ИНДЕКСЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ОТНОСИТЕЛЬНОМ ОБЕІЛИН ВИДОВ

Экология СПРАВОЧНИК

ИНДЕКСЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ОТНОСИТЕЛЬНОМ ОБЕІЛИН ВИДОВ

Индексы сапробности и показатели продуктивности и массы биопланктона отражают способность организмов существовать в загрязненной органическими соединениями среде.

Их количественные характеристики определяются по набору растений-индикаторов и их обилию в водной среде.

Методика их расчета апробирована во многих странах, в том числе в СНГ, вследствие чего индексы сапробности получили достаточно широкое распространение в практике оценки экологического качества водных систем разной категории.[ …]

ИНДЕКС ДОМИНИРОВАНИЯ — доля (в %), которую составляет обилие исследуемого вида по отношению к суммарному обилию всех сравниваемых между собой видов в изучаемом материале.[ …]

Индекс РШ широко применяют в основном для характеристики выровненности видов в сообществе по обилию. Чем больше величина индекса, тем выше вероятность, что два экземпляра выборки, выбранные наугад, будут принадлежать к разным видам.[ …]

Индексы, основанные на относительном обилии видов, предлагают половинчатое решение.

Некоторые из них, например индекс Бергера — Паркера, измеряющий степень доминирования, просты в применении и информативны, в то время как другие» например популярный индекс Шеннона, интерпретировать труднее.

Хилл (НШ,- 1973) показал, как индексы разнообразия связаны друг с другом математически и могут быть расположены в последовательность от делающих упор на видовое богатство до измеряющих в основном доминирование.[ …]

ИНДЕКС ВИДОВОГО РАЗНООБРАЗИЯ — соотношение между числом видов и к.-л. показателем значимости: численностью, биомассой, продуктивностью и т.п. Наиболее часто используют И.в.р.

Глисона (отношение общего числа видов к логарифму числа особей), Симпсона (отношение общего числа видов к числу особей к.-л. вида), Шеннона-Уивера (определяется по формуле Н = — Бр1 1п р., где 1=1,2…5; 5 — количество видов; р.

— относительное обилие ¡-го вида). См. Разнообразие биологическое.[ …]

Оба индекса имеют ряд недостатков и достоинств. Индекс Шеннона измеряется в битах на особь или единицу биомассы, т. е. равная информация распределяется между беспозвоночными сильно отличающимися индивидуальными размерами и массой. Индекс не учитывает реальное число видов в пробе и при его расчетах по численности без внимания остаются колониальные беспозвоночные.

В случае соответствующего использования биомассы для этих целей, индекс показывает чрезмерно низкую величину разнообразия за счет высокой доли колониальных животных. Кроме того, нередко почти равное значение индекса наблюдается в сообществах совершенно различных по структуре и обилию гидробио-нтов.

Достоинство индекса Шеннона заключается в том, что он не зависит от размера выборки.[ …]

Высокое обилие коловраток, как по численности, так и по биомассе, низкие индексы видового разнообразия — реакция зоопланктона на органическое загрязнение стоками сыроваренного завода (см. табл. 53, 54).[ …]

Величина индекса разнообразия Шеннона обычно укладывается в интервал от 1,5 до 3,5 и очень редко превышает 4,5 (Margalef, 1972). Мей (May, 1975) показал, что при лог-нормальиом распределении обилий Н > 5 потребует 105 видов (рис. 2.15).[ …]

Рассчитывать индекс разнообразия Макинтоша очень просто. В нашем примере это иллюстрируется данными Эдуардса и Брукера (Edwards, Brookcr, 1982) по видовому составу и обилию макроскопических беспозвоночных в верховью реки УаЙ (Великобритания), приведенными в таблице.[ …]

Вторая группа индексов неоднородности — так называемые меры доминирования, уделяющие основное внимание обилию самых обычных видов, а не видовому богатству. Один из лучших среди таких индексов — индекс Симпсона. Его иногда называют индексом Юла, поскольку он напоминает меру, разработанную Юлом (G.U. Yule) для характеристики словарного запаса различных авторов (Southwood, 1978).[ …]

