Видовое разнообразие

Разнообразие видов - это количество различных видов , представленных в данном сообществе (набор данных). Эффективное количество видов относится к количеству видов с одинаковой численностью, необходимым для получения того же среднего пропорционального количества видов, которое наблюдается в интересующем наборе данных (где не все виды могут быть одинаково многочисленными). Значения разнообразия видов могут включать богатство видов , таксономическое или филогенетическое разнообразие и / или однородность видов . Видовое богатство - это простой подсчет видов. Таксономическое или филогенетическое разнообразие - это генетические отношения между различными группами видов. Выравнивание видов количественно показывает, насколько равны численности видов. ^{[1][2] [3]}

Расчет разнообразия [ править ]

Разнообразие видов в наборе данных можно рассчитать, сначала взяв средневзвешенное значение пропорциональной численности видов в наборе данных, а затем взяв обратное значение . Уравнение: ^{[1] [2] [3]}

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

Знаменатель равен средняя пропорциональные численность видов в наборе данных, вычисленный с взвешенным обобщенной средним с показателем ц - 1. В уравнении S представляет собой общее количество видов (богатство видов) в наборе данных, и пропорциональное обилие я го вид есть . Сами пропорциональные количества используются как веса. Уравнение часто записывают в эквивалентной форме:${\ displaystyle p_ {i}}$

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

Значение q определяет, какое среднее значение используется. Q = 0 соответствует взвешенному среднему гармоническому , которая составляет 1 / S , так как значения сокращаются, в результате чего ⁰ D равен числу видов или видовой насыщенности, S . q = 1 не определено, за исключением того, что предел, когда q приближается к 1, определен правильно: ^[4]${\ displaystyle p_ {i}}$

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

q = 2 соответствует среднему арифметическому . Когда q приближается к бесконечности , обобщенное среднее приближается к максимальному значению. На практике q изменяет вес видов, так что увеличение q увеличивает вес, придаваемый наиболее многочисленным видам, и, следовательно, требуется меньшее количество видов, имеющих одинаковую численность, для достижения средней пропорциональной численности. 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 повлияет, но разнообразие видов при любом значении q${\ displaystyle p_ {i}}$ равно видовому богатству.

Отрицательные значения q не используются, потому что тогда эффективное количество видов (разнообразие) превысит реальное количество видов (богатство). Когда q приближается к отрицательной бесконечности, обобщенное среднее приближается к минимальному значению. 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]}${\ displaystyle p_ {i}}$

Это же уравнение можно использовать для расчета разнообразия в отношении любой классификации, а не только видов. Если особи классифицируются по родам или функциональным типам, представляет собой пропорциональную численность i- го рода или функционального типа, а ^q D равно разнообразию рода или разнообразию функционального типа соответственно.${\ displaystyle p_ {i}}$

Индексы разнообразия [ править ]

Часто исследователи использовали значения, полученные с помощью одного или нескольких индексов разнообразия, для количественной оценки видового разнообразия. Такие показатели включают в себя богатство видов , то индекс Шеннона , то индекс Симпсон и дополнение индекса Симпсона (также известный как индекс Джини-Симпсона). ^{[5] [6] [7]}

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 ( ^q D ) и на практике количественно оценивает неопределенность видовой принадлежности особи, которая выбирается случайным образом из набора данных. Индекс Симпсона равен 1 / ^q D и количественно определяет вероятность того, что две особи, выбранные наугад из набора данных (с заменой первой особи перед взятием второй), представляют один и тот же вид. Индекс Джини-Симпсона равен 1 - 1 / ^q Dи количественно оценивает вероятность того, что две случайно выбранные особи представляют разные виды. ^{[1] [2] [3] [7] [8]}

Рекомендации по отбору образцов [ править ]

В зависимости от целей количественной оценки видового разнообразия набор данных, используемых для расчетов, может быть получен разными способами. Хотя разнообразие видов можно рассчитать для любого набора данных, в котором отдельные особи были идентифицированы до видов, значимая экологическая интерпретация требует, чтобы набор данных соответствовал рассматриваемым вопросам. На практике, как правило, интерес вызывает такое обширное видовое разнообразие территорий, 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 разныеМетоды выборки приведут 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 увеличивает видовое разнообразие, зависит от значения q : когда q = 0, каждый новый фактический вид вызывает увеличение видового разнообразия на один эффективный вид, но когда q велико, добавление редкого вида в набор данных мало влияет на его видовое разнообразие. ^[9]

В общем, 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, усилия по отбору образцов должны быть стандартизированы соответствующим образом, чтобы сравнения дали экологически значимые результаты. Методы повторной выборки можно использовать для приведения образцов разных размеров к общей основе. ^[10] Кривые обнаружения видов и количество видов, представленных только одним или несколькими особями, могут использоваться для помощи в оценке того, насколько репрезентативна имеющаяся выборка для популяции, из которой она была взята. ^{[11] [12]}

Тенденции [ править ]

На наблюдаемое видовое разнообразие влияет не только количество особей, но и неоднородность выборки. Если особи взяты из разных условий окружающей среды (или из разных мест 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 территории более неоднородны с экологической точки зрения, чем небольшие.

См. Также [ править ]

Примечания [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

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