Ⅰ 怎么分析微生物群落结构和多样性
微生物群落的种群多样性一直是微生物生态学和环境学科研究的重点。近几年来,微生物群落结构成为研究的热点。首先,群落结构决定了生态功能的特性和强弱。其次,群落结构的高稳定性是实现生态功能的重要因素。再次,群落结构变化是标记环境变化的重要方面。因此,通过对目标环境微生物群落的种群结构和多样性进行解析并研究其动态变化,可以为优化群落结构、调节群落功能和发现新的重要微生物功能类群提供可靠的依据。
从年代上来看,微生物群落结构和多样性解析技术的发展可以分为三个阶段。20世纪70年代以前主要依赖传统的培养分离方法,依靠形态学、培养特征、生理生化特性的比较进行分类鉴定和计数,对环境微生物群落结构及多样性的认识是不全面和有选择性的,方法的分辨水平低。在70和80年代,研究人员通过对微生物化学成分的分析总结出了一些规律性的结论,从而建立了一些微生物分类和定量的方法即生物标记物方法,对环境微生物群落结构及多样性的认识进入到较客观的层次上。在80和90年代,现代分子生物学技术以DNA为目标物,通过rRNA基因测序技术和基因指纹图谱等方法,比较精确地揭示了微生物种类和遗传的多样性,并给出了关于群落结构的直观信息。
1 传统培养分离方法
传统培养分离方法是最早的认识微生物群落结构和多样性的方法,自1880年发明以来一直到
现在仍被广泛使用。传统培养分离方法是将定量样品接种于培养基中,在一定的温度下培养一定的时间,然后对生长的菌落计数和计算含量,并通过在显微镜下观察其形态构造,结合培养分离过程生理生化特性的观察鉴定种属分类特性。培养分离方法采用配比简单的营养基质和固定的培养温度,还忽略了气候变化和生物相互作用的影响,这种人工环境与原生境的偏差使得可培养的种类大大减少(仅占环境微生物总数的0.1%~10%[1])。而且,此方法繁琐耗时,不能用于监测种群结构的动态变化。
2 群落水平生理学指纹方法(CLPP)
通常认为微生物所含的酶与其丰度或活性是密切相关的。酶分子对于所催化的生化反应特异性很高,不同的酶参与不同的生化反应。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质,则这种酶-底物可作为此群落的生物标记分子之一,标记了某种群的存在。由Garlan和Mills[2]于1991年提出的群落水平生理学指纹方法(CLPP)是通过检测微生物样品对底物利用模式来反映种群组成的酶活性分析方法。具体而言,CLPP分析方法就是通过检测微生物样品对多种不同的单一碳源基质的利用能力,来确定那些基质可以作为能源,从而产生对基质利用的生理代谢指纹。由BIOLOG公司开发的BIOLOG氧化还原技术,使得CLPP方法快速方便。商业供应的BIOLOG微平板分两种:GN和MT,二者都含有96个微井,每一
128 生态环境 第14卷第1期(2005年1月)
微井平板的干膜上都含有培养基和氧化还原染料四唑[3]。其中,BIOLOG的GN微平板含有95种不同碳源和一个无碳源的对照井,而MT微平板只含有培养基和氧化还原染料,允许自由地检测不同的碳源基质[3]。检测的方法是:将处理的微生物样品加入每一个微井中,在一定的温度下温育一定的时间(一般为12 h),在温育过程中,氧化还原染料被呼吸路径产生的NADH还原,颜色变化的速率取决于呼吸速率,最终检测一定波长下的吸光率进行能源碳的利用种类及其利用程度的分析[4]。
