Альфа -разнообразие

В экологии альфа -разнообразие ( α-разнообразие ) является средним видовым разнообразием в месте в локальном масштабе. Термин был представлен RH Whittaker ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} вместе с терминами бета-разнообразия (β-разнообразие) и гамма-разнообразием (γ-разнообразие). Идея Уиттакера заключалась в том, что общее разнообразие видов в ландшафте (гамма -разнообразие) определяется двумя разными вещами, средним видовым разнообразием в местах в более локальном масштабе (альфа -разнообразие) и дифференциацией среди этих мест ( бета -разнообразие ).

Масштабные соображения

Как область, так и ландшафт , и участки внутри него могут иметь очень разные размеры в разных ситуациях, и не было достигнуто никакого консенсуса в отношении того, какие пространственные масштабы подходят для количественной оценки альфа -разнообразия. ^{[ 3 ]} Поэтому было предложено, что определение альфа -разнообразия не должно быть связано с определенным пространственным масштабом: альфа -разнообразие может быть измерено для существующего набора данных, который состоит из субъединиц в любом масштабе. ^{[ 4 ]} Например, субъединицы могут быть единицы отбора проб, которые уже использовались в поле при выполнении инвентаризации , или ячейки сетки, которые разграничиваются только с целью анализа. Если результаты экстраполированы за пределы фактических наблюдений, необходимо принять во внимание, что видовое разнообразие в субъединицах обычно дает недооценку разнообразия видов в более крупных областях. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

Разные понятия

Экологи использовали несколько немного разных определений альфа -разнообразия. Сатхейкер сам использовал термин как для разнообразия видов в одной субъединице, так и для среднего видового разнообразия в коллекции субъединиц. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Утверждалось, что определение альфа -разнообразия как среднее значение для всех соответствующих субъединиц является предпочтительным, потому что оно лучше соглашается с идеей Уиттакера, что общее видовое разнообразие состоит из альфа и бета -компонентов. ^{[ 7 ]}

Определения альфа -разнообразия также может различаться по тем, что они предполагают, видовое разнообразие . Часто исследователи используют значения, приведенные одним или несколькими индексами разнообразия , такими как видовое богатство (которое является просто подсчетом видов), индекс Шеннона или индекс Симпсона (которые учитываются также пропорциональными видами). ^{[ 1 ]}^{[ 8 ]}^{[ 9 ]} Тем не менее, утверждается, что лучше использовать эффективное количество видов в качестве универсальной меры видового разнообразия. Эта мера позволяет взвешивать редкие и обильные виды по -разному, так же, как это делают показатели разнообразия, но его значение интуитивно легче понять. Эффективное количество видов-это количество одинаково обильных видов, необходимых для получения той же средней пропорциональной численности видов , что и в интересующем наборе данных (где все виды не могут быть одинаково распространены). ^{[ 4 ]}^{[ 7 ]}^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}^{[ 12 ]}^{[ 13 ]}

Расчет

Предположим, что видовое разнообразие приравнивается к эффективному количеству видов, а альфа -разнообразие со средним разнообразием вида на субъединицу. Тогда альфа -разнообразие может быть рассчитано двумя разными способами, которые дают одинаковый результат. Первый подход заключается в расчете взвешенного обобщенного среднего значения пропорциональных численности видов внутри субъединицы, а затем принять обратное это среднее значение. Второй подход состоит в том, чтобы рассчитать разнообразие видов для каждой субъединицы отдельно, а затем принять взвешенное общее среднее значение из них. ^{[ 4 ]}^{[ 13 ]}

Если используется первый подход, уравнение:

{}^{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 - это общее количество субъединиц, а S - общее количество видов (богатство видов) в наборе данных. Пропорциональное изобилие видов в юридической субъединице $p_{i|j}$ Полем Эти пропорциональные численности взвешены на долю данных, которые каждая субъединица вносит в набор данных, $p_{ij}=m_{j}/m$ , где $m$ общее количество людей в наборе данных, и $m_{j}$ это общее количество людей в субъединице j. Следовательно, знаменатель равняется среднему численности пропорциональных видов в субъединицах (среднее значение $p_{i|j}$ ) как рассчитано с взвешенным обобщенным средним значением с показателем Q - 1.

