Bài tập đánh giá tác động hệ sinh thái

Học phần: Đánh giá tác động Hệ sinh thái

Giảng viên: TS.Phạm Thị Kim Thoa

MỤC LỤC
I. CÁC CHỈ SỐ CẦN TÍNH TOÁN .................................................................................... 2
1. Chỉ số đa dạng α .............................................................................................................. 2
a. Mật độ, mật độ tương đối, tần suất, tần suất tương đối, độ phong phú, tỷ lệ A/F ...... 2
b. Chỉ số đa dạng sinh học H ................................................................................................ 2
c. Chỉ số mức độ chiếm ưu thế (Concentration of Dominance –Cd) ................................ 3
2. Chỉ số đa dạng β (Chỉ số tương đồng Index oF similarity hay Sorensen’s Index – SI) 3
3. Hệ số tương quan giữa hai khu hệ ................................................................................... 3
II. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN............................................................................................ 4
1. Chỉ số đa dạng α .............................................................................................................. 4
a. Mật độ, mật độ tương đối, tần suất, tần suất tương đối, độ phong phú, tỷ lệ A/F ...... 4
b. Chỉ số đa dạng sinh học loài H (Shannon) và chỉ số mức độ chiếm ưu thế Cd
(concentration of Dominance) .............................................................................................. 5
2. Chỉ số đa dạng β (Chỉ số tương đồng Index oF similarity hay Sorensen’s Index – SI) 7
3. Hệ số tương quan giữa hai khu hệ ................................................................................... 9

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 11

HVTH: Tạ Hữu THùy Linh

Trang 1


Học phần: Đánh giá tác động Hệ sinh thái

Giảng viên: TS.Phạm Thị Kim Thoa

BÀI TẬP MÔN ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG HỆ SINH THÁI
Đề bài
Dựa vào bảng số liệu dưới đây, áp dụng phương pháp thực hành nghiên cứu phân
tích định lượng (xác định các chỉ số) tính đa dạng sinh học (biodiversity measurement): Mật
độ tương đối RD, tần suất tương đối RF, tỷ lệ (A/F), chỉ số Shannon – H (Shannon index),
chỉ số mức độ chiếm ưu thế hay còn gọi là chỉ số Simpson – Cd (Concentration of
Dominance –Cd)

Nhóm

I

II

Loài
Sinh cảnh
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

15
16

HVTH: Tạ Hữu THùy Linh

A

B

C

D

E

8
4
4
0
2
1
1
0
2
1
7
0
0
2
1

8

16
1
3
7
1
1
1
0
0
0
1
2
1
2
0
7

12
1
4
6
1
0
0
3
4
0
1

2
1
2
1
1

2
0
7
3
5
1
2
0
0
1
0
0
1
6
10
0

9
5
2
8
10
5
0

1
0
1
1
1
1
2
0
7

Trang 2


Học phần: Đánh giá tác động Hệ sinh thái

Giảng viên: TS.Phạm Thị Kim Thoa

Bài làm
I. CÁC CHỈ SỐ CẦN TÍNH TOÁN
1. Chỉ số đa dạng α
a. Mật độ, mật độ tương đối, tần suất, tần suất tương đối, độ phong phú, tỷ lệ A/F
Tổng số cá thể của loài nghiên cứu xuất hiện ở tất cả các ô mẫu NC
Mật độ D =
Tổng số các ô mẫu nghiên cứu
Mật độ tương đối (RD)(%) =
Tần suất F (%)
=

Mật độ của loài nghiên cứu
Tổng số mật độ tất cả các loài

Số lượng các ô mẫu có loài xuất hiện
Tổng số các ô mẫu nghiên cứu

x 100%

x100%

Tần suất xuất hiện của một loài nghiên cứu
x100%
Tổng số tần suất xuất hiện của các loài
Tổng số cá thể xuất hiện trên tất cả các ô mẫu nghiên cứu
Số lượng các ô mẫu có loài xuất hiện

Tần suất tương đối (RF)(%) =
Độ phong phú A =

Tỷ lệ (A/F) giữa độ phong phú (A) và tần suất (F) của mỗi loài được sử dụng để xác
định các dạng phân bố không gian của loài đó trong quần xã nghiên cứu.
- Loài có dạng phân bố liên tục (regular pattern) nếu A/F <0.025, thường gặp ở
những hiện trường mà trong đó sự cạnh tranh giữa các loài xảy ra gay gắt.

