11 марта 2016г.
При исследованиях питания рыб-бентофагов существующие методики (Руководство по изучению…, 1961) рекомендуют проводить сбор зообентоса непосредственно в месте отлова рыб. При этом не дается никаких четких инструкций об объеме материала, требуемом для корректной оценки количественных показателей зообентоса. Некоторые упоминания о количестве проб, которое необходимо брать на одной станции, даны в работе А.И. Баканова (1979). Он пишет, что если цели исследования требуют каких-либо подробных сведений о конкретном участке водоема (одной станции), то необходимо брать более одной пробы. Столько же нечеткую рекомендацию дают и другие методические пособия (Рекомендации по …, 1968; Решения совещания по …, 1967; Kajak, 1963). Рассматривая вопрос об оценке состояния кормовой базы бентофагов на различных биотопах водоема, легко заключить, что одна проба бентоса несет слишком мало информации и дает возможность лишь приблизительно судить о его состоянии на данном участке водоема. К тому же по одной пробе невозможно оценить точность измерения показателей, как всего зообентоса, так и его отдельных компонентов. С другой стороны, увеличение числа проб ведет к пропорциональному удорожанию исследования. В своей работе мы попытаемся определить такое число проб, которое позволит с одной стороны оценить точность полученных результатов, с другой стороны, будучи минимальным, даст результаты, адекватно отражающие биомассу зообентоса.
Цель работы – определить оптимальное количество проб для несмещенной оценки биомассы макрозообентоса.
В данном исследовании мы использовали материалы эксперимента по выяснению влияния плотности поселений Dreissena polymorpha (Pall.) на экосистему экспериментальных мезокосмов (в том числе и на структуру макрозообентоса), проведенного в 1991 г. на экспериментальной базе ИБВВ РАН «Сунога» (Щербина, 2001).
Эксперимент был проведен в 18 лотках (длина – 5.5 м, ширина – 0.5 м, объем заполненного лотка – 1.5 м³). Лотки помещались в заполненный водой пруд для термической амортизации. На дно каждого лотка (площадь 2.5 м²) укладывали сначала суглинок толщиной ~3 см, заливали небольшой слой воды (20 см), а затем закладывали ил из Волжского плеса Рыбинского водохранилища (по 20 дночерпателей), помещали друзы дрейссены (3 варианта по 6 лотков: контроль – помещали только ил из биоценоза дрейссены; D0.5 – ил и друзы дрейссены из расчета 0.5 кг/м²; и D1.5 – то же самое из расчета 1.5 кг/м²) и доводили уровень воды до 60 см.
Ил отбирали дночерпателем ДАК–250 (площадь захвата – 0.025 м²) на глубине 4.5–5 м. Вместе с илом в экспериментальные лотки попадали макробеспозвоночные, характерные для биоценоза дрейссены (хирономиды, олигохеты, моллюски, пиявки и др.). Для равномерного распределения привезенных с илом беспозвоночных и вселения в мезокосмы гетеротопов было отведено 2 недели, после чего приступили к отбору проб. Макрозообентос в мезокосмах отбирали еженедельно в период с 16 июня по 7 августа 1991 г. штанговым дночерпателем с площадью захвата грунта 25 см² по 4 выемки в каждом лотке.
Для обеспечения сравнимости данные объединены в кластеры по начальной плотности дрейссены и дате отбора проб (т. е. по 6 проб макрозообентоса). Каждый кластер проанализирован общая биомасса зообентоса. Для каждого кластера 6 – это предельно возможное количество проб (N), т. е. такой размер выборки, который обеспечивает предельную точность измерения показателей. Чтобы оценить минимальное количество проб, требуемых для несмещенной оценки биомассы, были построены подвыборки из значений биомассы во всех возможных сочетаниях заданной длины (соответствующей количеству проб). Размер подвыборок (n) составлял от минимального – 2 пробы – до максимального – 5 проб. В каждой подвыборке для каждого варианта (вероятного сочетания показателей биомассы) вычисляли размер погрешности измерения биомассы, т. е. разницу ее оценки среднего значения с реальным средним значением. Для выявления смещения среднюю для группы подвыборок (по числу проб) погрешность сравнивали со стандартной ошибкой биомассы в этом кластере. Выявив смещения для всех кластеров данных, делали вывод о достаточности соответствующего числа проб для несмещенной оценки исследуемого параметра.
