الثانويين، والمستهلكين الثالثيين، والمستهلكين الرباعيين. ^{[ 5 ]}

يُشار غالبًا إلى التنوع الوظيفي بأنه "قيمة ونطاق تلك الأنواع والصفات الكائنية التي تؤثر على أداء النظام البيئي ". ^{[ 6 ]} قد تشمل سمات الكائن الحي التي تجعله فريدًا طريقة حركته، أو جمعه للموارد، أو تكاثره، أو وقت نشاطه خلال السنة. ^{[ 7 ]} تُسهم هذه السمات في التنوع الكلي للنظام البيئي ، وبالتالي تُحسّن وظيفته أو إنتاجيته. ^{[ 8 ]} يزيد التنوع الوظيفي من الإنتاجية الكلية للنظام البيئي من خلال السماح بزيادة شغل المواقع البيئية. تطورت الأنواع لتصبح أكثر تنوعًا عبر كل حقبة زمنية، ^{[ 9 ]} حيث تُعد النباتات والحشرات من بين أكثر العائلات تنوعًا التي تم اكتشافها حتى الآن. ^{[ 10 ]} يمكن أن تسمح السمات الفريدة للكائن الحي بشغل موقع بيئي جديد، وتوفير دفاع أفضل ضد المفترسات، وربما تؤدي إلى التخصص. يُعد التنوع الوظيفي على مستوى الكائن الحي، والذي يُسهم في التنوع الوظيفي الكلي للنظام البيئي، مهمًا لجهود الحفاظ على البيئة، لا سيما في الأنظمة المستخدمة للاستهلاك البشري. ^{[ 11 ]} قد يكون من الصعب قياس التنوع الوظيفي بدقة، ولكن عند القيام بذلك بشكل صحيح، فإنه يوفر رؤية مفيدة للوظيفة العامة واستقرار النظام البيئي. ^{[ 12 ]}

يشير التكرار الوظيفي إلى ظاهرة قيام الأنواع في النظام البيئي نفسه بأداء أدوار متشابهة، مما يُشكل نوعًا من "التأمين" في النظام البيئي. إذ يُمكن للأنواع المتكررة أن تؤدي بسهولة وظيفة نوع مشابه من نفس الحيز الوظيفي. ^{[ 13 ]} وهذا ممكن لأن الأنواع المتشابهة قد تكيفت مع مرور الوقت لشغل نفس الحيز. يختلف التكرار الوظيفي بين النظم البيئية، وقد يختلف من عام لآخر تبعًا لعوامل متعددة، بما في ذلك توافر الموائل، والتنوع البيولوجي العام، والتنافس على الموارد، والتأثير البشري . ^{[ 14 ]} قد يؤدي هذا التباين إلى تذبذب في إنتاجية النظام البيئي الإجمالية. ليس من المعروف دائمًا عدد الأنواع التي تشغل حيزًا وظيفيًا معينًا، ومدى التكرار، إن وُجد، في كل حيز في النظام البيئي. يُفترض أن كل حيز وظيفي مهم تشغله أنواع متعددة. ومثل التنوع الوظيفي، لا توجد طريقة واحدة واضحة لحساب التكرار الوظيفي بدقة، مما قد يُشكل إشكالية. إحدى الطرق هي حساب عدد الأنواع التي تشغل حيزًا وظيفيًا معينًا، بالإضافة إلى وفرة كل نوع. يمكن أن يشير هذا إلى إجمالي عدد الأفراد في النظام البيئي الذين يؤدون وظيفة واحدة. ^{[ 15 ]}

تعتمد فعالية التكرار الوظيفي بشكل كبير على إنتاجية النظام البيئي لدى الثدييات البرية ، حيث تبلغ ذروتها في الأنظمة البيئية المنتجة مثل الغابات الاستوائية المتساقطة الأوراق والغابات الاستوائية المطيرة دائمة الخضرة . ^{[ 16 ]} ويعزز الارتباط الإيجابي بين مدخلات الطاقة والتنوع الغذائي الفرضية القائلة بأن وفرة الطاقة تعزز تعقيد النظم البيئية ومرونتها. ^{[ 17 ] [ 18 ]}

تُشكل الدراسات المتعلقة بالتنوع الوظيفي والتكرار الوظيفي نسبة كبيرة من أبحاث الحفاظ على البيئة وعلم البيئة. ومع ازدياد عدد السكان، تزداد الحاجة إلى وظائف النظام البيئي. إضافةً إلى ذلك، ومع استمرار تزايد تدمير الموائل وتغييرها، وتناقص الموائل المناسبة للعديد من الأنواع، تزداد أهمية هذه الأبحاث. ومع استمرار التوسع العمراني، تختفي المناظر الطبيعية الأصلية، لتحل محلها أراضٍ مُعدلة ومُدارة للاستهلاك البشري. غالبًا ما تُصاحب التغييرات في المناظر الطبيعية آثار جانبية سلبية، كالتجزئة، وفقدان الأنواع، وجريان المغذيات، مما قد يؤثر على استقرار النظام البيئي وإنتاجيته، وعلى التنوع الوظيفي والتكرار الوظيفي من خلال تقليل تنوع الأنواع.

It has been shown that intense land use affects both the species diversity and functional overlap, leaving the ecosystem and organisms in it vulnerable.^[19] Specifically, bee species, which we rely on for pollination services, have both lower functional diversity and species diversity in managed landscapes when compared to natural habitats, indicating that anthropogenic change can be detrimental for organismal functional diversity, and therefore overall ecosystem functional diversity.^[20] Additional research demonstrated that the functional redundancy of herbivorous insects in streams varies due to stream velocity, demonstrating that environmental factors can alter functional overlap.^[21] When conservation efforts begin, it is still up for debate whether preserving specific species or functional traits is a more beneficial approach for the preservation of ecosystem function. Higher species diversity can lead to an increase in overall ecosystem productivity, but does not necessarily insure the security of functional overlap. In ecosystems with high redundancy, losing a species (which lowers overall functional diversity) will not always lower overall ecosystem function due to high functional overlap, and thus in this instance it is most important to conserve a group, rather than an individual. In ecosystems with dominant species, which contribute to a majority of the biomass output, it may be more beneficial to conserve this single species, rather than a functional group.^[22] The ecological concept of keystone species was redefined based on the presence of species with non redundant trophic dynamics with measured biomass dominance within functional groups, which highlights the conservation benefits of protecting both species and their respective functional group.^[23]

• النقابة (علم البيئة)