生物多样性

总论

生物多样性主要包含三个层次：基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。
基因多样性：同一物种中，某一群体内或不同群体间，基因和对应的表象的多样性，如同一种植物的花色多样性。
物种多样性：特定区域内，所有或某一类物种（植物、鸟类等）的多样性，如一片森林中的树木多样性。
生态系统多样性：特定区域包含的生态系统的多样性，如同一座山在不同海拔呈现出的不同生态系统的多样性。
生物多样性的其它方面：形态功能多样性（Morphofunctional Diversity）、地区特有物种多样性（Endemic Species Diversity）、农业多样性（Agrodiversity，指一个地区中被人工驯养的动植物的多样性）
- 不同生物在面对相同环境挑战时，结合自身特性进化出的不同形态及其发挥的功能，这一多样性在生态和进化研究中都非常重要。
- 富有地区特有物种的区域，在生物多样性保护中占有特殊地位，破坏此类区域会造成地区特有进化产物不可逆转的丢失。
- 农作物、驯养牲畜的多样性不仅包含了物种的多样性，还包含了人类对生物的改造、管理的知识的多样性，两者同样重要。

最直接的刻画一个区域的生物多样性（物种层次）的方法是列举出该区域中的全部物种，称为该区域的物种丰度（Species Richness，记作S），但实际中常不可行。
通常采用统计学方法估算区域的物种丰度，最常用的方法是利用物种累积曲线（Species Accumulation Curve或Species Discovery Curve）。
物种累积曲线是在一个区域中发现的物种数量，对发现这些物种所花的人力、物力的函数。
如图5，一种绘制物种累积曲线的方法如下：
- 在同一区域选10块采样点。
- 分别记录每个采样点范围内发现的物种。
- 计算每个采样点的物种丰度的平均值。
- 计算任意两个采样点的总物种丰度的平均值。
- 以此类推，至计算所有采用点的总物种丰度。
- 为提高效率，不必将所有可能采样点组合的总物种丰度都计算一次，只需随机挑选固定数量的组合计算即可。
- 当组合的采样点越来越多时，平均总物种丰度会趋向于定值，此值即为物种丰度。

有三种辛普森指标，用处略有不同。
假设一个区域有N个物种，每种的个体数量为<math>n_i</math>，个体总数为n。
第一种辛普森指标记作λ，计算方法为<math>\lambda = \sum_{i = 1}^N \frac{n_i(n_i - 1)}{n(n - 1)}</math>。
另外两种辛普森指标分别是<math>1 - \lambda</math>和<math>\frac{1}{\lambda}</math>。（最常用的是第三种，数值越大多样性越好，下文如无说明即指第三种）
当所有物种的个体数量相等且很大时，辛普森指标取得最大值，约为N。
比较两个物种数量不同的区域的多样性时，常将辛普森指标除以N，有时称为平均度指数（Evenness Index）。

关于生物多样性的价值，常见学说有：经济（Economic）价值、美学（Aesthetic）价值、道德（Ethical）价值。
- 经济价值指能为人类生产生活所利用的价值。
- 美学价值和道德价值学说认为，生物多样性有它自身的独立于人类生产生活的价值，但该价值的基石不同。
- 美学价值认为，生物多样性是大自然的艺术品，其价值能与人类创造出的全部艺术品相当。
- 道德价值认为，自然界中所有物种一律平等，而人类目前垄断了地球绝大部分资源，就更应当加强对其它物种的保护，即保护生物多样性。
联合国的千年生态系统评估（Millennium Ecosystem Assessment）将生物多样性的价值分为：
- 直接价值（Provisioning Service）：人类可直接从不同的生态系统中获取的物质资源。
- 间接价值（Cultural Service）：人类从不同的生态系统获得的非物质资源，如美的感受、运输的便利等。
- 潜在价值（Regulating Service）：不能被人类直接利用的价值，如未被开发的生物可能具有的价值、生态系统对全球气候的调控等。