В таблице приведены показатели общей биомассы зообентоса на каждую дату и в каждом варианте опыта, а также средние погрешности оценки этого параметра при разном числе проб (от 2 до 5) и вероятность получения несмещенной оценки.
Таблица 1 Общая биомасса макрозообентоса (г/м²) в различных вариантах экспериментальных мезокосмов и погрешности ее оценки по подвыборкам с заданным числом проб
|
Дата
|
Общая биомасса макрозообентоса, г/м²
*
|
Погрешность оценки общей биомассы макрозообентоса
и вероятность получения несмещенной оценки при разном числе проб **
|
|
N = 6
|
n = 5
|
n = 4
|
n = 3
|
n = 2
|
|
Контроль
|
|
17.06
|
7.6 ± 1.5
2.7 – 11.1
|
0.62
100.0
|
0.83
80.0
|
1.23
60.0
|
1.67 ***
60.0
|
|
24.06
|
4.9 ± 1.0
2.3 – 9.1
|
0.35
100.0
|
0.6
80.0
|
0.85
50.0
|
1.20
46.7
|
|
1.07
|
4.5 ± 1.1
2.2 – 9.0
|
0.41
100.0
|
0.66
86.7
|
0.92
60.0
|
1.33
46.7
|
|
8.07
|
3.1 ± 0.2
2.3 – 3.6
|
0.08
100.0
|
0.12
86.7
|
0.17
60.0
|
0.25
46.7
|
|
15.07
|
3.8 ± 0.5
1.9 – 5.1
|
0.2
100.0
|
0.30
80.0
|
0.45
70.0
|
0.61
53.3
|
|
22.07
|
4.6 ± 0.6
3.1 – 6.5
|
0.27
100.0
|
0.37
86.7
|
0.5
60.0
|
0.73
60.0
|
|
30.07
|
5.9 ± 0.8
3.5 – 8.4
|
0.3
100.0
|
0.44
73.3
|
0.65
70.0
|
0.88
53.3
|
|
7.08
|
5.9 ± 2.1
1.2 – 15.0
|
0.77
100.0
|
1.30
80.0
|
1.8
50.0
|
2.60
40.0
|
|
D0.5
|
|
17.06
|
5.8 ± 2.5
0.7 – 16.1
|
0.93
100.0
|
1.5
86.7
|
2.1
60.0
|
2.98
46.7
|
|
24.06
|
5.8 ± 1.0
3.0 – 8.8
|
0.39
100.0
|
0.57
86.7
|
0.79
80.0
|
1.13
33.3
|
|
1.07
|
1.6 ± 0.13
1.1 – 2.0
|
0.05
100.0
|
0.08
80.0
|
0.12
60.0
|
0.16
40.0
|
|
8.07
|
2.5 ± 0.3
1.5 – 3.5
|
0.111
100.0
|
0.18
86.7
|
0.24
70.0
|
0.36
46.7
|
|
15.07
|
2.7 ± 0.5
1.4 – 4.8
|
0.21
100.0
|
0.31
80.0
|
0.44
70.0
|
0.63
53.3
|
|
22.07
|
3.8 ± 0.6
1.7 – 5.3
|
0.24
100.0
|
0.37
86.7
|
0.48
60.0
|
0.73
40.0
|
|
30.07
|
6.0 ± 1.7
1.9 – 13.3
|
0.57
100.0
|
1.01
80.0
|
1.46
60.0
|
2.03
46.7          |
|
Дата
|
Общая биомасса макрозообентоса, г/м²
*
|
Погрешность оценки общей биомассы макрозообентоса
и вероятность получения несмещенной оценки при разном числе проб **
|
|
N = 6
|
n = 5
|
n = 4
|
n = 3
|
n = 2
|
|
7.08
|
5.8 ± 1.3
2.0 – 10.4
|
0.48
100.0
|
0.76
86.7
|
1.04
70.0
|
1.52
53.3
|
|
D1.5
|
|
17.06
|
6.6 ± 1.4
2.7 – 11.7
|
0.55
100.0
|
0.85
86.7
|
1.1
60.0
|
1.70
46.7
|
|
24.06
|
9.9 ± 1.8
1.4 – 12.5
|
0.6
100.0
|
1.14
93.3
|
1.7
60.0
|
2.28
26.7
|
|
1.07