Если используется второй подход, уравнение:

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

Это также равняется взвешенному обобщенному среднему значению, но с показателем 1 Q. - Здесь среднее взято ^Q.D _{α j} Значения, каждая из которых представляет эффективную плотность видов (разнообразие видов на субъединицу) в одной субъединице j . Номинальный вес юного субъединицы $w_{j}$ , что равняется доле данных, которые субъединица вносит вклад в набор данных.

Большие значения Q приводят к меньшему альфа -разнообразию, чем небольшие значения Q , поскольку увеличение Q увеличивает эффективный вес, данный теми видам с наибольшей пропорциональной численностью, и к субъединицам с самым низким разнообразием видов. ^{[ 4 ]}^{[ 13 ]}

Примеры

Альфа -разнообразие может быть рассчитано как в вымерших, так и в существующих ландшафтах.

Примеры вымерших исследований альфа -разнообразия

Выживание амфибий и общин рептилий через пермс-триасовое вымирание ^{[ 14 ]}
Реорганизация ордовикских бентических морских сообществ ^{[ 15 ]}

Примеры существующих исследований альфа -разнообразия

Высокое разнообразие деревьев во всех тропических лесах Амазонки Эквадора ^{[ 16 ]}

Смотрите также

Ссылки

^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} ^в Whittaker, RH (1960) Растительность горов Siskiyou, Орегон и Калифорния. Экологические монографии, 30, 279–338. doi : 10.2307/1943563
^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Whittaker, RH (1972). Эволюция и измерение видового разнообразия. Таксон, 21, 213-251. doi : 10.2307/1218190
^ Whittaker, RJ et al. (2001). Масштаб и видовое богатство: к общей иерархической теории видового разнообразия. Журнал биогеографии, 28, 453-470. два : 10.1046/j.1365-2699.2001.00563.x
^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} Tuomisto, H. (2010). Разнообразие бета -разнообразия: выпрямление концепции, прошедшего не так. Часть 1. Определение бета -разнообразия как функции альфа и гамма -разнообразия. Экография, 33, 2-22. Два : 10.1111/j.1600-0587.2009.05880.x
^ Colwell, RK и Coddington, JA (1994) Оценка наземного биоразнообразия посредством экстраполяции. Философские транзакции: биологические науки, 345, 101-118.
^ Tuomisto, H. (2010). Разнообразие бета -разнообразия: выпрямление концепции, прошедшего не так. Часть 2. Количественная оценка бета -разнообразия и связанных с ними явлений. Экография, 33, 23-45. Два : 10.1111/j.1600-0587.2009.06148.x
^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Tuomisto, H. (2011). Комментарий: есть ли у нас постоянная терминология для разнообразия видовых? Да, если мы решим использовать его. Oecologia, 167, 903-911.
^ Ланде, Р. (1996) Статистика и распределение видового разнообразия и сходство среди нескольких сообществ. Oikos, 76, 5-13.
^ Veech, Ja et al. (2002) Аддитивное разделение видового разнообразия: недавнее возрождение старой идеи. Oikos, 99, 3-9.
^ Hill, MO (1973) Разнообразие и ровность: объединяющая нотация и его последствия. Экология, 54, 427–432
^ Jost, L. (2006) Энтропия и разнообразие. Oikos, 113, 363–375
^ Jost, L. (2007) Разделение разнообразия на независимые альфа и бета -компоненты. Экология, 88, 2427–2439.
^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} ^в Tuomisto, H. 2010. Последовательная терминология для количественной оценки разнообразия видов? Да, это существует. Oecologia 4: 853–860. Два : 10.1007/S00442-010-1812-0
^ Sahney, S; Бентон, MJ (2008). «Восстановление от самого глубокого массового вымирания всех времен» . Труды Королевского общества B: Биологические науки . 275 (1636): 759–65. doi : 10.1098/rspb.2007.1370 . PMC 2596898 . PMID 18198148 .
^ Весттроп, ср; Adrain, JM (2010). «Альфа -разнообразие трилобита и реорганизация ордовикских бентических морских сообществ». {{cite journal}}: CITE Journal требует |journal= ( помощь )
^ Валенсия; Баллев; Миньо. (1994). «Высокое альфа-разнообразие в Амазонском Эквадоре». Биоразнообразие и сохранение . 3 (1): 21–28. Bibcode : 1994bicon ... 3 ... 21V . doi : 10.1007/bf00115330 . S2CID 34897516 .

