Für eine wissenschaftliche Arbeit ist die Kenntnis der zu behandelnden Thematik wichtig; jedoch kann sie nicht ohne genaue Planung (Zieldefinition, Fragestellung, Hypothese etc) durchgeführt werden. Eine zentrale Stellung wird von der Statistik eingenommen, erlaubt sie doch, Versuche ökonomisch zu planen und repräsentative Ergebnisse zu liefern. Daher sollen diese beiden Punkte in der vorliegenden Arbeit ausführlicher dargestellt werden. Im zweiten Teil werden grundlegende statistische Formeln vorgestellt, die für weitere Vorstellungen wichtig sind. Es wird dann nicht mehr explizit auf die vorgestellten Formeln hingewiesen, sondern nur noch die Symbolschreibweise verwendet. Im dritten Abschnitt werden statistische Methoden zur Erfassung und Beurteilung biologischer Proben vorgestellt. Dort werden die für den jeweiligen Teilbereich wichtigen Grundlagen und Formeln aufgeführt.
Inhaltsverzeichnis
A EINLEITUNG
B STATISTISCHE GRUNDLAGEN
1 GRÖßENVERTEILUNG
2 LÄNGEN-GEWICHT-RELATION
C BEPROBUNG UND ENERGIEFLUSS
1 BERECHNUNG DER BENÖTIGTEN PROBENZAHL FÜR EIN HOMOGENES GEBIET
2 PROBENNAHME IN EINEM HETEROGENEN GEBIET
3 ENERGIEFLUSS
3.1 Wachstum
3.1.1 Ford-Walford-Plot
3.1.2 Gulland-Holt-Plot
3.1.3 van Bertalanffy-Plot
3.1.4 Munrow-Plot
3.1.5 Wachstumsindex
3.2 Sterblichkeit
3.2.1 Bestimmung der Gesamtsterblichkeit Z
3.2.1.1 Empirische Bestimmung nach Hoenig 1984
3.2.1.2 Mittlere Länge im Fang
3.2.1.3 Fangkurve
3.2.2 Bestimmung der natürlichen Mortalität und Fischereisterblichkeit
3.2.2.1 Effizienz und Fischereiaufwand
3.2.2.2 Empirische Beziehung nach Pauly (1979)
3.2.2.3 Alter bei Geschlechtsreife (Rikther & Evanov 1976)
3.2.2.4 Ausbeutungsrate
3.3 Rekrutierung
3.3.1 Ricker-Modell (1954)
3.3.2 Beverton-Holt-Modell (1957)
3.3.3 Analytische / dynamische Ertragsmodelle (yield per recruit models)
3.3.3.1 Thompson-Bell-Modell
3.3.3.2 Graham-Schaefer-Modell (Anfang 1920er)
3.3.3.3 Fox-Modell (1972)
3.3.3.4 Empirisch nach Ricker (1975)
4 SELEKTIVITÄT
4.1 Schleppnetz
4.2 Treib- oder Kiemennetz und Langleinen
D LITERATUR
E ANHANG
Zielsetzung und Themen
Die vorliegende Arbeit zielt darauf ab, statistische Methoden und mathematische Modellierungen für die biologische Probenahme und die Analyse von Fischereipopulationen grundlegend darzustellen. Sie verbindet dabei statistische Grundlagen mit angewandten Modellen zur Bestimmung von Wachstum, Sterblichkeit, Rekrutierung sowie der Selektivität von Fanggeräten.
- Statistische Grundlagen der Datenaufbereitung und Stichprobenberechnung.
- Methoden der Wachstumsbestimmung von Populationen (u.a. Bertalanffy-Gleichung).
- Mathematische Modelle zur Quantifizierung der Mortalität und Fischereisterblichkeit.
- Analyse von Rekrutierungs- und Ertragsmodellen in der Fischereibiologie.
- Untersuchung der Selektivität verschiedener Fangnetztypen.
Auszug aus dem Buch
3.1 Wachstum
Wachstum wird als Änderung (Zu-/Abnahme) eines Parameters (z.B. Biomasse, Länge) mit der Zeit ausgedrückt. Wachstum ist i.d.R. immer positiv, von wenige Ausnahmen abgesehen (Wasserverlust im Alter, Carapax beim Krebs). Prinzipiell gibt es drei Methoden der Wachstumsbestimmung, die sich nach Aufwand und Anwendungsspektrum unterscheiden.
1) Direkte Messung markierter Tiere
2) Hartstrukturen in Bezug zur Länge (z.B. Otholithen, Schuppen, Knochen)
3) Längen-Frequenz-Methoden. Sie werden häufig in den Tropen eingesetzt, da Otholithenlesungen schwer sind und die Technik teuer ist.
