خريج

المقطع المتدرج أو المقطع العرضي الموجه بالتدرج هو أسلوب أخذ عينات منخفض المدخلات وعالي العائد، يهدف إلى تعظيم المعلومات حول توزيع الكائنات الحية في أي منطقة دراسة. نادرًا ما تتوزع معظم الكائنات الحية عشوائيًا ، إذ يتحدد موقعها إلى حد كبير بتسلسل هرمي من العوامل البيئية . لهذا السبب، تميل التصاميم الإحصائية القياسية القائمة على أخذ العينات العشوائية البحتة أو الأنظمة المنهجية (مثل الأنظمة الشبكية) إلى أن تكون أقل كفاءة في استخلاص المعلومات حول توزيع التصنيفات من تصاميم العينات الموجهة عمدًا على طول تدرجات بيئية محددة.

لطالما أدرك علماء البيئة أهمية المناهج القائمة على التدرجات البيئية لفهم ديناميكيات المجتمعات بشكل أفضل، ويتجلى ذلك بوضوح في أعمال روبرت ويتاكر (1967) ^{[ 1 ]} وغيره. ورغم أن علماء الأحياء، عمليًا، يميلون إلى أخذ عينات من التدرجات بشكل حدسي، إلا أنه حتى أوائل ثمانينيات القرن الماضي، لم يكن هناك سوى القليل من الدعم النظري أو التجريبي الرسمي لهذا النهج، إذ كان تصميم العينات يعتمد إلى حد كبير على الأساليب الإحصائية التقليدية القائمة على نظرية الاحتمالات والتي تتضمن أخذ العينات العشوائية .

وفرت الدراسات الاستقصائية المكثفة القائمة على المناظر الطبيعية في أستراليا منصة مرجعية لتطوير واختبار تصميم مسح قائم على التدرج، أقل تعقيدًا من الناحية اللوجستية ولكنه مقبول إحصائيًا، مما أغنى عن الحاجة إلى أخذ عينات عشوائية أو قائمة على شبكة بحتة. وقد قدمت هذه الدراسات الأولية ^{[ 2 ]،} وما تلاها من دعم إحصائي للمسح الهادف القائم على التدرج ^{[ 3 ]} ، بديلاً رسميًا وعمليًا للتصاميم التقليدية الأكثر تعقيدًا من الناحية اللوجستية. ومن هنا ظهر مصطلح " التدرج المقطعي" (gradsect) ، الذي يجمع بين أخذ العينات الهادف على شكل مقاطع عرضية وإطار هرمي للتدرجات البيئية التي تُعتبر من المحددات الرئيسية لتوزيع الأنواع.

عند إنشاء مقطع تدرجي، تُراجع المعلومات المتوفرة مبدئيًا لتحديد تسلسل هرمي للتدرجات البيئية، إما بصريًا (خرائط، صور جوية، إلخ) أو من خلال التحليل العددي أو المكاني لبيانات من مصادر مؤسسية أو غيرها. على سبيل المثال، يمكن إنشاء مقطع تدرجي إقليمي نموذجي وفقًا لتدرج مناخي أولي (درجة الحرارة، الرطوبة، الموسمية)، ثم تدرج ثانوي ( الجيومورفولوجيا ، الليثولوجيا ، أنظمة الصرف الرئيسية والثانوية)، وتدرج ثالثي قد يُمثله تسلسل التربة المحلي أو نظام استخدام الأراضي الزراعية المحلي، أو مستويات تدرج أدق تمثل تسلسلات الغطاء النباتي المحلي. من خلال فحص التراكبات المكانية لجميع التدرجات، يُحدد عدد أدنى من مواقع العينات بشكل مقصود ليعكس، قدر الإمكان، التباين البيئي الكلي. ولأغراض لوجستية وغيرها (مثل تحسين القدرة على تحديد مواقع الأنواع النادرة)، تُختار عادةً التدرجات الأكثر حدة. بهذه الطريقة، يتم إنشاء مقطع تدرجي مثالي يمكن تعديله لاحقًا لمراعاة المفاضلات اللوجستية. يتطلب نظام الاختيار أخذ عينات من أوسع نطاق ممكن لكل مستوى هرمي. ينتج عن ذلك عادةً مجموعة من التجمعات المتداخلة تدريجيًا لمواقع العينات الموجودة ضمن التدرج الأساسي الشامل، والتي قد لا تعكس توزيعًا خطيًا. على نطاق المناظر الطبيعية المحلية نسبيًا، يمكن تمثيل التدرجات الأساسية بمستويات الملوحة أو عمق المياه كما في الأراضي الرطبة المدية، أو بالتضاريس الدقيقة كما في هوامش الغابات أو المناطق النهرية . ولأغراض عملية في أغلب الأحيان، تُرسم المقاطع العرضية عادةً على طول خطوط الكنتور العمودية على الاتجاه الرئيسي للتدرج. يمكن بعد ذلك استخدام التحليل المكاني التكراري للطبقات البيئية على نموذج الارتفاع الرقمي لتحديد المناطق التي تتطلب أخذ عينات إضافية، مما يُحسّن التمثيل البيئي. ^{[ 4 ]}