Внешние ссылки

Объяснение многих конкретных терминов биоразнообразия с использованием иллюстраций , Университет Висконсин -Стенс.

[Whittaker1960-1] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} ^в Whittaker, RH (1960) Растительность горов Siskiyou, Орегон и Калифорния. Экологические монографии, 30, 279–338. doi : 10.2307/1943563

[Whittaker1972-2] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Whittaker, RH (1972). Эволюция и измерение видового разнообразия. Таксон, 21, 213-251. doi : 10.2307/1218190

[3] Whittaker, RJ et al. (2001). Масштаб и видовое богатство: к общей иерархической теории видового разнообразия. Журнал биогеографии, 28, 453-470. два : 10.1046/j.1365-2699.2001.00563.x

[Tuomisto2010a-4] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} Tuomisto, H. (2010). Разнообразие бета -разнообразия: выпрямление концепции, прошедшего не так. Часть 1. Определение бета -разнообразия как функции альфа и гамма -разнообразия. Экография, 33, 2-22. Два : 10.1111/j.1600-0587.2009.05880.x

[5] Colwell, RK и Coddington, JA (1994) Оценка наземного биоразнообразия посредством экстраполяции. Философские транзакции: биологические науки, 345, 101-118.

[6] Tuomisto, H. (2010). Разнообразие бета -разнообразия: выпрямление концепции, прошедшего не так. Часть 2. Количественная оценка бета -разнообразия и связанных с ними явлений. Экография, 33, 23-45. Два : 10.1111/j.1600-0587.2009.06148.x

[Tuomisto2011-7] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Tuomisto, H. (2011). Комментарий: есть ли у нас постоянная терминология для разнообразия видовых? Да, если мы решим использовать его. Oecologia, 167, 903-911.

[8] Ланде, Р. (1996) Статистика и распределение видового разнообразия и сходство среди нескольких сообществ. Oikos, 76, 5-13.

[9] Veech, Ja et al. (2002) Аддитивное разделение видового разнообразия: недавнее возрождение старой идеи. Oikos, 99, 3-9.

[10] Hill, MO (1973) Разнообразие и ровность: объединяющая нотация и его последствия. Экология, 54, 427–432

[Jost2006-11] Jost, L. (2006) Энтропия и разнообразие. Oikos, 113, 363–375

[12] Jost, L. (2007) Разделение разнообразия на независимые альфа и бета -компоненты. Экология, 88, 2427–2439.

[Tuomisto2010c-13] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} ^в Tuomisto, H. 2010. Последовательная терминология для количественной оценки разнообразия видов? Да, это существует. Oecologia 4: 853–860. Два : 10.1007/S00442-010-1812-0

[SahneyBenton2008RecoveryFromProfoundExtinction-14] Sahney, S; Бентон, MJ (2008). «Восстановление от самого глубокого массового вымирания всех времен» . Труды Королевского общества B: Биологические науки . 275 (1636): 759–65. doi : 10.1098/rspb.2007.1370 . PMC 2596898 . PMID 18198148 .

[WestropAdrain2010-15] Весттроп, ср; Adrain, JM (2010). «Альфа -разнообразие трилобита и реорганизация ордовикских бентических морских сообществ». {{cite journal}}: CITE Journal требует |journal= ( помощь )

[ValenciaBalslevMino1994-16] Валенсия; Баллев; Миньо. (1994). «Высокое альфа-разнообразие в Амазонском Эквадоре». Биоразнообразие и сохранение . 3 (1): 21–28. Bibcode : 1994bicon ... 3 ... 21V . doi : 10.1007/bf00115330 . S2CID 34897516 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]