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多走一公里多出来的种多是漏记:工作量与检出率的关系

一条样线走 2 千米看到 10 种,走 4 千米看到 14 种。多出来的四种不是新发现的,是本来就在、前两千米没碰上。工作量与物种数之间是饱和曲线而不是直线,这条曲线的形状比终点更有信息。

工作量是分母,没有它,任何数目都不成立

任何数量都要除以工作量才有意义。今天看到三十只这句话没有信息,除非知道走了多远、看了多久、几台相机守了几天。工作量的单位随类群变:鸟用千米与人时,兽用相机日,昆虫用网扫次数。

工作量记不全,数据就没法合并。两个人各走一条样线,一条三千米、一条一千米,直接相加等于让长的那条说话。折算成每千米再相加,才是同一把尺子。记录表上要有起点、终点、起止时刻与中断原因。

物种数随工作量上升,曲线会饱和,形状本身是信息

物种数随工作量增加,先快后慢,最后趋于平缓,这条曲线叫累积曲线。曲线陡,说明还有不少种没记到;曲线平,说明再加工作量收获有限。曲线没走平就宣布调查完成,是最常见的错误。

曲线的形状还说明群落是否均匀:少数常见种撑起前段,稀有种撑起后段。前段陡、后段长尾,说明稀有种多,要更大的工作量才查得清;曲线很快走平,说明群落由少数种主导,采样可以早停,省下的力气放到下一个点。

检出率低的时候,增加重复比延长时间有效

原因在独立性。同一次访问里,鸟不唱就是不唱,多站半小时也未必听到;换一天再来,天气、时段与个体状态都变了,等于多抽一次签。把三次访问拆到不同天气与时段,比同一天连做三次更接近独立。

单次检出概率 0.3 时,一次访问漏掉七成,三次都漏掉约三成四,累积检出约六成六;五次超过八成三,十次接近饱和。算这条账,就能判断再加一天够不够,而不是凭感觉决定调查几天。

不同类群的工作量单位不同,换算不能想当然

一相机日不等于一千米样线,一次网扫也不等于一小时观察。跨类群比较只能比趋势,不能比数值。同一类群里换方法,也要在重叠年份做一次平行调查,把两套数对齐,否则曲线上的落差会记到动物头上。

观察者本身也是工作量的一部分。熟练者能听出远处一声,新手走过同一片林子只记到一半。人员更换会在曲线上留下台阶。让新旧两人在同一批样点上各做一次,算出比值,前后的数才接得上,这段重叠不能省。

关键数据

下列数值为林地鸟类与兽类调查的常用口径,用于对照尺度。累积检出按单次检出概率与访问次数估算,前提是各次访问相互独立;把同一天的数据拆成几次,不算独立重复。

  • 鸟类的工作量用样线千米与人时
  • 兽类用相机日,一台工作一天为一相机日
  • 昆虫用网扫次数,25 次为一单元
  • 单次检出 0.3 时,3 次累积约 66%
  • 5 次累积约 83%,10 次接近 97%
  • 累积曲线走平后才可宣布调查完成
  • 人员更换需在重叠样点做平行调查

工作量堆到饱和以后,再加只是增加成本

饱和点因类群而异:常见种多的群落几十个样方就走平,稀有种多的群落几百个也不够。把饱和点不同的两份数据放在一张图上比物种数,比的是工作量,不是多样性,结论会完全反过来。

本文判断:报告里写清三个量——工作量、访问次数、检出率——比多列几个物种名有用。三个量缺一个,别人无法判断这个数能不能与别处比,也无法判断明年再做一次要花多少力气才能得到同样的精度。

参考文献

  • Krebs C J. Ecological Methodology (2nd ed.). Benjamin Cummings, 1999.
  • Yoccoz N G, Nichols J D, Boulinier T. Monitoring of biological diversity in space and time. Trends in Ecology & Evolution, 2001.
  • Sutherland W J (ed.). Ecological Census Techniques: A Handbook (2nd ed.). Cambridge University Press, 2006.
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文章名称:多走一公里多出来的种多是漏记:工作量与检出率的关系
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