Функциональное альфа-разнообразие: новая техника вычисления измерения, основанная на расстояниях и учитывающая внутривидовую изменчивость

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Предложена новая техника оценки функционального разнообразия, являющаяся по существу способом вычисления квадратичной энтропии Рао. В отличие от исходного способа расчета энтропии новый способ учитывает внутривидовую изменчивость и позволяет оценить такие полезные стороны функционального разнообразия, как функциональное богатство, функциональная выравненность, уникальность каждого вида, вклады в функциональное разнообразие внутривидовой изменчивости и каждого вида, и каждого признака в отдельности. Вместе с тем из-за особенностей вычисления предлагаемая техника может быть применима лишь для абсолютного учета всех организмов в рамках “островного” сообщества или же при сборе материала на основе фиксированного выборочного усилия. В статье приведен пример применения предлагаемой техники к реальным данным учетов грызунов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. В. Ушаков

Воронежский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: ushakov@dev-reserve.vsu.ru

заповедник “Галичья гора”

Россия, 399240, Липецкая обл., Задонский р-н, п/о Донское

Список литературы

  1. Whittaker R.H. Evolution and measurement of species diversity // Taxon. 1972. V. 21. № 2/3. P. 213–251. https://doi.org/10.2307/1218190
  2. Macarthur R.H. Species packing and competitive equilibrium for many species // Theoretical Population Biology. 1970. V. 1. № 1. P. 1–11. https://doi.org/10.1016/0040-5809(70)90039-0
  3. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особи, популяции и сообщества. В 2-х т. М.: Мир, 1989. Т. 2. 477 с.
  4. Мэгарран Э. Экологическое разнообразие и его измерение. М.: Мир, 1992. 184 с.
  5. Пианка Э. Эволюционная экология. М.: Мир, 1981. 400 с.
  6. Krebs C.J. Ecology: The experimental analysis of distribution and abundance. N.Y.: Harper and Row, 1985. 800 p.
  7. MacArthur R.H., Wilson E.O. The theory of island biogeography. Princeton: Princeton University Press, 1967. 224 p.
  8. Engelhardt K., Ritchie M. Effects of macrophyte species richness on wetland ecosystem functioning and services // Nature. 2001. V. 411. № 6838. P. 687–689. https://doi.org/10.1038/35079573
  9. Jonsson M., Malmqvist B. Ecosystem process rate increases with animal species richness: evidence from leaf-eating, aquatic insects // Oikos. 2000. V. 89. № 3. P. 519–523. https://doi.org/10.1034/j.1600-0706.2000.890311.x
  10. Naeem S., Thompson L.J., Lawler S.P. et al. Empirical evidence that declining species diversity may alter the performance of terrestrial ecosystems // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences. 1995. V. 347. № 1321. P. 249–262. http://doi.org/10.1098/rstb.1995.0025
  11. Tilman D. Biodiversity: population versus ecosystem stability // Ecology. 1996. V. 77. № 2. P. 350–363. https://doi.org/10.2307/2265614
  12. Huston M. Hidden treatments in ecological experiments: re-evaluating the ecosystem function of biodiversity // Oecologia. 1997. V. 110. P. 449–460. https://doi.org/10.1007/s004420050180
  13. Wardle D.A. Biodiversity, ecosystems and interactions that transcend the interface // Trends in Ecology & Evolution. 1999. V. 14. № 4. P. 125–127. https://doi.org/10.1016/S0169-5347(99)01600-6
  14. Schmid B. The species richness–productivity controversy // Trends in Ecology & Evolution. 2002. V. 17. № 3. P. 113–114. https://doi.org/10.1016/S0169-5347(01)02422-3
  15. Tilman D. Distinguishing between the effects of species diversity and species composition // Oikos. 1997. V. 80. № 1. P. 185. https://doi.org/10.2307/3546532
  16. Lepš J., Brown V.K., Diaz Len T.A. et al. Separating the chance effect from other diversity effects in the functioning of plant communities // Oikos. 2001. V. 92. № 1. P. 123–134. https://doi.org/10.1034/j.1600-0706.2001.920115.x
  17. Hooper D.U., Chapin III F.S., Ewel J.J. et al. Effects of biodiversity on ecosystem functioning: A consensus of current knowledge // Ecological Monographs. 2005. V. 75. № 1. P. 3–35. https://doi.org/10.1890/04-0922
