WikiDer > Редкость (экология)

В экология, разрежение это метод оценки видовое богатство по результатам отбора проб. Редкость позволяет рассчитать видовое богатство для заданного количества отдельных образцов на основе построения так называемых кривых разрежения. Эта кривая представляет собой график зависимости количества видов от количества образцов. Кривые разрежения обычно сначала быстро растут, так как обнаруживаются наиболее распространенные виды, но кривые выходят на плато, так как образцы только самых редких видов остаются.^[1]

Проблема, которая возникает при отборе проб различных видов в сообществе, заключается в том, что чем больше будет отобранных особей, тем больше видов будет обнаружено. Кривые разрежения создаются путем случайной повторной выборки пула N образцы несколько раз, а затем нанесение среднего количества видов, обнаруженных в каждом образце (1,2, ... N). "Таким образом, разрежение порождает ожидаемое количество видов в небольшой коллекции п частные лица (или п образцы), выбранные случайным образом из большого пула N образцы. ".^[2]

Набор кривых разрежения из исследования НАСА по биологии^[3]

История

Техника разрежения была разработана в 1968 г. Говард Сандерс в анализе биоразнообразия морских бентических экосистем, поскольку он искал модель разнообразия, которая позволила бы ему сравнивать данные о богатстве видов среди наборов с различными размерами выборки; он разработал кривые разрежения как метод сравнения формы кривой, а не абсолютного числа видов.^[4]

После первоначальной разработки Сандерса техника разрежения претерпела ряд изменений. В статье, критикующей многие методы анализа биоразнообразия, Стюарт Херлберт уточнил проблему, которую он увидел с помощью метода разрежения Сандерса, который переоценил количество видов на основе размера выборки, и попытался уточнить свои методы.^[5] Проблемой завышения оценки занимались и Дэниел Симберлофф, в то время как другие усовершенствования в области разрежения как статистического метода были сделаны Кеном Хеком в 1975 году.^[6]

Сегодня разрежение стало методом не только для измерения видового разнообразия, но и для понимания разнообразия на более высоких таксономических уровнях. Чаще всего отбирается количество видов, чтобы предсказать количество родов в конкретном сообществе; аналогичные методы использовались для определения этого уровня разнообразия в исследованиях за несколько лет до того, как Сандерс провел количественную оценку разрежения своей особи до вида.^[2] Методы разрежения используются для количественной оценки видового разнообразия недавно изученных экосистем, включая микробиомы человека, а также в прикладных исследованиях в области экологии сообществ, таких как понимание воздействия загрязнения на сообщества и другие приложения управления.

Вывод

Получение Rarefaction:
N = общее количество элементов
K = общее количество групп
N_я = количество элементов в группе i (i = 1, ..., K).
M_j = количество групп, состоящих из j элементов

Следовательно, из этих определений следует, что:

${ Displaystyle сумма _ {я = 1} ^ {K} N_ {я} = N}$
${ Displaystyle сумма _ {j = 1} ^ { infty} M_ {j} = K}$
${ Displaystyle сумма _ {j = 1} ^ { infty} jM_ {j} = N}$

В разреженной выборке мы выбрали случайную подвыборку п из общего N Предметы. Актуальность разреженной выборки заключается в том, что некоторые группы теперь могут обязательно отсутствовать в этой подвыборке. Поэтому мы позволяем:

${ displaystyle X_ {n} =}$количество групп, которые все еще присутствуют в подвыборке из "n" элементов
Правда, что ${ displaystyle X_ {n}}$ меньше чем K всякий раз, когда в этой подвыборке отсутствует хотя бы одна группа.

Следовательно кривая разрежения, ${ displaystyle f_ {n}}$ определяется как:

${ displaystyle f_ {n} = E [X_ {n}] = K - { binom {N} {n}} ^ {- 1} sum _ {i = 1} ^ {K} { binom {N -N_ {i}} {n}}}$

Отсюда следует, что 0 ≤ f (n) ≤ K. Кроме того, ${ Displaystyle f (0) = 0, f (1) = 1, f (N) = K}$. Несмотря на то, что они определены для дискретных значений n, эти кривые чаще всего отображаются как непрерывные функции.^[7]

Правильное использование

Кривые разрежения необходимы для оценки видового богатства. Подсчеты сырого видового богатства, которые используются для построения кривых накопления, можно сравнивать только тогда, когда видовое богатство достигло четкого асимптота. Кривые разрежения создают более плавные линии, которые облегчают двухточечное сравнение или сравнение полных наборов данных.

Можно построить график числа видов как функцию либо числа отобранных особей, либо от числа отобранных проб. Подход, основанный на выборке, учитывает неоднородность данных, являющуюся результатом естественного уровня неоднородности выборки. Однако, когда кривые разрежения на основе выборки используются для сравнения богатства таксонов при сопоставимых уровнях усилий по отбору образцов, количество таксонов должно быть нанесено на график как функция накопленного количества особей, а не накопленного количества образцов, поскольку наборы данных могут систематически различаться по среднее количество особей в выборке.

Нельзя просто разделить количество найденных видов на количество отобранных особей, чтобы внести поправку на разные размеры выборки. При этом предполагается, что количество видов линейно увеличивается с количеством присутствующих особей, что не всегда верно.

Анализ разреженности предполагает, что особи в окружающей среде распределены случайным образом, размер выборки достаточно велик, что образцы таксономически схожи и что все образцы были выполнены одинаково. Если эти предположения не соблюдены, полученные кривые будут сильно искажены.^[8]

Предостережения и критика

Редкость хорошо работает только тогда, когда ни один таксон не является чрезвычайно редким или распространенным.^{[необходима ссылка]}, или когда бета-разнообразие очень высокий. Редкость предполагает, что количество встречаемости вида отражает интенсивность выборки, но если один таксон является особенно распространенным или редким, количество встреч будет связано с предельным числом особей этого вида, а не с интенсивностью выборки. .

Этот метод не учитывает конкретные таксоны. Он проверяет количество видов, присутствующих в данной выборке, но не смотрит, какие виды представлены в выборках. Таким образом, две выборки, каждая из которых содержит 20 видов, могут иметь совершенно разный состав, что приводит к искаженной оценке видового богатства.

Этот метод не распознает видовое изобилие, а только видовое богатство. Истинная мера разнообразия учитывает как количество присутствующих видов, так и относительную численность каждого из них.

Редкость нереалистична в предположении случайного пространственного распределения индивидов.

Редкость не дает оценки асимптотического богатства, поэтому его нельзя использовать для экстраполировать тенденции видового богатства в более крупных выборках.^[9]

Рекомендации

внешняя ссылка

• Калькулятор разреженности
• Программное обеспечение EcoSim Professional Rarefaction
• ПРОШЛЫЙ (Палеонтологическая статистика)