كشفت الدراسات الأولية لتطوير أسلوب المسح التدرجي عن مزايا لوجستية وغيرها كبيرة مقارنةً بتصاميم المسح التقليدية غير القائمة على التدرج، والتي تُعنى أساسًا بالمعاينة العشوائية. ويحظى هذا الاستنتاج الآن بدعم واسع، لا سيما في مجال التنوع البيولوجي ومجالات أخرى من المسح البيئي وتصميم الحفظ (انظر التطبيقات لاحقًا). وبالإضافة إلى تحسين الكفاءة اللوجستية، يسعى أسلوب المسح التدرجي إلى تعظيم التمثيل البيئي، مما يُحقق ميزة مزدوجة تتمثل في إمكانية تحسين تحديد مواقع الأنواع النادرة وتعزيز النمذجة المكانية لتوزيع الأنواع. ولأن النموذج الإحصائي الأساسي لا يعتمد على نظرية الاحتمالات ، لا يُمكن استخدام أسلوب المسح التدرجي لتقدير أعداد الأنواع أو غيرها من السمات البيولوجية لكل وحدة مساحة. لذا، يتطلب الأمر تضمين قدر من المعاينة العشوائية في تصميم العينة.

منذ نشر نظرية التدرج التصنيفي عام 1984، أعقبت الدراسات اللاحقة للغطاء النباتي والمناظر الطبيعية في المناطق الأسترالية (أوستن وهيليجرز 1989؛ ^{[ 5 ]} لودفيج وتونغواي (1995 ^{[ 6 ]} ) تقييم ناجح للمنهج في مسوحات الحيوانات في جنوب إفريقيا (ويسيلز وآخرون ^{[ 7 ]} ). ومنذ ذلك الحين، تنوعت تطبيقات التدرج التصنيفي لتشمل دراسات ملاءمة الموائل للفطريات (شيرر وكرين 2011 ^{[ 8 ]} )، والنمل الأبيض (جيليسون وآخرون 2003 ^{[ 9 ]} )، واللافقاريات الكبيرة الأخرى (لاوز وآخرون 2005 ^{[ 10 ]} )، والطيور (دامالاس 2005 ^{[ 11 ]} )، والثدييات الصغيرة والكبيرة (لورانس 1994؛ ^{[ 12 ]} رامونو وآخرون 2009 ^{[ 13 ]} ). لقد تم تطبيق دراسات الغطاء النباتي باستخدام المقاطع المتدرجة على نطاق واسع في العديد من البلدان بدءًا من الأراضي الرطبة المدية (Parker et al. 2011 ^{[ 14 ]} ) وأنظمة المحاصيل الزراعية وفسيفساء المناظر الطبيعية الحرجية (Gillison et al. 2004 ^{[ 15 ]} ) وحتى الأمراض المعدية (Boone et al. 2000 ^{[ 16 ]} ). وعلى نطاق جغرافي ووطني أوسع (Grossman et al., 1998, ^{[ 17 ]} 2007; ^{[ 18 ]} USA/NPS 2012 ^{[ 19 ]} )، تم تطبيق gradsects لتوجيه أخذ العينات الميدانية ورسم خرائط الغابات في التضاريس الجبلية (Sandman and Lertzmann 2003 ^{[ 20 ]} )، بالإضافة إلى تطبيقات الاستشعار عن بعد واسعة النطاق (Mallinis et al. 2008; ^{[ 21 ]} Rocchini et al. 2011 ^{[ 22 ]} ).