Természetvédelmi kutatások NyME EMK Növénytani és Természetvédelmi Intézet

Mintavételezés I. 3. előadás

Minta (Reiczigel et al. 2007): a ténylegesen megvizsgált megfigyelési egységek halmaza. Nem mindegy mit választunk megfigyelési egységnek, mert más-más lehet a minta elemszám igényük. Pl. 1-1 ha-os erdőrészletekben megszámolom a madárfészkekben lévő tojásokat. Ekkor tekinthetem vizsgálati egységnek az erdőt, melyre két változót mértem a fészkek számát és a tojások össz-számát, de tekinthetem úgyis, hogy a megfigyelési egységem a fészek melyet a tojások számával és az erdőrészlet sorszámával jellemezhetek.

A mintavétel alapszabályai 1. Randomizálás: Célja, hogy a populáció minden egyes tagja egyenlő eséllyel kerüljön a mintába vagy bármelyik kezelési csoportba. Ne lehessen megjósolni valamely elem bekerülését annak ismeretében, hogy valamely másik elem bekerül-e vagy sem a mintába. Semmilyen formában ne befolyásoljuk, hogy melyik elem kerül bele a mintába.

A randomizálás nem csak a megfigyel/kutató szubjektív hibáinak kiküszöbölésére szolgálhat, hanem a különböző zavaró tényezők hatásának kiszűrésére. Ha nem random a mintavétel, mintánk torzulhat, mert bizonyos elemek nagyobb valószínűséggel fogna belekerülni, azaz a minta valamely tendenciát fog mutatni. Ezzel nem csak a statisztikai tesztek feltételei sérülnek meg, de könnyen lehet, hogy a biológiai tapasztalatnak és a kézenfekvő magyarázatnak ellentmondó eredményeket kapunk és rossz következtetéseket vonunk le

2. Adatpontok függetlensége Az a tulajdonság, hogy a mintavétel egysége és a statisztikai populáció egy egyede ugyanaz A függetlenség nagyban függ a mért változók léptékétől, ezért (is) nagyon fontos meghatározni, hogy milyen skálán zajlik a vizsgálat és az adatgyűjtés Ha nem tartjuk be, a statisztikai próbánk külön adatpontokként fogja kezelni azokat a méréseket, melyek valójában csak a statisztikai populáció egy tagjára jellemzőek

3. Standardizálás Egy háttérváltozó bizonyos szinten való tartása. Megkönnyíti a mintavételt, de jelentősen szűkíti annak értelmezhetőségi körét. A kutatásról szóló publikációban mindenképp szólni kell arról, hogy a lehetséges zavaró tényezőkkel mit kezdtünk.

Ismételhetőség A vizsgálat egészére vonatkozik Jelentsége a mintavételnél a leghangsúlyosabb Az ismétlés azt jelenti, hogy az azonos kezelési csoportba tartozó objektumokon azonos módszerrel mért eredményeink hasonlók legyenek Ha sokan nem tudják reprodukálni eredményeinket elveszthetjük szavahihetőségünket Az ismételhetőséget befolyásolja a megfigyelő gyakorlata és tapasztalata, a jelenség gyakorisága, megfigyelő fáradsága, a meghatározások pontossága

Statisztikai populáció: (nem tévesztendő össze a biológiai populáció fogalmával!): Az összes vizsgálati objektum, melyre statisztikai eredményeink vonatkoztathatóak. Csak a mintavétel és a statisztikai teszt révén nyeri el értelmét

Ne válasszunk túl nagy mintaszámot, mert az pazarlás (idő, pénz, energia, és ami a legfontosabb felesleges szenvedését vagy halálát okozzuk a vizsgált állatnak). A túl kicsi mintaszám még nagyobb pazarlás, mert eredmény nélkül, feleslegesen költöttünk pénzt, időt és áldoztunk fel, zavartunk élőlényeket. A mintát valamilyen szempontból reprezentatívnak nevezzük, hogy mennyire jól tükrözi a statisztikai populációt. Lehet egy minta nemek szerint reprezentatív, de életkor szerint nem. Nincs olyan mintavételi módszer, ami minden szempontból tökéletes lenne.

Mintavételi módszerek (Reiczigel et al. 2007, Podani 1997, Körmöczi 1992): Mintavétel elve szerint: Visszatevéses mintavétel: Ebben az esetben többször is megfoghatjuk ugyanazt az egyedet. Végtelen nagy populáció esetén gyakorlatilag 0 annak a valószínűsége, hogy még egyszer megfogjuk, megfigyeljük ugyanazt az egyedet. A valóságban ilyen populációnk ritkán van, ezért ezek a módszerek akkor is alkalmazhatóak, ha a mintánk kicsi a statisztikai populációnkhoz képest. Ez azt jelenti, hogy a mintának kisebbnek kell lenni, mint a populáció 5%-a.