HVTH: Tạ Hữu THùy Linh

Trang 3


Học phần: Đánh giá tác động Hệ sinh thái

Giảng viên: TS.Phạm Thị Kim Thoa

- Loài có dạng phân bố ngẫu nhiên nếu A/F trong khoảng từ 0.025- 0.05, thường
gặp ở những hiện trường chịu các tác động của điều kiện môi trường sống không ổn định.
- Loài có giá trị A/F >0.05 thì có dạng phân bố Contagious. Dạng phân bố này phổ
biến nhất trong tự nhiên và nó thường gặp ở những hiện trường ổn định.
(Odum, 1971; Verma, 2000).
b. Chỉ số đa dạng sinh học H
Tính đa dạng là một phép thống kê có sự tổ hợp của cả 2 yếu tố là thành phần số
lượng loài và tính đồng đều phân bố hay là khả năng xuất hiện của các cá thể trong mỗi loài.
Có nghĩa là Ch ỉ số H không phải chỉ phụ thuộc vào thành phần số lượng loài mà cả số
lượng cá thể và xác xuất xuất hiện của các cá thể trong mỗi loài. Ngoài ra chỉ số H còn phụ
thuộc vào nhiều yếu tố khác như đặc điểm khí hậu, vĩ độ, độ cao tương đối, mức độ ô nhiễm
của môi trường.
Có rất nhiều phương pháp đã đ ề xuất cho nghiên cứu định lượng chỉ số đa dạng sinh
học, trong đó thành công và được áp dụng phổ biến nhất là phương pháp Shannon và
Weiner.
Các rừng mưa nhiệt đới ẩm thường có chỉ số H rất cao từ 5.06- 5.40 so với 1.16 –
3.40 cho rừng ôn đới (Braun, 1950) và cũng cho cả rừng trồng nhiệt đới. Chỉ số H sẽ thấp
dần nếu đi từ xích đạo tới cực bắc và cực nam, và đi từ các vùng núi thấp lên vùng núi cao.
Chỉ số H của các lưu vực nước ô nhiễm nặng chỉ là 1 hoặc nhỏ hơn, trong khi đó ở các lưu
vực nước sạch có thể là 2, 3 hoặc cao hơn.
c. Chỉ số mức độ chiếm ưu thế (Concentration of Dominance –Cd)
Độ ưu thế của loài: khả năng của loài chiếm trong quần xã, vai trò và ảnh hưởng của
nó đến sự phân phối năng lượng trong. Những loài trội: đó là những loài mà ở bậc dinh
dưỡng của mình chúng có khả năng cho sản phẩm nhiều nhất. Trong hàng trăm hàng ngàn
loài tham gia vào quần xã thì chỉ có một ít loài trội có khả năng ảnh hưởng nhất định đến
các tính chất của hệ sinh thái. Ảnh hưởng của các loài trội đến cấu trúc và các tính chất của
quần xã được xác định bới số lượng, kích thước cá thể và sản phẩm của chúng.
2. Chỉ số đa dạng β (Chỉ số tương đồng Index oF similarity hay Sorensen’s Index – SI)
3. Hệ số tương quan giữa hai khu hệ

HVTH: Tạ Hữu THùy Linh

Trang 4


Học phần: Đánh giá tác động Hệ sinh thái

HVTH: Tạ Hữu THùy Linh

Giảng viên: TS.Phạm Thị Kim Thoa

Trang 5


Học phần: Đánh giá tác động Hệ sinh thái

Giảng viên: TS.Phạm Thị Kim Thoa

II. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
1. Chỉ số đa dạng α
a. Mật độ, mật độ tương đối, tần suất, tần suất tương đối, độ phong phú, tỷ lệ A/F
Bảng chỉ số đa dạng α nhóm I
Chỉ số/loài
Mật độ D
Mật độ tương đối RD (%)
Tần suất F (%)
Tần suất tương đối RF (%)
Độ phong phú A
Tỷ lệ A/F (độ PP/TS)

