4 Sammanfattande analyser och metodaspekter
4.6 Modellering av precision
För uppföljning av långsiktiga förändringar av havsbottnarnas artsammansättning och övergripande struktur är det av största vikt att undersökningar av denna typ har god precision och att de är kostnadseffektiva. Optimering av precision, givet en viss resurs, när det gäller variation i rumsskalor och kostnader för olika moment i provtagningen kan göras med så kallade ”cost-benefit” analyser ( Underwood 1997). Innevarande undersökning med ROV (som var den metod som hade uttalade krav på uppföljbarhet) gjordes med en metod där provtagningen var strukturerad på en rad olika sätt (d.v.s. målet var 5 bilder per mätpunkt, 10 mätpunkter per ank- ringspunkt, 10 ankringspunkter per bank). Denna struktur var betingad av praktiska begränsningar i arbetet med ROV och krav på precision i mätpunkter. Antalet mät- punkter och ankringspunkter bestämdes i viss mån på ett subjektivt sätt och var en kompromiss mellan krav på precision på olika skalor.
En mycket viktig framgång för projektet är att framtagna data har en beräkningsbar precision samtidigt som informationen om rumslig variation kan användas för att dra slutsatser om framtida provtagningar. Som ett första steg i detta har precisionen i form av 95 % konfidensintervall modellerats för täckningsgrad av alger (andra variabler visar liknande utfall). Genom att använda skattningar på variation på olika skalor kan vi utvärdera precisionen vi skulle ha uppnått för skattningar av
NATURVÅRDSVERKET RAPPORT 6544 Bottenliv på västkustens utsjöbankar
täckningsgrad på enskilda bankar under olika provtagningsscenarier. Resultaten av dessa analyser illustreras i figur 25.
Figur 25 Modellering av precision för ROV-undersökningar av total täckningsgrad av alger med alternativa provtagningsutformningar. Antalet bilder per mätpunkt (n), antalet mätpunkter per ankringspunkt (c) och antalet ankringspunkter per bank (b) varieras i de olika alternativen. För varje alternativ har 95 % konfidensintervall modellerats för intervallet 10-500 med avseende på det totala antalet bilder.
Analyserna visar att den förväntade storleken på det 95 % konfidensintervallet enligt den planerade utformningen ligger på 12 % täckningsgrad. På grund av att alla prover inte kunde tas på alla bankar uppnåddes inte denna precision överallt. Som förväntat visar analyserna också att den hierarkiska struktur som valts har ett pris i form av försämrad precision. Till exempel visar det sig att om varje mätpunkt skulle fördelas slumpmässigt på banken, skulle precisionen med oförändrat totalt antal mätpunkter (d.v.s. 100) mer än halveras till 5 %. Om antalet mätpunkter per ankringspunkt halverades till 5, och antalet ankringspunkter ökades till 20 (alltså totalt 100 mätpunkter per bank) skulle konfidensintervallet minska till 8 %. Slutlig- en om antalet mätpunkter per ankringspunkt minskades till 2, och antalet ankrings- punkter ökades till 50 (återigen totalt 100 mätpunkter per bank) skulle konfidensin- tervallet minska ytterligare till 5.5%.