Количественное обилие видов, формирующих зоопланктон различных участков малых рек, как и зоопланктона водохранилища, характеризуется высоким уровнем биоценотического сходства, о чем свидетельствуют величины индексов (рис. 3).[ …]

Графики рангового обилия видов наземной флоры (рис. 4.3) показывают, что в реликтовом дубовом лесу видов больше, а доминирование выражено слабее. Индексы разнообразия, приведенные в табл. 4.3, подтверждают это первое впечатление: во всех случаях дубрава значительно разнообразнее еловой культуры.

Ответ, хотя это и кажется неожиданным, будет утвердительным. Дело в том, что только хвойная культура соответствует модели лог-ряда (табл. 4.3). Это сразу же наводит на мысль о наличии какого-то одного важного фактора, определяющею число и обилие видов ее наземного яруса.

Очевидно, это количество света, проникающее весной сквозь нолог (Mugun ati, 1981). И напротив, единственная модель, описывающая данные но дубраве, — усеченное лог-нормалыюе распределение.

Это значит, что разнообразие растительности в листопадном лесу определяется целым рядом факторов (pH почвы, освещенность, уклон поверхности, влажность, нарушенность и т. д.).[ …]

Графики рангового обилия видов наземной флоры (рис. 4.3) показывают, что в реликтовом дубовом лесу видов больше, а доминирование выражено слабее. Индексы разнообразия, приведенные в табл. 4.3, подтверждают это первое впечатление: во всех случаях дубрава значительно разнообразнее еловой культуры.

Ответ, хотя это и кажется неожиданным, будет утвердительным. Дело в том, что только хвойная культура соответствует модели лог-ряда (табл. 4.3). Это сразу же наводит на мысль о наличии какого-то одного важного фактора, определяющею число и обилие видов ее наземного яруса.

Очевидно, это количество света, проникающее весной сквозь нолог (Mugun ati, 1981). И напротив, единственная модель, описывающая данные но дубраве, — усеченное лог-нормалыюе распределение.

Это значит, что разнообразие растительности в листопадном лесу определяется целым рядом факторов (pH почвы, освещенность, уклон поверхности, влажность, нарушенность и т. д.).[ …]

Связь между индексом Симпсона (О) и видовым богатством сильно зависит от распределения обилий видов. Когда оно описывается моделью лог-ряда, индекс Симпсона очень нечувствителен к видовому богатству. В данном примере (а = 5) он не увеличивается при Б более 10. Другая крайность наблюдается при относительной вы-ровненности обилий в модели разломанного стержня

Хотя модели видового обилия обеспечивают наиболее полное описание данных по разнообразию, они связаны с трудоемкой процедурой подбора нужной формулы и быстрых расчетов, требующих компьютера. Кроме того, проблемы могут возникнуть из-за того, что исследуемые сообщества не соответствуют одной модели, и непонятно, как их сравнивать, используя индекс разнообразия.[ …]

Было отмечено снижение числа видов, а по уменьшению индексов Шеннона можно сказать, что зоопланктон находился в стадии угасания перед зимним периодом (см. табл. 11).[ …]

В связи с большим числом индексов и моделей, часто трудно выбрать лучший способ измерения разнообразия. Один из хороших путей в этом случае — применить один показатель к нескольким массивам данных. Различаются дна подхода.

Во-первых, используя вымышленные данные, можно пронаблюдать как различные меры разнообразия реагируют на изменения двух главных его составляющих — видового богатства и выровнеиности. Однако в природных сообществах это компоненты редко меняются независимо друг от друга.

Второй и более реалистичный подход — проверка реакции мер разнообразия па видовое обилие в естественных сообществах. Эта глава начинается со сравнения поведения различных индексов и моделей при оценке разнообразия двух массивов данных — искусственного и реального.

