Chỉ số đa dạng sinh học

Chỉ số Shannon 1. Chỉ số đa dạng sinh học 1.1. Định nghĩa Một chỉ số đa dạng là một công thức đo lường sự đa dạng loài trong một quần xã. Những chỉ số đa dạng cung cấp nhiều thông tin về cấu trúc quần xã hơn là chỉ đơn giản là sự phong phú về loài (như là số loài có mặt), nắm giữ tương đối nhiều những loài khác nhau trong việc tính toán. Những chỉ số đa dạng cung cấp nhiều thông tin quan trọng về sự quý hiếm và tính chất chung của những loài trong một quần xã. Khả năng để xác định số lượng đa dạng trong cách này là một công cụ quan trọng cho các nhà sinh học đang cố gắng hiểu về cấu trúc quần xã. 1.2. Các chỉ số đa dạng sinh học Các chỉ số dùng trong đánh giá đa dạng sinh học: đa dạng loài, log Alpha, log-Normal Lambda, chỉ số Simpson, McIntosh, Berger-Parker, chỉ số Shannon-Wiener, Brillouin . Trong đó, những cách tính thông thường nhất về đa dạng sinh học là đa dạng loài, chỉ số Simpson và chỉ số Shannon. ã Đa dạng loài (S): là tông số sinh vât khac nhau hiên diên. Đây là cách tính đơn giản nhất về đa dạng sinh học. Tuy nhiên, cách tính này không xác định được mật độ phân bố tổ chức trong những loài cụ thể đó. ã Chỉ số Simpson (D): một cách tính cả độ phong phú và tỷ lệ (%) của mỗi loài là chỉ số đa dạng sinh học Simpson. Đây là công cụ hữu ích cho các nhà sinh thái về sinh vật trên cạn và sống trong nước trong nhiều năm và sẽ giúp chúng ta hiểu các dữ liệu số của sinh vật vàkiểu sinh sống ở một môi trường cụ thể.

pdf7 trang | Chia sẻ: aloso | Lượt xem: 9038 | Lượt tải: 5download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Chỉ số đa dạng sinh học, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Đ I H C KHOA H C T NHIÊN – Đ I H C QU C GIA TP H CHÍ MINHẠ Ọ Ọ Ự Ạ Ọ Ố Ồ CH S ĐA D NG SINH H CỈ Ố Ạ Ọ CH S SHANNONỈ Ố Nhóm môn h c:ọ Võ Đoàn Trúc Dân 0617014 Lê Th Thanh Phúc 0617059ị Nguy n Hào Quang 0617062ễ Tr n Th Thanh Thúy 0617080ầ ị Tr n Th C m Tú 0617092ầ ị ẩ 4/12/2009 Ch s đa d ng sinh h c ỉ ố ạ ọ Ch s Shannonỉ ố 1. Ch s đa d ng sinh h cỉ ố ạ ọ 1.1. Đ nh nghĩaị M t ch s đa d ng là m t công th c đo l ng s đa d ng loài trong m t qu n xã. Nh ngộ ỉ ố ạ ộ ứ ườ ự ạ ộ ầ ữ ch s đa d ng cung c p nhi u thông tin v c u trúc qu n xã h n là ch đ n gi n là s phongỉ ố ạ ấ ề ề ấ ầ ơ ỉ ơ ả ự phú v loài (nh là s loài có m t), n m gi t ng đ i nhi u nh ng loài khác nhau trong vi cề ư ố ặ ắ ữ ươ ố ề ữ ệ tính toán. Nh ng ch s đa d ng cung c p nhi u thông tin quan tr ng v s quý hi m và tính ch tữ ỉ ố ạ ấ ề ọ ề ự ế ấ chung c a nh ng loài trong m t qu n xã. Kh năng đ xác đ nh s l ng đa d ng trong cáchủ ữ ộ ầ ả ể ị ố ượ ạ này là m t công c quan tr ng cho các nhà sinh h c đang c g ng hi u v c u trúc qu n xã.ộ ụ ọ ọ ố ắ ể ề ấ ầ 1.2. Các ch s đa d ng sinh h cỉ ố ạ ọ Các ch s dùng trong đánh giá đa d ng sinh h c: đa d ng loài, log Alpha, log-Normalỉ ố ạ ọ ạ Lambda, ch s Simpson, McIntosh, Berger-Parker, ch s Shannon-Wiener, Brillouin…ỉ ố ỉ ố Trong đó, những cách tính thông th ng nh t v đa d ng sinh h c là đa d ng loài, ch sườ ấ ề ạ ọ ạ ỉ ố Simpson và ch s Shannon.