Detta visar att programmets utformning, och inte bara antalet prover, har stor bety- delse för hur precisa mätningar man får på en bank. Av detta kan dock inte slutsat- sen dras att de alternativa utformningarna är de mest kostnadseffektiva eller ända- målsenliga. Optimering av provtagningen måste också ta hänsyn till kostnader för olika moment. Kostnaden för en mätpunkt med ROV varierar stort beroende på hur ofta man måste ankra om och hur långt man måste färdas. Den design som använ- des var ett sätt att hitta en kompromiss mellan representativitet och kostnader som visade sig fungera rent praktiskt. En explicit ”cost-benefit” analys skulle nu kunna användas för att optimera framtida undersökningar. Det kan dock vara värt att fun-
NATURVÅRDSVERKET RAPPORT 6544 Bottenliv på västkustens utsjöbankar
dera över om en effektivare provtagning kan åstadkommas med en lättare utrust- ning som är enklare att hantera (exempelvis ”dropp-video”), vilket skulle öka chan- sen att åstadkomma fler oberoende mätpunkter. En sådan lösning har diskuterats i projektet men ansvarig personal har bedömt det som för svårarbetat i de aktuella, högexponerade områdena. Kanske ökar förutsättningarna i mer skyddade områden. En annan aspekt att ta hänsyn till är dock att en förändrad allokering av prover mellan olika skalor förändrar precisionen på alla skalor. Analysen ovan visar att antalet bilder per mätpunkt har liten betydelse för den övergripande precisionen på en bank. Konfidensintervallet minskar marginellt om man ökar antalet replikat (n) från 1 till 5 (Fig. 25). Denna åtgärd har dock drastiska konsekvenser för precision- en i en enskild mätpunkt (konfidensintervall och standardfel med n=1 är inte ens beräkningsbart). Detta kan vara av stor betydelse exempelvis om data skall använ- das för att utveckla och/eller validera habitatmodeller.
NATURVÅRDSVERKET RAPPORT 6544 Bottenliv på västkustens utsjöbankar
5 Slutord
Totalt uppnåddes målsättningen för provtagning med dykning och ROV till ungefär 75 %. De planerade kvantitativa undersökningarna av täckningsgrad hos arter och substrat med ROV utfördes på alla fyra utsjöbankarna medan dykningarna bara kunde genomföras på två av de planerade tre bankarna.
För dykningen innebar detta att 44 provrutor mättes, vilket motsvarar en yta på 4 400 m2, allt till en kostnad av cirka 800 000 SEK inklusive material och omkostna- der. Detta är ungefär 20 % över den budgeterade kostnaden per prov. I jämförelse med de tidigare undersökningarna av utsjöbankar är antalet prover i denna under- sökning i paritet med vad som gjordes tidigare (Fig. 26).
För undersökningarna med ROV är antalet prover avsevärt större i denna under- sökning jämfört med den tidigare (Fig. 26). Antalet prover varierade mellan 100 och 50 och det totala antalet provpunkter var 300 vilket innebär att ungefär 30 000 m2 provtagits kvantitativt i provpunkterna. Denna siffra baseras dock på antagandet att de 5 bilder som togs i varje mätpunkt (totalt cirka 5 m2) på ett representativt sätt
speglar förhållandena i mätpunkten. Detta är på intet sätt ett orimligt antagande som dessutom är testbart. Slutligen har även 15 000 – 30 000 m2 provtagits med
översiktliga metoder i transekten. Kostnaden för detta har varit cirka 800 000 SEK, vilket är drygt 40% högre än budgeterat per prov. Dock är kostnaden per prov cirka 75% lägre än den beräknades efter den tidigare utsjökarteringen.
Slutsatsen blir att de yttäckande undersökningarna genomförts med en rimlig måluppfyllelse och att de nyutvecklade metoderna med ROV innebär en väsentlig kostnadseffektivisering som lett till att betydligt större områden kunnat mätas än vad som tidigare varit möjligt. Detta har varit möjligt på grund av att ROV- undersökningarna renodlats för att huvudsakligen användas för översiktlig karte- ring och ej för att samtidigt fokusera på omfattande kartläggning av artdiversitet. Denna prioritering gjordes på basis av tidigare observationer som antydde att undersökningarna med ROV var betydligt sämre på att fånga den artrikedom som finns i dessa områden jämfört med dykning och skrapmetoder.
NATURVÅRDSVERKET RAPPORT 6544 Bottenliv på västkustens utsjöbankar
Figur 26 Antal prover i på olika utsjöbankar för U1 och U2.
En sammanställning av antalet observerade arter (taxa) visar att dessa prioriteringar vad gäller metodiken har lett till att färre arter observeras med ROV (Fig. 27). Detta kan tyckas negativt men är en medveten strategi för att åstadkomma bättre yttäckning och mer entydiga metoder. Dykningen däremot uppvisar ett observerat antal arter som i stort motsvarar det förväntade.
Figur 27 Antalet förväntade och observerade arter med ROV och dykning. Observerade antal arter visas för enskilda bankar och för totalt antal arter per metod.
NATURVÅRDSVERKET RAPPORT 6544 Bottenliv på västkustens utsjöbankar
Sammantaget visar dessa jämförelser tydligt att de metoder som redovisas här har olika styrkor och svagheter. De premisser som låg bakom planeringen, att dykning effektivast mäter biodiversitet och att videotekniken effektivast täcker stora ytor har till stor del bekräftats. Valet av metod i framtida inventeringar, kartläggningar och övervakningsstudier beror naturligtvis på vilka syften man vill uppnå. Klart är dock att valet av metod i hög grad påverkar vad man får ut av undersökningarna och att utformning av provtagningsprogram är avgörande för undersökningarnas precision och kostnadseffektivitet. I detta sammanhang kan dessa resultat fylla en viktig funktion som inspiration och underlag för kommande studier av bottenhabi- tat och diversitet runt Sveriges kuster.
Som en sista reflektion konstateras att användning av video-metoder i kartering av marina bottenmiljöer ökar ständigt. Inte minst denna studie visar potentialen hos tekniken. Det är dock väldigt viktigt att påpeka att det idag inte finns någon stan- dardmetod för hur data skall/kan samlas in med dessa typer av redskap. Inom ra- men för Utsjöbanksinventeringen 2 har vi därför utvecklat och dokumenterat en omfattande metodbeskrivning för hur provtagningarna skulle gå till (bilaga 2). Detta arbete har bland annat innefattat pilotstudier av nödvändig upplösning, has- tighet och avstånd från botten vid fältundersökningar och precision vid avläsning av bilder. Dessa erfarenheter har varit värdefulla och resulterat i ett repeterbart protokoll för provtagning. Icke desto mindre utgör dokumentet bara ett första steg mot en standardiserad metod. Vår förhoppning är att det material som samlats in och de lärdomar som dragits skall kunna användas i ett framtida arbete med att utveckla en ny undersökningstyp och på sikt bidra till att övervakningsmetoder och – program utvecklas för utbredning av habitat i marina miljöer. Behovet av sådana metoder och program blir nödvändiga i takt med implementeringen av exempelvis EU’s Havsmiljödirektiv och andra sammanhang som kräver uppföljning av natur- typer.
NATURVÅRDSVERKET RAPPORT 6544 Bottenliv på västkustens utsjöbankar
NATURVÅRDSVERKET RAPPORT 6544 Bottenliv på västkustens utsjöbankar
6. Referenser
Brown L. D., Cai T. T., DasGupta A. 2001. Interval Estimation for a Binomial Proportion. Statistical Science. 16(2): 101–133
Clarke, K. R. and R. M. Warwick (1994). Change in marine communities: an ap- proach to statistical analysis and interpretation. Plymouth Marine Laboratory, Nat- ural Environmental Research Council, UK.
Coleman, B.D, Mares, M.A., Willis, M.R. & Hsieh, Y. 1982. Randomness, area and species richness. Ecology 63: 1121–1133.
Naturvårdsverket 2010. Undersökning av utsjöbankar: Inventering, modellering och naturvärdesbedömning. Rapport 6385, 151 sid.
Naturvårdsverket 2006. Inventering av marina naturtyper på utsjöbankar. Rapport 5576. 94 sid.
OSPAR 2008. Descriptions of habitats on the OSPAR list of threatened and/or declining species and habitats Reference Number: 2008-07
Underwood, A. J. 1997. Experiments in ecology- their logical design and interpre- tation using analysis of variance. Cambridge, Cambridge University Press.
NATURVÅRDSVERKET RAPPORT 6544 Bottenliv på västkustens utsjöbankar