生物群落多样性的测度方法

群落的物种数目,即物种丰富度,是最古老、同时也是最基本的一个多样性概念,从对它的估计中可以得到关于物种灭绝速率方面的信息,这对生物多样性保护是非常重要的。已经提出了很多方法来估计九落中的物种数目,这些方法可以分为两大类,即基于理论抽样的方法和基于数据分析的方法。前者包括经典估计方法和贝叶斯估计方法;后者包括对正态分布的积分方法、再抽样方法和种－面积曲线的外推方法。发现：（１）有些方法适用珐动物群落     

生物群落多样性的测度方法VI：与多样性测度有关的统计问题

物种多样性测度是（群落的）总体参数,它们常常是未知的,需要通过抽样将它们估计出来,因此,必须了解估计量的抽样性质。本文对与一些多样性测度的均值、方差的估计和假设检验以及大、小样本分布等有关的问题作了综述。可以看出大多数多样性测度的抽样性质还不清楚,有些甚至根本就没有研究过。Ｐｉｅｌｏｕ的合并样方法和刀切法是两个比较通用的方法,用它们可以解决其中的一些问题。但相比之下,刀切法更实用。     

生物群落多样性的测度方法Ⅵ:与多样性测度有关的统计问题

物种多样性测度是(群落的)总体参数,它们常常是未知的,需要通过抽样将它们估计出来,因此,必须了解估计量的抽样性质.本文对与一些多样性测度的均值、方差的估计和假设检验以及大、小样本分布等有关的问题作了综述.可以看出大多数多样性测度的抽样性质还不清楚,有些甚至根本就没有研究过.Pielou的合并样方法和刀切法是两个比较通用的方法,用它们可以解决其中的一些问题.但相比之下,刀切法更实用.     

北京东灵山地区植物群落多样性研究：VI.几处类型植物群落物种数目 …

采用经验贝叶斯方法、非参数方法（刀切法和自助法）和种－面积曲线外推方法对北京东灵山地区５种类型植物群落的物种数目进行了估计，考察了这些方法的估计行为，从中得出如下结论：（１）只要抽样强度不是很小，经验贝叶斯方法就能给出群落物种数目很好的估计，但与非参数方法相比，其估计的标准差较大；（２）在适当的抽样强度下，非参数方法也能给出群落物种数目很好的估计。如果抽样强度过低，则估计值也偏低；相反，如果抽样强     

生物群落多样性的测度方法VI：与多样性测度中有关的统计问题

物种多样性测度是(群落的)总体参数,它们常常是未知的,需要通过抽样将它们估计出来,因此,必须了解估计量的抽样性质。本文对与一些多样性测度的均值、方差的估计和假设检验以及大、小样本分布等有关的问题作了综述。可以看出大多数多样性测度的抽样性质还不清楚,有些甚至根本就没有研究过。Pielou的合并样方法和刀切法是两个比较通用的方法,用它们可以解决其中的一些问题。但相比之下,刀切法更实用。     

北京东灵山地区植物群落多样性研究 Ⅵ.几种类型植物群落物种数目的估计

采用经验贝叶斯方法、非参数方法（刀切法和自助法）和种－面积曲线外推方法对北京东灵山地区５种类型植物群落的物种数目进行了估计,考察了这些方法的估计行为,从中得出如下结论：（１）只要抽样强度不是很小,经验贝叶斯方法就能给出群落物种数目很好的估计,但与非参数方法相比,其估计的标准差较大;（２）在适当的抽样强度下,非参数方法也能给出群落物种数目很好的估计。如果抽样强度过低,则估计值也偏低;相反,如果抽样强度过高,则估计值也偏高。但在各种抽样强度下,非参数方法估计的标准差都比经验贝叶斯方法的小;（３）种－面积曲线２、３、４、５、６可以给出群落物种数目较好的估计,曲线１的估计值偏高,而曲线７、８、９、１０的估计值则偏低;（４）经过几种方法的综合比较,可以对群落１、２、３、４、５的各层及整个群落的物种数目分别做出如下估计;乔木层１６、１９、２１、１２、１６,灌木层１３、１５、２１、１４、２１,草本层４９、４６、５４、８２、５５,整个群落７９、８０、９６、１０７、９２。     

