物种多样性与物种丰富度
物种多样性与物种丰富度
1. 物种丰富度（Species Richness）
定义：物种丰富度是某一特定区域内所包含的物种数目。
特点：
它是最直观和最基本的生物多样性指标。
只考虑“有多少种”，不考虑各物种在数量上是否均衡。
举例：
A 样地有 10 种鸟类，B 样地有 15 种鸟类，则 B 样地的物种丰富度更高。
但如果 A 样地中 10 种鸟数量分布均匀，而 B 样地中 15 种鸟只有 2 种占绝对优势，则虽然 B 的“丰富度”高，但未必多样性更高。
2. 物种多样性（Species Diversity）
定义：物种多样性是综合考虑某一区域内物种的数目（丰富度）和**个体数量分布的均匀性（evenness）**的指标。
特点：
更全面地反映了群落结构。
在丰富度相同的情况下，若物种分布更均匀，多样性更高。
常用指数：
Shannon-Wiener 指数 (H')：兼顾物种数目和均匀度。
Simpson 指数 (D)：关注优势物种对多样性的影响。
Pielou 均匀度指数 (J')：衡量物种分布均匀程度。
3. 二者的关系与区别
指标 | 物种丰富度 | 物种多样性 |
|---|---|---|
含义 | 区域内物种的数目 | 综合考虑物种数目与均匀性 |
计算 | 直接计数（多少种） | 指数法（Shannon、Simpson 等） |
信息量 | 单一，较粗略 | 综合，信息更全面 |
应用 | 比较不同区域或样地的物种数 | 比较群落结构、稳定性与复杂性 |
4. 举例说明
样地 A：有 5 种植物，每种 20 株。
样地 B：有 5 种植物，但其中 4 种只有 1 株，另一种有 96 株。
两个样地的物种丰富度相同（=5）；
但 A 的物种多样性更高，因为个体分布更均衡。
研究物种丰富度与多样性需要的数据
01物种组成数据
样地调查：记录某一地区或样地中存在的物种种类。
调查方法：样方法、样线法、捕捉与监测（如灯诱、陷阱、红外相机）、环境 DNA（eDNA）。
02物种数量数据
每个物种在样地中的个体数量或覆盖度。
对植物可用株数、盖度、胸径，动物可用个体数、频率或相对丰度。
03环境与空间数据
地理位置（经纬度、海拔）。
栖息地特征（土壤、水文、植被类型）。
气候数据（温度、降水、季节性变化）。
04时间序列数据（长期监测）
可以分析物种多样性随时间的动态变化。
研究方法与指标
01物种丰富度的研究
直接计数：统计区域内所有物种数目。
稀释曲线（Rarefaction curve）：用来比较不同样本量下的物种数，避免样本量不一致造成偏差。
估算方法：Chao1、ACE 等估算未被采集到的稀有物种数。
02物种多样性的研究
α 多样性（局部多样性）
Shannon–Wiener 指数 (H′)：兼顾丰富度和均匀度。
Simpson 指数 (D)：强调优势种。
Pielou 均匀度指数 (J)：表示均匀性。
常用指数：
β 多样性（群落间差异）
衡量不同区域群落组成差异。常用指标：Jaccard、Sørensen 相似性指数、Bray–Curtis 距离。
γ 多样性（区域尺度总多样性）
大尺度下的物种总数。
03统计分析方法
方差分析（ANOVA）：比较不同栖息地的多样性差异。
相关性分析（如 Spearman）：探讨多样性与环境因子的关系。
多元分析：主成分分析（PCA）、典范对应分析（CCA）、非度量多维尺度分析（NMDS）。
现代模型：
物种–面积关系（SAR） 模型。
多样性–环境因子模型（GLM、GAM、线性混合模型）。
宏生态学模型（如 BAMM、HiSSE 研究多样化速率）
影响物种多样性和丰富度的因素
01生物因素
遗传因素：基因组大小、重复元件以及基因家族等。
形态创新：进化过程中出现的新颖的形态特征，能够为物种开辟新的生态位或提升适应能力。
02生态环境和空间尺度因素
气候：温度、降水、气候季节性。
栖息地异质性：复杂多样的环境能容纳更多生态位。
初级生产力：能量和资源供应量。
样地大小：物种–面积关系（样地越大，物种数越多）。
地理位置：纬度梯度（赤道附近多样性最高）。
海拔梯度：常见“中海拔多样性峰值”。
03进化与历史因素
系统发育历史：不同谱系的多样化速率差异。
地质历史：冰期隔离、地壳运动、板块漂移导致分布与多样性差异。
辐射演化（Adaptive radiation）：某些类群在特定区域快速多样化。
04人类活动因素
栖息地破碎化与退化。
入侵物种与外来物种引入。
气候变化（全球变暖、干旱频发）。