Методы оценки биоразнообразия

Оценивание биологического разнообразия имеет важное прикладное значение, так как:

позволяет контролировать сохранение генетического потенциала

дает представление о состоянии экосистем на определенной территории

служит основой для разработки системы менеджмента отдельных видов

• Видовое разнообразие – показатель, который учитывает не только число видов в сообществе, но и соотношение их численности. В.р. увеличивается с увеличением вид.богатством и с уравнением значимости разных видов в сообществе. Пример: имеется 2 гипотетических б.ц., каждый из которых состоит из 10 видов и 100 особей. Вид. Богатство их одинаково, но в.р. может быть разным. 1 б.ц – 91-1-1-1-1-1-1-1-1-1 – относительная значимость видов различается; 2б.ц. – 10-10-10-10-10-10-10-10-10-10 – относительная значимость одинакова, здесь в.р. будет выше. В.р. велико, если трудно предсказать принадлежность случайно выбраной особи к определенному виду, и невелико, если такое предсказать можно сделать точно.

Для определения в.р. используют 2 подхода:

1. Графический – построение кривых доминирования разнообразия (Уиттекер) или кривых зависимости (Пианка): ® последовательность видов от самого обильного до наименее распространённого в б.ц., ­ - число особей в логарифмическом масштабе.

Чем выше кривая, чем больше она уплощены, тем больше при данном числе видов в.р. Чем круче идёт кривая, тем меньше в.р. и сильнее доминирование 1или нескольких видов. I –х-но для сообществ в благоприятных условиях, доля участия в сообществе видов более-менее одинакова, доминантов, которые по численности превосходили бы другие виды нет (вл тропические леса);II- условия среды давно не благоприятны, есть явно выраженные доминанты, численность остальных видов не велика, общее вид.богатство низкое (тундра. сев тайга); III – промежуточный – условия среды средние, есть доминанты, и виды со среднем обилием, и малочисленные виды (широколиственные леса)

1. Расчёт индексов разнообразия: индекс Симпсона (D) , индекс Шенона (H).  Оба  эти индексы основаны на использовании 2хпоказателей: вид.богатство(S) и доля участия видов в сообществе (P_i). Рассчитывается по численности видов, у растений по проективному покрытию. D = 1/∑P_i², чем выше этот показатель, тем больше в.р. в сообществе, для сравнения сообществ с различным вид.богадством используют индекс выровненности Симпсона E=D/S , (0;1] чем ближе этот показатель к 1, тем более разнообразно сообщество. H=-∑ P_ilnP_i, индекс выровненности Шеннона: I=H/lnS, (0;1].

Помимо показателей х-их видовую структуру сообществ существуют способы оценки сходства – различий водового состава 2х или нескольких сообществ. Среди коэфициентов сходства наиболее распространены Жаккара и Сьёренсена. При их расчёте используют следующие величины: a-число видов в 1м сообществе;b-число видов во2м сообществе;c-число общих видов. K_J=c/(a+b+c) *100%, K_S=2c/(a+b)*100%. Чем выше эти коэфициенты, тем более сходно в.р. в сравниваемых сообществах.

Графические методы.

Дж.Гьюки: «цели могут быть разными, но вид графика должен соответсвовать цели»

Типы графиков:

График Ранг/обилие: один из способов представления данных по обилию видов. Ось абсцисс – ранг вида (порядковый номер ранжированного по обилию вида). Виды располагаются в упорядоченном ряду данных в порядке возрастания обилий. Ось ординат – обилие вида (число особей). Этот график используют при анализе геометрических рядов; линия, соединяющая точки или проходящая близко от них названа Уиттекером кривой доминирования – разнообразия (Пиянка – кривая значимости видов)

Частотное распределение: устанавливает зависимость между числом особей каждого вида и числом видов: ось абсцисс = число особей, ординат – число видов.

Индексы б.р

Всего индексов около 40, основные требования к ним:

1. Разнообразие тем выше, чем больше в сообществе видов
2. Разнообразие тем выше, чем выше выровненность –равномерность распределения видов по их обилию.

Большинство различий между индексами оценки б.р. заключается в том, какое значение они придают выровненности и вид.богатству – число видов на определённом пространстве.

Индекс в.б. Маргалефа:  D= (S-1)/lnN, Менхиника: D=S/√N, где N- число особей всех видов, S – число выявленных видов.

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. Q – мерамежквартильного наклона кривой накопления видового обилия, обеспечивает измерение разнообразия сообщества, не отдавая предпочтения ни очень обильным, ни очень редким вида
 

Где n_r– общее число видов с обилием R 

R₁,R₂ – верхний и нижний квартили

и  – число особей в классе 

Индексы, основанные на относительном обилии видов.

Эту группу индексов называют индексами  неоднородности, т.к. они учитывают одновременно и выровненность, и вид богатство. Индексы, основанные на относительном обилии видов относятся к непараметрическим. Их применение углубляет оценки б.р. по сравнению с индексами вид. Богатства, которые опираются на 1 параметр

Выделяют 2 категории непараметрических индексов:

1. Полученные на основе теории информации – Шенона
2. Индексы доминирования – Симпсона

Индекс Симпсона описывает вероятность  принадлежности особей случайно отобранных из неопределённо большого  сообщества к разным видам: D=∑p_i², p_i – доля особей i-го вида. Для расчёта индекса  используется формула, соответствующая конкретному сообществу: D= ∑( (n*(n-1)) / N*(N-1)). По мере увеличения D разнообразие уменьшается, поэтому и.С. часто используют в форма 1-D. Это величина носит название «вероятность межвидовых встреч» и изменяется от 1 до 0.

Мера разнообразия Макинтоша. В 1967г М. предложил рассматривать сообщества как точку в гиперпространстве с координатами n₁, n₂,n₃…n_n. Тогда евклидово расстояние такого сообщества от начала координат может использовать как меру его разнообразия U=√∑n_i². Индекс М. сам по себе не является индексом доминирования, однако, используя его можно рассчитать меру разнообразия или доминирования, которая независима от объёма выборкиD= (N-U) / (N-√N).

Основные индексы общности для видовых списков.

Основным примером упорядочивания данных для определения индексов общности служит таблица:

a+d – число совпадений качественных признаков

b+c – число несовпадений

a – число  положительных совпадений

d – число отрицательны совпадений

Браун –Бланке: I=a/(a+b), b>=c 

Шимкович: I=a/(a+c),

Чепановский, Серенин: I=2a/((a+b)+(a+c))

Кульчинский:I= (a/2)*(1/(a+b) + 1/(a+c))

Охайл: I=a/√((a+b)*(a+c))

Жаккар: I=a/(a+b+c)

Сокал, Смит: I= a/ (2*(a+b+c)-a)

Кольчнский:I=a/(b+c)