区域或全球物种数目的估计方法

本文综述了估计区域或全球物种数目的一些方法,它们是：１）从已知区域或动植物区系进行简单的外推;２）通过抽样进行外推（包括Ｅｒｗｉｎ的方法以及Ｈｏｄｋｉｎｓｏｎ和Ｃａｓｓｏｎ的方法）３）Ｍａｙ的两种方法（包括基于食物网结构的方法和基于个体大小的方法）;４）分类学家的观点;５）基于物种描述速度的方法和基于物种累积函数的方法;并对各种方法的局限性进行了讨论。最后得出结论,需要同时用几种方法,以给出与一个既定的分类群中的物种数目相吻合的一些估计．     

微生物群落多样性数学表征方法及其在污水处理系统研究中的应用

微生物群落在调节全球气候、人类健康和工业生物技术应用中扮演着重要角色。定量表征微生物群落多样性是认识微生物群落基本特征、动态变化和功能的前提。本文介绍了常用的α多样性指数,包括物种数目、Shannon-Weaver指数、Simpson多样性指数和Hill多样性指数;并介绍了其他多样性评估方法及其原理,包括能够评价样本对微生物群落各物种覆盖程度的稀释性曲线和Good’s coverage指数,以及能估算群落多样性的Chao1、ACE指数和基于物种丰度分布曲线的模型方法;并以最大规模的生物技术应用——污水处理厂为例,介绍了这些方法在认识微生物群落多样性中的应用。现有研究表明:所检测到的城市污水处理厂中微生物群落的物种数目和Shannon-Weaver指数随检测方法解析通量(样本大小)的增加而增大;但现有方法仍无法反映城市污水处理厂微生物群落的真实多样性。基于特定的物种丰度分布曲线对DNA样本数据进行模拟和重建,结果表明对群落物种数目的评估存在较大的不确定性;Shannon-Weaver指数,特别是Simpson多样性指数等受低丰度物种影响较小,可以准确计算,是评价和比较微生物群落分类学多样性的好手段。改进模型拟合方法和加大取样深度能提高微生物群落物种数目的评估精度。此外,认识微生物群落其他方面的多样性如系统发育多样性和功能多样性,也对认识微生物生态特征具有重要意义。     

生物群落多样性的测度方法：Ⅰα多样性的测度方法（下）

生物群落多样性的测度方法Ⅰα多样性的测度方法（下）马克平（中国科学院植物研究所,北京１０００４４）刘玉明（北京市教育学院,北京１０００４４）１物种多样性指数物种多度分布模型对群落的多样性数据进行了很好的描述。当观察到的数据较好地服从某一理论分布时,则...     

运用稀疏法分析物种丰富度的海拔梯度分布格局:以样方实测乔木种数据为例

植物物种丰富度随山地海拔梯度的变化格局是生物多样性研究的热点之一.基于种-面积关系的任何模型对群落物种数目所作估计,其精度都依赖于样本的代表性、抽样尺度以及所涉及的分类群.作者以秦岭南坡森林群落样方实测的乔木种数据为例,借鉴群落最小面积(minimum area,MA)的概念及其确定方式,利用稀疏法(rarefacti...     

Fungal diversity in ectomycorrhizal communities: sampling effort and species detection

