Ⅰ 怎麼分析微生物群落結構和多樣性
微生物群落的種群多樣性一直是微生物生態學和環境學科研究的重點。近幾年來,微生物群落結構成為研究的熱點。首先,群落結構決定了生態功能的特性和強弱。其次,群落結構的高穩定性是實現生態功能的重要因素。再次,群落結構變化是標記環境變化的重要方面。因此,通過對目標環境微生物群落的種群結構和多樣性進行解析並研究其動態變化,可以為優化群落結構、調節群落功能和發現新的重要微生物功能類群提供可靠的依據。
從年代上來看,微生物群落結構和多樣性解析技術的發展可以分為三個階段。20世紀70年代以前主要依賴傳統的培養分離方法,依靠形態學、培養特徵、生理生化特性的比較進行分類鑒定和計數,對環境微生物群落結構及多樣性的認識是不全面和有選擇性的,方法的分辨水平低。在70和80年代,研究人員通過對微生物化學成分的分析總結出了一些規律性的結論,從而建立了一些微生物分類和定量的方法即生物標記物方法,對環境微生物群落結構及多樣性的認識進入到較客觀的層次上。在80和90年代,現代分子生物學技術以DNA為目標物,通過rRNA基因測序技術和基因指紋圖譜等方法,比較精確地揭示了微生物種類和遺傳的多樣性,並給出了關於群落結構的直觀信息。
1 傳統培養分離方法
傳統培養分離方法是最早的認識微生物群落結構和多樣性的方法,自1880年發明以來一直到
現在仍被廣泛使用。傳統培養分離方法是將定量樣品接種於培養基中,在一定的溫度下培養一定的時間,然後對生長的菌落計數和計算含量,並通過在顯微鏡下觀察其形態構造,結合培養分離過程生理生化特性的觀察鑒定種屬分類特性。培養分離方法採用配比簡單的營養基質和固定的培養溫度,還忽略了氣候變化和生物相互作用的影響,這種人工環境與原生境的偏差使得可培養的種類大大減少(僅占環境微生物總數的0.1%~10%[1])。而且,此方法繁瑣耗時,不能用於監測種群結構的動態變化。
2 群落水平生理學指紋方法(CLPP)
通常認為微生物所含的酶與其豐度或活性是密切相關的。酶分子對於所催化的生化反應特異性很高,不同的酶參與不同的生化反應。如果某一微生物群落中含有特定的酶可催化利用某特定的基質,則這種酶-底物可作為此群落的生物標記分子之一,標記了某種群的存在。由Garlan和Mills[2]於1991年提出的群落水平生理學指紋方法(CLPP)是通過檢測微生物樣品對底物利用模式來反映種群組成的酶活性分析方法。具體而言,CLPP分析方法就是通過檢測微生物樣品對多種不同的單一碳源基質的利用能力,來確定那些基質可以作為能源,從而產生對基質利用的生理代謝指紋。由BIOLOG公司開發的BIOLOG氧化還原技術,使得CLPP方法快速方便。商業供應的BIOLOG微平板分兩種:GN和MT,二者都含有96個微井,每一
128 生態環境 第14卷第1期(2005年1月)
微井平板的干膜上都含有培養基和氧化還原染料四唑[3]。其中,BIOLOG的GN微平板含有95種不同碳源和一個無碳源的對照井,而MT微平板只含有培養基和氧化還原染料,允許自由地檢測不同的碳源基質[3]。檢測的方法是:將處理的微生物樣品加入每一個微井中,在一定的溫度下溫育一定的時間(一般為12 h),在溫育過程中,氧化還原染料被呼吸路徑產生的NADH還原,顏色變化的速率取決於呼吸速率,最終檢測一定波長下的吸光率進行能源碳的利用種類及其利用程度的分析[4]。