Visszatevés nélküli mintavétel: A fenti kritériumok miatt gyakorlatilag ennek a módszernek az alkalmazása a ritkább. Véges populációk esetén szokták alkalmazni

Mintavétel reprezentativitása szerint: 1. Reprezentatív mintavétel: A mintavételi egységek száma és nagysága megfelelően tükrözze a vizsgált populációt Teljeskörű mintavétel: A vizsgált alapsokaság minden eleme belekerül a mintavételbe. Magyarán a populáció minden egyes egyedét megmérjük. Hátránya, hogy a mintavételezés gyakran az élőhely romlását okozza (letaposom a precíz mintavételem során a növényzetet, vagy sok talajmintát veszek), vagy magának a populációnak a pusztulását okozom.

1. 2. Abszolút mintavétel: A mintavételi egységbe a populáció reprezentatív darabjai kerülnek bele. Meghatározott mintaegységbe az összes egyedet megvizsgáljuk, és a populáció méretét területegységre vonatkoztatjuk. Legelterjedtebb a kvadrát módszer, de idetartoznak a térfogat egységre vonatkozó talaj és vízminták is.

Direkt: a méréseket a vizsgált statisztikai populációminden egyedén közvetlenül mérjük Indirekt: Az egyedek által hátrahagyott nyomok alapján végezzük a populáció becslést. Lehet hang, ürülék, köpet, lábnyom, fekvőhely, fészek stb.

2. Relatív mintavétel: a vizsgált populációk méretének csak egymáshoz való viszonyát eredményezik. Főleg rovarokra vonatkozó módszerek: fűhálózás, csapdázás. Ilyenkor meg kell adni a hálózási intenzitást: mennyi ideig, hány hálócsapást végeztem pl méterenként a transzekt mentén, mekkora a hálótávolság stb. Csak a populáció sűrűségének becslésére alkalmasak.

Pl. fűhálózás

Mintaegységek elrendezése: Egyszerű véletlen = Random mintavétel: a populáció bm. tagja egyforma eséllyel kerül a mintákba. Lehet visszatevéses, vagy visszatevés nélküli. Sorsolással, véletlen szám generátorral választjuk ki a kísérleti egyedeket, vagy minta négyzetek helyeit stb.

Lépcsőzetes mintavétel: random kiválasztott egységekben további random mintákat veszünk.

Rétegzett mintavétel: Ha az alapsokaságot valamilyen szempont szerint (nem, kor stb.) részekre bontjuk és ezekből a rétegekből egymástól függetlenül egyszerű véletlen mintákat veszünk. A szisztematikus és random mintavétel kombinációja.

Szabályos = Szisztematikus mintavétel: meghatározott térbeli alakzatokkal felosztjuk a területünket és ezekben vizsgálódunk, pl. ER-hálópontok Vagy pl. minden tizedik egyedet mérem le, gyűjtöm be. Mintavételi torzítás lehetséges: ugyanis, ha pl. az itatónál a reggeli órákban vizsgálódok, akkor kimaradhatnak az éjszakai állatok

Csoportos mintavétel: ha a megfigyelési egységeket nem tudjuk egymástól függetlenül kiválasztani pl. egy alom, egy fészekalja fióka, egy gazdaállaton élő paraziták stb.

Szubjektív mintavétel: cönológusok alkalmazzák leginkább. Tapasztalati úton homogénnek tekintett foltokból vesz mintát. Hátránya, hogy előre kialakult vélemény igazolására választjuk ki a mintavételi helyeket.

Mintaegységek elrendezése

RandomSzisztematikus Rétegzett (irányított)

Adatok rögzítése és rendezése Adatlap, ceruza, toll Diktafon Fényképezőgép Videókamera Számítógép GPS Automata rögzítők Adatok biztonságos tárolása, archiválása

Mintavételezés - populációk létszámának becslése

SzabályosVéletlenszerűCsoportosult Szigetszerű Populációk egyedeinek eloszlása

Populációk létszámának becslése:  Mennyi? Mekkora? Hány százalék? stb. kérdések megválaszolása tartozik ebbe a témakörbe.  Populáció nagysága: populáció teljes egyedszámával adjuk meg. Pl. fogás-ráfordítás módszer  Populáció sűrűsége: adott téregységre vonatkoztatott egyedszámot értjük. Kvadrát és transzekt módszerek

Diverzitás (Csabai& Cser):  Def.: valamilyen sokféleség, valamilyen mennyiségi megjelenését jelenti (Juhász-Nagy Pál).  A fajszám (S) és az összegyedszám (N) a vizsgált életközösség legegyszerűbb diverzitási mutatója.  Az egyes fajokra vonatkoztatott tömegesség (abundancia, n i ): az i-edik faj egyedszáma, biomasszája,testmérete stb.

 Az egyes fajokhoz rendelhető dominancia (relatív abundancia)

 A fajszám függ a minta egyedszámától és a mintavételi terület nagyságától, ezért különféle diverzitási mutatókat alkottak.  Diverzitás rendezések: egy közösség diverzitását nem egy számmal adjuk, meg, hanem egy diverzitási profillal. Ez már lehetőséget teremt közösségek összehasonlítására.

