Индексы биоразнообразия, учитывающие выравненность (меры доминирования)
Индексы видового богатства (без учета доминирования) Различные сочетания S (число выявленных видов) и N (общее число особей всех S видов) лежат в основе расчета простых показателей видового разнообразия (формулы 1,2):
Индекс видового богатства Маргалефа: . (1) Индекс видового богатства Менхиника: . (2) Индексы биоразнообразия, учитывающие выравненность (меры доминирования) Меры доминирования уделяют основное внимание именно обилию самых обычных видов, а не видовому богатству. Индекс Симпсона описывает вероятность принадлежности любых двух особей, случайно отобранных из неопределенно большого сообщества, к разным видам. Для расчета индекса используется формула (3.1 или 3.2): , (3.1) или , (3.2) где ni – число особей i-го вида, N – общее число особей, рi – значимость видов (рi=ni/N).
По мере увеличения С разнообразие уменьшается. Поэтому индекс Симпсона часто используют в форме (1—С), его величина варьирует от 0 до 1. Он очень чувствителен к присутствию в выборке наиболее обильных видов, но слабо зависит от видового богатства. Индекс применим для случаев, когда число видов превышает 10. Индекс Бергера-Паркера выражает относительную значимость наиболее обильного вида (формула 4): , (4) где Nmax – число особей самого обильного вида.
Увеличение величины индекса Бергера-Паркера, как и индекса Симпсона, означает уменьшение разнообразия и возрастание степени доминирования одного вида. Поэтому обычно используется величина, обратная индексу Бергера-Паркера - 1/d. Индекс разнообразия Шеннона основан на теории информации, т.е. его значение определяется вероятностью наступления цепи событий. Результат выражается в единицах неопределенности, или информации. Расчеты этого индекса предполагают, что особи попадают в выборку случайно из неопределенно большой генеральной совокупности, причем в выборке представлены все виды генеральной совокупности. Неопределенность будет максимальной, когда все события (N) будут иметь одинаковую вероятность наступления (рi=ni/N). Она уменьшается по мере того, как частота некоторых событий возрастает по сравнению с другими, вплоть до достижения минимального значения (нуля), когда остается одно событие и есть уверенность в его наступлении. Индекс Шеннона обычно варьирует от 1,5 до 3,5, очень редко превышая 4,5. Индекс Шеннона (формула 5): , (5)
где рi —доля особей i-го вида (рi=ni/N). Индекс выравненности Пиелу рассчитывается на основе индекса Шеннона (формула 6): , (6) где H' — индекс Шеннона, S — число видов. Анализ β-разнообразия
Самый простой способ измерения β-разнообразия двух участков — расчет коэффициентов сходства, или индексов общности с использованием списков видов сообществ. Предложено огромное число индексов общности, но чаще используются индексы Жаккара и Серенсена (формулы 7,8).
Индекс Жаккара: Kj = Nab/(Na + Nb-Nab), (7)
Индекс Серенсена: Ks = 2Nab/(Na + Nb), (8)
где Nab – число общих видов в сообществах А и В; Na – число видов в сообществе A; Nb – число видов в сообществе В.
Эти коэффициенты равны 1 в случае полного совпадения видов сообществ и равны 0, если выборки не включают общих видов.
Задание 1.Рассчитайте индексы Менхиника и Бергера-Паркера для сообществ А и В, каждое из которых насчитывает по 7 видов, при этом численность каждого вида для сообщества А составляет n1=25, n2=15, n3=5, n4…7 =1, для сообщества В - n1=9, n2=9, n3=7, n4=7, n5=7, n6=5, n7=5. Видовое разнообразие какого сообщества выше и почему? Задание 2.В результате обследования маршрутным методом участка берёзового сосняка в период гнездования была получена выборка, которая насчитывала 28 видов птиц, представленных 103 особями: зябликов – 12, пеночек-веснянок – 10, зеленых пересмешек – 10, мухоловок-пеструшек – 9, зарянок – 7, зеленых пеночек, буроголовых гаичек, пестрых дятлов, пеночек-теньковок, лесных коньков, иволг, садовых славок, больших синиц, горихвосток – по 4 особи каждого вида, пеночек-трещоток, чижей, пищух, снегирей, обыкновенных овсянок – по 2 особи каждого вида, удод, садовая камышовка, серая мухоловка, поползень, славка черноголовая, соловей, дрозд певчий, дрозд-деряба и длиннохвостая синица были отмечены в единичных экземплярах. Оценить видовое разнообразие по индексу Менхиника и дать оценку выравненностисообщества, рассчитав индекс Бергера-Паркера и индекс Симпсона по формуле 3.2.
Задание 3. Проведите сравнительную оценку выравненности (индекс Симпсона) трех биоценозов (Уиттекер, 1980). Площадь учетной площадки во всех случаях одинакова и равна 20×50 м. Проанализируйте графики относительной значимости видов в этих биоценозах (рис. 1). Какой тип распределения значимости видов соответствует более устойчивому сообществу?
1. Субальпийский пихтовый лес. Число видов сосудистых растений – 7. Значимость видов (% от чистой первичной продукции леса): 69; 23; 7; 0,62; 0,28; 0,08; 0,02. 2. Широколиственный лес. Число видов сосудистых растений – 39. Значимость видов (% от чистой первичной продукции леса): 34; 21; 15; 13; 6,5; 3,3; 1,5; 1,3; 0,9; 0,5; 0,45; 0,45; 0,4; 0,2; 0,2; 0,2; 0,19; 0,15; 0,1; 0,09; 0,09; 0,09; 0,07; 0,07; 0,055; 0,055; 0,04; 0,03; 0,024; 0,011; 0,009; 0,008; 0,0045; 0,004; 0,0036; 0,002; 0,0016; 0,0013; 0,001. 3. Орнитофауна широколиственного леса. Число видов птиц – 20. Значимость видов (% от плотности гнездующихся пар птиц): 20; 15; 11; 9; 7,5; 6; 4,5; 4,5; 3,5; 3,5; 3,5; 2,1; 2,1; 2,1; 2,1; 1; 1; 1; 0,3; 0,3.
Рис. 1. Кривые значимости видов: 1 – субальпийский пихтовый лес; 2 – широколиственный лес; 3 – орнитофауна широколиственного леса Задание 4. В табл. 1 приведено описание древесно-кустарниковой растительности двух городских парков. Используя индекс Симпсона (формула 3.2), оцените концентрацию доминирования, а с помощью индекса Менхиника - видовое богатство в этих парках. Проанализируйте общность видового состава фитоценозов. Таблица 1. Древесно-кустарниковая растительность городских парков (Федулова и др., 2004)
Задание 5. Сравните видовой состав гнездящихся птиц на трех участках приволжской степи. Ковыльная степь: степной жаворонок, полевой жаворонок, малый жаворонок, каменка-плясунья, каменка-плешанка, лунь степной, орел степной. Посевы с лесополосами: степной жаворонок, полевой жаворонок, малый жаворонок, желтая трясогузка, розовый скворец, перепел, лунь полевой. Посевы без лесополос: степной жаворонок, полевой жаворонок, малый жаворонок, каменка-плясунья, чибис, лунь полевой.
Задание 6. Для изучения разнообразия полихет акватории Одесского порта в 2001 году были отобраны 346 проб – 222 пробы в обрастании гидротехнических сооружений и 123 пробы в бентосе. Для каждого вида полихет, размеры особей которых варьируют в Черном море от 1 до 100 мм, определены средние показатели численности и биомассы (табл. 2). Для сообществ полихет обрастаний рассчитанный по численности индекс Шеннона составил 0,574, индекс Пиелу - 0,602; соответствующие показатели для бентоса – 1,464 и 1,190. Определите значения указанных индексов по биомассе, установите целесообразность использования показателя биомассы в данном исследовании. При каких условиях лучше проводить сравнительную оценку видового богатства сообществ по биомассе, а не по численности? Сравните видовой состав сообществ бентоса и обрастания (формула 7).
Таблица 2. Видовой состав, количественные показатели (N – средняя численность, экз./м2, В – средняя биомасса, экз./м2) полихет в акватории Одесского порта в 2001 г. (Лосовская и др., 2005)
Задание 7. В акватории Одесского порта изучалось также экологическое разнообразие полихет – соотношение их жизненных форм в сообществе по числу видов и относительному обилию. Было выявлено преобладание интра-эпибионтов – полихет, которые могут жить и на рыхлых, и на жестких субстратах. Разнообразие жизненных форм полихет в бентосе больше, чем в обрастании, в котором отсутствуют интрабионты, тогда как в бентосе рыхлых грунтов, благодаря примеси ракуши, встречаются не только все жизненные формы интрабионтов, но и эпибионты. По формулам 5 и 6 оцените экологическое разнообразие полихет, используя средние показатели численности и биомассы не отдельных видов, а их совокупностей, относящихся к той или иной жизненной форме (табл. 3). Оцените общность экологической структуры сообществ бентоса и обрастания (формула 7). Почему рассчитанный по численности индекс Шеннона для сообществ обрастаний, значительно выше, чем рассчитанный по биомассе, а для бентоса эти показатели отличаются не столь сильно?
Таблица 3. Состав и количественные показатели (n – количество видов, N – средняя численность, экз./м2, В – средняя биомасса, экз./м2) жизненных форм полихет в акватории Одесского порта в 2001 г. (Лосовская и др., 2005) Закономерности распределения видов в сообществе можно выявить с помощью графического анализа. Рассмотрим некоторые типы графиков, применяемых при оценке биоразнообразия: 1. 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 по возрастанию обилий. Ось ординат – обилие вида (число особей). Линия, соединяющая точки или проходящая близко от них, называется кривой доминирования-разнообразия, или кривой значимости видов (рис. 1). 2. Частотное распределение устанавливает зависимость между числом особей каждого вида и числом видов (рис. 2). Ось абсцисс – число особей. Ось ординат – число видов. Частотные распределения по сравнению с ранговыми в более интегральной форме отражают видовую структуру. Их форма определяется соотношением частот редких видов и видов со средним обилием, тогда как массовые виды уходят в «хвосты» распределений. Рис. 2. График частотного распределения
Задание 8. По данным табл. 4 постройте графики доминирования-разнообразия и частотного распределения декабрьской структуры зимнего населения птиц.
Таблица 4. Структура зимнего населения птиц парка «П.Х. Витгенштейна» в г. Каменке, особ./км2 (Тищенков А.А., 2004)
Список литературы:
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (15128)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |