What is the purpose of using quadrats and transects in biodiversity sampling?

Quadrats and transects are tools for systematically measuring plant species in different habitats. A quadrat, typically a hula hoop, is placed along a transect line (rope) at marked knots to identify and record all plant species within that bounded area. This standardized approach allows researchers to collect comparable biodiversity data across multiple locations and habitats.

How do alpha diversity and gamma diversity differ in biodiversity measurement?

Alpha diversity measures species richness within a single habitat or community. Gamma diversity represents the total number of species across all habitats in a study area, counting each species only once even if it appears in multiple habitats. The key difference is that alpha diversity is local, while gamma diversity is regional or landscape-level.

What does beta diversity tell you about species differences between habitats?

Beta diversity quantifies the number of species that are unique between two habitats, revealing how different the communities are from each other. For example, if two sites share three species in common but have six unique species total between them, the beta diversity is six. This metric helps identify species turnover across environmental gradients.

How do species accumulation curves help predict total species in a community?

Species accumulation curves plot the cumulative number of species discovered against sampling effort. By observing where the curve begins to level off, researchers can estimate the asymptote and predict the total number of species likely present in a community. Steeper curves indicate rapid species discovery, while flatter curves suggest most species have already been found.

What is the difference between species richness and species evenness?

Species richness is the total count of different species in a community, while species evenness measures how uniformly individuals are distributed among those species. A community with high richness but low evenness has many species with some dominating; high evenness means species are more equally abundant. Both metrics together determine overall biodiversity.

How do rank abundance curves compare biodiversity between two communities?

Rank abundance curves plot species ranked from most to least common against their abundance. A steep curve indicates one or few dominant species with low evenness, while a gradual curve shows more even distribution and higher evenness. Comparing curve steepness between communities reveals which has greater species evenness and helps identify the more biodiverse community.

Why is it important to record detailed species descriptions during quadrat surveys?

Recording detailed descriptions of each plant species ensures consistent identification across all quadrats and transects. Since morphologically distinct varieties may look similar at first glance, written descriptions help data collectors recognize the same species in subsequent surveys and prevent misidentification. This standardization improves data accuracy and allows valid comparisons of community diversity measuring biodiversity different areas.

Mesurer la biodiversité

Notions Préparation de l'instructeur Protocole étudiant

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biodiversité. Le mot évoque la splendeur d’une grande forêt, ou la richesse foisonnante de l’océan, et est simplement défini comme la variété d’organismes dans un écosystème d’intérêt. Pour protéger la biodiversité, les scientifiques doivent être capables de la mesurer. Cela signifie déterminer combien d’espèces différentes vivent ensemble dans un espace particulier. Quel est le moyen le plus pratique de compter les espèces ?

Il serait impossible d’essayer de tout compter dans un écosystème entier, c’est pourquoi les scientifiques utilisent un outil appelé quadrat, qui est un cadre de taille fixe placé au hasard dans l’environnement pour effectuer le comptage. Après avoir catalogué les espèces et les individus trouvés dans cette petite section, le processus est répété, en plaçant plus de quadrats au hasard, ou alternativement, à des positions fixes le long d’une ligne à travers l’environnement, appelée transect.

Afin d’estimer ensuite le nombre total d’espèces dans une zone, des courbes d’accumulation d’espèces sont utilisées. Si le nombre cumulatif d’espèces trouvées dans un quadrat est tracé en fonction du nombre de quadrats échantillonnés, une courbe émergera. Par exemple, dans cet ensemble de données, lorsque quatre quadrats ont été étudiés, il a été constaté qu’il y avait 10 espèces uniques. Six en contenaient 17 et ainsi de suite. L’asymptote de ce type de courbe représente une estimation du nombre d’espèces supportées par un environnement. Dans ce cas, il s'agit d'environ 30. Mais si la mesure de la diversité sur un seul site est incroyablement utile, la comparaison de sites sur une plus grande zone peut nous donner une indication encore plus grande de la diversité.

