17_vopros

17.Методы и подходы к оценке биоразнообразия на разных уровнях. Методы расчета видового разнообразия сообществ и их комплексов (альфа-, бета- и гамма- разнообразие). Использование индексов разнообразия для количественной оценки биоразнообразия

В 1960 году Р. Уиттекер предложил понятия a-, b-, g- разнообразия для того, чтобы не путать разнообразие внутри одного местообитания или региона с разнообразием ландшафта или региона, который содержит несколько местообитаний. Р. Уиттекер [1977] различал две формы разнообразия: инвентаризационное и дифференцирующее.

Ф ормы и типы разнообразия по Р. Уиттекеру [1960, 1977] и др.

Инвентаризационное Разнообразие (оценка разнообразия экосистем разного масштаба как единого целого)	Дифференцирующее разнообразие (оценка разнообразия между экосистемами)
Точечное альфа-разнообразие – разнообразие в пределах пробной площади или местообитания в пределах сообщества	Внутреннее бета-разнообразие (мозаичное разнообразие, изменение между частями мозаичного сообщества)
Альфа-разнообразие (разнообразие внутри одного местообитания или одного гомогенного сообщества)	Бета-разнообразие (разнообразие между различными местообитаниями/ сообществами вдоль градиента среды)
Гамма-разнообразие (разнообразие в обширных регионах биома, экорегиона, континента, включающее более чем один тип сообщества, конкретную флору или фауну)	Дельта-разнообразие (разнообразие, определяемое изменениями климатических факторов, что выражается в смене растительных зон, провинций)
Эпсилон-разнообразие (для биома, географического региона, включающего различные ландшафты)	Омега-разнообразие (разнообразие биомов в рамках эпсилон разнообразия)

Требования к индексам:

Появление/исчезновение редких видов не должно влиять на величину индекса. Индекс должен относиться ко всем видам равноценно. Должен обладать приемлемыми статистическими свойствами (простота и понимание в расчетах). Вклад отдельных видов в величину индекса дБ пропорционален их обилию.

Альфа-разнообразие (А)

Главные показатели видового разнообразия:

• видовое богатство - число видов, взятых для сравнения, отнесенное к определенной площади.

• видовая насыщенность – число видов на единице площади.

• выравненность - равномерность распределения видов по их обилию в сообществе (основной показатель структуры сообщества). MAX, когда все виды в сообществе имеют равное обилие. MIN, когда 1 вид имеет обилие превышающее обилия всех остальных видов.

Для оценки используют методы нахождения специальных индексов - соотношение между числом видов и показателем значимости: численностью, биомассой или продуктивностью. Большинство различий между индексами, измеряющими биоразнообразие, заключается в том, какое значение они придают выравненности и видовому богатству.

Индексы видового богатства (без учета доминирования): оценивают число видов в определенных выборках. Может быть одинаковым, но обилие разным.

• Нумерическое видовое богатство – число видов на строго оговоренное число особей Например, число видов рыб на 1000 рыб в определенном сообществе.

• Видовая плотность – отношение числа видов к площади. Например, на 1 м2 – наиболее распространенный показатель видового богатства, особенно среди ботаников и почвенных зоологов.

Индекс видового богатства Маргалефа: число выявленных видов к общему числу особей всех видов D_Mg = (s – 1) / ln N ,

где s – число видов, N – число особей.

Индекс видового богатства Менхиника: D_Mn = S /

Достоинство этих индексов – легкость расчетов. Большая величина индекса соответствует большему разнообразию.

Индексы видового разнообразия: общее число видов в сообществе и соотношение обилия разных видов. Учитывают и выравненность, и видов.богатство. Основаны на относительном обилии видов. Зависят от площади, для которой определены.