BIOLOG方法能够有效地评价土壤和其它环境区系的微生物群落结构[3~6]。其优点是操作相对简单快速,而且少数碳源即能区别碳素利用模式的差别[5]。然而,BIOLOG体系仅能鉴定快速生长的微生物,而且,测试盘内近中性的缓冲体系、高浓度的碳源及有生物毒性的指示剂红四氮唑(TTC)使得测试结果的误差进一步增大。姚槐应[5]的研究表明,应根据测试对象的特点(例如pH,碳源利用类型及利用能力)改进BIOLOG体系,并且,有必要研究更好的指示剂来取代TTC。
3 生物标记物方法
生物标记物(Biomakers)通常是微生物细胞的生化组成成分,其总量通常与相应生物量呈正相关。由于特定结构的标记物标志着特定类型的微生物,因此一些生物标记物的组成模式(种类、数量和相对比例)可作为指纹估价微生物群落结构。由于分类的依据是从混合微生物群落中提取的生化组成成分,潜在地包括所有的物种,因而具有一定的客观性。并且分析简便快速,适于定性甚至半定量地检测微生物体系的动态变化。20世纪80年代以来常用于研究微生物群落结构的生物标记物方法包括:醌指纹法(Quinones Profiling)、脂肪酸谱图法(PLFAs和WCFA-FAMEs)。测定时,首先使用合适的提取剂提取环境微生物样品中的这些化合物并加以纯化,然后用合适的溶剂制成合适的样品用GC或LC检测,最后用统计方法对得到的生物标记物谱图进行定性定量分析。
3.1 醌指纹法(Quinones Profiling)
呼吸醌广泛存在于微生物的细胞膜中,是细胞膜的组成成分,在电子传递链中起重要作用[7]。醌的含量与土壤和活性污泥的生物量呈良好的线性关系的研究表明,醌含量可用作微生物量的标记[8]。有两类主要的呼吸醌:泛醌(ubiquinone, UQ)即辅酶Q和甲基萘醌(menaquinone,MK)即维生素K[9]。醌可以按分子结构在类(UQ和MK)的基础上依据侧链含异戊二烯单元的数目和侧链上使双键饱和的
氢原子数进一步区分。研究表明,每一种微生物都含有一种占优势的醌[7],而且,不同的微生物含有不同种类和分子结构的醌[9]。因此,醌的多样性可定量表征微生物的多样性,醌谱图(即醌指纹)的变化可表征群落结构的变化。
用醌指纹法描述微生物群落的参数[7]有:(1)醌的类型和不同类型的醌的数目;(2)占优势的醌及其摩尔分数含量;(3)总的泛醌和总的甲基萘醌的摩尔分数之比;(4)醌的多样性和均匀性;(5)醌的总量等。对两个不同的群落,由上述分析所得数据可以计算出另一个参数____非相似性指数(D),用于定量比较两个群落结构的差异。
醌指纹法具有简单快速的特点,近几年来广泛用于各种环境微生物样品(如土壤,活性污泥和其它水生环境群落)的分析。
考察了醌指纹法分析活性污泥群落的分析精度,证明此方法是一种可靠的分析方法。然而,醌指纹法也存在一定的局限性,它不能反映具体哪个属或哪个种的变化。 3.2 脂肪酸谱图法(PLFAs、WCFA-FAMEs和其它方法)
从微生物细胞提取的脂肪类生化组分是重要的生物量标记物,例如,极脂(磷脂)、中性脂类(甘油二酯)可分别作为活性和非活性生物量的标记物[10]。更重要的是,提取脂类的分解产物____具有不同分子结构的混合的长链脂肪酸,隐含了微生物的类型信息,其组成模式可作为种群组成的标记。多种脂肪酸谱图法广泛用于土壤、堆肥和水环境微生物群落结构的分型和动态监测[11~13]。
