Методология и методика полевых исследований грибов: выявление видового состава и изучение биоразнообразия
Количественные характеристики грибов • обилие – отношение количества особей данного вида к общему числу выявленных особей (%, относительное обилие) • частота встречаемости: • пространственная – отношение числа образцов, в которых выявлен данный вид к общему числу собранных образцов (доли, %) • временная – отношение числа наблюдений, в ходе которых отмечен данный вид, к общему поведенному числу наблюдений (доли, %)
Маршрутные методы – изучение путем однократных учетов по ходу маршрута (рекогносцировка или более подробные исследования). М. м. исследования могут быть разномасштабными (охватывать небольшие или протяженные участки) и разными по степени точности (визуальная оценка и точные учеты роли видов в сообществе). Во время маршрутных исследований возможно использование приборов для однократных или краткосрочных измерений условий среды. Рекогносцировка – предварительное маршрутное исследование территории с визуальным выявлением.
Стационарные методы Методы стационарные – реализуются путем многократного повторения учетов одних и тех же признаков в одних и тех же точках. Стационарные исследования могут быть разными по длительности (до десятков лет) и выполняться с использованием визуальных оценок или с применением приборов. Метод пробных площадей (ПП) – исследование сообщества путем сбора информации о признаках сообществ (обилие, биомасса и пр. ) на ПП разной формы (чаще всего квадрат 10 10, 20 м). Размер зависит от цели исследования. Субквадрат – малая учетная площадка, закладываемая в пределах ПП для определения встречаемости вида, биомассы и т. п. Трансекта – узкая прямоугольная ПП для изучения качественных и количественных характеристик видов и сообществ. Т. может быть сведена до линии.
Стационарные методы Градиент – совокупность закономерно связанных экологических факторов среды, контролирующая распределение популяций растений. Примеры: высота над уровнем моря, географическая широта, концентрация загрязнений по мере удаления от источника и т. д. Отбор ПП – процедура размещения учетных единиц в пространстве. Типический отбор – выбор после визуального изучения всей совокупности растительности. Для количественных исследований непригоден, для качественных – позволяет экономить время. Случайный отбор – место заложения ПП случайно. собственно случайный – положение каждой ПП совершенно независимо от положения остальных регулярный – положение каждой ПП определяется заранее по некоторому правилу, напр. , через равные расстояния друг от друга, хотя первая точка может быть случайной
Стационарные методы Линейные трансекты - ПП вдоль линии, пересекающие множество местообитаний в пределах исследуемой территории, большее чем единая круговая ПП на той же области. Этот метод очень полезен, когда точные предпочтения местообитаний исследуемой группы неизвестны. При одном учете используется 25 ПП площадью 4 кв. м , которые составляют собой «образец» . Если изучают склон, то на верхней, средней и нижней части закладывают 8. 9 и 8 ПП, соответственно. Сбор определяется как ПП одного вида, собранные на одной ПП площадью 4 кв. м. Общая площадь ПП – 100 кв. м – для территории 5 -15 га, состоящая из 25 круглых ПП площадью 4 кв. м дает достаточный материал для исследования. ПП маркируют для избежания повторного закладывания площадки.
Стационарные методы Бесплощадочные трансекты - для исследований в ограниченные временные сроки. - вначале нужен рекогноцисцировочный маршрут по всей территории. - выявить наиболее подходящие местообитания и закартировать их. Эти участки должны быть исследованы более подробно.