Часто проблема заключается в невозможности различить используемые распределения с помощью статистических критериев согласия. Достоинства этих критериев, применяемых в сочетании с графическими методами (или вместо них), рассматриваются в контексте анализа массивов данных.[ …]

Видовое богатство и индекс разнообразия Шеннона (Н ). На Н влияет не только богатства видов, но и распределение их обилий. В тех случаях, когда оно каноническое лог-нормальное, нужно около 100 видов, чтобы получить Н » 3. Для Н > 5 потребуется 10 видов. Точки показывают связь между Н и S для различных организмов (птицы, копеподы, кораллы, планктон и деревья; по данным Webb, 1973). Видно, что в большинстве случаев расчеты дают Н от 1 ао 3,5 (May, 1975)

Хотя как мера неоднородности индекс Шеннона учитывает выровнен-ность видовых обилий (Peet, 1974), показатель выровненностн можно вычислить особо. Максимальная величина индекса разнообразия (Нтад) соответствует равному обилию всех видов, другими словами, Н = Нтлх = — In S. Мерой выровненностн, Е, можно считать отношение наблюдаемого разнообразия к максимальному (Pielou, 1969).[ …]

Представление о распределении обилия между видами в сообществе — втором компоненте таксономического разнообразия — можно составить на основе анализа показателей доминирования или выравненности, а также по форме кривых „разнообразия— доминирования” [15, 18 .

К широко распространенным индексам доминирования относится „мера концентрации” Симпсона Ш, показывающая вероятность того, что две случайно взятые из коллекции особи, при условии возвращения их обратно, будут принадлежать к одному виду [9].

Величина этого показателя в сообществах зоопланктона нейтральных озер с цветностью воды до 250 градусов не превышает 0,5, составляя в среднем за год 0,13— 0,32.[ …]

Ниже в этой главе мы рассмотрим индексы разнообразия и модели видового обилия. Проблема размера выборки обсуждается в гл. 3, где также рассматриваются способы оценки разнообразия в ситуациях типа встречающихся на морской литорали или в растительных сообществах, когда трудно выразить обилие числом особей.[ …]

Несоответствие относительного обилия массовых видов бентосных организмов, их роли в питании и в воздействий на пространственное распределение рыб обусловлено неодинаковой доступностью кормовых беспозвоночных в указанных водоемах.

Об этом же свидетельствует и большой размах индексов пищевой электив-ности Е, рассчитанных по В. С. Ивлеву (1977) (табл. 66). Положительные значения индексов элективности, как явствует из табл.

66, отмечены для тех групп пищевых организмов, с пространственным распределением которых положительно коррелировало распределение меченых рыб.[ …]

Некоторые экологи отказываются от индексов разнообразия н моделей распределения обилий видов в пользу простого подсчета числа последних. Во многих случаях видовое богатство весьма информативно.

Однако я надеюсь, что в этой книге удалось продемонстрировать важность детального изучения обилия и разнообразия видов с точки зрения экологических выводов.

В некоторых случаях изменение разнообразия как результат сдвига в распределении обилий или увеличения доминирования может указывать на нежелательный процесс типа загрязнения.

В других случаях изучение относительного обилия видов дает дополнительную информацию о структуре сообществ. Меры разнообразия полезны, но не самоценны. В конечном итоге эколог должен уметь задавать вопросы и формулировать гипотезы, облегчающие понимание природы и ее разумное использование.[ …]

В табл. 4.5 подведены итоги сравнения ряда индексов разнообразия.