  18. Chauvel A., Grimaldi M., Barros E. et al. Pasture damage by an Amazonian earthworm // Nature. 1999. V. 398. P. 32–33. https://doi.org/10.1038/17946
  19. Petchey O.L., O’Gorman E.J., Flynn D.F.B. A functional guide to functional diversity measures // Biodiversity, Ecosystem Functioning, and Human Wellbeing: An Ecological and Economic Perspective. Oxford: Oxford University Press, 2009. P. 49–59. https://doi.org/10.1093/acprof:oso/9780199547951.003.0004
  20. Chapin III F.S., Walker B.H., Hobbs R.J. et al. Biotic control over the functioning of ecosystems // Science. 1997. V. 277. № 5325. P. 500–504. https://doi.org/10.1126/science.277.5325.500
  21. Pavoine S., Ricotta C. Measuring functional dissimilarity among plots: adapting old methods to new questions // Ecological Indicators. 2019. V. 97. P. 67–72. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2018.09.048
  22. Tilman D., Knops J., Wedin D. et al. The influence of functional diversity and composition on ecosystem processes // Science. 1997. V. 277. № 5330. P. 1300–1302. http://dx.doi.org/10.1126/science.277.5330.1300
  23. Laureto L.M., Cianciaruso M.V., Samia D.S. Functional diversity: an overview of its history and applicability // Natureza & Conservacao. 2015. V. 13. P. 112–116. https://doi.org/10.1016/j.ncon.2015.11.001
  24. Tilman D. Functional diversity // Encyclopedia of Biodiversity. San Diego: Academic Press, 2001. V. 3. P. 109–120. https://doi.org/10.1016/B0-12-226865-2/00132-2
  25. Diaz S., Cabido M. Vive la différence: plant functional diversity matters to ecosystem processes // Trends in Ecology & Evolution. 2001. V. 16. № 11. P. 646–655. http://dx.doi.org/10.1016/S0169-5347(01)02283-2
  26. Gitay H., Noble I.R. What are functional types and how should we seek them? // Plant Functional Types: Their Relevance to Ecosystem Properties and Global Change. Cambridge: Cambridge University Press, 1997. P. 3–19.
  27. Jaksić F.M., Medel R.G. Objective recognition of guilds: testing for statistically significant species clusters // Oecologia. 1990. V. 82. P. 87–92. https://doi.org/10.1007/BF00318537
  28. Solow A.R., Polasky S. Measuring biological diversity // Environmental and Ecological Statistics. 1994. V. 1. № 2. P. 95–103. https://doi.org/10.1007/BF02426650
  29. Hutchinson G.E. Concluding remarks // Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology. 1957. V. 22. P. 415–427. http://dx.doi.org/10.1101/SQB.1957.022.01.039
  30. Rosenfeld J.S. Functional redundancy in ecology and conservation // Oikos. 2002. V. 98. № 1. P. 156–162. https://doi.org/10.1034/j.1600-0706.2002.980116.x
  31. Cornwell W.K., Schwilk L.D., Ackerly D.D. A trait-based test for habitat filtering: convex hull volume // Ecology. 2006. V. 87. № 6. P. 1465–1471. https://doi.org/10.1890/0012-9658(2006)87[1465:attfhf]2.0.co;2
  32. Mason N.W.H., MacGillivray K., Steel J.B. et al. An index of functional diversity // Journal of Vegetation Science. 2003. V. 14. № 4. P. 571–578. https://doi.org/10.1111/j.1654-1103.2003.tb02184.x
  33. Lavorel S., Grigulis K., McIntyre S. et al. Assessing functional diversity in the field – methodology matters! // Functional Ecology. 2007. V. 22. № 1. P. 134–147. https://doi.org/10.1111/j.1365-2435.2007.01339.x
  34. Petchey O.L., Gaston K.J. Functional diversity (FD), species richness and community composition // Ecology Letters. 2002. V. 5. № 3. P. 402–411. https://doi.org/10.1046/j.1461-0248.2002.00339.x
  35. Podani J., Schmera D. On dendrogram-based measures of functional diversity // Oikos. 2006. V. 115. № 1. P. 179–185. https://doi.org/10.1111/j.2006.0030-1299.15048.x
  36. Poos M.S., Walker S.C., Jackson D.A. Functional diversity indices can be driven by methodological choices and species richness // Ecology. 2009. V. 90. № 2. P. 341–347. https://doi.org/10.1890/08-1638.1
  37. Walker B., Kinzig A., Langridge J. Plant attribute diversity, resilience, and ecosystem function: The nature and significance of dominant and minor species // Ecosystems. 1999. V. 2. P. 95–113. https://doi.org/10.1007/s100219900062