A number of recent review articles on ectomycorrhizal (ECM) fungal community diversity have highlighted the unprecedented increase in the number of publications on this ecologically important but neglected area. The general features of these species-rich, highly dynamic and complex communities have been comprehensively covered but one aspect crucial to our assessment of diversity, namely the sampling of ECM communities has received less attention. This is a complex issue with two principal components, the physical sampling strategy employed and the life cycle traits of the ECM fungi being examined. Combined, these two components provide the image that we perceive as ECM diversity. This contribution will focus primarily on the former of these components using a recent study from a pine forest in central Sweden to highlight some sampling problems and also to discuss some features common to ECM communities. The two commonly used elements of diversity, species richness and community evenness, present rather different problems in the assessment of ECM diversity. The applicability of using current measures of abundance (number or percentage of root tips colonised) to determine community evenness is discussed in relation to our lack of knowledge on the size of individual genets of ECM fungi. The inherent structure of most ECM communities, with a few common species and a large number of rare species, severely limits our ability to accurately assess species richness. A discussion of theoretical detection limits is included that demonstrates the importance of the sampling effort (no. of samples or tips) involved in assessing species richness. Species area abundance plots are also discussed in this context. It is suggested that sampling strategy (bulk samples versus multiple collections of single tips) may have important consequences when sampling from communities where root tip densities differ. Finally, the need for studies of the spatial distribution of ECM on roots in relation to small-scale soil heterogeneity and of the temporal aspects of ECM community dynamics is raised.     

土壤肥力和物种属性决定亚高寒草甸实验群落的生产力

生物多样性与生态系统功能之间的关系及其形成的内在机制还存在很多争议。为了揭示植物群落生产力形成的生态学机制, 采用盆栽方法探讨了物种多样性、物种属性以及施肥水平与植物群落生产力之间的关系。研究结果显示: 在不施肥和每盆施5.0 g磷酸二铵的条件下, 随着物种多样性的增加, 地上生物量增加不显著; 在每盆施10.0 g磷酸二铵的条件下, 随着物种多样性的增加, 地上生物量显著增加。相对于中华羊茅(Festuca sinensis)而言, 垂穗披碱草(Elymus nutans)和垂穗鹅观草(Roegneria nutans)对群落生产力的贡献较大, 但在不同施肥水平和播种密度下, 其影响不完全相同。这表明物种多样性对群落生产力的影响随着土壤肥力的变化而变化; 并且植物群落生产力受组成群落的物种属性影响较大, 而物种属性又与特定时间和特定生境下资源的利用方式相联系。在高肥力水平下, 物种多样性之所以对群落生产力具有正效应, 可能是因为高肥力水平增加了可利用的生态位空间, 最终仍体现在物种组合上。因此, 植物群落的生产力与物种多样性之间没有必然的联系, 而与土壤肥力和土壤肥力决定的物种属性有关。     

历山自然保护区猪尾沟森林群落植物多样性研究

采用丰富度指数、物种多样性指数和均匀度指数对山西历山自然保护区猪尾沟森林群落多样性进行研究。结果表明 :1 )同一群落内 ,多样性指数存在一定的波动范围 ;不同群落间 ,物种多样性也存在差异 ,但其并不一定具有统计学意义。由此表明 ,群落之间存在差异 ,同时也存在着连续性。 2 )海拔高度是决定本区多样性分布格局的主导因子 ,随着群落分布海拔高度的增加 ,多样性呈一致的上升趋势 ,即多样性与海拔呈正相关关系。 3)群落物种多样性对海拔的敏感性由大到小的次序为草本层 >乔木层 >灌木层 ,其中乔木层的丰富度指数、草本层均匀度指数与海拔有着极显著的正相关关系 ,而乔木层的多样性指数、草本层的丰富度指数与海拔有着极显著的负相关关系 ,灌木层的多样性与海拔没有显著的相关性。 4)群落中不同结构、不同层次对群落总体多样性的贡献是不同的 ,两种测定方法所产生的总体多样性之间呈显著相关关系 ,表明给定加权参数的测定方法没有影响客观生态意义的反映 ,同时也更好地反映出群落结构对于群落多样性的功能差异     

COMMUNITY COMPOSITION AND NICHE CHANGE CHARACTERISTICS OF DOMINANT SPECIES IN THE WIND-BREAKING AND SAND-FIXING FOREST, XINJIANG, CHINA