Поскольку точная формулировка теста на их эффективность влияет на получаемые выводы, эгу таблицу нельзя использовать для выяснения поведения индекса н любых обстоятельствах (например, чувствительность показателя к размеру выборки может варьировать в зависимости от того, соответетгуст ли распределение видовых обилий геометрическому ряду или лог нормальной модели). Она лишь помогает разобраться в том, как меры разнообразия будут вести себя в отношении реальных данных по нескольким естественным сообществам.[ …]

Возрастала выравненность зоопланктона — индексы Шеннона повышались до 1.88 по численности и до 2.01 бит/экз по биомассе. В трофической структуре наибольшего обилия достигали организмы, добывающие пищу в толще воды (50%), оставалась высокой доля ювенильных стадий циклопов (32%).[ …]

На рис. 16.3 представлены три примера кривых «ранг — обилие». Наименее равномерным распределениям соответствует геометрический ряд. В идеале при такой зависимости доля особей наиболее обильного вида в общей численности (й = Р/Ы = = /31) равна доли особей второго по обилию вида в численности оставшихся видов и т. д.

Когда по координатной оси отмечается логарифм обилия, график этого распределения — прямая линия. Наиболее равномерное распределение описывается моделью «разломанной палки».

Она носит такое название, поскольку доля каждого из видов в общей численности может быть представлена отрезками прямой, разделенной в случайно расположенных точках. Промежуточные кривые в целом близки к лог-нормальному распределению (подробности см. Мау, 1975).

Графики рангового распределения обилий, подобно индексам видового богатства, разнообразия и выровненное™ необходимо рассматривать просто как некое абстрактное отражение очень сложной структуры сообществ, полезное для их сравнения.[ …]

Баттен (Batten, 1976) получил данные по видовому богатству и обилию птиц в нескольких естественных лесах и хвойных культурах в Килларни, Ир ландия.

Частью этого исследования было определение возможного обеднения биоты хвойных культур по сравнению с эндемичными лесами.

В данном примере разнообразие двух массивов — дубового леса Деррикунихай (10,75 га) и сообщества европейской ели (И га) — определялось с помощью индекса разнообразия Шеннона. Для оиенки разнообразий этих участков использован критерий t.[ …]

По мере увеличения D разнообразие уменьшается, поэтому индекс Симпсона обычно используют в форме 1 — D или 1/D.

Он очень чувствителен к присутствию в выборке наиболее обильных видов, но слабо зависит от видового богатства (пример № 9, с. 149).

Мей (May, 1975) показал, что когда число видов превышает 10, высокая или низкая величина индекса определяется типом распределения видовых обилий (рис. 2.16).[ …]

В предыдущих главах речь шла преимущественно о технике вычисления индексов разнообразия, измерения обилия и определения размера выборки. Хотя поиски методов оценки разнообразия могут доставлять интеллектуальное удовольствие, они не являются самоцелью. Истинное значение мер разнообразия определяется тем, полезны ли они эмпирически.[ …]

Основу зоопланктона по численности составляли коловратки, по биомассе обилие коловраток и веслоногих ракообразных было примерно одинаковым (рис. 5, а, б). Среди доминирующих организмов отмечены Kellicottia longispina, Notholca acuminata, Euchlanis dilatata, Trichotria truncata, Synchaeta pectinata и ювенильные стадии Cyclopoida.

Общая численность зоопланктона составила в среднем 1.63 тыс. экз/м3, биомасса — 0.002 г/м3 (рис. 5, в). В трофической структуре наибольшего обилия достигали вертикаторы (см. рис. 5, г).

Основу видового разнообразия составляли коловратки, зоопланктон находился в крайне нестабильных условиях, о чем свидетельствовали низкие величины индексов Шеннона (табл. 7).[ …]

В результате все индексы указывают на явно меньшее разнообразие биоты в этом лесу, чем в двух остальных.[ …]

По численности в обеих зонах преобладали коловратки, однако на зарастающей рипали было достоверно выше обилие Cyclopoida. Доминировали Euchlanis dilatata и Е. deflexa.

По биомассе на стрежне реки достоверно наибольшего обилия достигали коловратки, в зарастающем прибрежье — Cyclopoida. На медиали по биомассе доминировала Euchlanis dilatata, на рипали — Е. dilatata, Е. deflexa, Eucyclops serrulatus.