En 1972, l’écologiste Robert Whittaker a décrit trois grands types de biodiversité, alpha, bêta et gamma. La diversité alpha fait simplement référence au nombre d’espèces dans une zone et est souvent appelée richesse en espèces. Par exemple, sur ce site, il y a sept espèces différentes, donc le score alpha est de sept. Un deuxième site, le site B, compte cinq espèces, et un troisième, le site C, en compte sept. Mais en comparant les sites, nous pouvons déterminer ce que l’on appelle la diversité bêta, la somme des espèces uniques à chaque zone. Donc, si nous comparons le site A avec le site B, nous voyons trois espèces en commun entre les deux. En comptant les espèces restantes, nous trouvons qu’il y en a six. Cela signifie qu’il existe une diversité bêta entre le site A et le site B de six. Les sites A et C ont également trois espèces en commun, ce qui en laisse huit uniques. Il s’agit d’une diversité bêta de huit. Les sites B et C ont deux espèces communes entre eux, soit une valeur de diversité bêta de huit. Enfin, la diversité gamma est le nombre d’espèces différentes dans tous les sites combinés. Dans cet exemple, il existe une diversité gamma de 12. Donc, pour résumer les trois types de biodiversité, nous pouvons les regarder de cette façon, alpha, bêta et gamma. En plus d’enregistrer la diversité, les scientifiques se réfèrent souvent à l’uniformité des espèces, c’est-à-dire au nombre d’individus de chaque type présents. Par exemple, ces deux sites ont la même richesse, ou diversité alpha, puisqu’ils comptent tous deux sept espèces. Mais le site A est relativement envahi par les lapins avec un faible nombre d’autres espèces, tandis que le site B a une distribution assez uniforme des espèces, de sorte qu’il est considéré comme ayant une plus grande uniformité par rapport au site A. Les scientifiques ont généralement considéré que les écosystèmes avec une richesse et une régularité plus élevées, c’est-à-dire de nombreuses espèces uniformément réparties, étaient les plus sains. Les habitats perturbés, souvent dus aux actions de l’homme, comme l’agriculture ou la pollution, ont souvent une richesse et une régularité médiocres. Il est essentiel de pouvoir comparer les sites, car cela permet aux chercheurs de déterminer la santé relative des écosystèmes.
Dans ce laboratoire, vous effectuerez des échantillonnages par quadrat et transect sur trois sites environnementaux différents, ainsi qu’une simulation en laboratoire, puis analyserez les données recueillies pour décrire la biodiversité observée.