A
2.5
14.5985
75
18.75
3.33333
0.04444

B
3.75
21.8978
87.5
21.875
4.28571
0.04898

C
3.375
19.708
75
18.75
4.5
0.06

D
2.5
14.5985
75
18.75
3.33333

0.04444

E
5
29.1971
87.5
21.875
5.71429
0.06531

Bảng chỉ số đa dạng α nhóm II
Chỉ số/loài
A
B
C
Mật độ D
2.625
1.625
1.5
Mật độ tương đối RD (%)
27.2727 16.8831 15.5844
Tần suất F (%)
75
62.5
87.5
Tần suất tương đối RF (%)
21.4286 17.8571
25
Độ phong phú A
3.5

2.6
1.71429
Tỷ lệ A/F (độ PP/TS)
0.04667
0.0416
0.01959

D
2.25
23.3766
50
14.2857
4.5
0.09

E
1.625
16.8831
75
21.4286
2.16667
0.02889

Bảng tổng hợp chỉ số đa dạng α của 2 nhóm I và II
Chỉ số/loài
A
B
C
D
Mật độ D

2.5625
2.6875
2.4375
2.375
Mật độ tương đối RD (%)
19.1589 20.0935 18.2243
17.757
Tần suất F (%)
75
75
81.25
62.5
Tần suất tương đối RF (%)
20
20
21.6667 16.6667
Độ phong phú A
3.41667 3.58333
3
3.8
Sinh cảnh có loài
12
12
13
10
Tỷ lệ A/F (độ PP/TS)
0.04556 0.04778 0.03692
0.0608

E

3.3125
24.7664
81.25
21.6667
4.07692
13
0.05018

Nhận xét:
- Theo kết quả RD, RF ta thấy các loài tại khu vực phân bố tương đối đồng đều,
không có loài chiếm ưu thế.
HVTH: Tạ Hữu THùy Linh

Trang 6


Học phần: Đánh giá tác động Hệ sinh thái

Giảng viên: TS.Phạm Thị Kim Thoa

- Kết quả bảng trên cho thấy dạng phân bố không gian của loài trong quần xã thực
vật nghiên cứu (A/F) có:
Loài A, B, C có A/F trong khoảng từ 0,25 – 0,05 do đó có dạng phân bố ngẫu nhiên,
các loài này thường gặp ở những hiện trường chịu các tác động của điều kiện môi trường
sống không ổn định.
Loài D và E có A/F>0,05 do đó có dạng phân bố Contagious. Dạng phân bố này
phổ biến nhất trong tự nhiên và nó thường gặp ở những hiện trường ổn định.
b. Chỉ số đa dạng sinh học loài H (Shannon) và chỉ số mức độ chiếm ưu thế Cd
(concentration of Dominance)
* Chỉ số đa dạng sinh học được xác định theo phương pháp Shannon - Weiner

(1963), có phương trình toán như sau:
n

H = -  ( N i / N ) log2(Ni/N)
i 1

Trong đó

H: Chỉ số đa dạng sinh học hay chỉ số Shannon – Weiner
Ni : số lượng cá thể của loài thứ i
N : Tổng số lượng cá thể của tất cả các loài trên hiện trường

* Chỉ số mức độ chiếm ưu thế Cd (concentration of Dominance)
n

Cd =



i 1

(N i / N )2

Trong đó Cd : chỉ số mức độ chiếm ưu thế hay còn gọi là chỉ số simpson
Ni: số lượng cá thể của loài thứ i
N: tổng số lượng cá thể của tất cả các loài trong hiện trường
Bảng tổng hợp chỉ số đa dạng sinh học H và chỉ số mức ưu thế Cd ở nhóm I, nhóm II
và cả 2 nhóm
Chỉ số mức độ
A

B
C
D
E
N
H
Cd
chiếm ưu thế
20
30
27
20
40
137 2.2707 0.2147
Nhóm I
21
13
12
18
13
77
2.2859 0.2103
Nhóm II
41
43
39
38
53
214
2.311 0.2032

