各种生物多样性指数计算之欧阳术创编.docx
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各种生物多样性指数计算之欧阳术创编
Shannon-wiener指数,
时间:
2021.02.02
创作:
欧阳术
Simpson指数it算公式
生物多样性滇定主要有三个空同尺度:
a多样性,卩多样牲,丫多样tto«多样性主要关注局域塚匀生境下的物种数目,因就也被称为生境内的多祥牲(within-habitatdiversity)。
卩多样性指沿环境梯度不同生境群落之同物种组成的的相异性或物种沿环境梯度的更替速率也彼祢为生境同的多样牲
(between-habitatdiversity),控制卩多样性的主要生态因子有土壤、地貌及干扰等。
丫多祥性描述区域或大陆尺度的多样牲,是指区域或大I®尺度的物种数量,也被称为区域多样性
(regionaldiversity)o控制丫多样性的生态it程主要为水热动态,气候和物种形成及演化的历史。
a多样性
a.Gleason(1922)指数
D=S/lnA
衣中A为单位面稅,S为群落中的物种数目。
b.Margalef(1951,1957,1958)指数
D=(S-l)/InN
貳中S为群落中的总数目,N为现察到的个体总数。
(2)Simpson指数
D=l-EPi2
茨中Pi种的个体数占辞落中总个体数的比例。
(3)种同相迪机率(PIE)指数
D=N(N-l)/LNi(Ni-1)
氏中Ni为种i的个体数,N为所在雅落的所有物种的个体数之和。
(4)Shannon-wiener指数
H5=-LPilnPi貳中Pi=Ni/N。
(5)Pielou均匀度指数
E=H/Hmax
貳中H为实麻现察的物种多样性指数,Hmax为最大的物种多样性指数,Hmax=LnS(S为雅落中的总物种数)
(6)举例说明
例如,披有A,B,C,三个辭落,各有两个物种组成,其中各种个体数组成如下:
协种甲
物种乙
群落A
100(1.0)
0(0)
群落B
50(0.5)
50(0.5)
群落c
99(0.99)
1(0.01)
靖廿算它的物种多样牲指数。
Simpson指数:
Dc=l-EPi2=l-L(Ni/N)2=1-[(99/100)2+(1/100)2]=0.0198
DB=1-[(50/100)2+(50/100)2]=0.5000
Shannon-wiener指数:
HC=-ENi/NInNi/Ni=・(0.99xln0.99+0.01xln0.01)=0.056
HB=-(0.50xln0.50+0.50xln0.50)=0.69
Pielou均匀度指数:
Hmax=InS=ln2=0>69
EA=H/Hmax=-[(L0xlnL0)+0]/0.69=0
EB=-(0.50xIn0.50+0.50xln0.50)/0.69=0.69/0.69=l
EC二0・056/0・69=0・081
从上面的廿算可以看岀,群落的物种多样性指数与以下两个因素
有关:
①种类数目,即丰富度;②种类中个体分配上的均匀性卩多样牲
卩多样性可以定义为沿着环境梯度的变化物种替代的程度。
不同群落或某环境梯度上不同点之间的共有种越少,卩多样性越大。
精确地割定卩多样性具有重要的意义。
这是因为:
①它可以指示生境被物种歸离的程度;②卩多样牲的滇定值可以用来比较不同地段的生境多样性;③卩多样性与a多样性一起构成了总体多样牲或一定地段的生物异质牲。
(1)Whittaker指数(pw)
pw=S/ma-l
式中:
S为所研究系筑中记录的物种总数;ma为各祥方或样本的平均物种数。
(2)Cody指数(Pc)
pc=[g(H)+1(H)]/2
成中:
g(H)是沿生境梯度H増加的物种数目;1(H)是沿生境梯度H失去的物种数目,即在上一个梯度中存在而在下一个梯度中设有的物种数目。
(3)WilsonShmida指数(pT)
pT=[g(H)+1(H)]/2a
垓式是将Cody指数与Whittaker指数结合形成的。
法中变量
含义与上述两氏相同。
Y多样性