常用的脂肪酸谱图法可分为两种:磷脂脂肪酸(PLFAs)谱图法和全细胞脂肪酸甲酯(WCFA-FAMEs)谱图法[14]。二者分析的对象实质上都是脂肪酸甲酯,不同之处在于提取脂肪酸的来源不同。磷脂脂肪酸(PLFAs)谱图法提取的脂肪酸主要来源于微生物细胞膜磷脂即来源于活细胞,全细胞脂肪酸甲酯(WCFA-FAMEs)谱图法提取的脂肪酸来源于环境微生物样品中的所有可甲基化的脂类即来源于所有的细胞(包括活细胞和死细胞)。因此,磷脂脂肪酸(PLFAs)谱图法的优点在于准确,可靠;全细胞脂肪酸甲酯(WCFA-FAMEs)谱图法的优点在于提取简捷,所需样品量少。对多个环境微生物样品分析而言,先用WCFA-FAMEs谱图法预先筛选再用PLFAs法进行分析是提高效率的较佳选择。
脂肪酸谱图分析包括两种形式:一种是脂肪酸,采用GC分析仪达到分离不同结构的分子的目的;另一种是脂肪酸甲基化产物____脂肪酸甲酯,采用GC-MS分析仪进行不同分子的分离和鉴定。
Ⅱ 调查群落丰富度的方法是什么
对于活动力强的生物,如鸟类等,采用标记重捕法进行调查;对于活动力弱的,如草地上的蒲公英、叶片上的蚜虫等,采用样方法进行调查;对于土壤中的小动物的调查研究,由于其有较强的活动能力,而且身体微小,常采用取样器取样的方法进行采集、调查。即用一定规格的捕捉器(如采集罐、吸虫器)进行取样,通过调查样本中小动物的种类和数量来推测某一区域内土壤动物的丰富度。
Ⅲ 为了分析某一森林植物群落中主要植物的组成及数量特征,通常采用什么调查方法详细
记名样方调查法 就是只记植被种类 覆盖度等 而不计数量 通常采用10乘10 1乘2等方法 刚做完实习回来 不知道对不对
Ⅳ 做藻类群落结构分析的实验方法有哪些实验设计:现场愿为调查... 分析测试方法有哪些请补充!
普通的方法是按一定时间采集受测水样,进行浮游藻类定性定量分析。做群落结构可以在垂直和水平多采几个,24小时也可以分时段采,这样对垂直变化也有一个把握。
还可以用浮游生物挂板。挂一段时间后对挂板上的生物进行分析。
……
看你预计要做到什么程度而定。欢迎交流~~
By 藻博士 淘宝ID chunlizhou
Ⅳ 如何开展植物群落调查
一、
目的与要求
通过调查研究,对植物群落作综合分析,找出群落本身特征和生态环境的关系,以及各类群落之间的相互联系。
二.用品与材料
1.测量仪器:指南针,经纬仪,气压高度表,测绳,计步器。
2.调查测量设备:钢卷尺,剪刀,标本夹,采集杖,各种表格,记录本,标签。
3.文具用品:彩笔、铅笔、橡皮、小刀、米尺、绘图薄、资料袋等。
4.采集工具:铁铲、枝剪、土壤袋、标本夹、标本纸、放大镜、昆虫采集箱。
三、内容与方法
(一)样地的设置
1.
取样数目
如果群落内部植物分布和结构都比较均一,则采用少数样地;如果群落结构复杂且变化较大、植物分布不规则时,则应提高取样数目。
2.取样技术
无样地取样技术(指不规定面积的取样,如点四分法。)、有样地取样技术(指有规定面积的取样,如样方法(最小面积调查法)、样线法)。
(1)样方法:在一块样地单位上选定样点,将仪器放在样点的中心,水平向正北0°,东北45°,正东90°引方向线,量取相应的长度。则四点可构成所需大小的样方。
①
样方的范围:选择具有代表性的小面积统计植物种类数目,并逐步向外围扩大,同时登记新发现的植物种类,直到基本不再增加新种类为止。
②
面积扩大的方法
a。从中心向外逐步扩大法:通过中心点0作两条互相垂直的直线。在两条线上依次定出距离中心点的位置。将等距的四个点相连后即可得到不同面积的小样方。在这些小样地中统计植物种数。如图1。
b.从一点向一侧逐步扩大法:通过原点作两条直角线为坐标轴。在线上依次取距离原点的不同位置,各自作坐标轴的垂线分别连成一定面积的小样地。统计植物种数。
c.成倍扩大样地面积法:按照图3所示方法逐步扩大,每一级面积均为前一级面积的2倍。
③
