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∑Spilnpi

- 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∑Spi2

- 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）。