Экологический мониторинг и экологическая экспертиза
4.2. Индексы разнообразия 
Помимо ранжирования экосистем по шкале видовой насыщенности при другом подходе используются индексы разнообразия. В табл. 26 приведены четыре наиболее употребительных индекса и некоторые их варианты: А – индекс видового богатства; Г – индекс выровненности; Б и В содержат комбинацию обоих компонентов и, таким образом, представляют собой обобщенные индексы разнообразия.
Индекс Симпсона показывает «концентрацию» доминирования, так как его величина тем больше, чем сильнее доминирование одного или немногих видов.
Единица минус индекс Симпсона (или просто обратная ему величина) становится индексом разнообразия, сравнимым с другими. Из двух обобщенных индексов индекс Симпсона придает обычным видам больший удельный вес.
Индекс Шеннона придает больший удельный вес редким видам. Так как индекс Шеннона заимствован из теории информации и представляет собой формализацию, которая широко используется при оценке сложности и содержания информации в любых типах систем, он лучше всего подходит для целей сравнения в тех случаях, когда нас не интересуют компоненты разнообразия по отдельности.
Для оценки количественного соотношения видов в биоценозах в экологической литературе используют индекс разнообразия, вычисляемый по формуле Шеннона:
,
где ∑ – знак суммы;
pi – доля каждого вида в сообществе;
log2 Pi – двоичный логарифм Pi.
В таблице 2.9 приведен пример расчета индексов разнообразия Симпсона (D) и Шеннона (Н) для сравнения четырех гипотетических сообществ биоценоза.
Таблица 2.9 - Примеры расчета индексов разнообразия в четырех гипотетических сообществах (Бигон и др., 1989)
Сообщество 1 |
Сообщество 2 |
Сообщество 3 |
Сообщество 4 |
||||||||
Рi |
Рi 2 |
Рiln Рi |
Рi |
Рi 2 |
Рiln Рi |
Рi |
Рi 2 |
Рiln Рi |
Рi |
Рi 2 |
Рiln Рi |
0,143 |
0,02 |
-0,28 |
0,40 |
0,16 |
-0,367 |
0,1 |
0,01 |
-0,23 |
0,40 |
0,16 |
-0,367 |
0,143 |
0,02 |
-0,28 |
0,20 |
0,04 |
-0,322 |
0,1 |
0,01 |
-0,23 |
0,20 |
0,04 |
-0,322 |
0,143 |
0,02 |
-0,28 |
0,15 |
0,022 |
-0,285 |
0,1 |
0,01 |
-0,23 |
0,15 |
0,0225 |
-0,285 |
0,143 |
0,02 |
-0,28 |
0,10 |
0,01 |
-0,230 |
0,1 |
0,01 |
-0,23 |
0,10 |
0,01 |
-0,230 |
0,143 |
0,02 |
-0,28 |
0,05 |
0,002 |
-0,150 |
0,1 |
0,01 |
-0,23 |
0,02 |
0,0006 |
-0,092 |
0,143 |
0,02 |
-0,28 |
0,05 |
0,002 |
-0,150 |
0,1 |
0,01 |
-0,23 |
0,02 |
0,0006 |
-0,092 |
0,143 |
0,02 |
-0,28 |
0,05 |
0,002 |
-0,150 |
0,1 |
0,01 |
-0,23 |
0,02 |
0,0006 |
-0,092 |
0,1 |
0,01 |
-0,23 |
0,02 |
0,0006 |
-0,092 |
||||||
0,1 |
0,01 |
-0,23 |
0,02 |
0,0006 |
-0,092 |
||||||
0,1 |
0,01 |
-0,23 |
0,02 |
0,0006 |
-0,092 |
||||||
S = 7 |
S = 7 |
S = 10 |
S = 10 |
|
D = 4,1 |
D = 10,10 |
D = 4,24 |
|
Е = 0,60 |
Е = 1,00 |
Е = 0,42 |
|
Н = 1,65 |
Н = 2,30 |
Н = 1,76 |
|
J = 0,85 |
J = 1,00 |
J = 0,76 |
S — видовое богатство;
D — индекс разнообразия Симпсона;
Е — индекс выравненности Симпсона;
Н — индекс разнообразия Шеннона;
J — индекс выравненности Шеннона;
Рi — доля 1-го вида в суммарной численности.
Значения индексов разнообразия (D и Н) зависят от видового богатства и равномерности в соотношении обилий разных видов:
- при постоянном числе видов индексы возрастают с увеличением выравненности в количественном соотношении разных видов, а при постоянной равномерности — с ростом видового богатства.
- сообщество с большим числом видов, но неравномерным соотношением их обилий характеризуется более низкими значениями D и Н по сравнению с сообществом с меньшим видовым богатством, более равномерным соотношением численностей особей, образующих данное сообщество видов. Различия в видовом разнообразии сообществ обусловливаются рядом причин.
