Бета-разнообразие - Beta diversity

В экологии , бета - разнообразие (β-разнообразие или истинная бета - разнообразие ) представляет собой отношение между региональным и локальным разнообразием видов. Термин был введен Р. Х. Уиттакером вместе с терминами альфа-разнообразие (α-разнообразие) и гамма-разнообразие (γ-разнообразие). Идея заключалась в том, что общее видовое разнообразие в ландшафте (γ) определяется двумя разными вещами: средним видовым разнообразием на уровне среды обитания (α) и дифференциацией между средами обитания (β). Другие формулировки для бета-разнообразия включают «абсолютный оборот видов», «оборот видов Уиттекера» и «пропорциональный оборот видов».

Уиттакер предложил несколько способов количественной оценки дифференциации, и последующие поколения экологов изобрели больше. В результате сейчас существует множество определенных типов бета-разнообразия. Некоторые используют бета-разнообразие для обозначения любого из нескольких индексов, связанных с неоднородностью состава. Путаницы можно избежать, используя разные названия для других формулировок.

Бета-разнообразие как мера видового оборота чрезмерно подчеркивает роль редких видов, поскольку разница в видовом составе между двумя участками или сообществами, вероятно, отражает присутствие или отсутствие некоторых редких видов в сообществах. Бета-разнообразие также может быть мерой вложенности, которая возникает, когда сообщества видов на участках с низким содержанием видов являются подмножеством сообществ на участках с более высоким содержанием видов. Более того, попарное бета-разнообразие неадекватно для построения всех разделов биоразнообразия (некоторые разделы на диаграмме Венна из 3 или более участков не могут быть выражены альфа- и бета-разнообразием). Следовательно, некоторые макроэкологические и общественные закономерности не могут быть полностью выражены альфа- и бета-разнообразием. По этим двум причинам был предложен новый способ измерения круговорота видов, придуманный дзета-разнообразием (ζ-разнообразие), который используется для связи всех существующих моделей биоразнообразия, основанных на заболеваемости.

Типы

Бета-разнообразие Уиттекера

Гамма-разнообразие и альфа-разнообразие можно рассчитать непосредственно из данных инвентаризации видов. Самое простое из оригинальных определений бета-разнообразия, данное Уиттакером, - это

β = γ / α

Здесь гамма-разнообразие - это общее видовое разнообразие ландшафта, а альфа-разнообразие - это среднее видовое разнообразие на среду обитания. Поскольку ограничения среди местообитаний и ландшафтов размыты и в некоторой степени субъективны, было предложено количественно оценить гамма-разнообразие для любого набора кадастровых данных, а альфа- и бета-разнообразие можно определить количественно всякий раз, когда набор данных делится на субъединицы. Тогда гамма-разнообразие - это общее видовое разнообразие в наборе данных, а альфа-разнообразие - среднее видовое разнообразие на субъединицу. Бета-разнообразие количественно определяет, сколько субъединиц было бы, если бы общее видовое разнообразие набора данных и среднее видовое разнообразие на субъединицу оставалось прежним, но субъединицы не имели общих видов.

Абсолютный оборот видов

Некоторые исследователи предпочли разделить гамма-разнообразие на аддитивные, а не мультипликативные компоненты. Тогда бета-компонент разнообразия становится

β А = γ - α

Это количественно определяет, насколько больше видового разнообразия содержится во всем наборе данных, чем в средней субъединице в наборе данных. Это также можно интерпретировать как общий объем оборота видов среди субъединиц в наборе данных.

Когда есть две субъединицы и используются данные о присутствии-отсутствии, это можно рассчитать с помощью следующего уравнения:

где S 1 = общее количество видов, зарегистрированных в первом сообществе, S 2 = общее количество видов, зарегистрированных во втором сообществе, и c = количество видов, общих для обоих сообществ.

Оборот видов Уиттекера

Если абсолютный круговорот видов разделить на альфа-разнообразие, получается мера, которая количественно определяет, сколько раз видовой состав полностью меняется среди подъединиц набора данных. Эта мера была предложена Уиттакером, поэтому она получила название круговорота видов Уиттекера. Он рассчитывается как

β W = (γ - α) / α = γ / α - 1

Когда есть две субъединицы и используются данные о присутствии-отсутствии, это равняется одному дополнению индекса сходства Соренсена .

Пропорциональный оборот видов

Если абсолютный круговорот видов разделить на гамма-разнообразие, получается мера, которая количественно определяет, какая часть видового разнообразия в наборе данных не содержится в средней субъединице. Он рассчитывается как

β P = (γ - α) / γ = 1 - α / γ

Когда есть две субъединицы и используются данные «присутствие-отсутствие», эта мера в интервале [0, 1] равна одному дополнению индекса сходства Жаккара .

паттерны β-разнообразия

Размер зерна меняет соотношение между бета-разнообразием деревьев и широтой. См. Sreekar et al.

Хотя понимание изменения видового состава от местного к региональному масштабу (β-разнообразие) является центральной темой в экологии и биогеографии, исследования часто приходили к различным выводам относительно фундаментальных закономерностей β-разнообразия. Например, гипотеза сжатия ниши предсказывала более высокое β-разнообразие на более низких широтах. Исследования, сравнивающие естественную среду обитания с измененной человеком средой обитания, ничем не отличаются. Китчинг и др. отобрали пробы бабочек в девственных и вырубленных лесах долины Данум, Борнео, чтобы показать, что β-разнообразие в девственных лесах выше, чем в рубленых лесах. Напротив, Берри и др. взяли образцы деревьев в том же районе исследования, чтобы показать, что β-разнообразие в вырубленных лесах было выше, чем в девственных лесах. Результаты этих двух исследований полностью отличались от результатов недавнего количественного синтеза, который показал, что β-разнообразие в девственных лесах было аналогично β-разнообразию во всех типах измененных человеком сред обитания (вторичные леса, плантации, пастбища и городские леса). ). Таким образом, между исследованиями наблюдается явное отсутствие консенсуса в отношении паттернов β-разнообразия. Sreekar et al. предположили, что большинство этих несоответствий было связано с различиями в размере зерен и / или пространственной протяженности между исследованиями. Они показали, что пространственный масштаб меняет соотношение между β-разнообразием и широтой.

Разделение разнообразия в геологическом прошлом

Основные события диверсификации в геологическом прошлом были связаны со сдвигами в относительных вкладах альфа- и бета-разнообразия (разделение разнообразия). Примеры включают кембрийский взрыв , великое событие ордовикской биоразнообразия и восстановление после событий массового вымирания в конце перми и конце триаса . Эмпирические данные этих тематических исследований подтверждают теоретические предсказания о том, что все большее число видов будет увеличивать бета-разнообразие по сравнению с альфа-разнообразием из-за эффектов межвидовой конкуренции ; тем не менее, альфа-разнообразие может снова увеличиться, как только варианты увеличения географического оборота будут исчерпаны.

Смотрите также

использованная литература