Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

В экологии , бета - разнообразие (β-разнообразие или истинная бета - разнообразие ) представляет собой отношение между региональным и локальным разнообразием видов. Термин был введен Р. Х. Уиттакером [1] вместе с терминами альфа-разнообразие (α-разнообразие) и гамма-разнообразие (γ-разнообразие). Идея заключалась в том, что общее видовое разнообразие в ландшафте (γ) определяется двумя разными факторами: средним видовым разнообразием на уровне среды обитания (α) и дифференциацией между средами обитания (β). Другие формулировки для бета-разнообразия включают «абсолютный оборот видов», «оборот видов Уиттекера» и «пропорциональный оборот видов».

Уиттакер предложил несколько способов количественной оценки дифференциации, и последующие поколения экологов изобрели больше. В результате сейчас существует множество определенных типов бета-разнообразия. [2] [3] Некоторые используют бета-разнообразие для обозначения любого из нескольких индексов, связанных с неоднородностью состава. [4] [5] [6] Путаницы можно избежать, используя разные названия для других формулировок. [2] [3] [7] [8] [9] [10]

Бета-разнообразие как мера видового оборота преувеличивает роль редких видов, поскольку разница в видовом составе между двумя участками или сообществами, вероятно, отражает присутствие и отсутствие некоторых редких видов в сообществах. Бета-разнообразие также может быть мерой вложенности, которая возникает, когда сообщества видов на участках с низким содержанием видов являются подмножеством сообществ на участках с более высоким содержанием видов. [11] Более того, попарное бета-разнообразие неадекватно для построения всех разделов биоразнообразия (некоторые разделы на диаграмме Венна из 3 или более участков не могут быть выражены альфа- и бета-разнообразием). Следовательно, некоторые макроэкологические и общественные закономерности не могут быть полностью выражены альфа- и бета-разнообразием. По этим двум причинам появился новый способ измерения круговорота видов.Дзета-разнообразие (ζ-разнообразие) [12] было предложено и использовалось для связи всех существующих моделей биоразнообразия, основанных на заболеваемости.

Типы [ править ]

Разнообразие бета-версии Уиттакера [ править ]

Гамма-разнообразие и альфа-разнообразие можно рассчитать непосредственно из данных инвентаризации видов. [2] [13] Простейшее из оригинальных определений бета-разнообразия, данное Уиттекером, - это

β = γ / α

Здесь гамма-разнообразие - это общее видовое разнообразие ландшафта, а альфа-разнообразие - это среднее видовое разнообразие на среду обитания. Поскольку ограничения среди местообитаний и ландшафтов расплывчаты и в некоторой степени субъективны, было предложено количественно оценить гамма-разнообразие для любого набора данных инвентаризации, а альфа- и бета-разнообразие можно определить количественно всякий раз, когда набор данных делится на субъединицы. Тогда гамма-разнообразие - это общее видовое разнообразие в наборе данных, а альфа-разнообразие - среднее видовое разнообразие на субъединицу. Бета-разнообразие количественно определяет, сколько субъединиц было бы, если бы общее видовое разнообразие набора данных и среднее видовое разнообразие на субъединицу оставалось прежним, но субъединицы не имели общих видов. [2] [7]

Абсолютный оборот видов [ править ]

Некоторые исследователи предпочли разделить гамма-разнообразие на аддитивные, а не мультипликативные компоненты. [14] [15] Тогда бета-компонент разнообразия становится

β А = γ - α

Это количественно определяет, насколько больше видового разнообразия содержится во всем наборе данных, чем в средней субъединице в наборе данных. Это также можно интерпретировать как общий объем оборота видов среди субъединиц в наборе данных. [2]

Когда есть две субъединицы и используются данные о присутствии-отсутствии, это можно рассчитать с помощью следующего уравнения:

[16]

где S 1 = общее количество видов, зарегистрированных в первом сообществе, S 2 = общее количество видов, зарегистрированных во втором сообществе, и c = количество видов, общих для обоих сообществ.

