小尺度多生境下底層魚類群落采樣設(shè)計及影響因素-以馬鞍列島海域為例.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、魚類群落生態(tài)學(xué)研究結(jié)果的準(zhǔn)確性很大程度上依賴于采樣設(shè)計的合理性和準(zhǔn)確性。由于野外采樣調(diào)查成本較高,不適合經(jīng)常進(jìn)行大范圍調(diào)查,調(diào)查研究前選擇合理而有效的采樣設(shè)計,不但可以減小生物資源的損耗和調(diào)查成本,而且可以獲得關(guān)于所研究生物群體分布的最有效信息。最佳的采樣調(diào)查設(shè)計不僅可以節(jié)約海上調(diào)查成本,其調(diào)查結(jié)果對漁業(yè)資源的評估或者決策的制定也起著相當(dāng)重要的作用。
  本文研究區(qū)域為馬鞍列島,地處著名的嵊山漁場,是典型的島礁海域,同時也是重要的

2、海洋保護(hù)區(qū),具有豐富的魚類群落資源,內(nèi)有巖礁、泥地、貽貝場等多種人工或天然生境分布,各生境都具有明顯的群落分布結(jié)構(gòu)與特征。不適宜的調(diào)查采樣方式或設(shè)計往往會使研究結(jié)果產(chǎn)生偏差,因此,在采樣設(shè)計時,應(yīng)充分考慮馬鞍列島海域生境分布特點及群落特征,從而得到最優(yōu)采樣設(shè)計或采樣頻率。
  本文基于2009年12個月份的底層魚類調(diào)查樣本,利用計算機模擬,進(jìn)行不同采樣設(shè)計的模擬采樣,對比分析了不同采樣設(shè)計在底層魚類群落調(diào)查中的精度與偏差,并且針對

3、目前在馬鞍列島海域生物調(diào)查中常用的采樣設(shè)計如定點采樣進(jìn)行評估,為今后魚類群落采樣提供方法參考。隨著全球氣候的不斷變暖,由溫度升高引起的生態(tài)類的問題逐漸引起人們的高度關(guān)注,本文比較了隨著溫度升高,群落分布發(fā)生變化下不同采樣設(shè)計的精度,來評估由溫度升高引起的群落分布的變化對采樣有什么樣的影響。此外,本文還從時間尺度上來進(jìn)行魚類種類獲取能力的比較研究,闡述采樣頻率、采樣強度對群落估計的影響,探求最佳采樣頻率。同時,由于采樣設(shè)計必須基于對群落有

4、所認(rèn)知的條件下,才能更好的進(jìn)行模擬,因此,本文首先基于魚類群落與環(huán)境的關(guān)系,建立了魚類群落與環(huán)境的關(guān)系模型,并加以改進(jìn)以消除環(huán)境因子間共線性的影響,探求較為適宜的預(yù)測模型,并對馬鞍列島海域群落分布進(jìn)行預(yù)測,作為采樣設(shè)計所針對的真實群落分布。
  (1)基于主成分分析的廣義加性模型對環(huán)境因子進(jìn)行降維處理,降低了各環(huán)境因子之間的多重共線性,在進(jìn)行群落指數(shù)預(yù)測時,提高了模型的預(yù)測精度。對于豐富度指數(shù)進(jìn)行預(yù)測時,基于主成分分析的廣義加性模

5、型的預(yù)測值與觀測值的平均相關(guān)系數(shù)為0.6±0.2(-0.067~0.905),稍高于非基于主成分分析的廣義加性模型0.53±0.2(-0.247~0.932)。對于多樣性指數(shù)進(jìn)行預(yù)測時,基于主成分分析的廣義加性模型的平均相關(guān)系數(shù)高于非基于主成分分析的廣義加性模型,兩者的平均相關(guān)系數(shù)分別為0.65±0.2(0.01~0.936)和0.53±0.3(-0.201~0.901)。為避免樣本較少所產(chǎn)生的模型建模偏差,100次循環(huán)中作為顯著性因子