BIOLOG方法能夠有效地評價土壤和其它環境區系的微生物群落結構[3~6]。其優點是操作相對簡單快速,而且少數碳源即能區別碳素利用模式的差別[5]。然而,BIOLOG體系僅能鑒定快速生長的微生物,而且,測試盤內近中性的緩沖體系、高濃度的碳源及有生物毒性的指示劑紅四氮唑(TTC)使得測試結果的誤差進一步增大。姚槐應[5]的研究表明,應根據測試對象的特點(例如pH,碳源利用類型及利用能力)改進BIOLOG體系,並且,有必要研究更好的指示劑來取代TTC。
3 生物標記物方法
生物標記物(Biomakers)通常是微生物細胞的生化組成成分,其總量通常與相應生物量呈正相關。由於特定結構的標記物標志著特定類型的微生物,因此一些生物標記物的組成模式(種類、數量和相對比例)可作為指紋估價微生物群落結構。由於分類的依據是從混合微生物群落中提取的生化組成成分,潛在地包括所有的物種,因而具有一定的客觀性。並且分析簡便快速,適於定性甚至半定量地檢測微生物體系的動態變化。20世紀80年代以來常用於研究微生物群落結構的生物標記物方法包括:醌指紋法(Quinones Profiling)、脂肪酸譜圖法(PLFAs和WCFA-FAMEs)。測定時,首先使用合適的提取劑提取環境微生物樣品中的這些化合物並加以純化,然後用合適的溶劑製成合適的樣品用GC或LC檢測,最後用統計方法對得到的生物標記物譜圖進行定性定量分析。
3.1 醌指紋法(Quinones Profiling)
呼吸醌廣泛存在於微生物的細胞膜中,是細胞膜的組成成分,在電子傳遞鏈中起重要作用[7]。醌的含量與土壤和活性污泥的生物量呈良好的線性關系的研究表明,醌含量可用作微生物量的標記[8]。有兩類主要的呼吸醌:泛醌(ubiquinone, UQ)即輔酶Q和甲基萘醌(menaquinone,MK)即維生素K[9]。醌可以按分子結構在類(UQ和MK)的基礎上依據側鏈含異戊二烯單元的數目和側鏈上使雙鍵飽和的
氫原子數進一步區分。研究表明,每一種微生物都含有一種占優勢的醌[7],而且,不同的微生物含有不同種類和分子結構的醌[9]。因此,醌的多樣性可定量表徵微生物的多樣性,醌譜圖(即醌指紋)的變化可表徵群落結構的變化。
用醌指紋法描述微生物群落的參數[7]有:(1)醌的類型和不同類型的醌的數目;(2)占優勢的醌及其摩爾分數含量;(3)總的泛醌和總的甲基萘醌的摩爾分數之比;(4)醌的多樣性和均勻性;(5)醌的總量等。對兩個不同的群落,由上述分析所得數據可以計算出另一個參數____非相似性指數(D),用於定量比較兩個群落結構的差異。
醌指紋法具有簡單快速的特點,近幾年來廣泛用於各種環境微生物樣品(如土壤,活性污泥和其它水生環境群落)的分析。
考察了醌指紋法分析活性污泥群落的分析精度,證明此方法是一種可靠的分析方法。然而,醌指紋法也存在一定的局限性,它不能反映具體哪個屬或哪個種的變化。 3.2 脂肪酸譜圖法(PLFAs、WCFA-FAMEs和其它方法)
從微生物細胞提取的脂肪類生化組分是重要的生物量標記物,例如,極脂(磷脂)、中性脂類(甘油二酯)可分別作為活性和非活性生物量的標記物[10]。更重要的是,提取脂類的分解產物____具有不同分子結構的混合的長鏈脂肪酸,隱含了微生物的類型信息,其組成模式可作為種群組成的標記。多種脂肪酸譜圖法廣泛用於土壤、堆肥和水環境微生物群落結構的分型和動態監測[11~13]。
常用的脂肪酸譜圖法可分為兩種:磷脂脂肪酸(PLFAs)譜圖法和全細胞脂肪酸甲酯(WCFA-FAMEs)譜圖法[14]。二者分析的對象實質上都是脂肪酸甲酯,不同之處在於提取脂肪酸的來源不同。磷脂脂肪酸(PLFAs)譜圖法提取的脂肪酸主要來源於微生物細胞膜磷脂即來源於活細胞,全細胞脂肪酸甲酯(WCFA-FAMEs)譜圖法提取的脂肪酸來源於環境微生物樣品中的所有可甲基化的脂類即來源於所有的細胞(包括活細胞和死細胞)。因此,磷脂脂肪酸(PLFAs)譜圖法的優點在於准確,可靠;全細胞脂肪酸甲酯(WCFA-FAMEs)譜圖法的優點在於提取簡捷,所需樣品量少。對多個環境微生物樣品分析而言,先用WCFA-FAMEs譜圖法預先篩選再用PLFAs法進行分析是提高效率的較佳選擇。
脂肪酸譜圖分析包括兩種形式:一種是脂肪酸,採用GC分析儀達到分離不同結構的分子的目的;另一種是脂肪酸甲基化產物____脂肪酸甲酯,採用GC-MS分析儀進行不同分子的分離和鑒定。
Ⅱ 調查群落豐富度的方法是什麼
對於活動力強的生物,如鳥類等,採用標記重捕法進行調查;對於活動力弱的,如草地上的蒲公英、葉片上的蚜蟲等,採用樣方法進行調查;對於土壤中的小動物的調查研究,由於其有較強的活動能力,而且身體微小,常採用取樣器取樣的方法進行採集、調查。即用一定規格的捕捉器(如採集罐、吸蟲器)進行取樣,通過調查樣本中小動物的種類和數量來推測某一區域內土壤動物的豐富度。
Ⅲ 為了分析某一森林植物群落中主要植物的組成及數量特徵,通常採用什麼調查方法詳細
記名樣方調查法 就是只記植被種類 覆蓋度等 而不計數量 通常採用10乘10 1乘2等方法 剛做完實習回來 不知道對不對
Ⅳ 做藻類群落結構分析的實驗方法有哪些實驗設計:現場願為調查... 分析測試方法有哪些請補充!
普通的方法是按一定時間採集受測水樣,進行浮游藻類定性定量分析。做群落結構可以在垂直和水平多采幾個,24小時也可以分時段采,這樣對垂直變化也有一個把握。
還可以用浮游生物掛板。掛一段時間後對掛板上的生物進行分析。
……
看你預計要做到什麼程度而定。歡迎交流~~
By 藻博士 淘寶ID chunlizhou
Ⅳ 如何開展植物群落調查
一、
目的與要求
通過調查研究,對植物群落作綜合分析,找出群落本身特徵和生態環境的關系,以及各類群落之間的相互聯系。
二.用品與材料
1.測量儀器:指南針,經緯儀,氣壓高度表,測繩,計步器。
2.調查測量設備:鋼捲尺,剪刀,標本夾,採集杖,各種表格,記錄本,標簽。
3.文具用品:彩筆、鉛筆、橡皮、小刀、米尺、繪圖薄、資料袋等。
4.採集工具:鐵鏟、枝剪、土壤袋、標本夾、標本紙、放大鏡、昆蟲採集箱。
三、內容與方法
(一)樣地的設置
1.
取樣數目
如果群落內部植物分布和結構都比較均一,則採用少數樣地;如果群落結構復雜且變化較大、植物分布不規則時,則應提高取樣數目。
2.取樣技術
無樣地取樣技術(指不規定面積的取樣,如點四分法。)、有樣地取樣技術(指有規定面積的取樣,如樣方法(最小面積調查法)、樣線法)。
(1)樣方法:在一塊樣地單位上選定樣點,將儀器放在樣點的中心,水平向正北0°,東北45°,正東90°引方向線,量取相應的長度。則四點可構成所需大小的樣方。
①
樣方的范圍:選擇具有代表性的小面積統計植物種類數目,並逐步向外圍擴大,同時登記新發現的植物種類,直到基本不再增加新種類為止。
②
面積擴大的方法
a。從中心向外逐步擴大法:通過中心點0作兩條互相垂直的直線。在兩條線上依次定出距離中心點的位置。將等距的四個點相連後即可得到不同面積的小樣方。在這些小樣地中統計植物種數。如圖1。
b.從一點向一側逐步擴大法:通過原點作兩條直角線為坐標軸。在線上依次取距離原點的不同位置,各自作坐標軸的垂線分別連成一定面積的小樣地。統計植物種數。
c.成倍擴大樣地面積法:按照圖3所示方法逐步擴大,每一級面積均為前一級面積的2倍。
③
