Видовое богатство и индексы разнообразия

Показатели, используемые для подсчета видов и обобщения того, как разнообразие сочетает богатство с относительной численностью видов.

Definition

Видовое богатство — это количество видов в определенном сообществе; индексы разнообразия — это сводные статистические данные, которые объединяют богатство с выровненностью (равномерностью распределения численности видов), чтобы выразить, насколько разнообразно сообщество, в одном значении.

Scope

Охватывает количественную оценку разнообразия на видовом уровне: подсчеты видового богатства, проблему неполной выборки и оценки богатства, разреживание (рарефакцию) и семейство индексов разнообразия, которые объединяют богатство и выровненность. Включает интерпретацию и ограничения общих индексов, а также идею чисел Хилла как единой основы. Исключает пространственные градиенты разнообразия и анализ горячих точек, рассматриваемые в смежных темах.

Core questions

• Как оценивается видовое богатство при неполной выборке?
• Что подчеркивают индексы Шеннона и Симпсона соответственно?
• Как выровненность изменяет интерпретацию разнообразия?
• Как можно справедливо сравнивать разнообразие в выборках разного размера?

Key concepts

• Видовое богатство
• Выровненность видов
• Индекс разнообразия Шеннона
• Индекс разнообразия Симпсона
• Разреживание (рарефакция) и оценки богатства
• Числа Хилла

Key theories

Разложение богатства-выровненности

Разнообразие отражает как количество присутствующих видов, так и равномерность распределения особей между ними; индексы по-разному взвешивают эти компоненты, поэтому ни один индекс не охватывает все аспекты разнообразия.

Числа Хилла (эффективное число видов)

Индексы разнообразия могут быть объединены в семейство, параметризованное чувствительностью к редким видам, выраженное как эквивалентное число равночисленных видов, что позволяет последовательно сравнивать индексы.

Clinical relevance

Индексы разнообразия являются стандартным инструментом для сравнения участков до и после нарушений, ранжирования территорий для охраны и выявления снижения биоразнообразия. Поскольку выбор индекса и усилия по отбору проб сильно влияют на результаты, понимание их свойств имеет важное значение для обоснованных выводов и мониторинга в области сохранения природы.

History

Индекс Шеннона был адаптирован из теории информации в 1940-1950-х годах, а Симпсон предложил свою меру, основанную на доминировании, в 1949 году. Озабоченность по поводу систематической ошибки выборки стимулировала развитие разреживания (рарефакции) в 1960-1970-х годах и, в последнее время, унификацию индексов в рамках чисел Хилла.

Debates

Какой индекс разнообразия следует сообщать?

Индекс Шеннона придает больший вес редким видам, в то время как Симпсон подчеркивает доминирующие; поскольку они могут ранжировать сообщества по-разному, продолжаются дебаты о стандартизации и преимуществах сообщения эффективного числа видов вместо этого.

Key figures

• Robert H. Whittaker
• Edward H. Simpson

Seminal works

• primack2014
• groom2006
• pimm2014

Frequently asked questions

Почему бы просто не подсчитывать виды?

Простые подсчеты игнорируют численность. Два леса с десятью видами деревьев в каждом могут сильно различаться, если в одном доминирует один вид, а в другом они представлены в равном количестве. Индексы разнообразия улавливают эту разницу; одни только подсчеты — нет.

Почему используется разреживание (рарефакция)?

Большие выборки почти всегда содержат больше видов, поэтому сравнение простых подсчетов из выборок разного размера вводит в заблуждение. Разреживание стандартизирует сравнения до общего объема выборки.