6、比例高于50%的環(huán)境因子被判定為顯著性影響因子。結(jié)果表明,月份與生境是影響豐富度指數(shù)與多樣性指數(shù)分布與變動的主要顯著性因素。對馬鞍列島海洋豐富度與多樣性指數(shù)的預(yù)測表明,在整個海域豐富度指數(shù)的呈現(xiàn)中間高于周邊的現(xiàn)象,豐富度的最大值多分布于島嶼環(huán)抱的狹長海域(西北至東南方向),此區(qū)域為泥沙石分布較廣區(qū)域,島嶼周邊巖礁生境及沙灘生境的豐富度也較高。多樣性指數(shù)分布稍有差異,在6月份和12月份,多樣性指數(shù)的分布與豐富度較為類似,高值集中于泥沙石生

7、境范圍內(nèi)。8月份馬鞍列島海域北部多樣性指數(shù)較高。從時間上講,豐富度指數(shù)在8月份較高,10月份較低,而多樣性指數(shù)在8月份與10月份時較高。
  (2)簡單隨機采樣設(shè)計、系統(tǒng)采樣設(shè)計、分層采樣設(shè)計(面積分配)與分層采樣設(shè)計(尼曼分配)對豐富度指數(shù)采樣的采樣效果表現(xiàn)分別為:分層采樣設(shè)計(面積分配)>分層采樣設(shè)計(尼曼分配)>系統(tǒng)采樣設(shè)計>簡單隨機采樣設(shè)計。對于多樣性指數(shù),四種采樣設(shè)計的采樣效果表現(xiàn)依次為:分層采樣設(shè)計(面積分配)>簡單隨

8、機采樣設(shè)計>分層采樣設(shè)計(尼曼分配)>系統(tǒng)采樣設(shè)計,說明分層采樣設(shè)計(面積分配)的采樣表現(xiàn)較為穩(wěn)定。在估計豐富度指數(shù)時,分層采樣設(shè)計(面積分配)具有最高精度,其次是分層采樣設(shè)計(尼曼分配)。在三個不同采樣站點數(shù)下,站點數(shù)從25增加到100時,幾種采樣設(shè)計的精度越高,說明隨著采樣數(shù)量增加,采樣精度增加。當(dāng)溫度增加幅度從0 oC到5 oC時,四種采樣設(shè)計中分層采樣設(shè)計(面積分配)表現(xiàn)最好,具有最優(yōu)采樣效果和采樣誤差。但當(dāng)溫度在研究區(qū)域呈現(xiàn)不

9、均勻升高時,系統(tǒng)采樣設(shè)計具有最小的相對誤差,采樣精度最高。
  (3)從定點采樣設(shè)計、簡單隨機采樣和分層采樣設(shè)計的采樣效果、采樣相對誤差、采樣絕對誤差來看,在估計群落豐富度總體平均值時,采樣設(shè)計的采樣效果順序為:分層采樣>簡單隨機采樣>定點采樣。分層采樣效果稍好于隨機采樣,8月份的分層采樣效果最好(采樣效果為0.927),定點采樣在2月的采樣效果最差(采樣效果為5.906)。分層采樣的相對誤差和相對偏差最小,其次為簡單隨機采樣。簡

10、單隨機采樣的平均相對誤差為14.9%,分層采樣的平均相對誤差為14.6%,兩者相差不大。定點采樣設(shè)計的平均相對誤差則為27.5%,遠(yuǎn)大于簡單隨機采樣和分層采樣。簡單隨機采樣的平均相對偏差為0.119%,分層采樣的平均相對偏差為0.014%,分層采樣的相對偏差較小,定點采樣的平均相對偏差為-0.367%。在3種采樣站點數(shù)下,分層采樣設(shè)計的采樣效果隨著采樣站點數(shù)的增加呈先減小再升高的趨勢。隨著站點數(shù)的增加,相對誤差和相對偏差均逐漸減小,尤其

11、是在站點數(shù)達(dá)到100時,相對偏差已相當(dāng)小,說明隨著站點數(shù)的增加,分層采樣的采樣精度不斷增加。在時間尺度上這些趨勢變動較為一致,說明在不同時間情況下,分層采樣設(shè)計在不同采樣數(shù)下的表現(xiàn)較為穩(wěn)定。
  (4)采樣時間間隔越短,對種類的獲取能力越強,尤其是對季節(jié)性種類和稀有種類,當(dāng)采樣頻率為每2個月一次時,對稀有性種類的獲取能力達(dá)80%以上。豐富度指數(shù)隨著采樣頻率的增加而增加,多樣性指數(shù)受采樣頻率的影響較小。選擇不同的采樣時間對種類的獲取

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