АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыСпецпроектыСтать автором
Сменить язык
О РУВИКИ

Измерение биоразнообразия

Измерение биоразнообразия — объективные способы эмпирически оценить сложность биологической системы. Каждый из методов связан с определённым использованием данных и, вероятно, ассоциирован с разнообразием генов. Биоразнообразие обычно измеряется по таксономическому богатству географической области за определённый временной интервал. Для расчёта биоразнообразия сначала определяют равномерность видов, видовое богатство и видовое разнообразие. Равномерность видов — это относительное количество особей каждого вида в данной области[1]. Видовое богатство[2] — это количество видов, присутствующих в данной области. Видовое разнообразие[3] — это соотношение между равномерностью видов и видовым богатством. Существует множество способов измерения биоразнообразия в пределах определённой экосистемы. Однако наиболее популярными являются индекс разнообразия Шеннона-Вивера[4], часто называемый индексом разнообразия Шеннона, и индекс разнообразия Симпсона[5]. Многие учёные предпочитают использовать индекс разнообразия Шеннона, поскольку он учитывает видовое богатство[6].

Биоразнообразие обычно отображается как видовое богатство географической области с учётом временной шкалы. Типы биоразнообразия включают таксономическое или видовое, экологическое, морфологическое и генетическое разнообразие. Таксономическое разнообразие, то есть количество видов, родов, семейств, является наиболее часто оцениваемым типом[7]. Некоторые исследования пытались количественно прояснить взаимосвязь между различными типами разнообразия. Например, биолог Сарда Сахни обнаружила тесную связь между таксономическим и экологическим разнообразием позвоночных[8].

Биологи-охранники природы также разработали различные объективные способы эмпирического измерения биоразнообразия. Каждый показатель биоразнообразия связан с определённым использованием данных. Для практических природоохранников измерения должны включать количественную оценку ценностей, которые обычно разделяются среди локально затронутых организмов, включая человека. Для других более экономически обоснованное определение должно позволять обеспечивать дальнейшие возможности как для адаптации, так и для будущего использования человеком, гарантируя экологическую устойчивость.

В результате биологи утверждают, что эта мера, вероятно, связана с разнообразием генов. Поскольку не всегда можно сказать, какие гены окажутся полезными, наилучшим выбором для охраны природы является обеспечение сохранения как можно большего числа генов. Для экологов такой подход иногда считается слишком ограничительным, так как он препятствует экологической сукцессии.

Таксономическое разнообразие

Биоразнообразие обычно отображается как таксономическое богатство географической области с учётом временной шкалы. Уиттакер[9] описал три распространённых показателя для измерения видового биоразнообразия, охватывающих внимание к видовому богатству или равномерности видов:

В последнее время были предложены два новых индекса. Индекс средней численности видов (MSA) рассчитывает тенденцию изменения численности популяций по срезу видов. Это делается в соответствии с индикатором CBD 2010 для численности видов[10]. Индекс сохранности биоразнообразия (BII) измеряет изменения биоразнообразия, используя данные о численности растений, грибов и животных по всему миру. BII показывает, как местное наземное биоразнообразие реагирует на антропогенное воздействие, такое как изменение землепользования и его интенсификация[11].

Другие меры разнообразия

Альтернативно, другие типы разнообразия могут быть отображены относительно временной шкалы:

Эти различные типы разнообразия могут быть не независимы друг от друга. Например, существует тесная связь между таксономическим и экологическим разнообразием позвоночных[12].

Другие авторы пытались организовать измерения биоразнообразия следующим образом:[13]

  • традиционные меры разнообразия
    • плотность видов, учитывает количество видов в области
    • Видовое богатство, учитывает количество видов на особей (обычно [виды]/[особи × площадь])
    • Индексы разнообразия, учитывают количество видов (богатство) и их относительный вклад (равномерность); например:
  • меры филогенетического разнообразия, включают информацию о филогенетических связях между видами
    • индекс филогенетического разнообразия (PD); Faith (1992)
    • меры на основе топологии
      • таксономическая отличительность; Vane-Wright и др. (1991)
      • таксономическое разнообразие; Warwick & Clarke (1995)
      • таксономическая разнородность; Clarke & Warwick (1998)
  • меры функционального разнообразия, включают информацию о функциональных признаках между видами
    • категориальные меры
      • богатство функциональных групп (FGR); например, Tilman и др. (1997)
    • непрерывные меры
      • с одним функциональным признаком; например, Mason и др. (2003)
      • многомерные меры, с множеством функциональных признаков
        • разнообразие функциональных атрибутов (FAD); Walker и др. (1999)
        • объём выпуклой оболочки; Cornwell и др. (2006)
        • функциональное разнообразие (FD); Petchey & Gaston (2002)

Масштаб

Разнообразие может измеряться на разных масштабах. Вот некоторые распространённые индексы, используемые экологами:

  • Альфа-разнообразие — разнообразие внутри определённой области, сообщества или экосистемы, измеряется путём подсчёта числа таксонов в экосистеме (обычно видов)[14]
  • Бета-разнообразие — видовое разнообразие между экосистемами; включает сравнение числа таксонов, уникальных для каждой из экосистем.
  • Гамма-разнообразие — измерение общего разнообразия для различных экосистем в пределах региона.
  • Зета-разнообразие — совместное видовое разнообразие между несколькими участками или сообществами, уменьшается с увеличением числа участков.