Für die Besprechung der Modelle ist die Kenntnis der Bertalanffy-Gleichung notwendig, die daher an dieser Stelle vorgestellt wird.
1934 hat van Bertalanffy (VB) erkannt, dass die Gewichtszunahme mit der Zeit ein Prozess des Auf- und Abbaus ist (Gl. 13).
HW KW dt dW d = − (13)
H Koeffizient des Anabolismus
W Gewicht
d Repräsentiert Oberflächen/Volumen Verhältnis (i.d.R. d<1)
K Koeffizient des Katabolismus
Die Wachstumsgleichung von VB (14) gibt die Länge eines Tieres für den Zeitpunkt t an, wobei L∞ die maximale Körperlänge und t0 den Zeitpunkt der theoretischen Länge Null beschreibt. K ist der curving factor.
(1 ) ( ) 0 k t t t L L e− − = ∞ − (14)
Je geringer k, desto flacher (weniger steiles Wachstum) ist die Kurve. Die Funktion ist nicht gültig für kleine t, da dort, bedingt durch geringe Abmessungen, oft lineares oder exponentielles Wachstum auftritt. Dies ist z.B. bei Fischlarven der Fall.
Zusammenfassung der Kapitel
A EINLEITUNG: Einführung in die Bedeutung statistischer Methoden für wissenschaftliches Arbeiten und der Aufbau des vorliegenden Buches.
B STATISTISCHE GRUNDLAGEN: Erläuterung grundlegender statistischer Kennzahlen wie Mittelwert, Standardabweichung und Regressionsanalysen sowie die Anwendung von Größenklassen.
C BEPROBUNG UND ENERGIEFLUSS: Detaillierte Darstellung von Methoden zur Probenahme sowie mathematische Modelle zur Analyse von Wachstum, Sterblichkeit, Rekrutierung und der Selektivität von Fanggeräten.
D LITERATUR: Verzeichnis der verwendeten statistischen Fachliteratur.
E ANHANG: Zusammenstellung der Abbildungen, die zur Veranschaulichung der statistischen Modelle dienen.
Schlüsselwörter
Biostatistik, Probenahme, Wachstumsbestimmung, Bertalanffy-Gleichung, Mortalität, Fischereisterblichkeit, Rekrutierung, Ertragsmodelle, Selektivität, Fangwahrscheinlichkeit, Normalverteilung, Populationsdynamik, Fischereibiologie.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Anwendung biostatistischer Methoden auf die Fischereibiologie, insbesondere mit der Planung von Beprobungen und der mathematischen Modellierung von Populationsdynamiken.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zu den zentralen Themen gehören die statistische Versuchsplanung, Wachstumsanalysen von Fischpopulationen, die Bestimmung von Sterblichkeitsraten sowie die mathematische Modellierung von Erträgen und Netzselektivität.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, Forschenden grundlegende statistische Werkzeuge und Formeln an die Hand zu geben, um biologische Proben sinnvoll zu planen, auszuwerten und ökologische Prozesse wie Wachstum und Ertrag effizient zu berechnen.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?
Es kommen diverse mathematische Modelle zur Anwendung, darunter lineare Regressionen, statistische Verteilungsanalysen, Wachstumsmodelle wie das Bertalanffy-Modell sowie spezifische fischereibiologische Modelle wie Ricker-, Beverton-Holt- und Fox-Modelle.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die statistische Grundlagenvermittlung (Teil B) und die Anwendung auf Beprobung und Energiefluss (Teil C), wobei mathematische Herleitungen für Wachstum, Mortalität, Rekrutierung und Netzselektivität detailliert ausgeführt werden.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Biostatistik, Populationsdynamik, Fischereisterblichkeit, Wachstumsindex, Fangkurve und Netzselektivität.
Wie unterscheidet sich das Ricker-Modell vom Beverton-Holt-Modell in der Darstellung?
Das Ricker-Modell berücksichtigt die Dichteregulation der Eltern und deren Einfluss auf die Rekrutierung, während das Beverton-Holt-Modell davon ausgeht, dass Jungtiere und Adulte in unterschiedlichen Habitaten leben und somit keine direkte Dichteregulation stattfindet.
Warum ist die Wahl der richtigen Maschenweite bei Netzen entscheidend?
Die Maschenweite bestimmt die Fangselektivität; eine falsche Wahl kann dazu führen, dass zu kleine Fische gefangen werden oder die Zielpopulation nicht repräsentativ erfasst wird, was Auswirkungen auf die Nachhaltigkeit hat.
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- Christian Germer (Author), 1999, Biostatistik und Grundlagen der Beprobung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/8724