Nhóm I + II

HVTH: Tạ Hữu THùy Linh

Trang 7


Học phần: Đánh giá tác động Hệ sinh thái

Giảng viên: TS.Phạm Thị Kim Thoa

Bảng chỉ số đa dạng sinh học loài Shannon – H và mức độ chiếm ưu thế Simpson – Cd
Nhóm

Sinh cảnh
1

2
3
4
I
5
6
7
8
9
10
11
12
II

13
14
15
16
Trung bình

Số loài (S)
5
4
5
4
5
4
3
2
2
3
4
3
4
5
3
4
3.75

SLCT

H

Cd

47

2.1174

0.2485

11
20
24
19
8
4
4
6
3
10
5
4
14
12
23
13.38

1.6767
2.2016
1.9218
1.7832
1.5488
1.5

0.8113
0.9183
1.585
1.3568
1.5219
2
2.1281
0.8167
1.7713
1.6037

0.3554
0.235
0.2743
0.3629
0.4375
0.375
0.625
0.5556
0.3333
0.52
0.36
0.25
0.2653
0.7083
0.3081
0.3884

Nhận xét:
* Thành phần loài (S):

Kết quả phân tích trên bảng cho thấy số lượng loài biến động trên các sinh cảnh đo
đếm từ 2 đến 5 loài, trung bình là 3,75 loài. Trong đó: Số lượng ô tiêu chuẩn có số loài nhỏ
hơn mức trung bình là 6 sinh cảnh, gồm SC7, SC8, SC9, SC10, SC12, SC15. Các sinh cảnh
còn lại có số loài lớn hơn mức trung bình.
* Số lượng cá thể (N):
Số lượng cá thể (N) trong mỗi sinh cảnh biến động từ 3 đến 47 cá thể, trung bình là
13.38 cá thể, có 6 sinh cảnh có số lượng cá thể trên mức trung bình. Qua đây ta thấy có sự
biến động số lượng cá thể rõ rệt trong quần xã nghiên cứu.

HVTH: Tạ Hữu THùy Linh

Trang 8


Học phần: Đánh giá tác động Hệ sinh thái

Giảng viên: TS.Phạm Thị Kim Thoa

* Chỉ số Shannon – H:
Biến động từ 0.8113 – 2.2016 trung bình là 1.6037 những chỉ số đa dạng trên chỉ số
trung bình là 8 sinh cảnh, chiếm 50% trên tổng số sinh cảnh. 13 sinh cảnh (81.3%) có H
nằm trong khoảng 1.16 – 3.40, quần xã đang xét có th ể là rừng ôn đới hoặc rừng trồng nhiệt
đới. 3 sinh cảnh có H < 1 (SC8, SC9, SC15) thể hiện lưu vực nước có thể bị ô nhiễm nặng.
SC1, SC3, SC14 có H>2 có lưu vực nước sạch, còn lại ở mức trung bình. Qua số liệu trên
cho thấy chỉ số đa dạng Shannon ở khu vực nghiên cứu đạt ở mức tương đối thấp, thể hiện
đa dạng loài trong quần xã cũng ở mức trung bình.
Sinh cảnh 3 có chỉ số H cao nhất do có sự phân bố các cá thể trong các loài là đồng
đều nhất, có sự đa dạng sinh học cao nhất tuy nhiên sinh cảnh này có mức độ chiếm ưu thế
Cd của loài là thấp nhất. Sinh cảnh 8 có chỉ số H thấp nhất do có sự phân bố các cá thể
trong các loài là không đồng đều nhất (chênh lệch nhất) tuy nhiên có mức độ chiếm ưu thế

