Разнообразие сообщества
- Измерение биоразнообразия в районах с различными режимами нарушения
<кнопка class="expand">Expand
- ПРИМЕЧАНИЕ: В этом эксперименте вы будете сравнивать биоразнообразие в менее нарушенной области с более сильно нарушенной областью. Гипотеза: Экспериментальная гипотеза может заключаться в том, что менее нарушенная территория будет содержать большее разнообразие видов, чем сильно нарушенная область. Нулевая гипотеза может заключаться в том, что не будет никакой разницы в разнообразии между менее и сильно возмущенными областями.
- Для начала разделитесь на группы по 2-4 человека и соберите хула-хуп, мяч, измерительную ленту, набор печатных таблиц, 10 флагов и руководство по удостоверению личности с передней части класса.
- Кроме того, соберите лопату и 10 бутылок для сбора проб почвы.
- Как только вы окажетесь в поле, ваш инструктор покажет вам две среды обитания, которые вы будете изучать - выберите одну среду обитания для начала.
- Поместите по одному флагу в каждый из четырех углов, чтобы сформировать прямоугольную область выборки.
- Измерьте длину и ширину области выборки в метрах, а затем умножьте два числа, чтобы определить площадь.
- Стоя посреди зоны отбора проб, подбросьте теннисный мяч в воздух, а затем отметьте флажком место, где он приземлится.
- Повторите этот случайный бросок еще четыре раза, чтобы определить все пять точек случайной выборки.
- Держа свой флаг в центре, поставьте вокруг него хула-хуп. Площадь внутри хула-хупа представляет собой квадрат.
- Определите все различные виды в квадрате и запишите их как виды A, B и так далее в таблице 1, предоставленной вашим инструктором.
- Как только все растения будут зарегистрированы, используйте лопату, чтобы собрать по одной чашке почвы с каждого из участков и положите бутылки с образцами с этикетками с вашими именами, названием участка и номером квадрата.
- Повторите идентификацию растений и отбор проб почвы для оставшихся четырех квадратов в первой среде обитания, записав свои наблюдения в таблице 1.
- Как только вы завершите запись в первой среде обитания, перейдите ко второму полю, снова отметив прямоугольную область выборки.
- Повторите случайное размещение квадратов с помощью теннисного мяча, а затем запишите виды, присутствующие в каждом квадрате, в таблице 2.
- Наконец, соберите по одной чашке почвы с каждого квадрата нарушенных мест обитания, всего пять чашек от нарушенных и пять чашек от ненарушенных мест обитания.
- Измерение биоразнообразия вдоль разреза
- ПРИМЕЧАНИЕ: В следующей части исследования будут проверяться краевые эффекты или изменение вдоль градиента от места, где один тип экосистемы встречается с другим, до основной среды обитания экосистемы. Гипотеза: Экспериментальная гипотеза заключается в том, что ближе к краю экосистемы будет существовать большее разнообразие видов, чем в центре или ядре экосистемы. Нулевая гипотеза состоит в том, что нет никаких изменений в разнообразии вдоль разреза от края к основному местообитанию.
- Разместите флаг по периметру поля, где оно встречается с другой средой обитания, например, в лесу или на парковке.
- Протяните рулетку к центру поля, перпендикулярно краю поля. Это и будет разрез.
- Установите флаг на нулевом метре разреза (на краю другой среды обитания), затем установите дополнительные флаги на расстоянии 10 м, 20 м, 30 м и 40 м в центре среды обитания, чтобы в общей сложности пять отмеченных мест.
- Начиная с точки 0 м вдоль разреза, разместите хула-хуп в отмеченном месте. Запишите виды, присутствующие в квадрате, в таблице 4.
- Теперь повторите размещение в квадранте и запись видов на отметках 10 м, 20 м, 30 м и 40 м.
- Далее разместите еще два разреза из разных начальных точек по периметру поля, простирающегося в основную область.
- Отметьте 10-метровые точки вдоль этих разрезов и снова используйте их как маркеры для размещения квадратов. Запишите виды, обнаруженные в каждом из этих квадратов, в таблице 4.
- Обработка образцов почвы
- ГИПОТЕЗЫ: Экспериментальная гипотеза заключается в том, что два ландшафта при разных режимах возмущения будут отличаться по составу почвы и pH. Нулевая гипотеза заключается в том, что не будет никакой разницы в составе почвы или pH между двумя участками.
- Для начала удалите почву из одной бутылки с первым отобранным участком и заполните цветовое отделение pH набора образцов почвы до линии заполнения почвы.
- Налейте капсулу для проверки pH в тестовую камеру, затем наполните капсулу дистиллированной водой, пока она не достигнет линии наполнения водой.
- Наденьте колпачок на отсек и встряхните его.
- Дайте цвету проявиться около минуты, а затем сравните почву с цветовой таблицей, чтобы определить pH.
- Повторите анализ pH для второго участка пробы, заполнив таблицу 3 для зарегистрированного pH.
- Чтобы обработать образцы почвы на содержание азота, фосфора и калия, удалите 20 мл почвы из бутылки с первым отобранным участком.
- Поместите почву в чистую емкость со 100 мл дистиллированной воды.
- Повторите этот процесс для второго сайта, пометив каждый контейнер, а затем дайте им постоять один час.
- Через час используйте пипетку, чтобы заполнить каждый из компараторов азота, фосфора и калия до линии заполнения раствором из первого отобранного участка.
- Добавьте соответствующую капсулу в каждый из компараторов для каждого химического теста.
- Заколите и тщательно встряхните компараторы, а затем сравните раствор в тестовой камере с цветовой таблицей, записав результаты в виде соответствующего числа на шкале в таблицу 3.
