Видовое разнообразие - Species diversity

Видовое разнообразие количество разных разновидность которые представлены в данном сообщество (набор данных). Эффективное количество видов относится к количеству видов с одинаковой численностью, необходимых для получения такого же среднего пропорционального количества видов, которое наблюдается в интересующем наборе данных (где не все виды могут быть одинаково многочисленными). Значения видового разнообразия могут включать видовое богатство, таксономическое или филогенетическое разнообразие и / или видовая ровность. Видовое богатство - это простой подсчет видов. Таксономическое или филогенетическое разнообразие - это генетические отношения между различными группами видов. Выравненность видов определяет, насколько равны изобилие видов есть.^[1][2][3]

Расчет разнообразия

Разнообразие видов в наборе данных можно рассчитать, сначала взяв средневзвешенное численности видов в наборе данных, а затем обратный этого. Уравнение:^[1][2][3]

${\displaystyle {}^{q}\!D={1 \over {\sqrt[{q-1}]{\sum _{i=1}^{S}p_{i}p_{i}^{q-1}}}}}$

В знаменатель равна средней пропорциональной численности видов в наборе данных, рассчитанной с помощью взвешенного обобщенное среднее с показателем q - 1. В уравнении S - общее количество видов (видовое богатство) в наборе данных, а пропорциональная численность яй вид ${\displaystyle p_{i}}$. Сами пропорциональные содержания используются в качестве весов. Уравнение часто записывается в эквивалентной форме:

${\displaystyle {}^{q}\!D=\left({\sum _{i=1}^{S}p_{i}^{q}}\right)^{1/(1-q)}}$

Значение q определяет, какое среднее значение используется. q = 0 соответствует взвешенному гармоническое среднее, что составляет 1 /S поскольку ${\displaystyle p_{i}}$ значения отменяются, в результате чего ⁰D равно количеству видов или видовому богатству, S. q = 1 не определено, за исключением того, что предел как q подходы 1 хорошо определены:

${\displaystyle \lim _{q\rightarrow 1}{}^{q}\!D=\exp \left(-\sum _{i=1}^{S}p_{i}\ln p_{i}\right)}$

q = 2 соответствует среднее арифметическое. В качестве q подходы бесконечность, обобщенное среднее приближается к максимуму ${\displaystyle p_{i}}$ ценить. На практике, q изменяет вес видов, так что увеличение q увеличивает вес, придаваемый наиболее многочисленным видам, и поэтому для достижения средней пропорциональной численности требуется меньшее количество видов с одинаковым обилием. Следовательно, большие значения q приводят к меньшему видовому разнообразию, чем небольшие значения q для того же набора данных. Если все виды одинаково многочисленны в наборе данных, изменение значения q не оказывает никакого влияния, но видовое разнообразие при любом значении q равно видовому богатству.

Отрицательные значения q не используются, потому что тогда эффективное количество видов (разнообразие) превысит фактическое количество видов (богатство). В качестве q стремится к отрицательной бесконечности, обобщенное среднее приближается к минимуму ${\displaystyle p_{i}}$ ценить. Во многих реальных наборах данных наименее многочисленный вид представлен одной особью, и тогда эффективное количество видов будет равно количеству особей в наборе данных.^[2][3]

Это же уравнение можно использовать для расчета разнообразия в отношении любой классификации, а не только видов. Если особи разделены на роды или функциональные типы, ${\displaystyle p_{i}}$ представляет собой пропорциональное содержание яth род или функциональный тип, и ^qD равно разнообразию родов или функциональных типов соответственно.

Индексы разнообразия

Часто исследователи использовали значения, полученные с помощью одного или нескольких индексов разнообразия, для количественной оценки видового разнообразия. К таким индексам относятся видовое богатство, то Индекс Шеннона, то Индекс Симпсона и дополнение индекса Симпсона (также известного как индекс Джини-Симпсона).^[4][5][6]

При интерпретации с экологической точки зрения каждый из этих индексов соответствует разным вещам, и поэтому их значения нельзя напрямую сравнивать. Видовое богатство характеризует скорее фактическое, чем эффективное количество видов. Индекс Шеннона равен log (^qD), и на практике количественно оценивает неопределенность видовой принадлежности особи, которая случайным образом выбирается из набора данных. Индекс Симпсона равен 1 /^qD и количественно оценивает вероятность того, что две случайные особи, взятые из набора данных (с заменой первой особи перед взятием второй), представляют один и тот же вид. Индекс Джини-Симпсона равен 1 - 1 /^qD и количественно оценивает вероятность того, что две случайно выбранные особи представляют разные виды.^{[1][2][3][6][7]}

