什么是生物多样性

什么是生物多样性？

《生物多样性公约》将生物多样性定义为：生物多样性（biological diversity）是指各种生物之间的变异性或多样性，包括陆地、海洋及其他水生生态系统，以及生态系统中各组成部分间复杂的生态过程。这种多样化包括种内、种间和生态系统多样性（定义原文参考：“Biological diversity”means the variability among living organisms from all sources including, inter alia, terrestrial, marine and other aquatic ecosystems and the ecological complexes of which they are part; this includes diversity within species, between species and of ecosystems -《生物多样性公约》）。

生物多样性分为三个层次，它们是遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。

遗传多样性(genetic diversity)是生物多样性的一个层次，指的是一个物种的基因组成中遗传特征的多样性，包括种内不同种群之间或同一种群内不同个体的遗传变异性。它不同于遗传变异性(genetic variability)，因为遗传变异性描述的是遗传特征变异的趋势。遗传多样是种群适应不断变化的环境的方式，因为在一个种群中，如果某些个体具有更适应环境的等位基因变异，就会增强对环境的适应性；

物种多样性（species diversity）是生物多样性的一个层次，指的是在一次个体采集（数据集）中，不同物种的有效物种数以及一定时间一定空间中各个物种的个体分布特点。有效物种数指的是，为了获得与观测数据集相同等比中项的物种多度而需要的同等多度物种的数目（此时，并非所有物种必须同多度）。物种多样性包括两个方面，即物种丰富度和物种均匀度。物种多度就是简单的物种数，而均匀度则量化物种丰富度的平等程度。对物种多样性，《生物多样性公约》并没有明确的定义；

生态系统多样性（ecosystem diversity）是生物多样性的一个层次，指的是生态系统的多样化程度，包括生态系统的类型、结构、组成、功能和生态过程的多样性等。

生物多样性的度量

生物多样性分为遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。生物多样性测定主要也有三个空间尺度：α多样性，β多样性，γ多样性。α多样性主要关注局域均匀生境下的物种数目，因此也被称为生境内的多样性；β多样性指沿环境梯度不同生境群落之间物种组成的相异性或物种沿环境梯度的更替速率，也被称为生境间的多样性，由于β多样性反应较大尺度内不同空间的生物多样性，因此，控制β多样性的主要生态因子有土壤、地貌及干扰等；γ多样性描述区域或大陆尺度的多样性，是指区域或大陆尺度的物种数量，也被称为区域多样性。γ多样性反映更大空间间的生物多样性变化，因此，控制γ多样性的生态过程主要为水热动态，气候和物种形成及演化的历史。

生物多样性指数：多样性指数是指用来度量群落中物种多度与均匀性的指标，有的教科书中，也叫群落多样性指数(community diversity index)，也有叫物种多样性测度（Species Diversity Measure）或生态的多样性测度。目前相对广泛使用的包括香农-威纳多样性指数（Shannon-Weiner diversity index）、皮卢（Pielou）均匀度指数和辛普森（Simpson）优势度指数等多样性指数，另外尚有Gleason 指数、Margalef指数、种间相遇几率(PIE)指数等等。目前的指标绝大多数是在物种层面的多样性，很少涉及到遗传或生态系统层面。

物种丰富度：物种丰富度（species richness）通常是指一个群落或生境中的物种数目。表示物种丰富度主要有两种方法：

（1）数量物种丰富度（Numerical species richness），即一个群落中每一个物种的个数或者其生物量。由于动物类群容易计数，并且研究者可以选择连续取样，直接来累计计算一个物种的个体数，因此，在动物学研究中一般喜欢采用数量物种丰富度来描述群落中动物物种的丰富度。

（2）物种密度（Species density）是指一个群落中单位面积上的物种数。植物学研究中特别喜欢使用物种密度方法，如每平方米的种数。无论采用哪种方法，一个群落中物种丰富度的大小与调查的面积、取样密度、调查和监测的时间等一般成正比，即调查的面积越大、取样密度越密、调查和监测的时间越长，群落中物种或同一物种的个体数被发现的概率就越大，相应的物种丰富度也就显得越高，但调查的样方数或调查监测的时间达到一定的量后，其物种丰富度将逐渐稳定在

一定的值。因此，取样方法对物种丰富度影响较大。我们应根据研究和调查的需要，在允许范围内尽量多调查一些样方和进行相对长期的生物多样性监测，才能准确反映一个地区或群落中物种的丰富度。

常见的物种丰富度计算公式有：

Margalef物种丰富度指数D Mg：

Menhinik物种丰富度指数D Mn：

式中，D Mg为Margalef物种丰富度指数，D Mn为Menhinik物种丰富度指数，S为物种数，N为调查样方内所有物种的总体个体数。

自然界中物种丰富度的空间分布是不均匀的，随着纬度、海拔、降水、温度、研究区的面积等变化而不同。如科学家研究了我国从东北到海南的木本植物的丰富度，发现越靠近热带地区，单位面积内的物种越丰富；在相同的环境背景下，岛屿面积越大，其栖息的生物物种丰富度也越高，大岛屿上的生物物种丰富度高于小岛屿。当然，影响物种丰富度的因素很多、而且因素之间，包括自然和生物因素之间的相互作用及其生态过程更是复杂多样，因此，探索地球上生物物种丰富度的空间分布格局规律、机制一直是生态学和生物多样性科学研究的重要内容，也是人们探索地球生物奥秘的兴趣点。

辛普森多样性指数（Simpson`s diversity index）：辛普森多样性指数源于辛普森在1949年提出的这样的问题：在无限大小的群落中，随机取样得到同种的两个个体，他们属于同一物种的概率是什么呢？

辛普森多样性指数=随机取样的两个个体属于不同种的概率

或=1-随机取样的两个个体属于同种的概率

或=1-每个物种的物种个数除以总植株个数平方的加和。

辛普森指数公式为：