生物多样性的评估指标

题目生物多样性的评估指标
关键词个体数量贡献度参数估计
摘要：
本文是一个讨论生物多样性的评估指标，使其能够同时考虑到物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性的综合影响。

以数理统计的思想为基础，我们建立了相关的生态初等模型。

我们知道，生物多样性包括物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性。

针对问题前言中提到的只以某地区物种数量的多少来衡量给地区的生物多样性的
For the question that the preface of the problem mentioned to a certain region only to measure the number of species to evaluate the biodiversity of the area is not perfect: desert and the grassland biodiversity contrast obviously can't use quantity of each species. As the problem said ,the influence of genetic diversity for biodiversity is one of the factors which is also cannot ignore .Genetic mainly displays in individual differences, as human beings are
then separated in the Caucasian ,Negro race and Mongolian in evolution. All three are homo sapiens, but the characters they have are absolutely different. And the genetic diversity between them are difficult in statistics, all of them are different with each other. So, we can simplify the thought, only from individual quantity of a species approximately makes reaction to genetic diversity.
一问题的重述
2010 年是联合国大会确定的国际生物多样性年。

保护地球上的生物多样性已经越来越被人类社会所关注，相关的大规模科研和考察计划也层出不穷。

为了更好地建立国际交流与专家间的合作，联合国还建立了生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台（IPBES）。

但迄今为止，几乎所有的考察计划都面临着一个基本的困难：如何评价被考察区域的生物多样性。

传统的方法是庆典物种数量，单现在又许多科学家认为这种方法具有很大的局限性。

譬如有人提出应该考虑物种的相似程度。

有一些人则提出一些物种的基因多样性程度远远超过另一些物种，所以应该考虑基因的多样性等。

但现在还缺少一种能全面考虑不同因素的对生物多样性进行测定的方法。

建立合理的数学模型，设计一个全面而有效的评价生物多样性的指标，以利于今后
做以
40
量级，所以应该乘以一个系数进行加权。

6.将所有物种的贡献度相加，得到总体的物种多样性对生物多样性的贡献，物
种数量越多，累加值越大。

7.分析确定合理的评价体系，对建立的生物多样性模型的优劣做出评价。

三模型的假设
1.样方内不存在外来物种，也不考虑外来物种入侵的可能。

2.样方内环境稳定，没有较大的环境变化对某一物种的数量产生影响从而影响
到样方内整个生物链。

3.样方不受人类影响，无人类活动，无人为因素破坏已有的生态平衡。

不考虑种间关系所造成的物种数量波动。

（种间关系曲线见附录1）
4.资源与空间充足，种间竞争和种内斗争不激烈。

5.模型中讨论的物种所占面积为生物的领地范围，可一个个体占有大片面积
（独居），也可大量个体在同一区域（群居）。

6.样方内物种数量已长期处于稳定，并有维持稳定的趋势。

排除迁徙、流动、
非自然原因产生的影响。

7.对于基因多样性，考虑到物种相对性状多，难以从统计上得到结果，这里以
物种个体数量反应基因复杂度，个体数量越多基因也越复杂。

四模型的符号说明
2.全部物种对生物多样性的贡献度
由Shannon-Wiener指数模型
得到由物种个体数、物种数对产生的影响，可以用此模型作为评价生物多样性评价的标准。

其中，每一物种的贡献度：
该关系图象如图1.
图1
从图象中可以看出，i
p在0.3到0.4之间有峰值，说明单物种个体总数占全部个体总数30％到40％时对生物多样性贡献度最大。

如我们在模型分析中所说，显然这样
会夸大某些物种的贡献度，减小另一些物种的贡献度，所以下面需要讨论一个系数q
，
对求和的每一项加权。

3.某物种的生物多样性贡献系数
如果某物种种群数量大，但种群面积小，所得i
H应该乘以一个小系数，而对于同
当某物种个体总数与种群面积大于5时，即种群密度过大切分布单调，其贡献度比原计算贡献度小很多。

5.生物多样性的评估模型
评价一个区域内的生物多样性优劣，即根据统计数据求解问题
该模型是在Shannon-Wiener指数模型的基础上，针对物种密集程度的不同对每项乘以一项系数，避免了Shannon-Wiener指数模型中对数量的偏重。