Print Procedure Steps

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Quadrats et transects
- Dans cette activité, vous allez utiliser des quadrats le long de lignes de transect pour mesurer la biodiversité des espèces végétales dans trois habitats distincts près de votre classe. Commencez par vous diviser en groupes. Quatre fonctionne mieux.
- Sélectionnez une personne de votre groupe pour être l’enregistreur de données. Les trois autres seront les collecteurs de données.
- Ensuite, prenez un quadrat, ou hula hoop, par groupe et placez-le d’un côté d’un transect, ou d’une corde, à côté d’un nœud pour permettre l’identification des espèces végétales encerclées par votre quadrat. HYPOTHÈSES : Pour cette expérience, l’hypothèse alternative est que la diversité alpha sera plus petite que gamma, ce qui signifie qu’il y aura des différences dans les espèces présentes dans chaque habitat différent. L’hypothèse nulle pour cette activité est que l’alpha et le gamma seront égaux, ce qui signifie qu’il n’y aura pas de différence de diversité d’espèces entre les communautés échantillonnées.
- Chaque collecteur de données doit étudier et identifier les différentes espèces végétales ou toute variété morphologiquement distincte dans le quadrat de votre groupe, en donnant le nom de chaque type de plante que vous identifiez à l'enregistreur de données. Il peut sembler qu’il n’y a que quelques espèces présentes au début, mais regardez de plus près. Il peut s’écouler plusieurs minutes avant de tous les trouver.
- En plus d’enregistrer le nom de l’espèce, l’enregistreur de données doit également écrire une brève description dans le tableau, afin que chaque espèce puisse être identifiée à nouveau dans les quadrats suivants. Cliquez ici pour télécharger le Tableau 1
- Une fois que toutes les espèces d’un quadrat ont été identifiées, prenez votre cerceau et passez au nœud suivant le long du même transect.
- Continuez à arpenter et à passer au nœud suivant jusqu’à ce que vous ayez terminé le transect de corde complet.
- Une fois que vous avez terminé la corde, déplacez-vous vers un transect dans un habitat différent, et commencez à identifier les différentes espèces à l’intérieur de chaque quadrat le long du nouveau transect, jusqu’à ce que chaque groupe ait identifié des plantes le long de trois longueurs de corde, une dans chaque habitat, pour un total de 15 quadrats étudiés.
- Lorsque toutes les données sur les espèces ont été collectées, rapportez les transects et les quadrats à la classe.
Espèces-Courbes d’accumulation et richesse/régularité
- Dans l’activité suivante, vous allez calculer et comparer la richesse et la régularité des espèces dans deux populations distinctes, représentées ici par deux sacs opaques contenant des perles de différentes couleurs. Pour cet exercice, commencez par prendre un sac en papier de perles par groupe.
- Demandez à une personne de fouiller dans le sac et d’en retirer trois perles au hasard sans regarder.
- Notez les couleurs des perles, ainsi que le nombre total de couleurs extraites du sac dans le tableau. Cliquez ici pour télécharger le Tableau 2HYPOTHÈSES : Dans cette activité, l’hypothèse alternative stipule que l’uniformité des espèces dans les deux communautés sera différente, tandis que la richesse sera la même. L’hypothèse nulle pourrait être que la richesse et la régularité des espèces seront les mêmes dans les deux communautés.
- Remettez les perles dans le sac après que leurs couleurs ont été enregistrées.
- Ensuite, secouez le sac et demandez à la personne suivante du groupe de dessiner une autre série de trois perles.
- Enregistrez les couleurs et les numéros de perles qu’ils ont tirées dans la table.
- Enregistrez les couleurs de la deuxième ligne et le nombre cumulé de couleurs dessinées dans la dernière colonne.
- Continuez à tirer à tour de rôle trois perles du sac jusqu’à ce que 20 échantillons aient été prélevés.
- Ensuite, échangez les sacs avec un groupe avec un sac de l’autre communauté, et répétez l’exercice de dessin de 20 échantillons, en enregistrant les données de couleur dans la colonne communautaire appropriée du tableau.
- Lorsque toutes les données ont été enregistrées, retournez les billes dans le sac et rendez-les à votre instructeur.
Résultats
- Pour calculer la diversité alpha des données de transect et de quadrat collectées par votre groupe, utilisez les données que votre enregistreur de données a saisies pour chaque espèce et entrez-les dans votre table de diversité. Cliquez ici pour télécharger le Tableau 3
- Ensuite, remplissez la diversité alpha pour chaque habitat dans la colonne appropriée du tableau.
- Utilisez les données d’espèce de votre table de quadrat et de transect et entrez les données de diversité bêta dans les cellules de données appropriées de la table de diversité. REMARQUE : La diversité bêta est le nombre d’espèces qui sont uniques entre deux habitats. Dans cette vidéo, il y a trois espèces en commun entre les deux sites, mais un total de six espèces uniques, ce qui donne une diversité bêta de six entre les sites A et B.
- Pour calculer la diversité gamma de votre activité, utilisez les données de votre table de quadrat et de transect et entrez les données de diversité gamma dans la cellule de données appropriée. REMARQUE : La diversité gamma est le nombre d’espèces dans tous les habitats au sein d’une seule étude. Ce n’est pas la somme de toutes les diversités alpha, car les espèces qui sont communes entre les habitats ne devraient être comptées qu’une seule fois.
- Pour construire des courbes d’accumulation d’espèces pour les deux communautés d’échantillonnage de billes, utilisez vos données de sélection de couleurs de perles pour tracer les espèces en fonction de l’effort d’échantillonnage. Il s’agit du nombre total de couleurs par échantillon dans le graphique pour chaque communauté de sacs de perles.
- Ensuite, estimez l’asymptote des données tracées par apparence. Prédisez le nombre d’espèces que vous vous attendez à trouver dans chaque communauté. Notez les différences d’apparence entre les deux courbes. S’il était plus facile d’estimer le nombre d’espèces dans l’une des communautés, faites une hypothèse pour expliquer cette observation.
- Pour construire des courbes d’abondance de rang pour les deux communautés d’échantillonnage de billes, utilisez les données de perles de couleur pour remplir le tableau pour la communauté A et la communauté B, en listant les couleurs qui ont été identifiées lors de l’échantillonnage dans la colonne de couleur, et en ajoutant le nombre total de perles de chaque couleur qui a été échantillonnée dans la colonne d’abondance. Cliquez ici pour télécharger le Tableau 4
- Maintenant, attribuez un rang à chaque couleur dans la colonne de rang, en désignant la couleur de l’abondance la plus élevée comme le rang le plus élevé, le rang un, et la couleur avec l’abondance la plus faible comme le rang le plus bas, le rang 10. S’il y a plusieurs couleurs avec le même numéro, attribuez-leur simplement des rangs consécutifs.
- Tracez les courbes d’abondance des rangs individuels pour le nombre d’individus par espèce classées du plus au moins commun dans la communauté A et la communauté B. Comparez la pente des deux courbes de classement. Comparez la richesse et l’uniformité entre les deux communautés. Identifiez la communauté que vous considérez comme plus biodiversifiée.