Cd của loài là cao nhất.
* Chỉ số Simpson – Cd:
Thay đổi từ 0.235 đến 0.625 trung bình là 0.3884 các sinh cảnh có chỉ số lớn hơn chỉ
số trung bình là 5, chiếm 31.25% trong tổng số sinh cảnh điều tra, qua đó cho thấy số lượng
các quần xã có chỉ số đa dạng Simpson ở khu vực là tương đối thấp, như vậy mức độ đa
dạng sinh học của các quần xã đang có chiều hướng giảm.
Sinh cảnh 8 có chỉ số Cd cao nhất, sinh cảnh 3 có chỉ số Cd thấp nhất do sinh cảnh 8
có mức độ chiếm ưu thế cao nhất, ngược lại so với sinh cảnh 3 có mức độ chiếm ưu thế thấp
nhất.
2. Chỉ số đa dạng β (Chỉ số tương đồng SI)
SI = 2C/(A + B)
Trong đó:

C: số lượng loài xuất hiện cả ở hai quần thể A và B
A: số lượng loài quần thể A
B: số lượng loài quần thể B

HVTH: Tạ Hữu THùy Linh

Trang 9


Học phần: Đánh giá tác động Hệ sinh thái

Giảng viên: TS.Phạm Thị Kim Thoa

Bảng phân bố số lượng loài cùng xuất hiện ở các cặp sinh cảnh
Sinh
cảnh

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1

5

4

5

4

5

4

3

2

2

3

4

3

4

5

3

4

4

4

3

4

3

2

2

2

2

4

3

3

4

2

4

5

4

5

4

3

2

2

3

4

3

4

5

3

4

4

4

3

2

2

1

2

3

3

4

4

2

3

5

4

3

2

2

3

4

3

4

5

3

4

4

3

1

1

3

3

2

3

4

2

3

3

0

1

2

2

1

2

3

2

2

2

1

1

2

2

2

2

1

2

2

1

2

1

1

2

2

2

3

2

1

2

3

2

2

4

3

3

4

2

4

3

3

3

1

3

4

4

2

3

5

3

4

3

2

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

4

16

Bảng chỉ số tương đồng SI giữa các cặp sinh cảnh
Sinh
cảnh

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1

1

0.8889

1

0.9

1

0.89

0.75

0.6

0.57

0.75

0.89

0.75

0.89

1

0.75

0.89

1

0.9

0.8

0.9

0.75

0.57

0.7

0.67

0.57

1

0.86

0.75

0.89

0.57

1

1

0.9

1

0.89

0.75

0.6

0.57

0.75

0.89

0.75

0.89

1

0.75

0.89

1

0.9

0.75

0.57

0.7

0.33

0.57

0.75

0.86

1

0.89

0.57

0.75

1

0.89

0.75

0.6

0.57

0.75

0.89

0.75

0.89

1

0.75

0.89

1

0.86

0.3

0.33

0.86

0.75

0.57

0.75

0.89

0.57

0.75

1

0

0.4

0.67

0.57

0.33

0.57

0.75

0.67

0.57

1

0.5

0.4

0.67

0.8

0.67

0.57

0.4

0.67

1

0.4

0.67

0.4

0.33

0.57

0.8

0.67

1

0.57

0.33

0.57

0.75

0.67

0.57

1

0.86

0.75

0.89

0.57

1

1

0.86

0.75

0.33

0.86

1

0.89

0.57

0.75

1

0.75

0.89

1

0.57

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

HVTH: Tạ Hữu THùy Linh

1

Trang 10


Học phần: Đánh giá tác động Hệ sinh thái

Giảng viên: TS.Phạm Thị Kim Thoa

Nhận xét
Kết quả bảng trên cho thấy chỉ số SI dao động từ 0 – 1. Cặp sinh cảnh 7 và 8 không