Стационарные методы Требования к ПП • зависят от того, будут ли эти ПП повторностями, или они нужны для сравнения • однородность растительности в пределах ПП • однородность/контрастность ПП между собой • внешняя ненарушенность и типичность местообитания (если нет иных требований) • легкая доступность (посещение с интервалом от месяца до 3 -4 дней в разгар сезона) • относительная стабильность местообитаний на протяжении срока исследования • размер от 1 до 1000 кв. м, в зависимости от того, дискретный или непрерывный субстрат заселяют грибы • при активном сборе ПП необходимо переносить
Маршрутные или стационарные методы? ММ • охват большой территории • оптимальны для выявления редко встречающихся групп грибов или видов со специфичными местообитаниями • краткие сроки НО • невозможны сравнение местообитаний и математическая обработка (нельзя стандартизировать интенсивность сбора) • большой риск что-то пропустить СМ • гарантированный учет всех видов, встречающихся в данное время • возможность получения данных для сравнения и математической обработки НО • высокая трудоемкость обработки • длительность периода исследования
Выявление видового состава (флористические исследования, инвентаризация) Флора – исторически сложившаяся совокупность видов растений, приуроченных к определенному географическому пространству, связанная с его природными условиями и находящаяся в болееменее устойчивых отношениях с флорой других участков. Биота – исторически сложившаяся совокупность организмов, объединенных общей территорией. При этом виды, входящие в биоту, могут не иметь экологических связей. Результат исследований: составление аннотированного списка видов, конспекта флоры (+характеристика района исследований и история изучения, т. е. , привлечение данных других авторов 0 обобщение исследований) или кадастра видов (систематизированного регулярно обновляемого свода данных, характеризующих группу организмов не только качественно, но и количественно – оценка численности и пространственного распространения)
Выявление видового состава (флористические исследования, инвентаризация) Кадастр нужен для мониторинга редких видов и оценки ущерба природного сообщества, для грибов применяется редко Флористические исследования обычно проводятся на ООПТ. Флора – дополнение для монографий. Таксономическая монография – обобщение всего, что известно на данный момент о систематике определенной группы грибов. Ревизия – отображает изменения в систематике. Оба типа публикаций могут быть с широким охватом или описывать определенную территорию. Флористические исследования не должны проводиться на слишком больших территориях, чтобы избежать поверхности. В отличие от монографий, которые составляют специалисты, флоры зачастую составляет кто попало.
Выявление видового состава (флористические исследования, инвентаризация) Первый шаг в составлении флоры – выяснение, что до того было сделано на данной территории. Составление флоры должно быть как можно более детальным и охватывать максимум местообитаний. Обычно это долговременное исследование, и сократить время для его выполнения без ущерба для качества невозможно. Необходим гербарий всех встреченных видов, иначе дальнейшие исследования данной территории будут сильно затруднены. Dennis: Видовые списки, которые не могут быть подтверждены, пустая трата бумаги. Разбираться во всех группах одинаково хорошо невозможно, поэтому нужно не бояться обращаться к специалистам. Финал – публикация аннотированного списка видов.
Аннотированный список составлен по следующей схеме: Латинское название вида – cведения об изученных гербарных образцах: местонахождение (статус территории, если она имеет особый режим охраны, ближайший населенный пункт или квартал лесничества для земель), местообитание, субстрат, дата сбора, LE гербарный номер (если образец помещен в Микологический гербарий БИН РАН) или полевой номер (если образец хранится в личной коллекции автора), коллектор (собр. ) и исследователь (опр. ), определивший образец, если это не автор настоящей работы, (публикации, если находка опубликована) – Трофическая группа. Частота встречаемости. Типичные местообитания (для многократно отмеченных видов). Agaricus campestris L. : Fr. var. squamulosus (Rea) Pilát − окр. дер. Русаново, пастбище, на почве, 27. 8. 2002, собр. Попов Е. С. , LE 235297 (Кириллова, 2006 а) − Hu. Оч. редко.