Кроме этого, по достоверно большей величине индекса Шеннона, рассчитанного по биомассе, можно сказать, что зоопланктон зарастающей рипали был более выровнен.[ …]

Ширина ниши — это мера разнообразия ресурсов, используемых особью или видом. Для ее расчета обычно применяют индексы Шеннона (уравнение 2.17, с. 40) или Симпсона (уравнение 2.27, с. 45).

Вместо числа видов в формулу подставляется число категорий ресурсов (например, типов нищи, местообитаний, форм поведения). Естественно, для каждого типа ресурсов должна быть рассчитана отдельная величина. Меры обилия будут зависеть от того, каким образом используется индекс.

Например, если рассматривается ширима ниши какого-то вида, обилие можно оценить числом особей, поедающих каждый вид пищи, живущих в каждом типе местообитания или применяющих ту или иную форму поведения.

Если же речь идет о ширине ниши особи, под обилием удобно понимать количество каждого типа поедаемой пищи, время, проведенное в каждом типе местообитания, или частоту использования того или иного типа поведения.[ …]

Средний показатель эквитабельности (Е) зоопланктона реки высокий — 0,74±0,08, что свидетельствует о примерно равном обилии всех видов организмов. Показатели доминирования (Q низкие — 0,2±0,05. На всех станциях по числу видов преобладали Cladocera.

На станциях 8 и 9 увеличивалось видовое разнообразие коловраток, вносимых водами Спицинского ручья, о чем упоминалось ранее. Индекс видового разнообразия Шеннона (по численности зоопланктона), был несколько выше, чем в маловодный год, составляя в среднем по всем участкам реки 2,8±0,4.

В целом, основную часть биомассы зоопланктона давали ракообразные, на отдельных участках в более чем тысячу раз превышающие биомассу коловраток (табл. 71).[ …]

В зоопланктоне бобровых прудов по сравнению с фоновыми участками выявлено большее число видов и большие величины индексов Шеннона (см. табл. 43), а максимальное видовое разнообразие отмечено в зарастающих бобровых прудах.[ …]

В бобровых прудах количество зоопланктона в десятки раз превышало численность и биомассу в реке (см. рис. 27, б, в). Максимального обилия достигали Cladocera (см. рис. 28, б, в, д, е), за счет доминирования Daphnia longispina и D.pulex.

Благодаря первичным фильтраторам, преобладали организмы, добывающие пищу в толще воды (см. рис. 29, б, в).

По числу видов зоопланктон бобровых прудов был богаче, но при этом минимальные величины индексов Шеннона отмечены в незарастающих, максимальные — в зарастающих прудах (см. табл. 43).[ …]

Показатели видового богатства на первый взгляд весьма привлекательны, поскольку позволяют избегать многих «ловушек», которые неизменно появляются при использовании моделей распределения и индексов обилия видов. В таком качестве видовое богатство успешно использовалось во многих исследованиях (см.

, например, Abbot, 1974; Connor» Simberloff» 1978; Harris, 1984). Однако применение громадного количества индексов и моделей, учитывающих относительное обилие видов, свидетельствует о высокой информативности этих данных при исследовании сообществ.

Кемптон (Kempton, 1979) отмечает, что распределение видов по обилию часто служит более чувствительным показателем нарушения среды обитания, чем просто число видов.[ …]

Среди экологических групп оставалась высокой доля организмов, добывающих пищу в толще воды (см. рис. 6, г). Увеличивалось число видов и величины индексов Шеннона, свидетельствовавшие о выравненное™ зоопланктона (см. табл. 9).[ …]

Выявлено, что перечень фитоценозов, используемых серым жаворонком для гнездования, достаточно разнообразен (сообщества полыни белой, полыни черной, остреца, сарсазана шишковатого, кокпека, сурана, мятлика луковичного), но наибольшее обилие вида характерно для черно-полынников.

В отношении занимаемых растительных сообществ вид пластичен при выборе гнездовых территорий.