có sự tương đồng nên chỉ số SI có giá trị là 0. Có 10 cặp sinh cảnh có chỉ số SI đạt giá trị
cao nhất là 1, SI = 1 xuất hiện ở các cặp sinh cảnh có các loài xuất hiện trùng nhau. Các cặp
sinh cảnh có SI = 1: SC1 – SC3; SC1 – SC5; SC1 – SC14; SC2 – SC11; SC2 – SC16; SC3
– SC5; SC3 – SC14; SC4 – SC13; SC5 – SC14; SC11 – SC16. Trong đó 6 cặp sinh cảnh
xuất hiện 5 loài trùng nhau loài là: SC1 – SC3; SC1 – SC5; SC1 – SC14; SC3 – SC5; SC3 –
SC14; SC5 – SC14. Có 4 cặp sinh cảnh trùng 4 loài là: SC2 – SC16; SC2 – SC11; SC4 –
SC13; SC11 – SC16.
Chỉ số SI trung bình khoảng 0,72. Có 70/119 cặp sinh cảnh có chỉ số SI trên mức
trung bình (chiếm 58.82%), có thể nói các cặp sinh cảnh trên tương đồng ở mức trên trung
bình. Sự tương đồng về thành phần loài của các cặp sinh cảnh có thể do nguyên nhân của
những tác động của điều kiện môi trường sống khác nhau.
3. Tính hệ số tương quan giữa 2 khu hệ I và II
a. Hệ số tương quan Spearson
Gọi nhóm I là X, nhóm II là Y. Tương quan giữa 2 nhóm được tính theo công thức sau:

 xy -

r =
( x 2 

Trong đó:

( x )

 x y
N

2

N

)( y 2 

( y ) 2
N

)

r: hệ số tương quan Spearson
x: số lượng cá thể trong khu hệ I (nhóm I)
y: số lượng cá thể xuất hiện trong khu hệ II (nhóm II)
N: số loại cá thể (Số loài)

b. Hệ số tương quan Spearman rho (hệ số tương quan thứ hạng)
Hệ số tương quan từng cặp : rp = 1 Trong đó:

HVTH: Tạ Hữu THùy Linh

6 d 2
N ( N 2  1)

d: là sự khác biệt của từng cặp giá trị

Trang 11


Học phần: Đánh giá tác động Hệ sinh thái

Giảng viên: TS.Phạm Thị Kim Thoa

Bảng giá trị X, Y, X2, Y2, XY, thứ hạng X, thứ hạng Y, d, d2
X
Y
X2
Y2
XY
Thứ hạng X
Thứ hạng Y
d=X-Y
d2

A
20
21
400
441
420
4
1

B
30
13
900
169
390
2
3

C

27
12
729
144
324
3
4

D
20
18
400
324
360
4
2

E
40
13
1600
169
520
1
3

∑
137
77
4029

1247
2014

3
9

-1
1

-1
1

2
4

-2
4

1
19

- Hệ số tương quan spearson:

r.sp =

x y
 xy -  N
( x )
( y)2
( x  

)( y 2  
)
N
N
2

2

2014 

=

137 x77
5

(137 ) 2
(77) 2
(4029 
)(1247 
)
5
5



- 0,7382

Như vậy, với r = -0,7382 <0, chứng tỏ giữa 2 khu hệ có mối tương quan nghịch lỏng lẻo.
- Hệ số tương quan spearman: (N=5) :
r.rho = 1 -

6 d 2
6x19
 0.05
= 12
N ( N  1)
5(25  1)

Kết luận: Trong trường hợp này, tương quan thứ hạng Spearson chặt chẽ hơn tương quan
Spearman.

HVTH: Tạ Hữu THùy Linh

Trang 12


Học phần: Đánh giá tác động Hệ sinh thái

Giảng viên: TS.Phạm Thị Kim Thoa

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Phạm Thị Kim Thoa (2011), Đánh giá tác động hệ sinh thái, Trường Đại học Bách
khoa – Đại học Đà Nẵng.
2. Nguyễn Văn Hành (2013), Đánh giá tính đa dạng sinh học của thực vật than gỗ
trong khu bảo tồn thiên nhiên Sơn Trà – TP Đà Nẵng, Đại học Đà Nẵng
3. Phạm Thị Kim Thoa (2014), Phân tích chỉ số đa dạng sinh học của thực vật than gỗ
trong khu bảo tồn thiên nhiên Sơn Trà – TP Đà Nẵng, Khoa Môi trường-Trường Đại
học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng
4. Phạm Thị Kim Thoa, Nguyễn Thị Kim Yến (2014), Đa dạng sinh học các loại rau

rừng có giá trị tại khu dự trữ sinh quyển đảo Cù Lao Chàm – Hội An, tạp chí KHLN
4/2014 (2968 – 2975)

HVTH: Tạ Hữu THùy Linh

Trang 13