közösségek: diverzitás, fajtelítődés
DESCRIPTION
Közösségek: diverzitás, fajtelítődés. „ Diversity is a deceptive concept. Magurran (1991) likens the concept of diversity to an optical illusion; the more it is examined, the less clear it becomes. ” (P. Shaw). Vázlat. Diverzitási típusok Faj-abundancia görbék Diverzitási indexek - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Közösségek: diverzitás, fajtelítődés
„Diversity is a deceptive concept. Magurran (1991) likens the concept of diversity to an optical illusion; the more it is examined, the less clear it becomes.”
(P. Shaw)
Vázlat
Diverzitási típusokFaj-abundancia görbékDiverzitási indexekAlkalmazhatóság…
Miért kvantifikáljuk a (bio)diverzitást?
Kezdetben, Nagyobb diverzitás, = Ökológiai rendszerek nagyobb stabilitása*
Napjainkban, Becsülni és követni a változásokat
*MacArthur, R. 1955. Fluctuations of animal populations and a measure of community stability. Ecology 35:533-536
Hogyan mérhetjük a (bio)diverzitást?
• Funkcionális kategóriák– közösségek, fajok, gének
• Elméleti kategóriák*– Alpha– Béta– Gamma
* Whittaker, R.H. 1960. Vegetation of the Siskiyou Mountains, Oregon and California. Ecol. Mono. 30:279-338.
Faj gazdagság
„Fajgazdagság = biodiverzitás”
Összes fajok (adott taxon) száma egy adott élőhelyen.
(-) extrémen érzékerny a ritka fajokra
(-) A fajlista robusztussága – „több minta - több faj”
Megoldás: Bootstrapping, Fajtelítődés.
- A pontos fajszámbecslés fontos mert ezek képezik számos ökológiai modell alapján, melyek gyakorlati természetvédelemnek szolgáltatnak információkat
- A fajgazdagság becsült, nem pedig mért, számos hibaforrás lehet (Gotelli and Colwell 2001)
- Két gyakori megközelítés: egyed alapú becslés, minta alapú becslés.
Lokális fajgazdagság kvantifikálása
egyed alapú becslés:válassz random egy fát, és jegyezd fel a fafajokat sorrendben fáról fára
minta alapú becslés (egyszerűbb és gyakoribb…): jelölj ki egy mintavételi helyet – összes fa faj + egyedszáma – további mintavételi helyek
Az ismétlési egységek különbségei (egyedek vs. minták egyedei)Hatással vannak a fajszám alakulására
Téglalap alakú kvadrátban 25 % több fajt találunk mint egy négyzet alakúban ugyanazon területen (Condit et al. 1996)
Miért?
Hány fafaj van egy erdőben?
A diverzitás (mintázat) „felfedezése”
Fisher (1943) szerint nem létezik olyan közösség ahol az egyedek egyenlő arányban vannak jelen, ellenben néhány faj általában tömeges és a fajok nagy része alacsony egyedszámban van jelen.
Ez a megfigyelés vezetett a faj-abundancia modellek kialakulásához (including May’s (1975) lognormal faj-abundancia modellje)
Habár a faj-abundancia adatok gyakran valamilyen eloszlási típusba (normál, poisson, stb.) osztályba soroltak, a diverztiást általában négy fontosabb faj-abundancia modellel vizsgálják (log normal, geometrikus, logaritmikus, MacArthur-féle törött pálca modell)
Ökológiai rendszerek diverzitásának két arca:fajszám (=gazdagság)egyenletesség
Rendzser, N=30, S=3. - Melyik a diverzebb?
Sp. A10
Sp. B10
Sp. C10
Sp. A1
Sp. B1
Sp. C28
A10
B2
C3
D1
E1
F1
Ezzel mi van?
Egyenlő diverzitás?
N=16; S=4
Habitat 1 (alacsony diverzitás)Habitat 2 (magas diverzitás)
Diverzitási típusok
α, ß és γ
α - diverzitás, szervezetek diverzitása egy élőhelyen vagy mintán belül, - diverzitási indexek, rang-abundancia modellek
ß - diverzitás, is az alfa diverzitás növekedésének becslésére szolgáló index, új élőhelyek bevonásával, tehát fajkicserélődési ráta egy térbeli grádiens mentén
γ – diverzitás, teljes diverzitás (fajgazdagság) tájképi szinten
Diverzitás még….
Skála: a három megközelítés inherens módon skálafüggő mikro-, makrohabitat, tájképi szintű hatások
Skála/vektor: α és γ diverzitás skaláris mennyiségek:Pl.: egyszerű számmal megadhatóak.