Однако при детальном анализе структурного компонента этих фитоценозов было выявлено, что все они характеризуются небольшими значениями общего проективного покрытия травостоя, его средней высоты, низкими значениями индекса вертикальной неоднородности и достаточно высокой горизонтальной гетерогенностью по сравнению с другими, широко представленными в районе исследования, но не занимаемыми серым жаворонком фитоценозами (сообщества типчака, житняка пустынного, ковыля Лессинга, грудницы мохнатой, пижмы тысячелистниковой, бескильницы и др.). Отличия между занимаемыми и незанимаемыми серым жаворонком территориями по всем этим показателям достоверны при уровне значимости < 0.05.[ ...]

Он вычислялся по формуле для количественных данных в форме а, которая, по мнению Ю. А. Песенко (1982), является наиболее естественным способом построения индекса общности по обилию.

Количественным признаком в первом случае было принято число видов в различных семействах, во втором — обилие каждого вида (по шкале Друде, преобразованной в пятибалльную цифровую шкалу), в третьем — максимальные значения обилия представителей всех экобиоморфологических групп в сообществах.[ …]

Сообщества мелких млекопитающих сосновых посадок левобережной части отличаются низким видовым богатством как насекомоядных, так и мышевидных грызунов, что является характерной особенностью для всей лесостепи Кузнецкой котловины. Значения показателей индексов разнообразия отражают монодоминантный характер структуры их сообществ (табл. 2).

Это проявляется в выраженном доминировании в основном двух видов — обыкновенной бурозубки и обыкновенной полевки.

Остальные виды — малая и тундряная бурозубки, полевая мышь, мышь-малютка, узкочерепная и красная полевки — по своему относительному обилию значительно уступают видам-доминантам, занимают подчиненное положение в сообществе, а доля каждого из них составляет около 2 %.[ …]

Помимо числа видов, сообщества нейтральных и ацидных водоемов достоверно различаются по уровню доминирования и показателям таксономического разнообразия.

Однако для идентификации особенностей структуры зоопланктоценозов олигоацидных (переходных) водоемов с pH 6—7 перечисленные индексы не подходят, поскольку их значения для этих сообществ значимо не отличаются от наблюдаемых в ацидных.

Отличительные черты сообществ зоопланктона таких водоемов можно выявить, анализируя соотношение видов по обилию с помощью линий „разнообразия—доминирования ”.[ …]

У плотвы, выловленной в январе, найдено шесть видов паразитов: три из них относились к Myxosporidia, остальные три к Trematoda, Nematoda, Crustacea. У 13 экземпляров гольяна, в возрасте 0+ — 1+, вскрытых в июле, и трех особей в возрасте 1+ выявлено четыре вида паразитов: Myxobulus muelleri, Diplostomum phoxini, Rhipidocotyle campanula, Unionidae sp.

Среди них доминировал Myxobulus muelleri (экстенсивность 25%, индекс обилия 7.2). У окуня, пойманного 29.01.2004 г., обнаружен только Неппедуа creplini. Паразитофауна уклеи включала четыре вида: Myxobulus muelleri, Dactylogyrus alatus, Caryophyllaeides fennica, Rhabdochona denudata.

У пескаря найдены три вида паразитов: Myxobulus muelleri, Gyrodactylus gasterostei, Gyrodactylus gobii.[ …]

В настоящее время наиболее оперативной и информационной является система оценки качества вод, разработанная Пантле-Буком и модифицированная В.Сладечеком. Она также основана на наличии сапробности, т.е физиоло-го-биохимической способности организма выживать в загрязненной органикой среде.

Виды-индикаторы сапробности имеют в этой системе свой вес, выраженый индексом Б с числом от 0 до 4. Степень загрязнения в месте отбора пробы определяется по набору видов-индикаторов, обитающих в исследуемом месте (общее число видов), и обилию их в пробе (биомасса основных групп).