主要指标为物种数(S)
Y多样牲泥定沿海抜梯度具有两种分布格局:
II鋒分布利显著的负相关格局。
动物多样性及动物多样牲的保护
动物是生物界的一个重要组成部分。
在各国科学家关心全球的生物多样UI5JS时,我国的动物学家对本国动物多样性受到的破坏和威除同样深为关切。
许多有识之士已从识到:
现生生物的多样牲及其分布格局是亿万年生物进化历史形成的。
众多的现生动物不彼賴于人类已生存了数千牙或数亿年,而人类若一旦失去这些动物却难以生存。
因而,保护动物的多样牲是为人类自身的生存的一項刻不容缓的工作。
生态系统是特定生态空间中所有生物及其生活坏境间在物质猜坏和能量流动ii程中所形成的筑一整体。
我国地域il阔,地处寒富带、富带、暖富带、亚热带和热带。
从东南沿海到西北内誌,只有湿润、半湿润、半干旱和干旱不同的地区。
在动物堆理学上跨越古北界和东洋界两大界。
第四纪以来,由于北半球冰期的发生和青裁高原的隆起,使我国的自然分带有所増Mo更因地形复杂而増加了我国生态系筑的复杂牲。
据初步筑
廿,我国的森林生态系筑就有16个大类,约185类生态系筑,还有4大类草原、7大类荒漠,以及髙山詰被等约460类生态系统。
这样规模的生态系筑的多样牲是其他国家难以比曲,是我国的一項宝贵财富。
可悄由于人口増长的巨大压力,经济发展造成坏境的改变和污染,以及主现伙识的不足,各类生态系筑遭到严重的破坏。
不但造成气候恶化、土壤侵奴、江河泛遒等恶果,而首当其冲的是其中幷多动物物种遭到火绚或额临灭纸的庖运。
如云南石屏县境内的异龙湖原先草茂鱼肥,历史上要产聖鱼和白鱼,还有一特有种为异龙中驛。
但50年代以来,先后在该湖挖河发电、放水造田,以及后来的全湖持续干滔等,异龙中»mit再未发现过。
乂如生存在汶南田海的20余种鱼类中有7个名贵特有种和3个汰南特有傅鱼的亚种。
近30年来,由于水位下降、产卵场碳坏、过度捕折和不合理放养等原因,这10个种或亚种均处于履危狀态。
弭海作为一个特殊的救水湖泊生态系筑也將消失。
物种是生命存在的基本形式,也是生态系统中生物辞落组成的基本单元,因此群落的物种多样性是生盗系统结构和功能的决定因素。
可是目前世界上究竟有多少物种众说不一。
不同的研究者估廿数差更甚大,在180JJ到3000JJ种之间,巳描述的种统廿在140170J]种之同,其中动物的种类约占90%以上。
笔者比较保守的估it,孩国动物的种类可能为昆虫15JJ种,其他无脊椎动物3.5JJ种,脊椎动物已知的5139种(曽类499种,鸟类1186ft,衆行类380种,两梱类270种,鱼类2804种)。
在第四纪冰川期,东亚冰川活动较弱,而且生物可随着冰川的前进而向南退却,与欧呦、北美洲的生物无路可退的情猊截鬆不同。
因而东亚不但物种丰富,而且保存了幷多古老的种类。
在脊椎动物中如大家熟悉的大熊體、扭角拎和扬子芻。
无脊椎动物中,如蘇形纲删妹目中的节板妹科,是现生105科删姝中最原始的一科,巳知仅2属约40种,仅分布于东亚。
这类删妹在士中打闹穴居,洞口有活盖,夜间把爲盖打开一条缱,发现有昆虫路11,跌出捕回爲中享用。
这类蜩姝腹部背面尚保留分节的背板,紡器位于腹部的中部。
从形态到折为可以说与3亿年前的删妹祖先相同,是很有学术价值的类别。
此外,找国有一
些地区如西南的横断山区,是現代毎多生物的分化与分布中心。
由上述可见,我国的动物多祥性不仅在于总体上我国动物种类数约占全世界动物种类的十分之一左右,还在于有幷多特有种,而且有的类群种类远远大于这一比例。
如昆虫中最原始
的原尾目全球巳知400多种,我国则有120种,占全世界的近
1/3。
名贵期蝶第蝶科世界圮载53种,我
34种,占61%;其
中绢蝶属全球记教37种,我国27种,占73%。
所以世界昆虫学家称中国为绢操王国。
找国现生800余种救水鱼类中,约有
90%为我国或东亚所特有。
但除脊桂动物外,目前对我国动物
的家底尚不清楚。
以昆虫而抡,迄今记述不到4办种,仅占估廿数15JJ种的约1/4。
无脊描动物(包括昆虫)中有许多类诽尚
无人进行研究。