加入的系数i
q
是每一物种数量相对于生存空间大小，由数学方法使
(0,1)
i q ，作为每一物种的
贡献指标。

其中i
p为单物种个体数占总个体数的比，i q为单项系数。

将生物多样性模型还原为原始数据得
（该模型可利用visual c++ 6.0进行编程）
（2）模型的求解
2
、E、F
只。

相对乙在物种丰富度上有明显优势，仅在个体数量上少于乙，切甲中没有物种处于i
H 峰值。

显然生物多样性指标上不应满足（一）中的近似于二倍关系，（二）中的近似于十倍关系，更好的反应了两区域的多样性差别。

在该模型中，i
q下降幅度大，可以通过改变指数的底数做改进，根据不同的数据对底数做微调（i
q在正数区域对不同底数的曲线变化不大），使结果满足实际想表达的含义，这与Shannon-Wiener指数模型中，对数项取不同底数的想法是相同的。

本模型把某些生存区域远不能影响总体样方内的生态水平的种群的多样性贡献度
表1
Hsw=1.15 D=0.7366
2)某水域生物统计如表2
样性丰富。

本模型也成功反应出了该关系。

如想多次验证该模型的优劣型，可利用随机数据多次分析。

（产生随机数见附录3）
六模型的评价与改进方向
评价该模型从物种数量及物种个体数量两方面作为指标，建立在时空离散,状态离散,且有关量只取有限数值的基础上。

其次,在原本模型基础上，在各物种的贡献度权重方面加以深入的探讨，使每一物种的贡献度更能表现出其自身的情况。

改进方向
本模型需要物种的生存面积，这在数据得提取没有标准或计算方法，可以以种群的影响范围做进一步研究。

本模型的物种个体数量为定值，但在实际情况下，由于捕食与被捕食，共生与寄生等种间关系，各物种的数量存在上下波动和相互影响，对此可以考虑研究物种个体数根据时间变化的最大值与最小值，使生物多样性指数在某一区间波动。

七模型的扩展应用
——全球生物多样性的展望及保护生物多样性可以帮助清洁我们呼吸的空气以及喝的水。

生物多样性提供我们食物。

生物多样性为建造我们的屋子提供原材料。

生物多样性还带给我们自然世界的无尽美丽。

夸张吗？一点也不。

正是生物多样性使这个星球上的生命得以持续。

通过森林吸收
2
已下降30%以上，表明这一时期脊椎种群数量平均减少近三分之一。

热带生命地球指数（下线）出现锐减，降幅近60%。

温带生命地球指数上升15%，反映出温带区域一些物
种数量在过去更长一段时期大幅减少后现在开始逐渐恢复。

图3
3．由此可见：全球性保护生物多样性工作迫在眉睫！！！
根据本文所建生态模型可知，保护生物多样性可以从以下两个方面着手：1）设法保持区域内物种i在总体中的个体比例值在[0.3，0.4]。

从模型中分析得出，物种的生物多样性贡献度与物种个体数量的多少占总体数的比有关。

由图- 1 可知，单物种个体总数占全部个体总数30％到40％时对生物多样性贡献度最大。

若某区域想人为的保护某物种，可以保持当地该物种个体占总体个数的30％到40％，这样产生的生物多样性的效果最大。

若想保证物种丰富且生物多样性指标高，
可以根据图1安排科学的各物种的个体数占比。

从生物链的角度简单的说：如果物种i
为捕食者，那么i数量过多，会导致被捕食者数量的大幅度减少乃至灭绝；若i数量过
少，其对周围环境的抵抗力也低，本身有区域内濒危或灭绝的风险，不利于当地的生物多样性的维护。

当然，地区生态具有恢复力稳定性，人为控制最好只在某地出项生态危机时，比如
[7]陈梦.森林生物多样性理论与方法研究及应用[D].南京：南京林业大学，2005:52-71
[8]宋丁全，生物多样性基本概念及其数学方法，，2011年4月22日
附录：
附录1 种间关系曲线
附录2MATLAB程序
图1：
x=0:0.001:1;
y=-x.*log(x);
plot(x,y)
图2：
[x,y]=meshgrid(0:0.01:1,0:0.01:1);
t=-x.*log(x);
z=y.*t;
mesh(x,y,z)
附录 3 VISUAL C++源代码
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
if(num1==leave1&&num2==leave2&&num3==leave3) break;
}
for(i=0;i<total;i++)
printf("%d ",a[i]);
printf("\n");
return 0;
}。