Индекс доминирования Симпсона описывает вероятность принадлежности любых двух особей, случайно отобранных из неопределенно большого сообщества, к разным видам. Чем выше значение индекса, тем меньше видовое разнообразие. Поэтому индекс Симпсона часто используют в форме (1—С), его величина варьирует от 0 до 1. Он очень чувствителен к присутствию в выборке наиболее обильных видов, но слабо зависит от видового богатства. Индекс применим для случаев, когда число видов превышает 10. Индекс Шеннона (показатель общего разнообразия) сравнение сообщества по числу входящих видов и по размерности распределения долей участия между видами. Его значение определяется вероятностью наступления цепи событий. Результат выражается в единицах неопределенности, или информации. Расчеты этого индекса предполагают, что особи попадают в выборку случайно из неопределенно большой генеральной совокупности. Чем больше видов в сообществе и чем меньше они отличаются по обилию, тем выше индекс. При одинаковом числе видов MAX значение индекса наблюдается при равенстве долей участия всех видов. Причины ошибок в оценке разнообразия с использованием этого индекса – невозможность включить в выборку все виды реального сообщества. Индекс выравненности Пиелу (показатель выравненности) рассчитывается на основе индекса Шеннона и хар-т распределение долей участия, но позволяет сравнить видов.разнообразие сообществ с разными видами. MAX при равенстве долей участия всех видов. Изменяется от 0 до 1. Например, величина индекса будет одинакова для сообществ, в которых доли участия распределены поровну между двумя и 20 видами.

Индекс разнообразия Макинтоша. Предложил рассматривать сообщество как точку в S-мерном гиперпространстве с координатами (n1, n2, ..., ns). Тогда евклидово расстояние такого сообщества от начала координат можно использовать как меру его разнообразия. Индекс Макинтоша сам по себе не является индексом доминирования, но, используя его, можно рассчитать меру разнообразия, или доминирования, которая независима от объема выборки.

Бета-разнообразие (B)

Для оценки применяют 2 метода:

1. оценка изменений видового разнообразия вдоль средового градиента

2. метод сравнение видового состава различных сообществ.

Чем меньше общих видов в сообществах или в разных точках градиента, тем выше бета-разнообразие. Показатели (В) называются мерами, чтобы отличить их от индексов (А). Самый простой способ измерения бета-разнообразия двух местообитаний – расчет коэффициентов сходства или индексов общности участков по видовому разнообразию.

Индекс Жаккара (отношение числа видов, найденных на двух исследуемых участках биотопа, к сумме видов, найденных на участке А, но не найденных на участке В, и найденных на участке В, но отсутствующих на участке А.)

Индекс Съёренсена-Чекановского (отношение числа видов, обнаруженных в каждом из сравниваемых биоценозов А и В, к числу общих для них видов. По существу не отличается от индекса Жаккара)

Эти коэф-ты равны 1 в случае полного совпадения видов сообществ и равны 0, если выборки совершенно различны и не включают общих видов.

Индекс Дейка, Маунтфорда и т.д.

Оценка БР простым подсчетом видов не всегда информативна,т.к. ни одно сообщество не состоит из видов равной численности. Лишь немногие имеют большую биомассу, продуктивность и т.д., большинство видов в сообществе малочисленны и имеет низкие показатели значимости. Эти индексы не включают ОБИЛИЕ ВИДОВ. Индексы общности мб использованы для частных целей (сравнение по отдельной фаунистической группе). Для точной оценки БР используют в дальнейшем модифицированные индексы, вкл-щие оценку обилия видов - Модифицированный коэф-т Серенсена (Брея-Кертиса)

Кластерный анализ (дендрограмма)(При сравнении нескольких участков)

Иерархическое классификация объектов в разделении множества объектов на однородные группы. Графически отображается – дендрограммой. Внутри каждой группы (кластера) объекты более сходны, чем с объектами других групп. Объекты последовательно объединяются в группы по степени их сходства, пока все они не будут включены в одну группу.

Гамма-разнообразие (Г)

Как общее разнообразие видов в ландшафте или его части формируется в результате взаимодействия альфа- и бета-разнообр-я и оценивается по общему числу видов на территории с учетом пространственной структуры вид.разнообр-я (указание жизн.форм, экологических и экоценотических групп). Пространственные характеристики (Г) выявляются по аэрокосмическим снимкам и измерениям на их основе.

Для оценки гамма-разнообразия используют вычисления сложной энтропии (Н), где показатель Н не имеет абсолютного значения и используется лишь сравнение показателей, которое дает прирост информации (ΔIi), в зависимости от изменения условий опыта, и определяется по разности промежуточных энтропий.