Diverzitás Shannon-Wiener diverzitás: ritka érzékenyebb Simpson diverzitás: domináns fajokra érzékenyebb

Létszámbecslés (Pásztor&Oborny 27.p.)  Abszolút abundancia becslés: egyed sűrűséget (denzitást) becsül pl. bükkfa/ha  Relatív abundancia becslés: ismeretlen az a térrész v. időtartam, amiből az egyedek a mintába kerülnek. pl. állatcsapdázási kísérletek.  Jelölés-visszafogás módszer

Abszolút populáció méret meghatározása adott habitatban:  Jól kell ismerni, körülhatárolni az élőhelyet (habitatot), melynek homogénnek kell lenni.  Könnyebb lehet a kis habitatok vizsgálata, mint egy gyümölcs (muslica közösség vizsgálata), vagy patanyom, de ilyenek a virágok is.  Egyszerű a mintázás fotókkal, videóval, vagy akár laborba is szállíthatom.  Kvadrát módszer kihelyezhető kerettel: növényközösségek vizsgálatára, elég szubjektív a borítás becslés  Pont kvadrát módszer: pontosabb borításbecslést tesz lehetővé  Talaj minta

pont kvadrát módszer

Jelölés-visszafogás módszerek: Állat populációk nagyságának becslésére alkalmasak Menete: megfog -> megjelöl -> visszaereszt -> várakozik, hogy a jelölt egyedek egyenletesen eloszoljanak -> újra mintavételez Feltétel: 1. jelölés ne befolyásolja az állat élettartamát, viselkedését 2. jelölt állatok teljesen keveredjenek el a populációban, 3. jelölt állat befogási valószínűsége pont akkora legyen, mint a többié, 4. ne történjen a teljes populációban létszám változás (kivándorlás = 0, bevándorlás = 0, születés-halálozás = 0)

Jelölés-visszafogás módszer,ahol T: az első fogáskor megfogott és megjelölt egyedek száma N: összegyedszám t: a második mintavétel során fogott jelölt egyedek száma n: a második mintavételezés során fogott egyedek száma

Jelölés-visszafogás módszer Lincoln-index: Bailey-index: (t< 20) (t> 20)

Háromszoros jelölés-visszafogás módszer,ahol: T1: az első mintavételnél jelöltek száma T2: a 2. mintavételnél jelöltek száma n2: a 2. mintavétellel megfogott egyedek száma n3: a 3. mintavétellel megfogott egyedek száma t2,1: az 1-be jelölt és 2-ba visszafogott egyedek száma t3,2: a 2-ba jelölt és 3-ba visszafogott egyedek száma kis mintákban korrigálni kell

Jelölés módjai (Southwood):  Ne befolyásolja az állat élettartamát és viselkedését.  A legtöbb festék nem toxikus, de az oldószerek igen.  Le kell tesztelni a jelölt és jelöletlen egyedek reakcióját.  A rovarok kikelés után érzékenyebbek a méreganyag tartalomra, mint kifejlett korban, tehát életszakasztól is függ a reakció.  Jelölő címkék felragasztása a szárnyra az öregebb egyedekre nézve semmilyen káros hatása nincs, vedlés után, viszont az egyedek torzulását halálát okozhatja vérkeringés megzavarása miatt.  A feltűnő jelölés tönkreteheti az állat természetes álcáját (ragadozó könnyebben észre veszi).  Ne akadályozza az állatot a mozgásba.

 A feltűnő jelölés megnövelheti a visszafogás esélyét, tehát előbb észrevesszük a jelölt egyedet, mint a jelöletlent.  Ez a hatás csökkenthető, ha fluoreszkáló festékeket, radioaktív izotópokat (belső jelölés) alkalmazunk, illetve ne feltűnő helyre tegyük a jelölés.  A jelölés tartós legyen (rovarok vedléssel megszabadulhatnak tőle).  Bizonyos festékek, lakkok idő előtt lekopnak, a fluoreszkáló festékek kifakulnak, az izotópok lebomlanak, kiürülnek.  Pl. laborban a csigaházra helyezett lakkfesték két évig tartós, de terepi körülmények között 1 év alatt lebomlott.  A radioaktív izotópok veszteségi rátája függ az állat táplálkozásától, vagy más faktoroktól.  Relatíve olcsó legyen, könnyű legyen kivitelezni. A befektetés térüljön meg.

 A lehető legkisebb sokkot és szenvedést okozzuk az állatnak!  Az állatok jelölése és eleresztése befolyásolhatja élettartamukat és viselkedésüket.  Csoportos jelölés: minden egyedet ugyan azzal a módszerrel jelölünk.  Egyedi jelölés: az egyed azonosítására alkalmas jel mintát kódot alkalmazunk. Pl. madárgyűrűk.