- Повторите тесты на азот, фосфор и калий для каждого из отобранных участков. ПРИМЕЧАНИЕ: Тщательно промойте компаратор между образцами
- Результаты
<кнопка class="expand">Expand
- Чтобы рассчитать разнообразие Шеннона-Вайнера для каждого из наблюдаемых сайтов, сначала откройте новую таблицу Excel.
- Пометьте ячейку A1 'название вида', а ячейку B1 'общее количество'.
- Начиная со второй строки и в столбце А, заполните лист для каждого вида, найденного на первом участке, используя данные, записанные в таблице 1.
- Рассчитайте общее количество каждого вида, найденного за всю попытку отбора проб, и запишите это в столбец B таблицы Excel.
- Теперь пометьте ячейку G1 "общее количество всех видов", а в ячейке H1 напишите формулу или выделите соответствующие ячейки, чтобы суммировать все значения количества, введенные в столбец B: = SUM(B2: BX)
- Обозначьте ячейку C1 "доля каждого вида" и в ячейке C2 введите формулу для пропорции от общего числа каждого вида на участке. = B2/H$1
- Перетащите эту формулу вниз для каждой строки данных, представленных в столбце B.
- Пометьте ячейку D1 'естественное логарифмическое соотношение видов' и в ячейке D2 введите формулу для естественного логарифма доли видов на участке. =LN(C2)
- Перетащите эту формулу вниз для каждой строки данных, представленных в столбце C.
- Добавьте формулу в ячейку E1 для расчета доли видов, умноженной на естественный логарифм доли видов: ps* ln ps
- В ячейке E2 введите формулу, умножающую долю видов на естественный логарифм доли видов на каждом участке, а затем перетащите эту формулу вниз для каждой строки данных, представленных в столбце D. = C2 * D2
- Пометьте ячейку G2 как 'sum of ps * ln ps', а затем в ячейке H2 введите формулу, суммирующую все значения в столбце E. = SUM(E3 - EX)
- Пометьте ячейку G3 'Индекс Шеннона-Вайнера', а в ячейку H3 введите формулу для индекса разнообразия Шеннона-Вайнера. = (EXP - 1 * H2) ПРИМЕЧАНИЕ: Это рассчитанный индекс разнообразия Шеннона-Вайнера для первого отобранного участка, который будет использоваться для сравнения между двумя участками.
- Повторите анализ данных на новом листе, используя данные, собранные для второго сайта, которые были записаны в таблице 2. ПРИМЕЧАНИЕ: Районы с более высокими значениями индекса считаются районами с большим видовым разнообразием. Обратите внимание, видите ли вы различия между своими сайтами.
- Повторите вычисления разнообразия Шеннона-Вайнера, используя общее количество всех видов на каждом расстоянии вдоль разреза, затем создайте таблицу всех этих значений на новом листе Excel.
- Нажмите на вкладку "Данные" в Excel, а затем на кнопку "Анализ данных".
- Выберите "Регрессия" и нажмите "Окей".
- Для входного диапазона Y выделите значения разнесения Шеннона-Вайнера, а для входного диапазона X выделите значения расстояния.
- Выберите место вывода результатов регрессии и нажмите "Окей".
- Отметьте галочкой поле P-value в строке пересечения, чтобы увидеть, существует ли значимая корреляция между расстоянием от края до основной среды обитания и биоразнообразием. Примечание: Значение меньше 0,05 отвергает нулевую гипотезу об отсутствии изменений в разнесении вдоль разреза, в то время как значение больше 0,05 не отвергает нулевую гипотезу.
- Далее, чтобы выполнить t-тесты для определения различий в составе почвы между участками, откройте новую таблицу Excel.
- В ячейке A1 введите 'Site 1:pH', а в ячейке B1 введите 'Site 2:pH'.
- Заполните ячейки с A2 по A6 и ячейки с B2 по B6 pH почвы, собранной на нарушенных и ненарушенных участках соответственно.
- Перейдите на вкладку "Данные" в Excel и выберите "Анализ данных".
- Теперь прокрутите вниз и выберите 't-Test: Two-Sample Taking Equal Variances' и выберите 'Ok'.
- Нажмите на выпадающее меню рядом с диапазоном переменных 1 и выделите ячейки от A2 до A6 в таблице, затем нажмите на выпадающее меню рядом с диапазоном переменных 2 и выделите ячейки от B2 до B6 в таблице.
- В поле для гипотетической разницы средних введите ноль в качестве нашей нулевой гипотезы. Это означает, что между двумя режимами возмущения нет никакой разницы.
- Оставьте поле "Метки" снятым и установите значение альфа на 0.05.
- Выберите "Диапазон вывода" и в поле нажмите на пустое место в таблице.
- Нажмите 'Ок'. Таблица результатов t-теста должна быть выведена в таблицу.
- Релевантные данные - это средства для каждого из сайтов и альфа-значения. Если это второе значение меньше нашего альфа-значения 0,05, мы можем отвергнуть нулевую гипотезу об отсутствии разницы в pH между двумя участками, и гипотеза о том, что нарушенные и невозмущенные участки различаются по своему значению pH, получит поддержку. Однако, если это значение больше 0,05, мы не можем отвергнуть нашу нулевую гипотезу.
- Повторите этот анализ для каждой из трех других переменных почвы, создав новую таблицу для каждого из элементов фосфора, калия и азота.
- Обратите внимание, отличались ли ваши результаты pH и уровня питательных веществ в каждом состоянии, и обсудите со своей группой, как это может повлиять на сообщество и разнообразие в разных местах.