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標志重捕法
來源:互聯網

標志重捕法(Mark-recapture Method)是調查種群密度常用的方法之一,指的是在一個有比較明確界限的區域內,捕捉一定量動物個體進行標記,然后放回,經過一個適當時期(標記個體與未標記個體重新充分混和分布)后,再進行重捕,根據重捕樣本中標記者的比例,估計該區域種群總數的方法。適用于活動能力強、活動范圍較大的動物種群。

標志重捕法適用于不斷移動位置的動物。其前提是調查期間數量穩定;標志個體均勻分布在全部個體之中;標志操作不影響動物的行為和死亡;標記個體與未標記個體在重捕時被捕概率相等,因此該法的第一個基本條件是一系列標記處理,從捕捉、標記到釋放,都不能對標記個體的壽命、行為造成影響。

種群密度是生物種群最基本的數量特征,標志重捕估算魚類種群數量已有100多年的歷史,且得到了廣泛的應用,在漁業資源的評估、利用與保護上有重要應用。標記重捕的常用方法有林可指數法(一次標記一次重捕法)、海奈圖解法(多次標記多次重捕法)等。

發展歷程

丹麥的Petersen(1894)和美國的Lincoln(1930)分別研究魚類和水鳥種群時,獨自提出標志重捕法以來,此法在哺乳動物、鳥類、魚類、昆蟲和腹足綱等動物種群數量絕對估計中已有很多應用,并得到不斷的修正和發展。

統計原理

標志重捕法的原理是,假如一個種群中的一部分個體用某種方法做出標記并放回原來的種群中,然后經過一段時間后,待兩者完全混合后采集部分個體,通過這些個體中有標記與無標記的個體數量的比例,計算出種群數量。計算公式:

N2=N1×N3/N4。

式中:N1—釋放有標記的個體數量;

N2—估計的種群數量;

N3—重捕的個體總數量;

N4—重捕的個體中有標記的個體數量。

標記技術

在標志重捕法中,標記技術最為重要。

第一,標記物與標記方法必須對動物的身體不會產生有損于壽命和行為的傷害。如選用著色來標記時,要注意到色素無害而溶劑可能有毒;應用畸形標記時,切趾、剪翅等不能影響正常的活動或導致疾病感染。

第二,標記不能過分醒目。因為過分醒目的個體在自然界中有可能改變與捕食者之間的關系,有的可能會增加被捕食的機率,相反,也可能因為捕食者的習慣問題而減少捕食。

第三,標記符必須能維持一定的時間,在研究期間不能消失。

標記方法

標志重捕法有群體標記法和個體標記法兩類。前者是在某一時間內捕獲的動物,全部用相同標記的方法,后者是逐個編號或特殊標記的方法,用此法標記的個體數量雖然有限,但可以得到很多信息。

群體標記法

群體標記以著色為主,所用材料最普遍的是油漆、磁漆清漆等油溶性顏料。不怕雨淋,不易退色,醒自易辯認是漆類顏料的長處,但在使用時須注意對動物表皮的損害作用,因為很多溶劑是劇毒的。哺乳動物標記時常用染發劑,同樣須注意毒性影響。通過食物標記使用的色素有中性紅、熒光素鈉、曙紅、根皮紅、酸性紅羅丹明B、酸性靛青個體標記法等。還有四環素、去甲基金霉素等抗生素也被混在食物中用作標記。四環素曾用于馬哈魚的標記,四環素能使魚體內的鈣離子整合,致齒及骨在紫外光(360-370nm)下發出金黃色的熒光

個體標記法

個體標記的方法很多,其共同點是能夠識別標記個體,從而得到行為、壽命甚至野外發育進度的資料。

操作流程

1、完全隨機選擇一定空間進行捕捉,并且對被捕捉對象進行標記。標記個體為M;

2、在估計被標記個體與自然個體完全混合之后,回到步驟1捕捉的空間,用同樣的方法捕捉。捕捉數量為n;

3、被捕捉個體中被標記個體為m;

4、按照理論公式進行計算;

5、多次試驗求平均值。

注意事項

1、選擇的區域必須隨機,不能有太多的主觀選擇;

2、對生物的標記不能對其正常生命活動及其行為產生任何干擾;

3、標記不會在短時間內損壞,也不會對此生物再次被捕捉產生任何影響;

