Кіріспе

Бірыңғай биологиялық қауымдастықтағы ерекше түрлердің саны. Түрлердің әртүрлілігі – белгілі бір қауымдастықта (деректер жиынтығында) кездесетін түрлердің саны. Түрлердің тиімді саны – қызығушылық тудыратын деректер жиынтығында байқалған орташа пропорционалды түрлердің мөлшерін алу үшін қажетті, бірдей мөлшерде кездесетін түрлердің саны. Түрлердің әртүрлілігі түраралық байлықты, таксономиялық немесе филогенетикалық әртүрлілікті және/немесе түраралық теңдікті қамтуы мүмкін. Түраралық байлық – түрлердің қарапайым санағы. Таксономиялық немесе филогенетикалық әртүрлілік – түрлердің әртүрлі топтары арасындағы генетикалық байланыс. Түраралық теңдік – түрлердің таралуының қаншалықты бірдей екенін көрсетеді.

Түрлілікті есептеу

Деректер жиынтығындағы түрлердің әртүрлілігін есептеу үшін алдымен деректер жиынтығындағы түрлердің пропорционалдық мөлшерінің салмақталған орташасын алып, содан кейін оның кері шамасын табу керек. Бұл теңдеу:

Шеннон энтропиясының экспонентасы. q = 2 арифметикалық орташаға сәйкес келеді. q шексізге жақындағанда, жалпыланған орташа мән ең жоғары мәнге жақындайды. Іс жүзінде q түрлердің салмағын өзгертеді, яғни q-ның артуы ең көп таралған түрлерге берілетін салмақты ұлғайтады, сондықтан орташа пропорционалдық мөлшерге жету үшін азырақ тең мөлшерде таралған түрлер қажет болады. Осылайша, q-ның үлкен мәндері бірдей деректер жиынтығы үшін q-ның кішкентай мәндеріне қарағанда түрлердің әртүрлілігінің төмендеуіне әкеледі. Егер деректер жиынтығындағы барлық түрлер бірдей мөлшерде таралған болса, q мәнін өзгерту ешқандай әсер етпейді, бірақ түрлердің әртүрлілігі кез келген q мәнінде түрлердің байлығына тең болады. q-ның теріс мәндері қолданылмайды, өйткені онда түрлердің тиімді саны (әртүрлілігі) түрлердің нақты санынан (байлығынан) асып кетеді. q теріс шексізге жақындағанда, жалпыланған орташа мән ең төменгі мәнге жақындайды. Көптеген нақты деректер жиынтығында ең сирек кездесетін түр бір жеке данамен көрсетіледі, сонда түрлердің тиімді саны деректер жиынтығындағы жеке даналардың санына тең болады. Экологиялық тұрғыдан алғанда, осы индекс әрқайсысы әртүрлі нәрсені көрсетеді, сондықтан олардың мәндерін тікелей салыстыруға болмайды. Түрлердің байлығы түрлердің нақты, емес, тиімді санын көрсетеді. Шеннон индексі log(1/D) тең, яғни q 1-ге жақындағанда, және тәжірибеде деректер жиынтығынан кездейсоқ алынған жеке дананың түрлік сәйкестігінің белгісіздігін өлшейді. Симпсон индексі 1/2D, q = 2 тең, және деректер жиынтығынан кездейсоқ алынған екі жеке дананың (біріншісі алынғаннан кейін қайта қосылып) бір түрді білдіру ықтималдығын өлшейді. Джини-Симпсон индексі 1 - 1/2D тең және екі кездейсоқ алынған жеке дананың әртүрлі түрлерді білдіру ықтималдығын өлшейді.

Сынама алу туралы ескертулер

Түрлердің әртүрлілігін сандық бағалау мақсатына байланысты, есептеулер үшін қолданылатын деректер жиынтығын алудың әртүрлі тәсілдері бар. Кез келген деректер жиынтығы үшін түрлердің әртүрлілігін есептеу мүмкін болғанымен, мағыналы экологиялық тұжырымдар жасау үшін деректер жиынтығы қолданылып жатқан сұрақтарға сай болуы керек. Іс жүзінде, көбінесе өте кең аумақтардың түрлер әртүрлілігі қызығушылық тудырады, сондықтан олардың барлық жеке өкілдерін байқап, түрлеріне анықтау мүмкін емес, бірақ тиісті өкілдердің үлгісін алу қажет. Үлгіден қызығушылық тудыратын негізгі популяцияға экстраполяция жасау қиын, себебі қолжетімді үлгідегі түрлердің әртүрлілігі, әдетте, бүкіл популяциядағы түрлердің әртүрлілігін төмен бағалайды. Бірдей аумақ үшін түрлі үлгі алу әдістерін қолдану әртүрлі жеке өкілдерді байқауға алып келеді, және әрбір жиынтықтың түрлер әртүрлілігі де әртүрлі болуы мүмкін. Деректер жиынтығына жаңа өкіл қосылғанда, ол әлі кездеспеген түрді енгізе алады. Бұл түрлердің әртүрлілігін қаншалықты арттыратыны q мәніне байланысты: q = 0 болғанда, әрбір жаңа нақты түр түрлердің әртүрлілігін бір тиімді түрге арттырады, ал q үлкен болғанда, деректер жиынтығына сирек кездесетін түрді қосу оның түрлер әртүрлілігіне аз әсер етеді. Жалпы алғанда, көп өкілдерден тұратын жиынтықтардың түрлер әртүрлілігі, азырақ өкілдерден тұратын жиынтықтарға қарағанда жоғары болады деп күтуге болады. Түрлердің әртүрлілігінің көрсеткіштерін салыстырғанда, салыстырулар экологиялық мағыналы нәтижелер беруі үшін үлгі алу жұмыстарын тиісті түрде стандарттау қажет. Әртүрлі көлемдегі үлгілерді ортақ деңгейге келтіру үшін қайта үлгілеу әдістерін қолдануға болады. Түрлерді табу қисықтары және бір немесе бірнеше өкілмен ғана бейнеленген түрлердің саны қолжетімді үлгінің оны алған популяцияны қаншалықты дұрыс бейнелейтінін бағалауға көмектесу үшін пайдаланылуы мүмкін.

Тенденциялар

Байқалған түрлердің әртүрлілігіне жекелеген сандар ғана емес, сонымен қатар сынаманың әртүрлілігі де әсер етеді. Егер жекелеген организмдер әртүрлі қоршаған орта жағдайларынан (немесе әртүрлі мекендеу орындарынан) алынған болса, нәтижедегі жиынның түрлер әртүрлілігінің, барлық жекелеген организмдер ұқсас ортадан алынған жағдайдағыдан жоғары болуы күтіледі. Сынамаланған аумақты ұлғайту байқалған түрлердің әртүрлілігін арттырады, себебі сынамаға көбірек организмдер енгізіледі, сондай-ақ үлкен аумақтар кішкентай аумақтарға қарағанда экологиялық тұрғыдан әртүрлірек болады.