Индексы биоразнообразия

1. Показатели сходства, основанные на мерах разнообразия.

Бета-разнообразие характеризует степень различий или сходства ряда местообитаний или выборок с точки зрения их видового состава, а иногда и обилия видов. Этот термин был введен Уиттекером в 1960 году. Один из общих подходов к установлению бета-разнообразия – оценка изменений видового разнообразия вдоль средового градиента. Другой путь его определения – сравнение видового состава различных сообществ. Чем меньше общих видов в сообществах или в разных точках градиента, тем выше бета-разнообразие. Этот путь используется в любых исследованиях, рассматривающих степень различий видового состава выборок, местообитаний или сообществ. Вместе с мерами оценки внутреннего разнообразия местообитаний бета-разнообразие можно использовать, чтобы получить представление об общем разнообразии условий данной территории.

Выделено 6 мер измерения бета-разнообразия на основе данных по присутствию или отсутствию видов.

1. Мера Уиттекера описывается формулой:

где S – общее число видов, зарегистрированных в системе; a – среднее разнообразие выборок стандартного размера, измеряемое как видовое богатство.

2. Мера Коуди разработана для исследования изменений в сообществе птиц вдоль средового градиента:

где g(H) – число видов, прибавившихся вдоль градиента местообитаний, а  l(H) – число видов, утраченное на том же трансекте.

3. Меры Ратледжа.  Мера b_R  учитывает общее видовое богатство и степень совпадения видов:

где S – общее число видов во всех выборках, а  r – число пар видов с перекрывающимся распределением.

4. Мера b_I  основана на теории информации и была упрощена для качественных данных и равного размера выборок:

где e_i  – число выборок вдоль трансекта, в котором представлен i-й вид,  

a_j  – видовое богатство j - й выборки,  а T =Σe_i =Σa_{j .}   

5. Мера b_E – экспоненциальная форма b_I:

b_E = exp (b_I) – 1.

6. Мера Уилсона и Шмиды b_T включает те же элементы утраты и добавления (g)  видов, что и мера Коуди, но стандартизована на среднее видовое богатство выборок ,a входящее в меру Уиттекера:

b_T = [g (H) + l(H)]/2a .

 Все 6 критериев были оценены Мэгарран по 4-м критериям с целью определить лучший показатель:

1) Число смен сообществ (выбраны 2 гипотетических градиента, один из которых однороден, т. е. вдоль всей его длины присутствуют одни и те же виды, а другой состоит из неперекрывающихся сообществ);

2) Аддитивность (способность индекса давать ту же самую величину бета-разнообразия, независимо от того, высчитывается ли она по данным для двух концов градиента или по сумме значений бета-разнообразия, полученных внутри градиента. Например, при трех точках сбора (a, b, c):

b (a, c) =b (a, b)+ b(b, c);

3) Независимость от степени разнообразия сообществ (бедное и богатое видами сообщество);

4) Независимость от чрезмерного размера выборки.

Большинству критериев удовлетворяет мера Уиттекера b_W.

2. Индексы видового богатства.

Нумерическое видовое богатство - число видов на строго оговоренное число особей или на определенную биомассу, и видовую плотность.

Видовая плотность (например, на 1 м²) – наиболее распространенный показатель видового богатства, особенно среди ботаников и почвенных зоологов. Не всегда можно добиться равного размера всех выборок. Но следует помнить, что при увеличении объема выборки число видов всегда растет.

Различные сочетания S (число выявленных видов) и N (общее число особей всех S видов) лежат в основе простых показателей видового разнообразия:

Индекса видового богатства Маргалефа:

Индекса видового богатства Менхиника:

Для оценки видового богатства Кемптоном и Тейлором в 1976 году был предложен индекс Q, учитывающий распределение видовых обилий, но не требующий соответствия какой-либо модели.

Индекс Q рассчитывается по эмпирическим данным:

где  n_r – общее число видов с обилием R; å – общее число видов в выборке; R1, R2 – нижний и верхний квартили; n_R1– число особей в классе, соответствующем R1; n_R2– число особей в классе, соответствующем R2.