ß - diverzitás egy vektor: irányultsága és nagysága megadható
BootstrappingFajelőfordulás és növekvő mintaelem szám viszonyaHány fajunk lenne, ha a végtelen sok mintát gyűjtünk – egy adott élőhely becsült fajgazdagsága
Interpoláció – eltérő intenzitással mintázott élőhelyek összehasonlítása
Extrapoláció – mennyit kellene még gyűjteni a maximális S-ig?
fajs
zám
mintaszám
fajtelítődésEltérő intenzitással mintázott élőhelyek összehasonlítása
Pl.: mekkora lenne a fajszám ha egy 1000 mintánk lenne minden időpontból?
ES(m)=Σ(1-(1-pi)m)S
i=1
Rang dominancia görbék- A relatív gyakoriság vizuális prezentációjaY tengely - log(denzitás)X tengely - a denzitás alapján
0 20 40 60 80
12
510
20
Rank
Abundance
NullPreemptionLognormalZipfMandelbrot
A ritkaságról…
• Pi – relatív gyakoriság, vagy ritkaság?!
• R(i,p) – átlagos ritkaság (Patil&Taillie, 1977, 1979, 1982)
• D: Γ→R, D(p):= piR(i,p) Σ i=1
S
Egyszerű szám, mely leírja a diverzitást, figyelembevéve a fajok relatív gyakoriságait - eltérő érzékenység
Diverzitási indexek
Pin
i=1Σ
1/(1-n)i=S mikor n = 0 akkor Sn=1, Shannon index n=2 , Simpson index.n=3,..Magas érték – ritka fajok alulbecslése
A Simpson diverzitás
Annak a valószínűsége, hogy két random módon választott egyed külön fajhoz tartozik.
– Egy faj van jelen, p = 1.0– Ha minden minta különböző fajt tartalmaz, p
= 0.0
DQ = 1 - i pi × pi
i faj fogási valószínűsége = pi.
i faj dupla fogási valószínűsége = pi * pi.n faj dupla fogási valószínűsége
= p(sp1) + p(sp2)… +p(spN) = i pi * pi
0 = teljesen különböző, 1 = homogén
Sp. A10p = 1/3
Sp. B10p=1/3
Sp. C10p = 1/3
Sp. A1p=1/30
Sp. B1p = 1/30
Sp. C28p = 28/30
D = 1-(1/9 + 1/9 + 1/9) = 0.667
D = 1-(1/900 + 1/900 + 784/900) = 14/900 = 0.0156
Példa kvadratikus DQ
A Shannon (or Shannon-Wiener) diverzitás
HS = -i[pi*log(pi)]
-Fajszáma és egyenletességre érzékeny- legmagasabb érték, mikor a közösség teljesen egyenletes
E = H / log(S).E = 1 teljes egyenletesség, E 0 dominancia
Sp. A10p = 1/3
Sp. B10p=1/3
Sp. C10p = 1/3
Sp. A1p=1/30
Sp. B1p = 1/30
Sp. C28p = 28/30
H10 = -3*(log10(1/3)*1/3)= -3*(log10(1/3)*1/3)= 0.477
E = H / log(3) = 1,
H10 = 1/30*log10(1/30)+ 1/30*log10(1/30)+ 28/30*log10(28/30)= 0.126
E = H / log(3) = 0.265
Példa Shannon diverzitás - HS
fajtelítődésEltérő intenzitással mintázott élőhelyek összehasonlítása
Pl.: mekkora lenne a fajszám ha egy 1000 mintánk lenne minden időpontból?
ES(m)=Σ(1-(1-pi)m)S
i=1
Egyéb diverzitások..The Berger-Parker Index
HR = Nmax/N
The Brillouin index
HB = ln(N!) - Σln(ni!) N
Diverzitási rendezések…. – eltérő érzékenységek kiküszöbölése
β - diverzitás
- Térbeliség- Direct grádiens elemzések- Whittaker féle β –diverzitás
Számít-e a diverzitás?
Diverzitás – stabilitás hipotézis. (megkérdőjelezhető, valószínűleg, egy hosszú életű parafrázis)
Diverzitás - stabilitás hipotézis: a változatos ökológiai rendszerek hatékonyabbak(John Lawton’s Ecotrans)
A diverzitás hatással van a gyakorlati természetvédelemre: Ok, de néha ellenmondás a diverzitás és természetvédelmi prioritások között