記錄方法:以面積大小為x軸,以種數為y軸,填入每次擴大面積後所調查的數值。並連成平滑曲線。則曲線上由陡變緩之處相對應的面積就是群落的最小面積。
④
植物群落調查所用的最適樣方大小:喬木層慣用樣方大小為10×10~40×50m2,灌木層為4×4~10×10m2,草本層為1×1~3×3.3m2。
⑤
樣方數目:喬木:2個;灌木:3個;草本:5個。
(2)樣線法
①
樣線的設置:主觀選定一塊代表地段,並在該地段的一側設一條線(基線)。然後沿基線用隨機或系統取樣選出待測點(起點)。沿起點分別布線進行調查。
②
樣線的長度和取樣數目:草本:6條10m樣線;灌木:10條30m樣線;喬木:10條50m樣線。
③
樣線的記錄:在樣線兩側0.5m范圍內記錄每種植物的個體數(n)。
(3)四分法(中心點四分法,中點象限法)
①
樣點選定:在選定調查地塊之後,在調查地塊內隨機布點(樣點)。每個調查地段的取樣點理論值至少要20個點。
Ⅵ 為了解和認識一個植物群落,我們應如何對其進行調查和分析
植物群落的物種多樣性是評價植物群落結構復雜性和功能復雜性的重要指標,各種生態環境因子對植物群落影響的梯度變化會綜合反映在植物群落物種多樣性的空間分布格局上,而溫度、光照、濕度和土壤理化性質等直接影響植物生長的生態環境因子又會綜合反映在海拔梯度的變化中,對植物群落的分布、結構、功能以及物種多樣性等產生影響,相對於其它各種生態環境因子,海拔梯度在植物群落多樣性研究中被當作是影響多樣性空間分布格局的決定性因素之一。
因此,研究山地森林植物群落物種多樣性在海拔梯度上的垂直格局分布具有重要的意義。
論文的主要內容是山東嶗山地區森林植物群落資源的野外調查及對群落物種多樣性垂直空間分布格局的分析,共分為兩個部分。
一是對山東嶗山地區森林植物群落資源進行系統的野外調查,在兩年的同一時段分別對北嶗和南嶗進行了樣方調查,以掌握植物群落的整體現狀,包括群落類型及其物種構成、結構、分布和環境因子等;
二是對調查結果進行數據整理,對植物群落進行研究分析,以對嶗山地區的植物群落有一個清晰、綜合的了解和掌握,進而闡明其植物群落分布、組成和群落學特性。
為評估山東嶗山地區植物群落保護和利用現狀,生物多樣性保護、植被恢復、生態系統管理和發展規劃等提供依據。
論文主要以嶗山森林植物群落各物種的重要值、各個群落的多樣性指數,包括Patrick豐富度指數、Simpson指數、Shannon-Wiener(?)旨數、Pielou均勻度指數等分析嶗山地區的森林植物群落物種多樣性的垂直格局分布;另外,再採用典範對應分析(CCA)排序法,對植物群落與其所對應的環境因子之間的關系進行重點分析,包括各種環境因子(海拔、坡度、坡向、土壤pH、有機質、全氮、全磷等)對植物群落的分布、構成的影響;數據分析的結果表明,嶗山主要的森林植物類型有赤松群落、黑松群落、日本落葉松群落、水榆花楸群落和刺槐群落。
研究群落多樣性指數表明,與其它山地植物群落物種多樣性有所差異,嶗山植物群落總體Patrick豐富度指數和Shannon-wiener指數與海拔關系的曲線為雙峰型,在海拔300m和600m處為多樣性指數的峰值,而在海拔840m左右出現最低值。
Simpson指數和Pielou均勻度指數與海拔關系的曲線變化則較為平緩。
進一步對群落總體、群落喬木層、灌木層和草本層分別進行CCA排序研究,
最終的分析結果顯示:嶗山森林植物群落分布受海拔的影響明顯,人為干擾在某些區域影響較大,而其它如坡度、以及土壤中全氮、全磷、有機質含量等環境因子只對個別區域的群落分布產生影響,對嶗山總體群落分布的影響則不明顯。