  38. Ricotta C. A Note on functional diversity measures // Basic and Applied Ecology. 2005. V. 6. № 5. P. 479–486. https://doi.org/10.1016/j.baae.2005.02.008
  39. Schmera D., Erős T., Podani J. A measure for assessing functional diversity in ecological communities // Aquatic Ecology. 2009. V. 43. P. 157–167. https://doi.org/10.1007/s10452-007-9152-9
  40. Laliberté E., Legendre P. A distance-based framework for measuring functional diversity from multiple traits // Ecology. 2010. V. 91. № 1. P. 299–305. https://doi.org/10.1890/08-2244.1
  41. Ricotta C., Szeidl L. Towards a unifying approach to diversity measures: bridging the gap between the Shannon entropy and Rao’s quadratic index // Theoretical Population Biology. 2006. V. 70. № 3. P. 237–243. https://doi.org/10.1016/j.tpb.2006.06.003
  42. Mason N.W., Mouillot D., Lee W.G. et al. Functional richness, functional evenness and functional divergence: the primary components of functional diversity // Oikos. 2005. V. 111. № 1. P. 112–118. https://doi.org/10.1111/j.0030-1299.2005.13886.x
  43. Villéger S., Mason N.W.H., Mouillot D. New multidimensional functional diversity indices for a multifaceted framework in functional ecology // Ecology. 2008. V. 89. № 8. P. 2290–2301. https://doi.org/10.1890/07-1206.1
  44. de Bello F., Carmona C.P., Lepš J. et al. Functional diversity through the mean trait dissimilarity: resolving shortcomings with existing paradigms and algorithms // Oecologia. 2016. V. 180. № 4. P. 933–940. https://doi.org/10.1007/s00442-016-3546-0
  45. Botta-Dukát Z. Rao’s quadratic entropy as a measure of functional diversity based on multiple traits // Journal of Vegetation Science. 2005. V. 16. № 5. P. 533–540. https://doi.org/10.1111/j.1654-1103.2005.tb02393.x
  46. Chiu C.-H., Chao A. Distance-based functional diversity measures and their decomposition: A framework based on Hill numbers // PLoS ONE. 2014. V. 9. № 7. Art. e100014. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0100014
  47. Ricotta C., Szeidl L. Diversity partitioning of Rao’s quadratic entropy // Theoretical Population Biology. 2009. V. 76. № 4. P. 299–302. https://doi.org/10.1016/j.tpb.2009.10.001
  48. de Bello F., Lavergne S., Meynard C.N. et al. The partitioning of diversity: showing Theseus a way out of the labyrinth // Journal of Vegetation Science. 2010. V. 21. № 5. P. 992–1000. https://doi.org/10.1111/j.1654-1103.2010.01195.x
  49. Cianciaruso M.V., Batalha M.A., Gaston K.J. et al. Including intraspecific variability in functional diversity // Ecology. 2009. V. 90. № 1. P. 81–89. https://doi.org/10.1890/07-1864.1
  50. de Bello F., Lavorel S., Albert C.H. et al. Quantifying the relevance of intraspecific trait variability for functional diversity // Methods in Eco­logy and Evolution. 2011. V. 2. № 2. P. 163–174. https://doi.org/10.1111/j.2041-210X.2010.00071.x
  51. Mouillot D., Mason W.H., Dumay O. et al. Functional regularity: a neglected aspect of functional diversity // Oecologia. 2005. V. 142. № 3. P. 353–359. https://doi.org/10.1007/s00442-004-1744-7
  52. Летопись природы заповедника “Галичья гора” за 2019 год. Книга № 47. Воронеж: Заповедник “Галичья гора”, 2020. 139 с.
  53. Hooper D., Buchmann N., Degrange V. et al. Species diversity, functional diversity and ecosystem functioning // Biodiversity and Ecosystems Functioning: A Current Synthesis. Oxford: Oxford University Press, 2002. P. 195–208.
  54. Громов И.М., Гуреев А.А., Новиков Г.А. и др. Млекопитающие фауны СССР. Ч. 1. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1963. 640 с.
  55. Громов И.М., Ербаева М.А. Млекопитающие фауны России и сопредельных территорий. Зайцеобразные и грызуны. СПб.: 1995. 522 с.
  56. Schmera D., Podani J., Erős T. Measuring the contribution of community members to functional diversity // Oikos. 2009. V. 118. № 7. P. 961–971. https://doi.org/10.1111/j.1600-0706.2009.17076.x

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024