Рекомендации по отбору проб

В зависимости от целей количественной оценки видового разнообразия набор данных, используемых для расчетов, может быть получен разными способами. Хотя видовое разнообразие можно рассчитать для любого набора данных, в котором отдельные особи были идентифицированы до видов, значимая экологическая интерпретация требует, чтобы набор данных подходил для рассматриваемых вопросов. На практике интерес обычно проявляется к видовому разнообразию территорий, настолько больших, что не все особи в них могут быть обнаружены и идентифицированы как виды, но необходимо получить выборку соответствующих особей. Экстраполяция выборки на основную интересующую популяцию непроста, поскольку видовое разнообразие доступной выборки обычно дает заниженную оценку видового разнообразия всей популяции. Применяя разные методы отбора проб приведет к тому, что в одном и том же районе интереса будут наблюдаться разные группы особей, и видовое разнообразие каждой группы может быть разным. Когда в набор данных добавляется новый человек, он может ввести вид, который еще не был представлен. Насколько это увеличит видовое разнообразие, зависит от ценности q: когда q = 0, каждый новый актуальный вид вызывает увеличение видового разнообразия на один эффективный вид, но когда q большой, добавление редкого вида в набор данных мало влияет на его видовое разнообразие.^[8]

В целом можно ожидать, что наборы с большим количеством особей будут иметь более высокое видовое разнообразие, чем наборы с меньшим количеством особей. Когда значения видового разнообразия сравниваются между наборами, необходимо соответствующим образом стандартизировать усилия по отбору проб, чтобы сравнения дали экологически значимые результаты. Методы передискретизации могут использоваться для приведения образцов разных размеров на общую основу.^[9] Кривые открытия видов и количество видов, представленных только одним или несколькими особями, может использоваться для помощи в оценке того, насколько репрезентативна имеющаяся выборка для популяции, из которой она была взята.^[10][11]

Тенденции

На наблюдаемое видовое разнообразие влияет не только количество особей, но и неоднородность выборки. Если люди взяты из разных условий окружающей среды (или из разных среда обитания ), можно ожидать, что видовое разнообразие полученного набора будет выше, чем если бы все особи были взяты из одинаковой среды. Увеличение площади выборки увеличивает наблюдаемое видовое разнообразие как потому, что в выборку включается больше особей, так и потому, что большие районы экологически более неоднородны, чем небольшие районы.

Смотрите также

• Портал окружающей среды
• Экологический портал
• Портал наук о Земле

• Альфа-разнообразие
• Бета-разнообразие
• Биоразнообразие
  • Индекс разнообразия
  • Измерение биоразнообразия
• Теория сосуществования
• Темное разнообразие
• Гамма-разнообразие
• Генетическое разнообразие
• Широтные градиенты видового разнообразия
• Относительное обилие видов
• Взаимосвязь видов и ареалов

Примечания

1. Хилл, М. О. (1973) Разнообразие и равномерность: объединяющая нотация и ее последствия. Экология, 54, 427–432.
2. Туомисто, Х. (2010) Разнообразие бета-разнообразий: исправление ошибочной концепции. Часть 1. Определение бета-разнообразия как функции альфа- и гамма-разнообразия. Экография, 33, 2-22. Дои:10.1111 / j.1600-0587.2009.05880.x
3. Туомисто, Х. 2010. Единая терминология для количественной оценки видового разнообразия? Да, существует. Oecologia 4: 853–860. Дои:10.1007 / s00442-010-1812-0
4. Кребс, К. Дж. (1999) Экологическая методология. Второе издание. Аддисон-Уэсли, Калифорния.
5. Магурран А. Э. (2004) Измерение биологического разнообразия. Блэквелл Паблишинг, Оксфорд.
6. Йост, Л. (2006) Энтропия и разнообразие. Ойкос, 113, 363–375
7. Йост, Л. (2007) Разделение разнообразия на независимые альфа- и бета-компоненты. Экология, 88, 2427–2439.
8. Туомисто, Х. (2010) Разнообразие бета-разнообразий: исправление ошибочной концепции. Часть 2. Количественная оценка бета-разнообразия и связанных с ним явлений. Экография, 33, 23-45. Дои:10.1111 / j.1600-0587.2009.06148.x
9. Колвелл, Р. К. и Коддингтон, Дж. А. (1994) Оценка наземного биоразнообразия путем экстраполяции. Философские труды: биологические науки, 345, 101-118.
10. Гуд И. Дж. И Тулмин Г. Х. (1956) Число новых видов и увеличение охвата популяции при увеличении выборки. Биометрика, 43, 45-63.
11. Чао, А. (2005) Оценка видового богатства. Страницы 7909-7916 в Н. Балакришнане, К. Б. Риде и Б. Видаковиче, ред. Энциклопедия статистических наук. Нью-Йорк, Вили.

внешняя ссылка

• Харрисон, Ян; Лаверти, Мелина; Стерлинг, Элеонора. «Видовое разнообразие». Связи (cnx.org). Фонд Уильяма и Флоры Хьюлетт, Фонд Максфилда и Консорциум Connexions. Получено 1 февраля 2011. (Под лицензией Creative Commons 1.0 Attribution Generic ).