|
4.9 ± 0.7
2.2 – 6.4
|
0.29
100.0
|
0.44
86.7
|
0.56
60.0
|
0.88
46.7
|
|
8.07
|
4.2 ± 0.6
2.2 – 6.4
|
0.22
100.0
|
0.33
73.3
|
0.50
50.0
|
0.65
40.0
|
|
15.07
|
3.3 ± 0.6
2.2 – 6.0
|
0.19
100.0
|
0.37
86.7
|
0.5
50.0
|
0.73
40.0
|
|
22.07
|
5.5 ± 0.9
2.5 – 7.5
|
0.34
100.0
|
0.508
86.7
|
0.67
60.0
|
1.02
53.3
|
|
30.07
|
4.4 ± 0.7
2.6 – 7.1
|
0.28
100.0
|
0.41
73.3
|
0.58
60.0
|
0.82
46.7
|
|
7.08
|
8.6 ± 1.5
3.2 – 12.4
|
0.62
100.0
|
0.93
86.7
|
1.14
60.0
|
1.86
40.0
|
Примечание: * над чертой – среднее значение общей биомассы и ее ошибка, под чертой – минимальное и максимальное значение общей биомассы; ** над чертой – средняя погрешность оценки биомассы в подвыборках заданного размера, под чертой – вероятность получения оценки среднего значения в пределах стандартной ошибки биомассы (%);*** жирным начертанием выделены погрешности, превышающие соответствующие им стандартные ошибки среднего значения биомассы.
Из сведений, представленных в таблице, видно, что уменьшив количество проб с шести до пяти, четырех или трех исследователь с вероятностью более 50% получит среднее значение общей биомассы, не выходящее за пределы доверительного интервала этого показателя. В то время как, уменьшив количество проб до двух, он скорее получит средние значения, выходящие за пределы точности измерения.
Таким образом, мы можем сделать вывод о том, что для получения несмещенной оценки биомассы зообентоса на данном участке водоема достаточно трех проб. Такое количество проб позволяет также оценить точность полученных результатов.
Список литературы
1. Баканов А.И. О планировании бентосных съемок. Ин-т биол. внутр. вод АН СССР. Рукоп. деп. в ВИНИТИ, 1979. № 1596–79. 16 c.
2. Рекомендации по методике количественного учета пресноводных беспозвоночных. Л.: РПМ БАН СССР, 1968. 22 с.
3. Руководство по изучению питания рыб в естественных условиях // ВНИРО: Издательство АН ССР. – М., 1961. – с. 33–37.
4. Решения совещания по методике гидробиологических исследований в целях рыбохозяйственного освоения водоемов. Л. ГосНИОРХ, 1967. 11 с.
5. Щербина Г.Х. Влияние моллюска Dreissena polymorpha (Pall.) на структуру макрозообентоса экспериментальных мезокосмов. // Биология внутр. вод. 2001. № 1. С. 63–70.
6. Kajak Z. Analysis of quantitative benthic methods. – Ecol. Polska, 1963. ser. A. V. 11. N 1. P. 1–55.
