Sinh học - Định lượng trong nghiên cứu đa dạng sinh học

Nội dung text: Sinh học - Định lượng trong nghiên cứu đa dạng sinh học

1. ĐĐịịnhnh llưượợngng trongtrong nghiênnghiên ccứứuu ĐĐaa ddạạngng sinhsinh hhọọcc
2. CaCaùcùc chchææ sosoáá ññaa dadaïngïng sinhsinh hohoïcïc „ MMöùöùcc ññooää phongphong phuphuùù cucuûaûa loaloaøiøi ((richnessrichness)) kykyùù hiehieäuäu lalaøø SS:: lalaøø totoångång sosoáá loaloaøiøi hiehieänän diedieän.än. –– PhuPhuïï thuothuoäcäc kkííchch côcôûû maãumaãu ññoo ññeeámám „ NN :: totoångång sosoáá loaloaøiøi „ DuDuøngøng chchææ sosoáá ((MargalefMargalef)) ññeeåå chchææ mmöùöùcc ññooää phongphong phuphuùù dd == (S(S 1)/logN1)/logN „ TTíínhnh ññooàngàng nhanhaátát ((EvenenessEveneness)) thetheåå hiehieänän cacaùcùc cacaùù thetheåå phaânphaân boboáá nhnhöö thetheáá nanaøoøo trongtrong cacaùcùc loaloaøiøi ChChææ sosoáá ((PielouPielou’’ss evenness)evenness) JJ J = H’(quan saùt)/H’max
3. CaCaùcùc chchææ sosoáá ññaa dadaïngïng sinhsinh hohoïcïc „ ChChææ sosoáá Shannon:Shannon: ChuChuùù yyùù ssöûöû duduïngïng cucuøngøng loaloaïiïi logaritlogarit ññeeåå soso sasaùnh.ùnh. „ ChChææ sosoáá SimpsonSimpson (1(1 Lambda)Lambda)
4. ĐDSH phân loại Nhiều hơn số loài Loài phong phú + Tương đồng Số Loài Ưu thế
5. Lô 1 Lô 2 ĐDSH là gì? Loài A 10 91 Loài B 10 1 Loài C 10 1 Loài D 10 1 Loài E 10 1 Loài F 10 1 Loài G 10 1 Loài H 10 1 Loài I 10 1 Loài J 10 1 Tổổngng ssốố nn 100 100
6. Phong phú Loài bằng nhau – ĐDSH khác nhau ĐDSH là gì? Mẫu 1 Mẫu 2
7. 1. Lý thuyết cân bằng cạnh tranh Quần xã không bị rối loạn ĐDSH với rối loạn (Cả thời gian tiến hoá và sinh thái) Các Loài tạo nên ổ sinh thái cho nhiều loài chiếm cứ Gỉa thuyết thời gian ổn định Đa dạng Đường cong ĐD Rối loạn Rối loạn làm giảm đa dạng
8. 2. Lý thuyết không cân bằng ĐDSH với rối loạn Cạnh tranh Giảm đa dạng Cạnh tranh buộc phải loại một số loài ra khỏi quần xã Rối loạn ngẫu nhiên ngăn cản sự loài trừ do cạnh tranh Đa dạng Rối loạn gia tăng ở một điểm nào đó: Rối loạn sẽ loại loài nào đóra khỏi quần xã Đa dạng
9. 2A. Lý thuyết rối loạn trung gian ĐDSH với rối loạn Đa dạng Rối loạn
10. ĐDSH với rối loạn Mức độ sinh trưởng của quần thể Rố Đa dạng thấp Đ D c i loạ ao n Đa dạng không có quan hệ đường thẳng với rối loạn Đa dạng thấp
11. Các Chỉ số ĐDSH Æ Ước tính số lượng của biến động ĐDSH có thể dùng để so sánh các thực thể sinh học, Bao gồm các thành phần riên lẽ, theo không gian và thời gian Các thực thể là vốn gen, các quần xã hay các cảnh quan, Gồm các gen, loài, hay nơi cư trú Đo đếm đơn giản nhất của một quần xã là: Xem xét mức độ phong phú và giàu có của loài
12. BioDiversityBioDiversity ProPro 1. Alpha diversity: - Abundance Plot: K-Dominance, Rank - Abundance Model: Log-Series, Broken Stick - Rarefaction - Diversity Indices: Shannon, Alpha, Caswell, Berger-Parker, Simpson, Hill, Margalef, McIntosh 2. Beta diversity: SHE Analysis, Species Richness, Chao 1 & 2, Jackknife, Species Distribution - Multivariate: Principal Components, Correspondence Analysis, Cluster Analysis, Non- Metric MDS (not yet implemented) - Comparison: Descriptive Statistics, Kulczynski, Mann-Whitney, Rank Correlation, Correlation, Variance-Covariance, ANOSIM
