種の豊富さと多様性指数

種の数を数え、多様性が種の相対的な存在量とどのように組み合わされるかを要約するために使用される指標。

Definition

種の豊富さとは、定義された群集における種の数であり、多様性指数とは、豊富さと均一性（種の存在量の公平性）を組み合わせて、群集が単一の値でどれほど多様であるかを表現する要約統計量です。

Scope

種レベルでの多様性の定量化を扱います。生の豊富さのカウント、不完全なサンプリングと豊富さ推定量の問題、希薄化、および豊富さと均一性を統合する多様性指数のファミリーを含みます。一般的な指数の解釈と限界、および統一されたフレームワークとしてのヒル数の概念を含みます。空間的多様性勾配とホットスポット分析は除外され、関連トピックで扱われます。

Core questions

• サンプリングが不完全な場合、種の豊富さはどのように推定されますか？
• シャノン指数とシンプソン指数はそれぞれ何を強調していますか？
• 均一性は多様性の解釈をどのように変えますか？
• 異なるサイズのサンプル間で多様性を公平に比較するにはどうすればよいですか？

Key concepts

• 種の豊富さ
• 種の均一性
• シャノン多様性指数
• シンプソン多様性指数
• 希薄化と豊富さ推定器
• ヒル数

Key theories

豊富さ-均一性分解

多様性は、存在する種の数と、個体がそれらの間でどれほど均等に分布しているかの両方を反映します。指数はこれらの要素を異なる方法で重み付けするため、単一の指数が多様性のすべての側面を捉えるわけではありません。

ヒル数（実効種数）

多様性指数は、希少種に対する感度によってパラメータ化されたファミリーとして統一でき、同等に豊富な種の数として表現されるため、指数間で一貫した比較が可能になります。

Clinical relevance

多様性指数は、攪乱前後の場所を比較し、保護すべき地域をランク付けし、生物多様性の減少を検出するための標準的な指標です。指数の選択とサンプリング努力が結果に強く影響するため、それらの特性を理解することは、健全な保全推論とモニタリングにとって不可欠です。

History

シャノン指数は1940年代から1950年代にかけて情報理論から応用され、シンプソンは1949年に優占度に基づく尺度を提案しました。サンプリングバイアスに関する懸念が1960年代から1970年代にかけて希薄化法の開発を促し、より最近ではヒル数フレームワークの下での指数の統一が進められました。

Debates

どの多様性指数を報告すべきか？

シャノン指数は希少種をより重く評価する一方、シンプソン指数は優占種を強調します。これらは群集を異なる方法でランク付けする可能性があるため、標準化と、代わりに実効種数を報告することの利点について議論が続いています。

Key figures

• Robert H. Whittaker
• Edward H. Simpson

Seminal works

• primack2014
• groom2006
• pimm2014

Frequently asked questions

なぜ単に種を数えないのですか？

生のカウントは存在量を無視します。それぞれ10種の樹木種を持つ2つの森林は、一方が単一の種に支配され、もう一方がそれらを同数で持っている場合、大きく異なる可能性があります。多様性指数はこの違いを捉えますが、カウントだけでは捉えられません。

なぜ希薄化が使用されるのですか？

より大きなサンプルには、ほとんどの場合、より多くの種が含まれるため、異なるサイズのサンプルからの生のカウントを比較することは誤解を招きます。希薄化は、共通のサンプリング努力に比較を標準化します。