Примечания

  1. ↑ Moore, John C. Разнообразие, таксономическое против функционального // Энциклопедия биоразнообразия. — 2013. — P. 648–656. — ISBN 978-0-12-384720-1. — doi:10.1016/B978-0-12-384719-5.00036-8.
  2. ↑ Chakraborty, Jaya. Метагеномные подходы к изучению культуры-независимого бактериального разнообразия загрязнённой среды — пример северо-восточного побережья Бенгальского залива, Индия // Микробная биодеградация и биоремедиация / Jaya Chakraborty, Krishna Palit, Surajit Das. — 2022. — P. 81–107. — ISBN 978-0-323-85455-9. — doi:10.1016/B978-0-323-85455-9.00014-X.
  3. ↑ Hamilton, Andrew J. (2005-04). “Видовое разнообразие или биоразнообразие?”. Journal of Environmental Management. 75 (1): 89—92. DOI:10.1016/j.jenvman.2004.11.012. Проверьте дату в |date= (справка на английском)
  4. ↑ Ortiz-Burgos, Selene. Индекс разнообразия Шеннона-Вивера // Энциклопедия эстуариев. — 2016. — P. 572–573. — ISBN 978-94-017-8800-7. — doi:10.1007/978-94-017-8801-4_233.
  5. ↑ Allaby, Michael Индекс разнообразия Симпсона (англ.). Словарь экологии. Oxford University Press (2010). doi:10.1093/acref/9780199567669.001.0001. Дата обращения: 25 февраля 2023.
  6. ↑ Morris, E. Kathryn; Caruso, Tancredi; Buscot, François; Fischer, Markus; Hancock, Christine; Maier, Tanja S.; Meiners, Torsten; Müller, Caroline; Obermaier, Elisabeth; Prati, Daniel; Socher, Stephanie A.; Sonnemann, Ilja; Wäschke, Nicole; Wubet, Tesfaye; Wurst, Susanne (2014-09). “Выбор и использование индексов разнообразия: выводы для экологических приложений из German Biodiversity Exploratories”. Ecology and Evolution. 4 (18): 3514—3524. DOI:10.1002/ece3.1155. Проверьте дату в |date= (справка на английском)
  7. ↑ Sahney, S.; Benton, M.J. (2008). “Восстановление после самой глубокой массовой экстинкции всех времён”. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 275 (1636): 759—65. DOI:10.1098/rspb.2007.1370.
  8. ↑ Sahney, S.; Benton, M.J.; Ferry, P.A. (2010). “Связи между глобальным таксономическим разнообразием, экологическим разнообразием и экспансией позвоночных на суше”. Biology Letters. 6 (4): 544—547. DOI:10.1098/rsbl.2009.1024.
  9. ↑ Whittaker, R. H. (1972). “Эволюция и измерение видового разнообразия”. Taxon. 21 (2/3): 213—251. DOI:10.2307/1218190. JSTOR 1218190.
  10. ↑ MSA Index (стр. 4). Дата обращения: 10 мая 2008. Архивировано 10 мая 2008 года.
  11. ↑ Индекс сохранности биоразнообразия Музея естественной истории. Дата обращения: 25 февраля 2023.
  12. ↑ Sahney, S., Benton, M.J. and Ferry, P.A. (2010). “Связи между глобальным таксономическим разнообразием, экологическим разнообразием и экспансией позвоночных на суше”. Biology Letters. 6 (4): 544—547. DOI:10.1098/rsbl.2009.1024.
  13. ↑ Cianciaruso, Marcus Vinicius; Silva, Igor Aurélio; Batalha, Marco Antônio (2009-09). “Филогенетическое и функциональное разнообразие: новые подходы к экологии сообществ”. Biota Neotropica [порт.]. 9 (3): 93—103. DOI:10.1590/S1676-06032009000300008. Проверьте дату в |date= (справка на английском)
  14. ↑ Sahney, S.; Benton, M.J. (2008). “Восстановление после самой глубокой массовой экстинкции всех времён”. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 275 (1636): 759—65. DOI:10.1098/rspb.2007.1370.

Категории