Оборот видов Уиттекера [ править ]

Если абсолютный круговорот видов разделить на альфа-разнообразие, будет получена мера, которая количественно определяет, сколько раз видовой состав полностью изменяется среди субъединиц набора данных. Эта мера была предложена Уиттакером [17], поэтому она была названа оборотом видов Уиттекера. [2] Рассчитывается как

β W = (γ - α) / α = γ / α - 1

Когда есть две субъединицы и используются данные о присутствии-отсутствии, это равняется одному дополнению индекса сходства Соренсена . [2] [18]

Пропорциональный оборот видов [ править ]

Если абсолютный круговорот видов разделить на гамма-разнообразие, получается мера, которая количественно определяет, какая доля видового разнообразия в наборе данных не содержится в средней субъединице. [2] Рассчитывается как

β P = (γ - α) / γ = 1 - α / γ

Когда есть две субъединицы и используются данные «присутствие-отсутствие», эта мера в интервале [0, 1] равняется одному дополнению индекса сходства Жаккара . [2]

паттерны β-разнообразия [ править ]

Размер зерна изменяет соотношение между бета-разнообразием деревьев и широтой. См. Sreekar et al. [19]

Хотя понимание изменения видового состава от местного к региональному масштабу (β-разнообразие) является центральной темой в экологии и биогеографии, исследования часто приходили к разным выводам относительно фундаментальных закономерностей β-разнообразия. Например, гипотеза сжатия ниши предсказывала более высокое β-разнообразие на более низких широтах. [20] [19] [21] [22] [23] Исследования, сравнивающие естественную среду обитания с измененной человеком средой обитания, ничем не отличаются. Китчинг и др. [24] собрали пробы бабочек в девственных и вырубленных лесах долины Данум, Борнео, чтобы показать, что β-разнообразие в девственных лесах выше, чем в рубленых лесах. Напротив, Берри и др. [25]взяли образцы деревьев в том же районе исследования, чтобы показать, что β-разнообразие в вырубленных лесах выше, чем в девственных лесах. Результаты этих двух исследований полностью отличались от результатов недавнего количественного синтеза [26], который показал, что β-разнообразие в девственных лесах было похоже на β-разнообразие во всех типах измененных человеком сред обитания (вторичные леса, плантации, пастбищные и городские). Таким образом, между исследованиями отсутствует консенсус относительно паттернов β-разнообразия. Sreekar et al. [19] предположили, что большинство этих несоответствий было связано с различиями в размере зерен и / или пространственной протяженности между исследованиями. Они показали, что пространственный масштаб меняет соотношение между β-разнообразием и широтой.

Разделение разнообразия в геологическом прошлом [ править ]

Основные события диверсификации в геологическом прошлом были связаны со сдвигами в относительном вкладе альфа- и бета-разнообразия (разделение разнообразия). Примеры включают в себя кембрийский взрыв , [27] на большом ордовикское событие biodiversification , [28] и извлечение из конечного перми [29] и конечного Триасовый [30] массовое исчезновение событие. Эмпирические данные этих тематических исследований подтверждают теоретические прогнозы о том, что все большее количество видов увеличит бета-разнообразие по сравнению с альфа-разнообразием из-за эффектов межвидовой конкуренции.; тем не менее, альфа-разнообразие может снова увеличиться, когда будут исчерпаны возможности увеличения географического оборота. [31]

См. Также [ править ]

  • Альфа-разнообразие
  • Несходство Брея-Кертиса
  • Темное разнообразие
  • Индекс разнообразия
  • Гамма-разнообразие
  • Разнообразие дзетов
  • Глобальное биоразнообразие
  • Расстояние Жаккара
  • Измерение биоразнообразия

Ссылки [ править ]

