合成または複製：サンプリング方法とプロトコルの違いが、収集した渓流無脊椎動物および関連するバイオアセスメント指標をどのように変化させるか

To composite or replicate: how sampling method and protocol differences alter collected stream invertebrates and associated bioassessment metrics.

• Lusha Tronstad
• Oliver Wilmot
• Darren Thornbrugh
• Scott Hotaling

抄録

水生無脊椎動物は生態系の質を示す優れた指標であるが、サンプリング方法の選択は難しい。それぞれの方法と関連するプロトコルには長所と短所があり、バイアスを最小限に抑えつつ管理目的を達成するアプローチを見つけることが極めて重要である。サンプリング方法とサンプルの取り扱い方法の両方の効果を検証するために、サンプルを合成するか、複製として残すかの両方の方法を用いて、3つの方法と2つのサンプル取り扱い方法を用いて、ネブラスカ州の瑪瑙化石層国定公園のニオブララ川から水生無脊椎動物を採取した。ヘスター-デンディマルチプレートサンプラー、ヘスサンプラー、D-フレームディップネットを用いて採取した水生無脊椎動物群集を比較した。複合サンプル（複合サンプル）と複製サンプル（別個のサンプル）から6つの共通の生物評価指標を算出した。ヘスのサンプルが最も分類学的に豊富で（観察された全分類群の77％）、ディップネットのサンプルが最も少なかった（47％）。Hester-Dendyのサンプルでは、Ephemeroptera、Ephemeroptera、Plecoptera、Trichoptera (EPT)の割合が最も高かった。ディップネットのサンプルは、均一性の値が最も低かった。試料の取り扱いについては、複合試料はレプリカ試料と比較して豊かさ、多様性、均一性が増加しているが、比率や平均値から算出される生物学的評価指標（ヒルゼンホフの生物学的指標、EPT分類群の比率）に差はなかった。複合試料から得られた無脊椎動物群の割合は、サンプリング方法によって統計的には差がなかったが、異なる方法で採取された複製試料間では、いくつかの群が異なっていた。最終的には、研究の目的が生態系の変化を検出すること、場所間の変化、または関心のある変数の違いを検出することである場合には、ヘスサンプラーを使用して複製サンプルを収集することを推奨します。

Aquatic invertebrates are excellent indicators of ecosystem quality; however, choosing a sampling method can be difficult. Each method and associated protocol has advantages and disadvantages, and finding the approach that minimizes biases yet fulfills management objectives is crucial. To test the effects of both sampling methods and sample handling-i.e., to composite samples or leave them as replicates-we collected aquatic invertebrates from the Niobrara River at Agate Fossil Beds National Monument, Nebraska, using three methods and two sample handling protocols. We compared aquatic invertebrate assemblages collected with a Hester-Dendy multi-plate sampler, Hess sampler, and a D-frame dipnet. We calculated six common bioassessment metrics from composite (combined) and replicate (separate) samples. Hess samples contained the highest taxonomic richness (capturing 77% of all taxa observed) and dipnet samples the least (47%). Hester-Dendy samples had the greatest proportion of Ephemeroptera, and Ephemeroptera, Plecoptera, and Trichoptera (EPT). Dipnet samples had the lowest evenness values. In terms of sample handling, composite samples had inflated richness, diversity, and evenness compared with replicate samples, but bioassessment metrics calculated from proportions or averages (i.e., Hilsenhoff's Biotic Index and the proportion of EPT taxa) did not differ between them. The proportion of invertebrate groups from composite samples were not statistically different among sampling methods, but several groups differed between replicate samples collected by different methods. Ultimately, we recommend collecting replicate samples with a Hess sampler when the goal of the study is to detect ecosystem change, among locations or differences in variables of interest.