Ⅶ 植物群落分析的植物群落抽樣
考察悶旁植物洞罩碧群落,選擇出可代表該群落整體並具有一致性的一定區限,叫做群落樣地。在樣地內,為測計群落各項屬性,如種類組成、生活型、種群數量特徵、及環境因子特徵可設置一定面積、形狀或數量的小區(樣方),這是常用的一種群落抽樣方法。為了進行植物群落分析,要採取客觀抽樣法,納舉即概率抽樣。可以按具體情況在隨機抽樣、系統(規則)抽樣、或分層抽樣三者中擇取一種。樣方抽樣 樣方面積與形狀,原則上希望取最小表觀面積,最適的形狀。溫帶喬木群落最小面積一般為100~400平方米,熱帶森林更大些約 1000~2000平方米;灌木群落約 4~16平方米,草本群落1~4平方米,形狀多採用正方,也可視具體需要和種的分布格局、微地貌不同,取圓形或長條。
樣方數目多少,從統計學的要求,要有30~50個為好,如是分層抽樣,則每個層區中要有6~10個。群落性態變異大時,數目要多些,反之可以減少。
無樣方抽樣 也叫威斯康星學派的點樣法。
樣方抽樣和中心點抽樣,分別適合於不同的對象、地區和目的。平坦地區的大面積森林適合用中心點取樣,陡峭的山區森林適合用樣方抽樣。森林草地與荒漠植被則兩種抽樣都可適用。
Ⅷ 簡述植物群落標准樣地調查的准備與步驟
1.樣方法
測繩、皮尺、鋼捲尺、2米稈兩根
外業調查方法
a.用測繩或皮尺在群落中設置20*20m樣地,每間隔5米拉直線等距設置16個樣方,調查每個樣方內喬木、灌木;在每個5*5m樣方的四個頂點設置四個草本樣方,面積1米×1米。
b. 樣方內喬木記載每株樹(胸徑4cm以上)坐標、樹高、胸徑、冠幅、第一活枝高、繁殖方式(叢生或單株,叢生者株數)生長狀況等,記錄數據。
c.記載每種植物的名稱(不能確定名稱的採集標本)、株數、平均高度、生長狀況、分布狀況等,記錄。
2. 點四分法
在所要調查的林分中,用測繩或皮尺在群落中設置若干條平行線,在線上每隔5米或10米機械布點(或進行隨機布點)。在每個點上用木桿作一垂線,劃分為四個象限,在每個象限中找距點最近的一棵樹,記載樹種名稱,測定點樹距離、胸徑、樹高,共計測定20個點,記錄數據。
透光度調查
在林內和林外同時用照度計進行觀測。在林內每隔3-5米機械布點20個,在每個點上分四個方向測定照度值,記入《表17 林內照度調查統計表》。
郁閉度調查
在林內每隔3-5米機械布點100個,記載郁閉的點數,計算出郁閉度。
重要值計算
種的多樣性計算
①辛普森多樣性指數(Simpson』s diversity index)
均勻度
②香農-威納指數(Shannon-Weiner index)
種群空間分布格局計算
Ⅸ 如何比較兩個森林群落的物種多樣性水平
1、物種豐富度比較:通過比較兩個森林群落中物種的數量來比較物種豐富度。物種豐富度可以使用Shannon-Wiener指數、Simpson指數等進行計算。這些指數可以反映物種侍蠢的數量、相對豐度和均勻度等信息,可以用於比較不同森林群落的物種多樣性水平。
2、物種多樣性分析:通過對兩個森林群落中物種老拆陪的多樣性進行分析來比較物種多樣性水平。物種多樣性分析可以包括物種多度分析、物種均勻度分析、物種多樣性指數分析等,通過對這些指標進行比較,可以了解兩個森林群落的物種多樣性水平。
3、群落相似性比較:通過比較兩個森林群落的相似性來比較物種多樣性水平。可以通過樣地調查、物種組成分析等方法,比較兩個森林群落中物種的相似性,從而得出它們的物種多樣性御啟水平。
Ⅹ 微生物群落有哪些分析方法吖
微生物分離、純培養,核酸序列分析,PCR,基因克隆文庫分析法,熒光原位雜交法等等