База данных «Index Fungorum» http: //www. indexfungorum. org/Names. asp
База данных «Index Fungorum» http: //www. indexfungorum. org/Names. asp
Традиционные анализы данных во флористических исследованиях (на примере агарикоидных грибов) 1. Таксономический анализ (выделение ведущих таксонов – родов, семейств, порядков). 2. Сходство флоры (микобиоты) с соседними или близкими по природным условиям и типам растительности регионам с применением индексов сходства 3. Распределение видов по эколого-трофическим группам, их количественное соотношение 4. Сходство видового состава между различными типами фитоценозов с применением индексов сходства 5. Выявление редких видов, в том числе видов «ложной редкости» 6. Съедобные и лекарственные виды (особенно для районов заготовки, напр. , Карелия, Урал)
Биоразнообразие • центральная тема экологии • величина разнообразия – показатель состояния экосистемы (чем выше – тем лучше) • способы оценки биоразнообразия - спорный вопрос интуитивно понятно, но концепция «расплывчатая» , при рассмотрении под разными углами может полностью меняться представление огромное количество индексов и моделей для измерения Биоразнообразие: 1. число видов = видовое богатство 2. их относительное обилие в разных условиях = доля (%) особей данного вида от общего выявленного числа особей Мэгарран Э. Экологическое разнообразие и его измерение. М. : Мир, 1992. 184 с.
Биоразнообразие Оценка биоразнообразия: 1. путем подсчета числа видов 2. измерения их относительного обилия 3. использование меры, объединяющей эти два компонента (индексов разнообразия) Выровненность (evenness) – распределение обилий видов; если обилия равные или почти равные, то В. высокая, и это условный показатель высокого разнообразия. НО ситуации с равным обилием для природы нехарактерны Показатели разнообразия: 1. индексы видового богатства – число видов в выборке 2. модели видового обилия – распределение обилий 3. индексы, основанные на отн. обилии видов – меры, объединяющие видовое богатство и выровненность
А> Б (3 вида и 1 вид) В > Г (по 4 вида и 12 особей, но на В более высокая выровненность – по 3 особи каждого вида)
Индекс Шеннона где pi – относительное обилие i-го вида в долях (ni /N - отношение числа особей i-го вида к общему числу особей в выборке) Величина - в интервале от 1, 5 до 3, 5, очень редко > 4, 5. Высокочувствителен к числу видов, не очень хорошо работает , как при высоком видовом богатстве, так и при низком, и часто дает трудно поддающиеся интерпретации результаты, но, тем не менее, остается наиболее широко применяемой мерой разнообразия Выровненность Е= где S – число видов Величина - от 0 до 1 (1 – при равных обилиях всех видов) Е, как и Н предполагает, что в выборку попали все виды сообщества
Индекс Симпсона (мера доминирования) где ni – число особей i-го вида, а N – общее число особей По мере увеличения D разнообразие уменьшается, поэтому индекс Симпсона обычно используют в форме 1/D. Очень чувствителен к присутствию в выборке наиболее обильных видов, но слабо зависит от видового богатства
Сбор данных: случайность Большинство способов получения данных основано на случайном распределении точек сбора по изучаемой территории (напр. , случайное расположение ПП) НО случайное обследование не гарантирует получение случайной выборки, т. к. ряд причин приводит к тому, что организмы встречаются агрегированно Для грибов: мицелиальный рост связь с растительностью с субстратом/хозяином специфичными местообитаниями погодные условия временные флуктуации
Сбор данных: объем выборки Теоретически: на основании моделей (напр. , кривая число видов/площадь - зависимость числа встреченных на ПП видов от размера ПП ) Практически: сколько позволяют время или средства или пока интуитивно не ясно, что хватит Корреляция видового богатства с интенсивностью исследования может быть выше, чем с экологическими факторами
Сбор данных: объем выборки Если изучают только видовое богатство: ограничить пределы сообщества и отметить встреченные виды НО интенсивность обследования и профессионализм исследователей также влияет Если изучают биоразнообразие: метод квадратов Пиелу. ПП объединяют в случайном порядке и пересчитывают разнообразие для всего массива данных при добавлении каждой последующей ПП Точка, в которой кривая выходит на плато – минимальный надежный размер выборки. Используются любые индексы разнообразия