Количественно степень загрязнения водоема оценивается индексом сапробности.[ …]

На предельно грязных участках — в 0.5 км (ст. 6) и 20 км (ст. 8) от сброса стоков очистных сооружений г. Клина — отмечалась явная стимуляция развития бактериопланктона, но зоопланктон находился в состоянии угнетения. И, напротив, на ст.

9 численность зоопланктона возрастала, а бактериопланктона уменьшалась. На ст. 11 (в устьевой области р.

Яхромы) загрязнение по гидрохимическим параметрам не отмечалось, однако обилие микроорганизмов и зоопланктона повышалось, а индекс видового разнообразия уменьшался.[ …]

В августе скорость течения фактически не менялась и составляла в среднем 0.2 м/с, температура воды 16.4 °С (см. табл. 6). По численности зоопланктон был представлен веслоногими, но по биомассе заметно возрастала доля ветвистоусых ракообразных (см. рис. 5, а, б). Доминировали представители родов Keratella, Euchlanis, Eucyclops, сем.[ …]

Источник: https://ru-ecology.info/term/56400/

Индексы, основанные на относительном обилии видов

ИНДЕКСЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ОТНОСИТЕЛЬНОМ ОБЕІЛИН ВИДОВ

Эту группу индексов называют индексами неоднородности, так как они учитывают одновременно и выравненность, и видовое богатство.

Индексы, основанные на относительном обилии видов, относятся к непараметрическим, поскольку они не требуют никаких предположений о распределениях.

Их применение углубляет оценки биоразнообразия по сравнению с индексами видового богатства, которые опираются лишь на один параметр.

Выделяются две категории непараметрических индексов:

1) индексы, полученные на основе теории информации (информационно-статистические);

2) индексы доминирования.

Индекс Шеннона – Уивера.Макартур [1955] и Маргалеф [1957] впервые применили для оценки к исследованию видовой устойчивости и разнообразия сообщества теорию информации. Теория информации основывается на изучении вероятности наступления цепи событий. Результат выражается в единицах неопределенности, или информации.

Шеннон в 1949 году вывел функцию, которая стала называться индексом разнообразия Шеннона. Расчеты индекса разнообразия Шеннона предполагают, что особи попадают в выборку случайно из «неопределенно большой» (т. е.

практически бесконечной совокупности) генеральной совокупности, причем в выборке представлены все виды генеральной совокупности. Неопределенность будет максимальной, когда все события (N) будут иметь одинаковую вероятность наступления (pi = 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 рассчитывается по формуле:

H’= -å pi ln pi,,

где величина pi– доля особей i-го вида.

В выборке истинное значение pi неизвестно, но оценивается как ni/N.

Причины ошибок в оценке разнообразия с использованием этого индекса заключаются в том, что невозможно включить в выборку все виды реального сообщества.

При расчете индекса Шеннона часто используется двоичный логарифм, но приемлемо также использовать и другие основания логарифма (десятичный, натуральный)

Индекс Шеннона обычно варьирует в пределах от 1,5 до 3,5, очень редко превышая 4,5.

Дисперсиюиндекса Шеннона (VarH’)рассчитывают по формуле:

.

Если значения индекса Шеннона рассчитать для нескольких выборок, то полученное распределение величин подчиняется нормальному закону. Это свойство дает возможность применять мощную параметрическую статистику, включая дисперсионный анализ. Применение сравнительных параметрического и дисперсионного анализа полезно при оценке разнообразия различных местообитаний, когда есть повторности.

Для проверки значимости различий между выборочными совокупностями значений индекса Шеннона Хатчесон предложил использовать параметрический критерий Стьюдента:

.

Число степеней свободы определяется по уравнению:

,

где N1 и N2 – общее число видов в двух выборках.

На основе индекса Шеннона можно вычислить показатель выравненности Е (отношение наблюдаемого разнообразия к максимальному):

E Î[0,1], причем E = 1 при равном обилии всех видов.

Индекс Шеннона оказался самым популярным в оценке данных по разнообразию и применяется чаще других.

