Программа «Species diversity and richness» и ее использование для анализа структуры сообществ

УДК 574.472:57.087

А. В. Мацюра

Мелитопольский государственный педагогический университет, г. Мелитополь, Украина

Ключевые слова: биоразнообразие, сообщество, индекс, компьютерная программа

«SPECIES DIVERSITY AND RICHNESS» SOFTWARE
AND ITS USE FOR THE ANALYSIS OF COMMUNITIES’ STRUCTURE

A. V. Matsyura

MelitopolState Pedagogical University, Melitopol, Ukraine

Key words: biodiversity, community, index, software

По мере усиления антропогенного воздействия на природу, приводящего в конечном итоге к обеднению биологического разнообразия, изучение организации конкретных сообществ и экосистем, а также анализ изменения их разнообразия становится насущной необходимостью. При этом использование различных показателей, характеризующих тот или иной аспект биоразнообразия, является перспективным методом оценки состояния сообществ и экосистем при проведении экологического мониторинга и разработке мероприятий по охране природы.

Программа «Species Diversity and Richness» (PISCES Conservation Ltd) разработана как для профессиональных экологов, так и для студентов. Методы, используемые программой, варьируют от общеизвестных (вычисление различных показателей разнообразия и расчет соответствия общим распределениям видов) до недавно разработанных (комплементарные оценки общего числа видов). Все вместе они обеспечивают мощный набор методов, чтобы исследовать, сравнивать и анализировать структуру сообществ.

Программа претерпела некоторые изменения по сравнению с существовавшей более ранней версией. Значительно перепроектирована система меню, улучшена графика, ввод данных и печать. Изменения коснулись также методов статистического анализа. Были добавлены такие методы:

– самонастраивающиеся методы для оценки 95 % доверительных интервалов всех показателей разнообразия;

– тест рандомизации для статистической оценки разницы показателей между выборками;

– дополнительные индексы разнообразия, включающие индексы Fisher’а, Brillouin’а и Q–статистику;

– аппроксимация и построение графиков геометрического, логарифмического, усеченного логнормального распределения, модели распределения «разломанного стержня» видов в пространстве;

– моделирование данных в соответствии с имеющимся рядом распределений;

С этими дополнениями программа предлагает все аналитические инструменты, удовлетворяющие потребности эколога в анализе и сравнении разнообразия сообществ.

1. Программа предлагает 10 индексов альфа-разнообразия: индекс Shannon–Wiener’а (H), индекс разнообразия Simpson’а (D), число видов, индекс видового разнообразия Margalef’а (D), индекс равномерности (J), индекс Berger–Parker’а, показатель McIntosh’а, индекс Brillouin’а, альфа-индекс Fisher’а, Q-статистика.

2. После того как выбран показатель разнообразия, программа позволяет рассчитать верхний и нижний предел 95 % статистических доверительных интервалов.

3. Программа предлагает два статистических метода сравнения показателей разнообразия: различные показатели разнообразия степени отличаются в оценке сообщества. Так, например, результаты теоретического сравнения трех сообществ (A, B, C) при помощи индекса Шеннона (Shannon, H) и Симпсона (Simpson, D):

– полученные значения индексов для сообщества A (в фигурных скобках – количество особей отмеченных видов): {33, 29, 28, 5, 5}, H = 1,3808, D = 0,3090;

– сообщество B: {42, 30, 10, 8, 5, 5}, H = 1,4574, D = 0,7194;

– сообщество C: {32, 21, 16, 12, 9, 6, 4}, H = 0,6390, D = 1,8220.

Данные результаты свидетельствуют о трудностях сравнения сообществ – значения индексов не коррелируют, то есть H (B) > H (A) > H (C), однако D (C) > D (B) > D (A).

Подобные сообщества получили название несравнимых. Такие несогласованности – неизбежный результат объединения относительного обилия и числа видов одним показателем. Возможности программы для оценки разнообразия предлагают решение этой проблемы, идентифицируя те сообщества, которые совместимы по их относительному разнообразию.

4. Оценки видового богатства. Программа предлагает большое разнообразие методов для оценки видового богатства. Довольно надежный метод – выравнивание Chao.

5. Модели обилия. Программа предлагает несколько моделей представления данных – число видов, ранг обилия, концентрация видов.

6. Модели распределения видов. Программой предлагаются четыре модели – логарифмическое распределение, геометрическое распределение, усеченное логнормальное распределение, модель разломанного стержня.

7. Равномерность распределения J. Эта мера равномерности распределения сравнивает наблюдаемый показатель Шеннона по отношению к распределению индивидуумов между видами, которое максимизировало бы разнообразие. Если H – индекс Шеннона, то его максимальное значение – log(S), где S – число видов в сообществе. Поэтому значение равномерности определяется как: J = H/logS. При расчете этого индекса необходимо быть уверенным в том, что сравниваемые сообщества относятся к одному местообитанию и что выполненный учет видов приближается к абсолютному.

8. Программа также предлагает возможность моделирования данных в соответствии с имеющимися шаблонами распределения видов в пространстве.

9. Бета-разнообразие. Бета-разнообразие характеризует изменение разнообразия видов по градиенту среды. Этот показатель измеряет два параметра – число отдельных местообитаний в пределах территории и вытеснение одних видов другими между непересекающимися частями того же местообитания. Программа предлагает 6 показателей бета-разнообразия:

– индекс Whittaker’а;

– индекс Cody;

– индексы Routledge (R, I и E);

– индекс Wilson и Schmida.

Главная задача разработчиков – совмещение информативности и легкости применения данной программы, что способствует ее широкому применению в настоящее время как студентами, так и профессиональными экологами за рубежом. Мы надеемся, что данный программный продукт приобретет достаточную популярность и будет эффективным математическим инструментом для отечественных экологов.


Zoocenosis — 2005
 Біорізноманіття та роль зооценозу в природних і антропогенних екосистемах: Матеріали ІІІ Міжнародної наукової конференції. – Д.: Вид-во ДНУ, 2005. – С. 134-136.

Розповісти колегам:

Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники