Gradsect

En gradsect eller gradient-riktad transekt är en provtagningsmetod med låg ingång och hög avkastning där syftet är att maximera information om fördelningen av biota inom alla studieområden. De flesta levande varelser fördelas sällan slumpmässigt , deras placering bestäms till stor del av en hierarki av miljöfaktorer . Av denna anledning tenderar standardiserade statistiska konstruktioner baserade på rent slumpmässigt urval eller systematiska (t.ex. rutnätbaserade) system att vara mindre effektiva för att återvinna information om fördelningen av taxa än urvalsdesigner som är avsiktligt riktade istället längs deterministiska miljögradienter.

Ekologer har länge varit medvetna om betydelsen av miljögradientbaserade tillvägagångssätt för att bättre förstå samhällsdynamiken och detta återspeglas särskilt i Robert Whittakers (1967) och andras arbete. Även om livsforskare i praktiken intuitivt provar gradienter, fanns det fram till början av 1980-talet lite formellt teoretiskt eller empiriskt stöd för ett sådant tillvägagångssätt, varvid provdesignen till stor del drivs av traditionella statistiska metoder baserade på sannolikhetsteori som innehåller slumpmässigt urval .

Ursprung

Intensivt provtagna landskapsbaserade undersökningar i Australien gav en referensplattform för att utveckla och testa en mindre logistiskt krävande och ändå statistiskt acceptabel gradientbaserad undersökningsdesign som undvek behovet av slumpmässigt eller rent rutnätsbaserat urval. Dessa inledande studier och därefter utvecklade statistiskt stöd för ändamålsenliga, gradientbaserade undersökningar gav ett formaliserat, praktiskt alternativ till mer logistiskt krävande traditionella konstruktioner. Det var här termen gradsect myntades som kopplade målinriktad transektprovtagning med ett hierarkiskt ramverk av miljögradienter som anses vara nyckelfaktorer för arternas distribution.

Metodik

Vid konstruktion av en gradsect granskas initialt befintlig information där en hierarki av miljögradienter först identifieras antingen med visuella medel (kartor, flygfoton etc..) eller genom numerisk analys eller rumslig analys av institutionella eller andra datakällor. En typisk regional gradsektion kan till exempel konstrueras enligt en primär klimatgradient (temperatur, fuktighet, säsongsvariation) sedan en sekundär gradient ( geomorfologi , litologi , större och mindre dräneringssystem), en tertiär gradient som eventuellt representeras av en lokal jordkatena eller lokal markanvändning jordbrukssystem eller finare skala gradientnivåer som representerar lokala vegetationssekvenser. Genom en inspektion av rumsliga överlagringar av alla gradienter lokaliseras sedan ett minsta antal provplatser målmedvetet för att så långt som möjligt återspegla den totala miljövariationen. För logistiska och andra ändamål (som att förbättra kapaciteten att lokalisera sällsynta arter) väljs vanligtvis de brantaste gradienterna. På detta sätt konstrueras en ideal gradsect som sedan kan modifieras för att tillgodose logistiska avvägningar. Urvalsdisciplinen kräver att det största möjliga utbudet av varje hierarkisk nivå samplas. Detta resulterar vanligtvis i en uppsättning progressivt kapslade kluster av provplatser som finns inom den övergripande primära gradienten som kanske inte återspeglar en linjär fördelning. På relativt lokal landskapsskala kan en primär gradient representeras av salthaltsnivåer eller vattendjup som i tidvattenvåtmarker eller mikrotopografisk lättnad som i skogskanter eller en strandzon . För de flesta praktiska ändamål läggs transekter vanligtvis ut längs konturer vinkelräta mot gradientens huvudriktning. Iterativ rumslig analys av miljöskikt över en digital höjdmodell kan sedan användas för att identifiera områden som kräver ytterligare provtagning och därigenom förbättra miljörepresentativiteten.

Fördelar och begränsningar

Inledande studier i gradsect-utveckling avslöjade avsevärda logistiska och andra fördelar jämfört med mer traditionella icke-gradientbaserade undersökningsdesigner som främst handlade om slumpmässigt urval. Detta fynd får nu brett stöd, särskilt inom biologisk mångfald och andra områden av miljöundersökningar och bevarandedesign (se Applikationer nästa). Förutom förbättrad logistisk effektivitet, strävar gradsect-metoden efter att maximera miljörepresentativiteten, vilket har den dubbla fördelen att potentiellt förbättra lokaliseringen av rariteter och förbättra rumslig modellering av arternas utbredning. Eftersom den underliggande statistiska modellen inte är baserad på sannolikhetsteori , kan gradsect-provtagning inte användas för att uppskatta antalet arter eller andra biologiska attribut per ytenhet. För detta ändamål måste ett visst mått av slumpmässigt urval byggas in i urvalsdesignen.

Ansökningar

Sedan publiceringen av gradsect-teori 1984, efterföljande vegetations- och landskapsstudier i regionala Australien (Austin och Heyligers 1989); Ludwig och Tongway (1995) följdes av en framgångsrik utvärdering av metoden i faunaundersökningar i Sydafrika (Wessels et al.). Sedan dess har tillämpningar som involverar gradsekter sträckt sig från habitatstudier av svampar (Shearer och Crane 2011), termiter (Gillison et al. 2003) andra makroryggradslösa djur (Lawes et al. 2005); fåglar (Damalas 2005) små och stora däggdjur (Laurance 1994; Ramono et al. 2009). Vegetationsstudier med hjälp av gradsekter har använts i stor utsträckning i många länder, allt från tidvattenvåtmarker (Parker et al. 2011) och jordbruksodlingssystem och skogslandskapsmosaiker (Gillison et al. 2004) till infektionssjukdomar (Boone et al. 2000). ) har gradsekter använts för att vägleda fältprovtagning och skogskartering i bergig terräng (Sandman och Lertzmann 2003) såväl som omfattande fjärranalysapplikationer (Mallinis et al. 2008; Rocchini et al. 2011).