ỉ ố • Đa d ng loài (S): là tông sô sinh vât khac nhau hiên diên. Đây là cách tính đ n gi n nh t vạ ̉ ́ ̣ ́ ̣ ̣ ơ ả ấ ề đa d ng sinh h c. Tuy nhiên, cách tính này không xác đ nh đ c m t đ phân b hay tạ ọ ị ượ ậ ộ ố ổ ch c trong nh ng loài c th đó.ứ ữ ụ ể • Ch s Simpson (D): m t cách tính c đ phong phú và t l (%) c a m i loài là ch s đaỉ ố ộ ả ộ ỷ ệ ủ ỗ ỉ ố d ng sinh h c Simpson. Đây là công c h u ích cho các nhà sinh thái v sinh v t trên c nạ ọ ụ ữ ề ậ ạ và s ng trong n c trong nhi u năm và s giúp chúng ta hi u các d li u s c a sinh v t vàố ướ ề ẽ ể ữ ệ ố ủ ậ ki u sinh s ng m t môi tr ng c th .ể ố ở ộ ườ ụ ể 2. Ch s Shannonỉ ố 2.1. Đ nh nghĩaị Ch s Shannon,ỉ ố đôi khi đ c g i là ch s Shannon-Wiener hay ch s Shannon-Weaver, làượ ọ ỉ ố ỉ ố m t cách đo l ng c a các nhà sinh thái h c khi h th ng bao g m nhi u cá th mà m i cá thộ ườ ủ ọ ệ ố ồ ề ể ỗ ể đ c nh n d ng và ki m đ nh. V i m t m u nh , ch s này là t s c a s l ng c a m t loàiượ ậ ạ ể ị ớ ộ ẫ ỏ ỉ ố ỷ ố ủ ố ượ ủ ộ v i các giá tr c a loài đó (nh là sinh kh i, hay s s n xu t) trong qu n xã hay chu i th c ăn.ớ ị ủ ư ố ự ả ấ ầ ỗ ứ Cách tính này đ n t thuy t thông tin và tính toán s s p x p (hay không s p x p) c a m tế ừ ế ự ắ ế ắ ế ủ ộ k s đi n t và nhà toán h c ng i M Claude Shannon (30/4/1916 –24/2/2001) đ c bi t t iỹ ư ệ ử ọ ườ ỹ ượ ế ớ là cha đ c a thuy t thông tin. Ch s Shannon l n đ u tiên đ c đ a ra trong thuy t thông tinẻ ủ ế ỉ ố ầ ầ ượ ư ế c a Claude Shannon năm 1948. Trong nghiên c u sinh thái h c, s s p x p này đ c đ c tr ngủ ứ ọ ự ắ ế ượ ặ ư b i s l ng cá th quan sát đ c c a m i loài trong vùng m u.ở ố ượ ể ượ ủ ỗ ẫ Các tên g i khác c a ch s Shannon là Shannon-Wiener hay Shannon-Weaver là cách g iọ ủ ỉ ố ọ sai. Warren Weaver hay Nobert Wiener th ng đ c coi là đ ng tác gi v i thuy t thông tinườ ượ ồ ả ớ ế c a Shannon. Tuy nhiên đây đ u là nh ng hi u l m. Tên đúng c a ch s này là “ch sủ ề ữ ể ầ ủ ỉ ố ỉ ố Shannon” ( Shannon index). 2.2. Cách tính  Các b c tinhướ ́ : 1. Chia sô ca thê Ń ́ ̉ 1 cua loai s 1 cho tông sô ca thê cua tât ca cac loai. Đo la P̉ ̀ ố ̉ ́ ́ ̉ ̉ ́ ̉ ́ ̀ ́ ̀ i. 2. Tính ln(P1) ho c log(Pặ 1) c s 2.ơ ố 3. Lăp lai b c đo cho tât ca nh ng loai khac ma ban co. Loai cuôi cung la loai th S.̣ ̣ ướ ́ ́ ̉ ữ ̀ ́ ̀ ̣ ́ ̀ ́ ̀ ̀ ̀ ứ 4. Tính tông - (P̉ i * ln[Pi]) ho c - (Pặ i * log[Pi]) v i s loài là S, kêt qua nhân đ c là gia tri H – chớ ố ́ ̉ ̣ ượ ́ ̣ ỉ s đa d ng Shannon.ố ạ Công th c tính:ứ ho c ặ H = chi sô đa dang Shannon.̉ ́ ̣ Pi = t l cua m t loài i trên toan bô qu n xãỷ ệ ̉ ộ ̀ ̣ ầ S = sô loai đêm đ ć ̀ ́ ượ ∑ = tông t loai 1 đên loai S̉ ừ ̀ ́ ̀  Ví d :ụ cách tính ch s Hỉ ố Loài chim Ni Pi ln Pi - (Pi * ln Pi) Chim bô câù 96 0.96 -0.041 0.039 Chim cô đỏ ̉ 1 0.01 -4.61 0.046 Chim sao đá́ 1 0.01 -4.61 0.046 Quạ 1 0.01 -4.61 0.046 Chim sẻ 1 0.01 -4.61 0.046 T ngổ 100 0.223 Ch s Shannon: H = 0.039 + 0.046 + 0.046 + 0.046 + 0.046 = 0.223ỉ ố 2.3. Ch s cân b ng Shannonỉ ố ằ M t cách đo khác c a ch s Shannon có "S" s loài có trong m u th , và E là m c ngangộ ủ ỉ ố ố ẫ ử ứ b ng cho các loài này.