Методические указания к проведению практического занятия по теме

«Измерение и оценка видового разнообразия»

Цель: получить представление о базовых единицах биоразнообразия, ознакомиться с методиками расчета индексов видового разнообразия.

Базовые единицы биоразнообразия, соотнесенные с пространственными уровнями:

Локальный уровень – α-разнообразие – разнообразие видов, которое обычно выражается чис­лом видов животных или растений на единицу площа­ди в определенной стандартной выборке (внутри одного сообщества или местообитания).

Ландшафтный уровень – β-разнообразие – это степень различия в видовом составе между различными ти­пами сообществ или местообитаний.

Региональный уровень – γ-разнообразие – разнообразие видов в пределах крупных регионов в соответствии с дифференциацией условий по градиентам широты или высоты. Этот уровень по сравнению с β-разнообразием от­носится к более крупным пространственным единицам типа острова или ландшафта.

Континентальный уровень – ε-разнообразие — общее разнообразие группы тер­риторий γ-разнообразия, которое относится к крупным биогеографическим областям.

Индексы оценки α-разнообразия

В настоящее время предложено более 40 индексов, которые предназначены для оценки биоразнообразия. Различия между индексами заключаются в том, какое значение они придают выравненности и видовому богатству.

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 n_i – число особей i-го вида, N – общее число особей, р_i – значимость видов (р_i=n_i/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 N_max – 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 (р_i=n_i/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 р_i —доля особей i-го вида (р_i=n_i/N).

Индекс выравненности Пиелу рассчитывается на основе индекса Шеннона (формула 6):

, (6)

где H' — индекс Шеннона, S — число видов.