记录方法:以面积大小为x轴,以种数为y轴,填入每次扩大面积后所调查的数值。并连成平滑曲线。则曲线上由陡变缓之处相对应的面积就是群落的最小面积。
④
植物群落调查所用的最适样方大小:乔木层惯用样方大小为10×10~40×50m2,灌木层为4×4~10×10m2,草本层为1×1~3×3.3m2。
⑤
样方数目:乔木:2个;灌木:3个;草本:5个。
(2)样线法
①
样线的设置:主观选定一块代表地段,并在该地段的一侧设一条线(基线)。然后沿基线用随机或系统取样选出待测点(起点)。沿起点分别布线进行调查。
②
样线的长度和取样数目:草本:6条10m样线;灌木:10条30m样线;乔木:10条50m样线。
③
样线的记录:在样线两侧0.5m范围内记录每种植物的个体数(n)。
(3)四分法(中心点四分法,中点象限法)
①
样点选定:在选定调查地块之后,在调查地块内随机布点(样点)。每个调查地段的取样点理论值至少要20个点。
Ⅵ 为了解和认识一个植物群落,我们应如何对其进行调查和分析
植物群落的物种多样性是评价植物群落结构复杂性和功能复杂性的重要指标,各种生态环境因子对植物群落影响的梯度变化会综合反映在植物群落物种多样性的空间分布格局上,而温度、光照、湿度和土壤理化性质等直接影响植物生长的生态环境因子又会综合反映在海拔梯度的变化中,对植物群落的分布、结构、功能以及物种多样性等产生影响,相对于其它各种生态环境因子,海拔梯度在植物群落多样性研究中被当作是影响多样性空间分布格局的决定性因素之一。
因此,研究山地森林植物群落物种多样性在海拔梯度上的垂直格局分布具有重要的意义。
论文的主要内容是山东崂山地区森林植物群落资源的野外调查及对群落物种多样性垂直空间分布格局的分析,共分为两个部分。
一是对山东崂山地区森林植物群落资源进行系统的野外调查,在两年的同一时段分别对北崂和南崂进行了样方调查,以掌握植物群落的整体现状,包括群落类型及其物种构成、结构、分布和环境因子等;
二是对调查结果进行数据整理,对植物群落进行研究分析,以对崂山地区的植物群落有一个清晰、综合的了解和掌握,进而阐明其植物群落分布、组成和群落学特性。
为评估山东崂山地区植物群落保护和利用现状,生物多样性保护、植被恢复、生态系统管理和发展规划等提供依据。
论文主要以崂山森林植物群落各物种的重要值、各个群落的多样性指数,包括Patrick丰富度指数、Simpson指数、Shannon-Wiener(?)旨数、Pielou均匀度指数等分析崂山地区的森林植物群落物种多样性的垂直格局分布;另外,再采用典范对应分析(CCA)排序法,对植物群落与其所对应的环境因子之间的关系进行重点分析,包括各种环境因子(海拔、坡度、坡向、土壤pH、有机质、全氮、全磷等)对植物群落的分布、构成的影响;数据分析的结果表明,崂山主要的森林植物类型有赤松群落、黑松群落、日本落叶松群落、水榆花楸群落和刺槐群落。
研究群落多样性指数表明,与其它山地植物群落物种多样性有所差异,崂山植物群落总体Patrick丰富度指数和Shannon-wiener指数与海拔关系的曲线为双峰型,在海拔300m和600m处为多样性指数的峰值,而在海拔840m左右出现最低值。
Simpson指数和Pielou均匀度指数与海拔关系的曲线变化则较为平缓。
进一步对群落总体、群落乔木层、灌木层和草本层分别进行CCA排序研究,
最终的分析结果显示:崂山森林植物群落分布受海拔的影响明显,人为干扰在某些区域影响较大,而其它如坡度、以及土壤中全氮、全磷、有机质含量等环境因子只对个别区域的群落分布产生影响,对崂山总体群落分布的影响则不明显。
Ⅶ 植物群落分析的植物群落抽样
考察闷旁植物洞罩碧群落,选择出可代表该群落整体并具有一致性的一定区限,叫做群落样地。在样地内,为测计群落各项属性,如种类组成、生活型、种群数量特征、及环境因子特征可设置一定面积、形状或数量的小区(样方),这是常用的一种群落抽样方法。为了进行植物群落分析,要采取客观抽样法,纳举即概率抽样。可以按具体情况在随机抽样、系统(规则)抽样、或分层抽样三者中择取一种。样方抽样 样方面积与形状,原则上希望取最小表观面积,最适的形状。温带乔木群落最小面积一般为100~400平方米,热带森林更大些约 1000~2000平方米;灌木群落约 4~16平方米,草本群落1~4平方米,形状多采用正方,也可视具体需要和种的分布格局、微地貌不同,取圆形或长条。
样方数目多少,从统计学的要求,要有30~50个为好,如是分层抽样,则每个层区中要有6~10个。群落性态变异大时,数目要多些,反之可以减少。
无样方抽样 也叫威斯康星学派的点样法。
样方抽样和中心点抽样,分别适合于不同的对象、地区和目的。平坦地区的大面积森林适合用中心点取样,陡峭的山区森林适合用样方抽样。森林草地与荒漠植被则两种抽样都可适用。
Ⅷ 简述植物群落标准样地调查的准备与步骤
1.样方法
测绳、皮尺、钢卷尺、2米秆两根
外业调查方法
a.用测绳或皮尺在群落中设置20*20m样地,每间隔5米拉直线等距设置16个样方,调查每个样方内乔木、灌木;在每个5*5m样方的四个顶点设置四个草本样方,面积1米×1米。
b. 样方内乔木记载每株树(胸径4cm以上)坐标、树高、胸径、冠幅、第一活枝高、繁殖方式(丛生或单株,丛生者株数)生长状况等,记录数据。
c.记载每种植物的名称(不能确定名称的采集标本)、株数、平均高度、生长状况、分布状况等,记录。
2. 点四分法
在所要调查的林分中,用测绳或皮尺在群落中设置若干条平行线,在线上每隔5米或10米机械布点(或进行随机布点)。在每个点上用木杆作一垂线,划分为四个象限,在每个象限中找距点最近的一棵树,记载树种名称,测定点树距离、胸径、树高,共计测定20个点,记录数据。
透光度调查
在林内和林外同时用照度计进行观测。在林内每隔3-5米机械布点20个,在每个点上分四个方向测定照度值,记入《表17 林内照度调查统计表》。
郁闭度调查
在林内每隔3-5米机械布点100个,记载郁闭的点数,计算出郁闭度。
重要值计算
种的多样性计算
①辛普森多样性指数(Simpson’s diversity index)
均匀度
②香农-威纳指数(Shannon-Weiner index)
种群空间分布格局计算
Ⅸ 如何比较两个森林群落的物种多样性水平
1、物种丰富度比较:通过比较两个森林群落中物种的数量来比较物种丰富度。物种丰富度可以使用Shannon-Wiener指数、Simpson指数等进行计算。这些指数可以反映物种侍蠢的数量、相对丰度和均匀度等信息,可以用于比较不同森林群落的物种多样性水平。
2、物种多样性分析:通过对两个森林群落中物种老拆陪的多样性进行分析来比较物种多样性水平。物种多样性分析可以包括物种多度分析、物种均匀度分析、物种多样性指数分析等,通过对这些指标进行比较,可以了解两个森林群落的物种多样性水平。
3、群落相似性比较:通过比较两个森林群落的相似性来比较物种多样性水平。可以通过样地调查、物种组成分析等方法,比较两个森林群落中物种的相似性,从而得出它们的物种多样性御启水平。
Ⅹ 微生物群落有哪些分析方法吖
微生物分离、纯培养,核酸序列分析,PCR,基因克隆文库分析法,荧光原位杂交法等等