ằ Công th c tính E: ứ E = H / Hmax E = H / ln (S) ho c ặ E= H / log(S) E luôn n m trong kho ng 0 – 1.ằ ả N u E = 1, các loài đ u bìnhđ ng trong môi tr ng s ng hi n t i.ế ề ẳ ườ ố ệ ạ 2.4. Ví dụ M t ví d c th : tính ch s Shannon trên 3 m u sinh v t.ộ ụ ụ ể ỉ ố ẫ ậ M u Iẫ Loài S cá thố ể Pi ln(pi) pi*ln(i) A 24 0.44 -0.81 -0.36 B 20 0.37 -0.99 -0.37 C 7 0.13 -2.04 -0.26 D 3 0.06 -2.89 -0.16 T ngổ 54 1 H= 1.15 M u Iẫ I A 48 0.44 -0.81 -0.36 B 40 0.37 -0.99 -0.37 C 14 0.13 -2.04 -0.26 D 6 0.06 -2.89 -0.16 T ng ổ 108 1 H= 1.15 M u IIIẫ A 24 0.41 -0.88 -0.37 B 20 0.34 -1.06 -0.37 C 7 0.12 -2.11 -0.26 D 3 0.05 -2.96 -0.15 E 3 0.05 -2.96 -0.15 F 1 0.02 -4.06 -0.07 T ng ổ 58 1 H= 1.36 2.5. Nh n xétậ - Có th th y r ng đ i v i b t kỳ s l ng cho các loài, có m t giá tr t i đa có th c a H:ể ấ ằ ố ớ ấ ố ượ ộ ị ố ể ủ H max = lnS x y ra khi t t c các loài đang t n t i v i s l ng b ng nhau.ả ấ ả ồ ạ ớ ố ượ ằ - Ch s này không bi n đ i theo kích th c m u, nh ng bi n đ i v i t l các loài thêmỉ ố ế ổ ướ ẫ ư ế ổ ớ ỷ ệ vào m u đó.ẫ Có nhi u loài trong m t qu n xã, giá tr H s cao.ề ộ ầ ị ẽ Qu n xã A v i chi môt loai se co môt gia tri H = 0 vi Pầ ớ ̉ ̣ ̀ ̃ ́ ̣ ́ ̣ ̀ i se băng 1 va khi đ c nhân v i ln P̃ ̀ ̀ ượ ớ i (ln Pi = 0). - Nêu cac loai phân bô ngang b ng nhau, gia tri H se cao. Vi vây t gia tri H đ c không chí ́ ̀ ̉ ằ ́ ̣ ̃ ̀ ̣ ừ ́ ̣ ượ ̉ biêt sô loai ma con biêt đ c s giau co cua loai đ c phân bô trong sô tât ca nh ng loai tronǵ ́ ̀ ̀ ̀ ́ ượ ự ̀ ́ ̉ ̀ ượ ̉ ́ ́ ̉ ữ ̀ qu n xã.ầ - Nh v y, giá tr H cao là s k t h p c a s đa d ng v loài và s cân b ng s l ngư ậ ị ự ế ợ ủ ự ạ ề ự ằ ố ượ gi a các loài.ữ 2.6. ng d ng chí s ShannonỨ ụ ố - Ch s Shannon đ c s d ng đ so sánh s đa d ng gi a các m u môi tr ng s ng; soỉ ố ượ ử ụ ể ự ạ ữ ẫ ườ ố sánh gi a hai môi tr ng s ng khác nhau; ho c so sánh trong m t môi tr ng s ng theoữ ườ ố ặ ộ ườ ố th i gian đ th y s thay đ i đa d ng sinh h c.ờ ể ấ ự ổ ạ ọ - Ch s Shannon ch ra m c đ ô nhi m trong môi tr ng th y v c:ỉ ố ỉ ứ ộ ễ ườ ủ ự • H<1 r t nhi m b n (polysaprobic)ấ ễ ẩ • H 1 – 2 nhi m b n v a m c α (α mesosaprobic)ễ ẩ ừ ứ • H 2 - 3 nhi m b n v a m c β (β mesosaprobic)ễ ẩ ừ ứ • H 3 - 4.5 nhi m b n nh (oligosaprobic)ễ ẩ ẹ Tài li u tham kh oệ ả 1. Qu n lý ch t l ng môi tr ng, Nguy n Th Vân Hà, Nhà xu t b n ĐH qu c gia, 2007ả ấ ượ ườ ễ ị ấ ả ố 2. Tài li u internetệ A new phylogenetic diversity measure generalizing the Shannon index and its application to Phyllostomid Bats, Benjamin Allen et al., 2009 Choosing between diversity indices, James A. Danoff-Burg, Department of Ecology, Evolution & Environmental Biology, Columbia University, 2003.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfChỉ số đa dạng sinh học.pdf
Tài liệu liên quan