Альфа-разнообразие

В экологии ) альфа-разнообразие ( α-разнообразие — это среднее видовое разнообразие на участке в локальном масштабе. Этот термин был введен Р. Х. Уиттакером. вместе с терминами бета-разнообразие (β-разнообразие) и гамма-разнообразие (γ-разнообразие). Идея Уиттекера заключалась в том, что общее видовое разнообразие в ландшафте (гамма-разнообразие) определяется двумя разными вещами: средним видовым разнообразием на участках в более локальном масштабе (альфа-разнообразие) и дифференциацией между этими участками ( бета-разнообразие ).

Соображения масштаба

территория или ландшафт Как интересующая , так и участки внутри нее могут иметь очень разные размеры в разных ситуациях, и не было достигнуто единого мнения о том, какие пространственные масштабы подходят для количественной оценки альфа-разнообразия. Поэтому было предложено, чтобы определение альфа-разнообразия не обязательно было привязано к конкретному пространству: альфа-разнообразие можно измерить для существующего набора данных, состоящего из субъединиц в любом масштабе. Подъединицами могут быть, например, единицы выборки, которые уже использовались в полевых условиях при проведении инвентаризации , или ячейки сетки, которые разграничены только для целей анализа. Если результаты экстраполируются за пределы фактических наблюдений, необходимо учитывать, что видовое разнообразие в субъединицах обычно дает недооценку видового разнообразия на более крупных территориях.

Различные концепции

Экологи использовали несколько несколько разных определений альфа-разнообразия. Сам Уиттекер использовал этот термин как для видового разнообразия в одной субъединице, так и для среднего видового разнообразия в совокупности субъединиц. Утверждалось, что определение альфа-разнообразия как среднего значения по всем соответствующим субъединицам предпочтительнее, поскольку оно лучше согласуется с идеей Уиттекера о том, что общее видовое разнообразие состоит из альфа- и бета-компонентов.

Определения альфа-разнообразия также могут различаться в зависимости от того, что они подразумевают под видовым разнообразием . Часто исследователи используют значения, определяемые одним или несколькими индексами разнообразия , такими как видовое богатство (которое представляет собой просто подсчет видов), индекс Шеннона или индекс Симпсона (которые учитывают также пропорциональное обилие видов). Однако утверждалось, что было бы лучше использовать эффективное количество видов в качестве универсальной меры видового разнообразия. Эта мера позволяет по-разному взвешивать редкие и многочисленные виды, так же, как это делают индексы разнообразия в совокупности, но ее значение интуитивно легче понять. Эффективное количество видов — это количество видов с одинаковой численностью, необходимое для получения той же средней пропорциональной численности видов , которая наблюдается в интересующем наборе данных (где не все виды могут быть одинаково многочисленными).

Расчет

Предположим, видовое разнообразие приравнивается к эффективному числу видов, а альфа-разнообразие — к среднему видовому разнообразию на субъединицу. Тогда альфа-разнообразие можно рассчитать двумя разными способами, дающими один и тот же результат. Первый подход заключается в расчете взвешенного обобщенного среднего пропорционального содержания видов внутри субъединицы, а затем взятии обратного этому среднему значению. Второй подход состоит в том, чтобы рассчитать видовое разнообразие для каждой субъединицы отдельно, а затем взять их взвешенное обобщенное среднее значение.

Если используется первый подход, уравнение имеет вид:

${}^{q}\!D_{\alpha }={\dfrac {1}{\sqrt[{q-1}]{\sum _{j=1}^{N}{\sum _{i=1}^{S}p_{ij}p_{i|j}^{q-1}}}}}$

В уравнении N — общее количество субъединиц, а S — общее количество видов (видовое богатство) в наборе данных. Пропорциональное обилие i -го вида в j -й субъединице равно $p_{i|j}$. Эти пропорциональные содержания взвешиваются по доле данных, которые каждая субъединица вносит в набор данных. $p_{ij}=m_{j}/m$, где $m$ общее количество людей в наборе данных, а $m_{j}$ — общее количество особей в субъединице j. Таким образом, знаменатель равен среднему пропорциональному обилию видов внутри субъединиц (среднее $p_{i|j}$), рассчитанное с использованием взвешенного обобщенного среднего с показателем q - 1.

Если используется второй подход, уравнение имеет вид:

${}^{q}\!D_{\alpha }={\sqrt[{1-q}]{\sum _{j=1}^{N}w_{j}({}^{q}\!D_{\alpha j})^{1-q}}}$

Это также равно взвешенному обобщенному среднему, но с показателем 1- q . Здесь берется среднее значение ^д Значения Dαj _{собой , каждое из которых представляет} эффективную плотность видов (видовое разнообразие на субъединицу) в одной субъединице j . Номинальный вес j- й субъединицы равен $w_{j}$, что равно доле данных, которые субъединица вносит в набор данных.

Большие значения q приводят к меньшему альфа-разнообразию, чем небольшие значения q , поскольку увеличение q увеличивает эффективный вес, придаваемый видам с самой высокой пропорциональной численностью и субъединицам с наименьшим видовым разнообразием.

Примеры

Альфа-разнообразие можно рассчитать как в вымерших, так и в современных ландшафтах.

Примеры исследований вымершего альфа-разнообразия

• Выживание сообществ амфибий и рептилий в период пермско-триасового вымирания
• Реорганизация бентосно-морских сообществ ордовика

Примеры существующих исследований альфа-разнообразия

• Высокое разнообразие деревьев во всех тропических лесах Амазонки в Эквадоре.

См. также

• Бета-разнообразие
• Темное разнообразие
• Индекс разнообразия
• Гамма-разнообразие
• Зетовское разнообразие
• Глобальное биоразнообразие
• Измерение биоразнообразия
• Филогенетическое разнообразие

Внешние ссылки

• Объяснение многих конкретных терминов, связанных с биоразнообразием, с использованием иллюстраций , Университет Висконсина – Стивенс-Пойнт.