 以塔里木河下游绿洲外围大型防风固沙林为研究对象, 采用基于Simpson多样性指数的生态位宽度公式和Pianka生态位重叠测度公式, 在群落梯度上按重要值大小筛选出优势种群进行生态位分析, 探讨这些群落在4~7年的发育过程中生态位变化特点。结果表明: 1)经过4年的发育, 植物种组成简单的人工防风固沙林由于乡土植物种的侵入, 演变成为人工-天然植物群落, 不同地段群落中的优势种群发生了较大的变化, 优势种群共7个。芦苇(Phragmites communis)、花花柴(Karelinia caspica)和盐生草(Halogeton glomeratus)这3个乡土植物种侵入后逐渐成为优势种群, 而原人工群落主要建群种宁夏枸杞(Lycium barbarum)种群逐渐消退; 7年后, 优势种群共6个。由于水分条件的变化, 多枝柽柳(Tamarix ramosissima)成为优势种群, 而芦苇降为亚优势种群, 盐生草种群发生消退; 2)人工-天然植物群落中优势种群以耐旱耐盐碱植物占主要优势向占绝对优势的方向发展, 其生态位宽度变化幅度为0.56~0.86, 生态位宽度排序为芦苇>花花柴>头状沙拐枣(Calligonum caput-medusae)>沙枣(Elaeagnus angustifolia)>胡杨(Populus euphratica)>多枝柽柳>梭梭(Haloxylon ammodendron)>盐生草; 3)生态位重叠最大值发生在头状沙拐枣和胡杨种群之间; 4)在乡土植物种向人工群落侵入的过程中, 生态位宽度较大(或较小)的种群, 它们所构成的种对间生态位重叠既有较大的, 也有较小的, 可见生态位宽度与生态位重叠程度无相关性; 表明在现阶段群落演变中, 植物对环境资源存在着激烈的竞争和高的空间异质性。     

资源互补效应对多样性-生产力关系的影响

许多有关物种多样性-生态系统功能关系的观察、理论和实验研究都表明, 在局域尺度范围内, 植物种多样性对生态系统生产力存在正效应。 然而, 对于促成这种关系的潜在生态学机制却缺乏足够的了解。 该实验利用9种一年生栽培牧草, 采用各物种单播及混播的方法, 构建不同多样性梯度的实验群落, 对物种多样性与生态系统生产力的关系及资源互补效应对系统生产力的影响进行了研究。 结果表明, 在一年生植物群落内,植物种多样性在一定程度内对系统生产力存在正效应, 物种多样性与生产力呈二次函数关系, 关系式为y = -98.449x² + 1 039.2 x - 42.407, (R² = 0.423 1)。 各物种在资源利用、生长速度和竞争能力等功能特征方面存在较大差异, 最高产物种和最低产物种间产量相差5.8倍。 在同一多样性梯度内, 不同物种组合的群落间生产力和互补效应也存在较大差异, 说明物种的成分对生态系统生产力也有重要影响。 同时,在混播群落中程度不同地存在着资源的互补性利用, 说明物种多样性对系统生产力有增强作用, 但相关分析表明, 互补效应和物种多样性间不存在显著相关关系。互补效应的4种计算方法所反映的资源互补程度有所不同, 每种方法各有利弊, 在对系统的多样性效应作用机制进行评价时, 应根据具体情况, 同时采用几种方法, 以利于对资源互补效应做出恰当的估测。     

甘肃荒漠蜥蜴群落结构的研究

甘肃民勤地区荒漠晰蝎群落多样性与植物种数、植物多样性呈不显著负相关,与植物高度呈不显著正相关(P>0.1),与土壤含水量和pH值几乎无关。而与植物密度,植被覆盖度,食物种数、密度和多样性显著负相关(P<0.05)。植物密度、植被覆盖度和食物是荒漠晰蝎群落结构的主导因子。主导因子通过对群落中优势种种群密度的调节控制群落结构。     