13. Các chỉ số Hill N0 = Tổng số loài N0 xem xét tất cả các loài phụ thuộc tỉ lệ phong phú của nó n N1 = exp (H’) H'= − ∑ pi lnpi H’= Chỉ số Shannon-Wiener diversity index i=1 N i pi = N t
14. Các chỉ số Hill N2= 1/D n D = Chỉ số Simpson 2 D = ∑ p i i=1 N∞ = 1/Berger-Parker Chỉ số =1/p1 =1/Tỉ lệ phong phú của loài chung nhất =Chỉ số ưu thế
15. Kích thước mẫu phụ thuộc vào nhiều chỉ số ĐDSH Soetaert et al 1990
16. Đường cong K-dominance 100 90 80 70 60 Series1 Series2 50 Series3 Đa dạng sinh học cao nhất 40 Series4 30 % cumulative abundance cumulative % 20 10 0 123456 species rank
17. Kích thước mẫu phụ thuộc vào các chỉ số ĐDSH Hill indices K-dominance curve 60 N0 100 50 N identified 40 80 100 30 60 200 300 20 N1 40 400 10 N2 20 % cumulative abundance% cumulative 500 0 N∞ 100 200 300 400 500 N identified 0 102030405060 copepod species rank N0 phụ thuộc vào kích thước mẫu
18. Mức độ không gian của ĐDSH alpha Đa dạng trong nơi cưu trú 1 mẫu cho 1 quần xã đồng nhất Điều tra đa dạng beta Thay đổi theo biên độ môi trường Đa dạng giữa các nơi cư trú hay trong các quần xã trong một Đa dạng khác nhau cảnh quan - Đa dạng của 1 đơn vị lớn như một đảo, gamma cảnh quan Đa dạng cảnh quan -Loàithayđổi trong các kiểu cư trú trên một vùng địa lý rộng
19. Chỉ số gamma : Tổng ĐDSH trong một vùng lớn (Whittaker, 1972) Chỉ số gamma = Chỉ số alpha x Chỉ số beta Chỉ số alpha : local Chỉ sốởmột nơi ( Số Loài) Chỉ số beta : Số lượng loài giữa các nơi cư trú hay các địa phương (Không có kích thước)
20. Chỉ số gamma = Chỉ số alpha (Số loài ở một địa phương hay nơi cư trú) x Chỉ số beta (1/trung bình số nơi cư trú hay địa phương do một loài chiếm cứ x kích thước mẫu (tổng số các nơi cư trú hay địa phương) Sự khác nhau giữa các bộ phận riêng rẽ sẽ góp phần về: 1. Tính chất loài 2. Vùng không đồng nhất (số lượng các nơi cư trú)
21. Tính chỉ số gamma như thế nào? 9 nơi cư trú ở Đồng Nai, 108 Loài chim Chỉ số trung bình cho một nơi cư trú = 28.2 Loài Chỉ số beta trung bình trong loài = 0.43/nơi cư trú Vì vậy 108 Loài = 28.2 Loài x 0.43/nơi cư trú x 9 nơi cư trú 9 nơi cư trú giống nhau trên một quần đảo St.Kitts (N. Lesser Antilles) 20 Loài = 11.9 Loài x 0.19/nơi cư trú x9 nơi cư trú Cox & Ricklefs (1977)
22. Các kiểu ĐDSH trong không gian Chỉ số alpha Các kiểu Đa dạng trong nơi cư trú Chỉ số beta Các yếu tố cấu trúc Đa dạng giữa các nơi cư trú Mẫu A: 17 Loài Mẫu B: 3 Loài San hô Cát Nghèo dinh dưỡng Nghèo dinh dưỡng Nơi cư trú phức tạp cao Nơi cư trú phức tạp thấp
23. Các kiểu ĐDSH trong không gian Chỉ số alpha Các kiểu Đa dạng trong nơi cư trú Chỉ số beta Các yếu tố cấu trúc Đa dạng giữa các nơi cư trú Chỉ số gamma Quan hệ song song Đa dạng cảnh quan Kenya Mexico Indian Ocean Caribbean Sea San hô San hô So sánh tính phức tạp của nơi cư trú? So sánh tính đa dạng?