4、重捕的空間與方法必須同上次一樣;

5、標記個體與自然個體的混合所需時間需要正確估計;

6、對生物的標記不能對它的捕食者有吸引性。

方法分類

標記重捕的常用方法有林可指數法(一次標記一次重捕法)、海奈圖解法(多次標記多次重捕法)、去除取樣法(逐次捕捉并移除個體的連續取樣法)等。

林可指數法

第一次捕捉到待測種群中的M個體,全部作標記,然后放回原種群之中,經過一段時間之后再進行重捕。設被重捕的n個之中有m個是有標記的。這樣,種群大小的估計值(N)可用下式計算:N=Mn/m。

這個方法的前提是總體中有標記物的比例等于重捕中被捕動物中有標記的比例。為滿足這個前提有兩個條件:第一,捕捉和標記過程對這個個體的活動能力的生活習性沒有產生影響,釋放后,經過一段時間能充分的分散到原種群中去。第二,在兩次捕捉期間,種群沒有發生過死亡、出生、遷入、遷出等引起數量發生變化的過程,或者這些過程可以忽略。

海奈圖解法

對待測種群進行多次捕捉,且每次捕捉用大約相等的力,如捕魚的下網數基本相等。每次捕捉到的動物記錄總數和未標記數。對未標記者全部作標記,然后全部放回原種群中。理論上來說,當重復次數不斷增加,種群中的所有動物遲早會被全部作上標記,被捕捉的個體中未標記的數量就逐步趨近零了,在第i次捕捉中未被標記的動物在全部被捕捉動物中的比例(Yi)和被歷次累計標記的動物總數(Xi)之間有如圖5-6-1所示的關系,可用最小二乘求出回歸式,=a+bx的系數a、b。當y=0時,x的值即為種群的大小的估計值,即N=-a/b。

導致誤差的原因和可能性

(1)由于標志脫落,計算出的種群數量要大于實際數量。

(2)在調查期內種群數量有變化,前提條件是在調查期內沒有新的個體出生或死亡,同時也沒有遷入或遷出,但在實際調查中種群數量可能有所變化。

(3)標記個體與被標記個體被捕獲的概率不同。

(4)由于標記物太過于明顯,在第二次捕捉時就很容易被抓到,這樣就使得標記個體比未被標記個體更容易捕獲。

使用示例

爬行動物

在每個監測樣地內,設置3~5個50m×50m至100m×100m的樣方,捕獲樣方內所有爬行綱后進行標記。對于鉛山壁虎和小型蝴暢類可采用剪指(趾)法標記,對于蛇、龜類和大型蜥暢可采用注射生物標簽的方法進行標記,對龜類還可以在龜殼邊緣刻痕或鉆孔進行標記,對鱷魚可在尾部突出的鱗片上固定彩色塑料片進行標記。

兩棲動物

標記方法可采用剪趾法和射頻識別法。剪趾法:用剪刀在動物個體上剪去一個或兩個趾,并采用簡單的號碼表示不同個體;前肢或后肢只能剪除一個趾;對于雄性個體不能剪去其大拇指。射頻識別法:用電子標簽兩棲動物進行標識;每個電子標簽如米粒大小,有唯一編號:用注射器把電子標簽注入動物騰部上方的皮下;監測時用讀取器讀取標識數字。

魚類

標志重捕法分五個主要的步驟:確定放流種類、選擇標記方法、選擇放流對象存活和脫標實驗、標記和放流、回捕和檢測。一般采用掛牌標記、線碼標記、熒光標記、切鰭標記等方法進行標記。最好選用個體較大、健壯的野生魚類作為放流對象,并在池塘或者人工圈養的水體內暫養。對于標記的魚類個體,還需要進行存活和脫標實驗。選擇一定數量成功標記的個體進行暫養,3日后逐尾檢測標記的存留狀況及魚類的存活和生活狀況,根據不同標記部位的留存率和不同標記方法對魚類生活行為的影響程度,選擇標記留存率較大且對魚類生活影響較小的標記部位。標記魚的回捕,主要有四種途徑:一是發布消息,有償回收;二是漁獲物調查;三是在放流水域周邊鄉鎮的集市上進行訪問調查;四是自主采樣。

參考資料 >

用紙雀-方箱模型模擬“標志重捕法調查種群密度”.生物學教學.2023-10-22

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