  1. ^ Whittaker RH (1960). «Растительность гор Сискию, Орегон и Калифорния». Экологические монографии . 30 (3): 279–338. DOI : 10.2307 / 1943563 . JSTOR  1943563 .
  2. ^ Б с д е е г ч я Туомисто H (2010). «Разнообразие бета-разнообразия: исправление ошибочной концепции. Часть 1. Определение бета-разнообразия как функции альфа- и гамма-разнообразия». Экография . 33 : 2–22. DOI : 10.1111 / j.1600-0587.2009.05880.x .
  3. ^ а б Туомисто Х (2010). «Разнообразие бета-разнообразия: исправление ошибочной концепции. Часть 2. Количественная оценка бета-разнообразия и связанных явлений». Экография . 33 : 23–45. DOI : 10.1111 / j.1600-0587.2009.06148.x .
  4. ^ Koleff P, Гастон KJ, Леннон JJ (2003). «Измерение бета-разнообразия для данных о присутствии / отсутствии». Журнал экологии животных . 72 (3): 367–382. DOI : 10.1046 / j.1365-2656.2003.00710.x .
  5. ^ Андерсон МДж, Кристы К, Чейз Ю.М., Vellend М, Иноуайте BD, Фристоун Л. и др. (Январь 2011 г.). «Навигация по множеству значений β-разнообразия: дорожная карта для практикующего эколога» . Письма об экологии . 14 (1): 19–28. DOI : 10.1111 / j.1461-0248.2010.01552.x . PMID 21070562 . 
  6. ^ Gorelick R (декабрь 2011). «Комментарий: есть ли у нас последовательная терминология для обозначения разнообразия видов? Заблуждение об истинном разнообразии». Oecologia . 167 (4): 885–8, обсуждение 903–11. Bibcode : 2011Oecol.167..885G . DOI : 10.1007 / s00442-011-2124-8 . PMID 21947497 . S2CID 6244637 .  
  7. ^ a b Туомисто, Х. 2010. Последовательная терминология для количественной оценки видового разнообразия? Да, существует. Oecologia 4: 853–860. DOI : 10.1007 / s00442-010-1812-0
  8. ^ Jurasinski G, Koch M (декабрь 2011). «Комментарий: есть ли у нас единая терминология по видовому разнообразию? Мы в пути». Oecologia . 167 (4): 893–902, обсуждение 903–11. Bibcode : 2011Oecol.167..893J . DOI : 10.1007 / s00442-011-2126-6 . PMID 21938639 . S2CID 24562429 .  
  9. Перейти ↑ Moreno CE, Rodríguez P (декабрь 2011 г.). «Комментарий: есть ли у нас единая терминология для обозначения разнообразия видов? Вернемся к основам и к объединяющей структуре». Oecologia . 167 (4): 889–92, обсуждение 903–11. Bibcode : 2011Oecol.167..889M . DOI : 10.1007 / s00442-011-2125-7 . PMID 21965142 . S2CID 8917573 .  
  10. ^ Туомисто H (2011). «Комментарий: есть ли у нас последовательная терминология для определения разнообразия видов? Да, если мы решим ее использовать». Oecologia . 167 (4): 903–911. Bibcode : 2011Oecol.167..903T . DOI : 10.1007 / s00442-011-2128-4 . S2CID 19271108 . 
  11. ^ Басельга A (январь 2010). «Разделение составляющих текучести и вложенности бета-разнообразия». Глобальная экология и биогеография . 19 (1): 134–143. DOI : 10.1111 / j.1466-8238.2009.00490.x . ISSN 1466-8238 . 
  12. ^ Хи С, McGeoch М.А. (2014). «Разнообразие дзетов как концепция и показатель, объединяющий модели биоразнообразия на основе заболеваемости». Американский натуралист . 184 (5): 684–694. DOI : 10.1086 / 678125 . ЛВП : 10019,1 / 98200 . PMID 25325751 . S2CID 24693167 .  
  13. Перейти ↑ Chao A, Chiu CH, Jost L (ноябрь 2010). «Меры филогенетического разнообразия на основе чисел Хилла» . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия B, Биологические науки . 365 (1558): 3599–609. DOI : 10,1098 / rstb.2010.0272 . PMC 2982003 . PMID 20980309 .  
  14. ↑ Lande R (май 1996 г.). «Статистика и разделение видового разнообразия и сходства между несколькими сообществами». Ойкос . 1 (1): 5–13. DOI : 10.2307 / 3545743 . JSTOR 3545743 . 
  15. ^ Вич JA, Саммервилл KS, Крист TO, Геринг JC (октябрь 2002). «Аддитивное разделение видового разнообразия: недавнее возрождение старой идеи». Ойкос . 99 (1): 3–9. DOI : 10.1034 / j.1600-0706.2002.990101.x .