24. Đa dạng sinh học Phong phú loài „ ĐĐaa ddạạngng gengen Tương đồng „ MMứứcc đđộộ đđaa ddạạngng ccủủaa rrừừngng ((αα)) „ ĐĐaa ddạạngng ccảảnhnh quanquan đđịịaa phphươươngng ((ββ)) „ ĐĐaa ddạạngng vvùùngng ((γγ)) Cấu trúc
25. CCáácc mmụụcc tiêutiêu „„ PhPhânân loloạạii ccấấuu trtrúúcc đđứứngng „ ĐĐoo đđếếmm đđaa ddạạngng ccấấuu trtrúúcc lâmlâm phphầầnn
26. CCấấuu trtrúúcc rrừừngng „ SSắắpp xxếếpp ccáácc câycây trongtrong khôngkhông giangian theo:theo: –– ChiChiềềuu đđứứngng –– ChiChiềềuu ngangngang Đa dạng cấu trúc cây rừng - Biến động theo chiều đứng và chiều ngang của các cây trong một khu rừng
27. TTạạii saosao ccấấuu trtrúúcc rrừừngng đđaa ddạạng?ng? „ SinhSinh ththááii –– ĐĐoo đđếếmm ĐĐDSHDSH –– NNơơii ccưư trtrúú hoanghoang dãdã –– QuQuáá trtrììnhnh ccủủaa hhệệ sinhsinh ththááii ((e.g.,e.g., nnăăngng susuấất)t) „ XãXã hhộộii –– ChChấấtt llưượợngng ccóó ththểể ththấấyy „ NNềềnn ttảảngng ccủủaa ccấấuu trtrúúcc viviệệcc ququảảnn lýlý
28. Frequency (stems/ha) Single-storied/ normal CCấấuu Multi-storied/ trtrúúcc irregular đđứứngng Multi-storied/ inverse J Two-storied/ bimodal Smith et al. 1997
29. ĐĐoo đđếếmm ccấấuu trtrúúcc đđứứngng „„ ChChỉỉ ssốố ShannonShannon WeinerWeiner ((HH´´)) „„ PhPhươươngng saisai kkííchch ccởở ccủủaa câycây (S(S2))
30. ChChỉỉ ssốố ShannonShannon WeinerWeiner ((HH´´)) n = −∑pi ln i p i=1 Ví dụ P1 P2 P3 H’ Stand A 0.9 0.1 0.33 Stand B 0.5 0.5 0.69 Stand C 0.33 0.33 0.34 1.10
31. ShannonShannon WeinerWeiner indexindex ((HH´´)) Frequency (stems/ha) Proportion (Freq.) n = −∑pi ln i p i=1 DBH Proportion (BA) DBH
32. Frequency PhPhươươngng saisai kkííchch (stems/ha) ccởở ccủủaa câycây n 2 ∑()xi − x 2 = i=1 S n −1 Tần số x DBH
33. CCấấuu trtrúúcc ngangngang Khu rừng 1 Khu rừng 2 Khu rừng 3 Ngẫu nhiên Đám Cách đều
34. Ngẫu nhiên
35. Cách đều
36. ĐĐoo đđếếmm ccấấuu trtrúúcc ngangngang Clark and Evans’ test (C) DD− C = obs exp Dse Dse Sai tiêu chuẩn mẫu của khoảng cách Dobs khoảng cách quan sát Dexp khoảng cách mong đợi
37. KhoKhoảảngng ccááchch trungtrung bbììnhnh quanquan ssáátt n ∑ di D = i=1 obs n = (1.5+1.8+1.5+,,,)/15 = 1.493 m
38. KhoKhoảảngng ccááchch trungtrung bbììnhnh mongmong đđợợii Phân bố ngẫu nhiên (Poisson) 1 1 Dexp = = 1= . 291m 2n2 / A 15 / 100 Sai tiêu chuẩn mẫu 0 . 070A . 07× 100 D = = 0= . 176m se n 15
39. ClarkClark andand EvansEvans’’ testtest DD1− . 493− 1 . 291 C = obs exp = 1= . 147 0 . 176 Dse Đám Ngẫu nhiên Cách đều -1.96 0 .961 C
40. TTóómm ttắắtt „ QuanQuan đđiiểểmm „ PhânPhân loloạạii ccấấuu trtrúúcc rrừừngng –– ChiChiềềuu đđứứngng –– ChiChiềềuu ngangngang „ ĐĐoo đđếếmm đđaa ddạạngng ccấấuu trtrúúcc –– ChiChiềềuu đđứứngng „ Chỉ số Shannon-Weiner „ Phương sai kích cở của cây –– ChiChiềềuu ngang:ngang: Kiểm tra chỉ số Clark & Evans