群落生态学的中性理论

生物多样性的分布格局和维持机制一直是群落生态学研究的核心问题,其中的关键是物种的共存机制。长期以来,生态位分化的思想在这一研究领域占据着主导地位。然而这一理论在解释热带雨林很高的物种多样性时遇到了困难。而以Hubbell为代表提出的群落中性漂变理论则假定在同一营养级物种构成的群落中不同物种的不同个体在生态学上可看成是完全等同的;物种的多度随机游走,群落中的物种数取决于物种灭绝和物种迁入/新物种形成之间的动态平衡。在这一假定之下,该理论预言了两种统计分布。一种是集合群落在点突变形成新物种的模式下其各个物种相对多度服从对数级数分布,而受扩散限制的局域群落以及按照随机分裂为新物种模式形成的集合群落则服从零和多项式分布。与生态位理论相反,中性理论不以种间生态位差异作为研究群落结构的出发点,而是以物种间在个体水平上的对等性作为前提。该理论第一次从基本生态学过程(出生、死亡、迁移、物种分化)出发,给出了群落物种多度分布的机理性解释,同时其预测的物种多度分布格局在实际群落中也得到了广泛的印证。因此,中性理论自诞生以来便在生态学界引发了极大的反响,也包括一些反对的声音。该文重点综述了关于中性理论的假设、预测和物种形成模式等方面的最新研究进展,包括中性理论本身的发展、关于中性理论的假设和预测的合理性检验以及在集合群落尺度上物种分化模式的讨论;并指出未来发展方向可能是在生态位理论和中性理论之间架起一座桥梁,同时发展包含随机性的群落生态位模型,以及允许种间差异的近中性模型。     

Sweeping beauty: is grassland arthropod community composition effectively estimated by sweep netting?

Arthropods are critical ecosystem components due to their high diversity and sensitivity to perturbation. Furthermore, due to their ease of capture they are often the focus of environmental health surveys. There is much debate regarding the best sampling method to use in these surveys. Sweep netting and pan trapping are two sampling methods commonly used in agricultural arthropod surveys, but have not been contrasted in natural grassland systems at the community level. The purpose of this study was to determine whether sweep netting was effective at estimating arthropod diversity at the community level in grasslands or if supplemental pan trapping was needed. Arthropods were collected from grassland sites in Montana, USA, in the summer of 2011. The following three standardized evaluation criteria (consistency, reliability, and precision) were developed to assess the efficacy of sweep netting and pan trapping, based on analyses of variations in arthropod abundances, species richness, evenness, capture frequency, and community composition. Neither sampling method was sufficient in any criteria to be used alone for community‐level arthropod surveys. On a taxa‐specific basis, however, sweep netting was consistent, reliable, and precise for Thysanoptera, infrequently collected (i.e., rare) insects, and Arachnida, whereas pan trapping was consistent, reliable, and precise for Collembola and bees, which is especially significant given current threats to the latter's populations worldwide. Species‐level identifications increase the detected dissimilarity between sweep netting and pan trapping. We recommend that community‐level arthropod surveys use both sampling methods concurrently, at least in grasslands, but likely in most nonagricultural systems. Target surveys, such as monitoring bee communities in fragmented grassland habitat or where detailed information on behavior of the target arthropod groups is available can in some instances employ singular methods. As a general ecological principle, consistency, reliability, and precision are appropriate criteria to evaluate the applicability of a given sampling method for both community‐level and taxa‐specific arthropod surveys in any ecosystem.     

The quest for trait convergence and divergence in community assembly: are null‐models the magic wand?

The relevance of neutral versus niche‐based community assembly rules (i.e. the processes sorting species present in a larger geographical region into local communities) remains to be demonstrated in ecology and biogeography. To attempt to do this, a number of complex null models are increasingly being used that compare observed community functional diversity (FD, i.e. the extent of trait dissimilarity between coexisting species) with randomly simulated FD. However, little is known about the performance of these null models in detecting non‐neutral community assembly rules such as trait convergence and divergence of communities (supposedly revealing habitat selection and limiting similarity, respectively). Here, using both simulated and field communities, I show that assembly rule detection varies systematically with the magnitude of the observed FD, so that these null models do not really succeed in breaking down the observed functional relationships between species. This is a particular concern, making detection of community assembly dependent on: (1) the pool of samples considered, and (2) the capacity of observed FD to correctly discriminate these rules. Null models should be more thoroughly described and validated before being considered as a magic wand to reveal assembly patterns.