1988年世界自然和自然资瀾保护联盟虹皮名录的1006种受威脇昆虫中,美国有493种,而中国大陆仅有10种。
我国国家重点保护野生动物名录中,脊椎动物列岀232个分类阶元(大部分为种,少数列出目、科或属的所有种),而无脊椎动物仅列岀1个属(所有种)及24个种的保护名单。
为保护物种多祥性,许多科学家再度提出在某些生物灭经前应摸清种类。
尤其对尚未研究的类辭或某些被忽視的梱息地,如土壤、册«8磯、虹粉林和森林林履等的动物种类应调查清楚。
对于已知的瀕危种,则要进一步研究其分布、种群数
量、18息地、生物学及威除存活的主要因素,提出有关的保护措貫。
柄息地保护无疑是保护物种的根本手段。
应该指出的是,对于某些小塑无脊椎动物来说,即使一个小范围的生盗系统(如一个池塘或一小片粉林)的保护有时也有重要的意义。
I®着对有科学价值的种类汰识的加深,及全民保护动物意识的M强,这一冋題今后必將前来前引起公众的注意。
除了从保护生态系筑的角度做好物种的保护工作以外,禁止潸捕和非法出口始终是保护物种中首要解决的rOo多年来,不加控制地腊杀黄羊、宛、廃、岩羊等有蹲类动物,使原来的常见种沦为稀有种。
某些公司要求出口数以办廿的翳或皮及大批眼競舵和眼镜王彭。
有的要求岀口成吨的H9I,而册瑚篠的破坏使大批海洋生物的生存受到威勝。
而某些海祥生物可能为解救人类心脏病或瘠症的关键药物。
每一物种葡是一个独特的基因库。
可以说,物种多样牲中
SfiiS传多样性。
但遗传多样性乂玩远超过物种多样性的范
围。
每一物种均由许多个体组成,除了孤it生殖和一卵双生子以外,设有两个个体的基因组是完全相同的。
种下可能有亚种的分化,或由聊多地理或生态种诽所组成,家养动物包含有众多的品种和类塑。
因1H;,许多物种实际上包含成百、甚至上干个不同的遗传类型。
例如,花SR的同一亚种中存在2n=50,
75,86,94等4种染色体数目。
昆明动物所发现云南文山、昭觉、瑞丽利迪庆四个地区牛的血红蛋白有6种基因塑,运铁蛋白共有9种不同的基因型,显示了丰富的遺传多祥牲。
分子水平上的遗传多祥性引人注目,如在珠星雅罗鱼的三个堆方种群中存在着12种不同型的线粒体DNA结构。
遗传多样性是生命进化利适应的基础,种内遗传多样牲愈丰富,物种对环境变化的适应能力愈大。
遗传的均一性威勝种雅或物种的生存巳是明显的事实。
分布于非呦几个狭谷地带的腊豹的种稀在遺传上是高度一致的。
这导致體豹在适应、繁殖和对疾病抵抗力的低下,额临灭負的危险。
遗传多样牲的保存除了包含在生态系筑和物种多样牲的保存中以外,更注意采用一系列新方袪利新技术,请如精子(或配子)和瓯雎的冻存,人工授精利胆胎移植等。
中国科学院上海细呕生物所利昆明动物所均建有頗具規模的纠腮库。
昆明动物所利用西南地区动物种类繁多利资温丰富的特点,II重从动物遗传(种质)资漏的保存和利用角度建立的野生动物细胞库,迄今已保存170余种,其中不少是我国特有的珍稀或瀬危动物,如滇金鲨族等。
随着细胞生物学和发育生物学的发展,有朝一日我们将最终揭示细胞分化和个体发育的奧科,通it细胞培养或核W-类技术,我们的后代可以从细胞库中再建当时地球已灭第的动物。
现代细龜库也就是一个密集的基因库。
不仅冻存的细胞可以“苏饉”,细览或冻存组纵中的DNAfiP竦存的基因也同样有可能“苏翟”。
所以,有人形象地比聯细腮库是保存动物遺传多样牲的“诺亚方舟”。
地球是人类和其他生物共同的地球。
众多的生物协同进化,才有了人类自身的发展。
人类和其他动物有著共同的未来、共同的命运。
动物也像人类一样,有自己的智慧、情感和痛苦,也会嬴到眾慎利害柏死亡。
只是它们无法用人类的语言表达意见。
造物主IS然创直了各种不同曲生命,親必然同时軾予它|]在这个星球上生活的权利。
我们必须明白,就像我灯不能剥夺他人的生命一祥,gf]也不能随意作践动物,这是人类良知所要求具备的素质,也是必须履行的义务。
如果不知道如何爱动物,那麼莆远离它们,让它门自由地、快乐地生存。
创作:
欧阳术
时间:
2021.02.02
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