Сбор данных: объем выборки Индексы разнообразия и модели видового обилия разработаны для дискретных особей (бабочки, птицы) Если особи недискретны, их число (N) можно заменить другими мерами обилия: учет по модульным единицам – число или биомасса ПТ, число колоний на чашках, биомасса почвенного мицелия) определение частоты встречаемости (ЧВ) – доли (%) образцов/ПП/находок определенного вида по отношению к общему количеству учетных единиц. За общее обилие можно принять число учетных единиц, в которых он отмечен. НО может произойти недооценка обычных видов (обилие вида, покрывающего всю ПП и представленного единичным ПТ будет одинаковым) Важно: использовать одну и ту же меру в расчетах, не смешивая, напр. , число и биомассу ПТ
Пространственная шкала биоразнообразия Экологическое разнообразие зависит от шкалы измерения Точечное разнообразие: отражает видовое разнообразие в определенной точке Альфа-разнообразие: разнообразие в пределах местообитания (обычно применяется во всех исследованиях видового разнообразия, вычисляется с помощью индексов) Бета-разнообразие: описывает вклад множественных местообитаний в общее разнообразие территории Гамма-разнообразие: число видов региона/ландшафта
Пространственная шкала биоразнообразия Пример: грибы на листовом опаде в лесной подстилке Точечное разнообразие: число видов, ассоциированных с листом определенной древесной породы Альфа-разнообразие: число видов, ассоциированных с множеством образцов листьев одного типа Бета-разнообразие: сравнение видового богатства и видового состава разных типов листьев в одном лесу Гамма-разнообразие: сравнение видового богатства и видового состава разных типов листьев в нескольких лесах
Инвентаризация – выявление видового состава для расширения знаний в области биоразнообразия и выяснения предпочтений в отношении местообитаний и географического распространения Мониторинг –система долгосрочных наблюдений и экспериментов, направленных на оценку состояния сообществ и изучение динамики Практический выход: первичный материал для экологического прогнозирования, поиск видовиндикаторов, учет урожайности съедобных грибов, тенденции развития редких видов, оценка влияния антропогенного воздействия Различия: программы мониторинга разработаны для определения тенденций развития популяции, более, для выявления видового богатства , они обычно сфокусированы на малом количестве видов и включают гораздо больше точек сбора
Виды-индикаторы • для мониторинга изменения условий окружающей среды Критерии вида-индикатора: 1. Таксономическая стабильность и хорошая узнаваемость 2. Хорошо известная биология 3. Наличие уже изученных и известных популяций 4. Чувствительность к некоторым нарушениям 5. Принадлежность к широко распространенному высшему таксону 6. Наличие видов, населяющих специфичные местообитания 7. Наличие практически значимых видов 8. Распространение или видовое богатство, коррелирующее с таковыми неродственных групп
Виды-индикаторы По сравнению с растениями или позвоночными макромицеты: • слабо изучены таксономически (хотя есть хорошо разработанные таксоны) • их сложно обнаруживать и изучать экспериментально, особенно в естественных сообществах • экология часто плохо изучена Однако: • Они могут быть чувствительны к антропогенным (загрязнение воздуха, вспашка, рубка лесов) и естественным нарушениям • Есть роды-космополиты и локальные эндемики • Имеются группы, имеющие практическое значение и экологическое (влияют на распространение других организмов) Таким образом, грибы соответствуют 5 из 8 требований к индикаторам и имеют среднее индикаторное значение
Мониторинг грибов -недавно начатое направление исследований Трудности: • сложность идентификации • флуктуации в образовании ПТ и их обилия • отсутствие хорошо работающей схемы отбора Поэтому каждый этап мониторинга требует многолетних наблюдений, при которых особенно важна сохранность всей документации сборов Лучше всего подходят области, по которым доступны данные, и где имеются выраженные градиенты какого-либо фактора
Скачать презентацию Методология и методика полевых исследований грибов выявление видового
methodnew2-2011-intro.ppt