  16. ↑ Albert JS, Reis RE (8 марта 2011 г.). Историческая биогеография неотропических пресноводных рыб . Калифорнийский университет Press. п. 308. ISBN 978-0-520-26868-5. Проверено 28 июня 2011 года .
  17. ^ Уиттакер RH (1972). «Эволюция и измерение видового разнообразия». Таксон . 21 (2–3): 213–251. DOI : 10.2307 / 1218190 . JSTOR 1218190 . 
  18. ^ Соренсен Т.А. (1948). «Метод установления групп равной амплитуды в социологии растений, основанный на сходстве содержания видов, и его применение к анализу растительности на датских территориях». Kongelige Danske Videnskabernes Selskabs Biologiske Skrifter . 5 : 1–34.
  19. ^ а б в Срикар Р., Катабучи М., Накамура А., Корлетт Р. Т., Слик Дж. В., Флетчер С. и др. (Сентябрь 2018 г.). «Пространственный масштаб меняет соотношение между бета-разнообразием, видовым богатством и широтой» . Королевское общество открытой науки . 5 (9): 181168. Bibcode : 2018RSOS .... 581168S . DOI : 10,1098 / rsos.181168 . PMC 6170539 . PMID 30839691 .  
  20. ↑ MacArthur RH (ноябрь 1965 г.). «Закономерности видового разнообразия». Биологические обзоры . 40 (4): 510–33. DOI : 10.1111 / j.1469-185X.1965.tb00815.x . S2CID 86777476 . 
  21. ^ Koleff P, Lennon JJ, Гастон KJ (ноябрь 2003). «Есть ли широтные градиенты в круговороте видов?». Глобальная экология и биогеография . 12 (6): 483–98. DOI : 10.1046 / j.1466-822X.2003.00056.x .
  22. ^ Kraft NJ, Комит LS, Chase JM, Sanders NJ, Свенсон NG, Крист К и др. (Сентябрь 2011 г.). «Распутывание факторов β-разнообразия по широтным и высотным градиентам». Наука . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 333 (6050): 1755–8. Bibcode : 2011Sci ... 333.1755K . DOI : 10.1126 / science.1208584 . PMID 21940897 . S2CID 206535334 .  
  23. Перейти ↑ Qian H, Chen S, Mao L, Ouyang Z (июнь 2013 г.). «Пересмотренные факторы β-разнообразия вдоль широтных градиентов». Глобальная экология и биогеография . 22 (6): 659–70. DOI : 10.1111 / geb.12020 .
  24. ^ Kitching RL, Ashton LA, Накамура A, Whitaker T, Khen CV (июнь 2013). «Дистанционный круговорот видов в тропических лесах Борнея: однородность и неоднородность в девственных лесах и лесах после вырубки». Экография . 36 (6): 675–82. DOI : 10.1111 / j.1600-0587.2012.00023.x . ЛВП : 10072/57312 .
  25. ^ Berry NJ, Phillips OL, Ong RC, Hamer KC (октябрь 2008). «Влияние выборочных рубок на разнообразие деревьев в ландшафте тропических лесов: важность пространственного масштаба». Ландшафтная экология . 23 (8): 915–29. DOI : 10.1007 / s10980-008-9248-1 . S2CID 38892245 . 
  26. ^ Newbold T, Hudson LN, Hill SL, Contu S, Gray CL, Scharlemann JP и др. (Декабрь 2016 г.). «Глобальные закономерности оборота наземных сообществ внутри и между землепользованиями» . Экография . 39 (12): 1151–63. DOI : 10.1111 / ecog.01932 .
  27. ↑ Na L, Kiessling W (апрель 2015 г.). «Разнообразие разделения при кембрийской радиации» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 112 (15): 4702–6. Bibcode : 2015PNAS..112.4702N . DOI : 10.1073 / pnas.1424985112 . PMC 4403203 . PMID 25825755 .  
  28. ^ Сепкоски JJ (1988). «Альфа, бета или гамма: где все разнообразие?». Палеобиология . 14 (3): 221–34. DOI : 10.1017 / s0094837300011969 . PMID 11542147 . 
  29. ^ Хофман Р, Hautmann М, Bucher Н (2017-10-03). «Разделение разнообразия в бентосных экосистемах перми и раннего триаса на западе США: сравнение». Историческая биология . 29 (7): 918–930. DOI : 10.1080 / 08912963.2016.1263626 . S2CID 132194066 . 
  30. ^ Hautmann M (2016). «Разделение разнообразия в донных сообществах юры». Историческая биология . 28 (6): 849–857. DOI : 10.1080 / 08912963.2015.1051482 . S2CID 85880638 . 
  31. ^ Hautmann M (2014). «Диверсификация и разделение разнообразия». Палеобиология . 40 (2): 162–176. DOI : 10.1666 / 13041 . S2CID 86225708 .