生态学小汇总（2）

生物多样性类型及其测度方法

生物多样性通常分为四个层次：遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和功能多样性。每个层次有不同的测度指标，具体如下：

1. 遗传多样性（Genetic Diversity）

定义：同一物种内不同个体或种群间的遗传变异。

测度指标：

等位基因数目（Number of Alleles）：特定基因座上不同等位基因的数量。
杂合度（Heterozygosity）：
预期杂合度（HeHe​）：根据哈迪-温伯格平衡计算的杂合度，He=1−∑pi2He​=1−∑pi2​，其中pipi​为等位基因频率。
观测杂合度（HoHo​）：实际观测到的杂合个体比例。
核苷酸多样性（π，Pi）：衡量DNA序列中平均每对核苷酸的差异数，适用于分子数据。
有效种群大小（NeNe​）：反映种群遗传多样性的维持能力，NeNe​越大，多样性越高。

应用场景：

濒危物种保护（如评估华南虎的遗传瓶颈）；
农作物种质资源评价（如水稻抗病基因多样性分析）。

2. 物种多样性（Species Diversity）

定义：特定区域内物种的丰富程度及其分布均匀性，通常分为三个层次：

(1) α多样性（Alpha Diversity）

测度指标：

物种丰富度（Species Richness）：区域内的物种总数，最基础指标。
香农-维纳指数（Shannon-Wiener Index, H'）：

H′=−∑i=1Spiln⁡piH′=−i=1∑S​pi​lnpi​

SS为物种数，pipi​为第ii种的个体比例。
值越大，多样性越高，对稀有物种敏感。
辛普森指数（Simpson Index, D）：

D=1−∑i=1Spi2D=1−i=1∑S​pi2​

值越大，多样性越高，强调优势种的作用。
均匀度（Evenness）：

J′=H′ln⁡SJ′=lnSH′​

反映各物种个体分布的均匀程度。

应用场景：

森林群落调查（如热带雨林与温带森林的多样性对比）；
保护区管理效果评估。

(2) β多样性（Beta Diversity）

测度指标：

Bray-Curtis相异度（Bray-Curtis Dissimilarity）
BC=∑∣xi−yi∣∑(xi+yi)
xi​和yi​为两个群落中第ii种的个体数。
值范围0（完全相同）到1（完全不同）。

Jaccard指数（Jaccard Index）：
J=A/(A+B+C)
AA为两群落共有种数，BB和CC为独有种数。

Sørensen指数：类似Jaccard，但计算方式为2A/(2A+B+C)

应用场景：

比较不同生境间的物种组成差异（如湿地与草原）；
评估环境梯度对群落的影响。

(3) γ多样性（Gamma Diversity）

测度指标：

区域总物种数：大地理范围内（如整个山脉）的所有物种数目。
α与β多样性的乘积：γ=α×βγ=α×β（Whittaker公式）。

应用场景：

生物地理区划（如全球生物多样性热点区识别）；
区域生态保护规划。

3. 生态系统多样性（Ecosystem Diversity）

定义：不同生态系统类型及其结构、功能的多样性。

测度指标：

生态系统类型数：区域内森林、湿地、草原等类型的数量。
景观异质性指数：
斑块密度（Patch Density）：单位面积内的斑块数量。
香农景观多样性指数：类似物种多样性，反映景观类型丰富度与均匀度。
生态过程指标：如生产力、养分循环速率、抵抗力稳定性。

应用场景：

国家公园生态系统分类管理；
评估土地利用变化对生态服务的影响。

4. 功能多样性（Functional Diversity）

定义：物种功能性状（如体型、食性、生长速率）的差异及其对生态系统功能的贡献。

测度指标：

功能丰富度（Functional Richness）：功能性状空间被占据的体积。
功能均匀度（Functional Evenness）：功能性状分布的均匀性。
功能离散度（Functional Divergence）：物种性状偏离群落平均的程度。
功能分散度（Functional Dispersion）：加权平均的性状差异。

应用场景：

预测生态系统功能（如碳储量、抗干扰能力）；
农业多样化种植设计（如混合种植不同根系深度的作物）。

5. 系统发育多样性（Phylogenetic Diversity）

定义：基于物种进化历史的多样性，反映物种间的遗传差异时间。

测度指标：

Faith’s PD指数：系统发育树上所有分支长度的总和。
净亲缘关系指数（NRI）：群落内物种亲缘关系与随机期望的偏差。

应用场景：

保护优先区划定（如优先保护古老孑遗物种）；
解析群落构建机制（如环境过滤 vs. 竞争排斥）。