Индекс Бриллуэна. Не всегда исследователи способны гарантировать случайный отбор объектов в выборочную совокупность или учесть все виды сообщества. Это происходит обычно из-за несовершенных методов отлова животных.

Нельзя обеспечить случайность попадания объектов в выборку при отлове насекомых на свет (привлекаются виды, активные только ночью, и выпадают из списка видов формы с дневной активностью). Очень разнятся списки видов паукообразных, приносимых в гнезда большой синицей и собранных в биотопе традиционными методами, рекомендуемыми при сборе беспозвоночных.

Подходящей формой информационно-статистического индекса в таких случаях может быть индекс Бриллуэна, определяемый по формуле:

.

Индекс Бриллуэна дает сходную с индексом Шеннона величину разнообразия, редко превышая 4,5. Однако при оценке одного и того же массива данных его величина ниже индекса Шеннона. Это объясняется тем, что в нем нет неопределенности, свойственной индексу Шеннона.

Выравненность определяется по формуле:

,

,

где [N/S] – целая часть отношения N/S, а r = N – S.[N/S].

Этим индексом мало пользуются, так как он трудно вычисляется, и, если выборка мала, – приводит к неверным выводам. Однако этот индекс рекомендуется использовать, если оценивается коллекция, а не случайная выборка, и если известен полный состав сообщества.

Меры доминирования уделяют основное внимание обилию самых обычных видов, а не видовому богатству. Лучшим среди индексов доминирования считается индекс Симпсона. Его иногда называют «индекс Юла», поскольку он напоминает меру, разработанную Юлом для оценки словарного запаса.

Индекс Симпсонаописывает вероятность принадлежности любых двух особей, случайно отобранных из неопределенно большого сообщества, к разным видам формулой:

D = åpi2, где pi – доля особей i-го вида.

Для расчета индекса используется формула, соответствующая конечному сообществу:

,

где ni – число особей i-го вида, а N – общее число особей.

По мере увеличения D разнообразие уменьшается. Поэтому индекс Симпсона часто используют в форме (1– D). Эта величина носит название «вероятность межвидовых встреч» и варьирует от 0 до 1.

Он очень чувствителен к присутствию в выборке наиболее обильных видов, но слабо зависит от видового богатства. Высокая или низкая величина индекса определяется типом распределения видовых обилий для случаев, когда число видов превышает 10.

Многие авторы считают, что наилучшая мера – это «индекс полидоминантности»:

Sl= 1/ D,

Sl= ,

где i = 1,2,3,…. S ; SlÌ[1; ¥].

Мера разнообразия Макинтоша. В 1967 году. Макинтош предложил рассматривать сообщество как точку в S-мерном гиперпространстве с координатами (n1, n2, …, ns). Тогда евклидово расстояние такого сообщества от начала координат можно использовать как меру его разнообразия:

.

Индекс Макинтоша U сам по себе не является индексом доминирования, однако, используя его, можно рассчитать меру разнообразия D, или доминирования, которая независима от объема выборки:

,

в дальнейшем можно рассчитать выравненность

.

Индекс Бергера – Паркераодна из мер доминирования. Его достоинство – простота вычисления. Индекс Бергера-Паркера выражает относительную значимость наиболее обильного вида:

,

где Nmax – число особей самого обильного вида.

Увеличение величины индекса Бергера – Паркера, как и индекса Симпсона, означает уменьшение разнообразия и увеличение степени доминирования одного вида. Поэтому обычно используется величина обратная индексу Бергера – Паркера 1/d.

Этот индекс независим от количества видов, но на него влияет объем выборки. Некоторые ученые считают этот индекс лучшей мерой разнообразия.

Предыдущая20212223242526272829303132333435Следующая

Дата добавления: 2015-04-11; просмотров: 2885; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЁЩЕ:

Источник: https://helpiks.org/3-12643.html

Scicenter1
Добавить комментарий