Taim-tolmeldaja interaktsioonivõrgustike uurimismeetodite ülevaade ja võrdlus

Abstract

Töös käsitletakse taim-tolmeldaja interaktsioonivõrgustike (TTV) uurimismeetodeid ning antakse ülevaade nende eelistest ja puudustest. Samuti analüüsitakse meetodi ja keskkonnategurite mõju peamistele võrgustiku kirjeldamiseks kasutatavatele parameetritele (spetsialiseerumine, pesastumine, modulaarsus, ühendatus, haavatavus, motiivid, liigiaste, ühetaolisus ja üldisus), kuna taim-tolmeldaja interaktsioonivõrgustike uurimismeetod mõjutab võrgustike tajutud parameetreid ehk meetodid rõhutavad erinevaid võrgustike omadusi. Töös selgitatakse ja eestindatakse levinumaid TTV mõisteid. Taimede ja tolmeldajate vaheliste interaktsioonide võrgustike teemaliste publikatsioonide ülevaade koostati andmebaasis Web of Science, mis näitas, et selleteemalise kirjanduse arv on ajas kasvav, mistõttu vajadus mõista erinevate meetodite eeliseid ja puudusi on suur vältimaks tulemusest saadud väärtõlgendusi. Taim-tolmeldaja interaktsioonivõrgustikke uuritakse fütotsentriliselt (vaatluspõhised meetodid), zootsentriliselt (transektmeetod, püünispesade meetod, mikroskoopia ja õietolmuveo meetod), fütozootsentriliselt (DNA põhised meetodid, fotomeetod ning külastajatepõhised meetodid) või muude meetoditega (arvutisimulatsioone kasutavad meetodid). Enimkasutatavad meetodid on fütotsentrilised meetodid, täpsemalt vaatlusmeetodid. TTV-dest tõepärase ülevaate andmist lihtsustab meetodite kooskasutus. Taim-tolmeldaja interaktsioonivõrgustike uurimisel on enimkasutatud taimekeskne ehk fütotsentriline lähenemine, mis annab ülevaate taimede interaktsioonidest tolmeldajatega. Aktuaalne ja palju potentsiaali omav TTV uurimismeetod on DNA põhine meetod, mille alla kuuluvad DNA metatriipkoodistamine ja keskkonna DNA meetod. Fütotsentriliste uurimismeetodite peamised eelised olid uuringute rohkus, kõrge kordumatute vastastikmõjude lahutusvõime, suur haruldaste liikide vaatlustõenäosus ja ülevaate andmine liigilisest koosseisust ning peamisteks puudusteks väike ruumiline ulatus, isendi tasemel uuringud, madal interaktsioonide arv ajaühikus ja putuka kohta ja ressursirohkus. Zootsentriliste meetodite peamised eelised on suur ruumiline ulatus ja kõrge lahutusvõime ajaühiku kohta ning peamised puudused on taksonite määramistõenäosuste ebavõrdsus ning standardiseerimata metoodika. Fütozootsentriliste meetodite peamised eelised on mitteinvasiivsus, sobivus haruldastele liikidele, kõrge taksonoomiline lahutusvõime, suur valim ning tõepärase ülevaate andmine taim-tolmeldaja interaktsioonidest. Meetodite peamised puudused on kallutatus haruldaste liikide suhtes, referentsandmebaaside puudulikkus ning külastajate tolmeldamisefektiivsuse erinevused. Muude meetodite eeliseks on suur valim ning peamisteks puudusteks suur andmemaht, võrdlusandmete puudumine ja näitajate kaalu võrdsustamine. Võrgustiku koostamiseks valitud meetod mõjutab taim-tolmeldaja interaktsioonivõrgustike ülesehitust ja parameetreid. Kõik töös käsitletud üheksa parameetrit olid mõjutatud meetodist, erinevad meetodid näitasid parameetri väärtust kõrgema või madalamana tegelikust väärtusest või ei mõjutanud näitajat üldse. Meetodid mõjutasid võrgustikke erineva vaatlustiheduse, taksonoomilise lahutusvõime, haruldaste liikide käsitlemise, mittetolmeldavate „petjate“ sisaldamise, tolmeldaja- või taimepõhisuse kaudu. Meetodite kooskasutus võimaldab kontrollida tulemuste tõepära ja meetodite efektiivsust. Meetodi valimisel tuleb esmalt määratleda uurimisobjekt, vaatlusala ning uuritavad võrgustiku näitajad, vältides nende korral kallutatud meetodeid. Uurimisobjekti alusel valitakse füto-, zoo- ja fütozootsentrilised meetodid või muud meetodid.

The main aim of the bachelor thesis is to give an overview of different research methods of studying plant-pollinator interaction network (PPN) and to present their advantages and disadvantages. In addition, the influence of methods and environmental factors on the main PPN parameters (specialisation, nestedness, modularity, connectance, vulnerability, motifs, species degree, evenness and generality) is explored, because the study method can affect how the parameters are perceived. In particular, different methods can emphasise or decrease the role and parameter values of different network characteristics. Common PPN concepts are translated and explained into Estonian language. The overview of PPN publications was compiled using Web of Science literature database, which showed that the amount of literature on this topic is increasing with time. Thus, there is a need to understand advantages and disadvantages of methods to avoid misinterpretation. Plant-pollinator interaction networks are being studied using phytocentric (observational methods), zoocentric (transect method, trap nest method, microscopy and pollen transport method), phytozoocentric (DNA based methods, photomethod and visitation methods) or other methods (methods of computer simulations). The most used approaches are phytocentric observational methods. The combined use of methods helps to give a truthful overview of PPNs. Currently popular DNA based approaches for studying plant-pollinator interactions have a lot of potential. These include DNA metabarcoding and environmental DNA methods. The main advantages of phytocentric methods are the high number of studies, high resolution of unique interactions, increased observation probability of rare species, giving an overview of species composition.The disadvantages of this approach is small spatial scale, focusing on individual plants, low number of interactions per unit of time and per insect, and the high amount of resources needed. The advantages of zoocentric methods are large spatial scale and high resolution per unit of time. The disadvantages of this approach are the taxonomical differences in detection probabilities and unstandardised methods. The advantages of phytozoocentric method are noninvasiveness, overall suitability for rare species, high taxonomical resolution, large sample size and a more truthful overview of PPNs, while the disadvantages are the bias towards rare species, lack of thorough reference databases and the difference of pollination effectivity of insects.