生物多样性指数

2009/10/22吳怡慧單元四生物多樣性指標生物多樣性（biologicaldiversityorbiodiversity）可定義為「生物中的多樣化和變異性以及物種的生態複雜性」。他包括植物、動物和微生物的所有種及其組成的群落和生態系統。生物多樣性一般有三個水準：a.遺傳多樣性：指地球生物個體中所包含的遺傳信息總合b.物種多樣性：指地球上生物的多樣化c.生態系統多樣性：涉及的是生物圈中生物群落、棲地與生態過程的多樣化多樣性定義的發展：-R.A.Fisher(1943)第一次使用種的多樣姓名詞，所指的是族群中種的數目和每一物種的個體數目。-美國技術估量局（U.S.OfficeofTechnologyAssessment）把生物多樣性定義為「生物體之間的多樣性與歧異性，與其所產生的生態上的複雜現象」。-從R.MacArther(1958)的論文發表以後，通常種的多樣性具有以下兩種意涵：a.種的數目或豐富度(speciesrichness)：指一個群落中物種數目的多寡。b.種的均勻度(speciesevennessorequitability)：指一個群落中全部物種個體數目分配狀況，反映的是個物種個體數目分配的均勻程度。例如：甲群落有90A、10B；乙群落有50A、50B，則甲群落的均勻度比以低得多。多樣性的測定：測定多樣性的公式很多，選幾種比較有代表性的-豐富度指數：a.Gleason指數(1922)ASDlnA為單位面積、S為群落中物種數目b.Margalef指數(1951)NSDln1S為群落中的總種數，N為觀察到的個體總數-多樣性指數：多樣性指數是豐富度與均勻性的綜合指標a.Simpson’sdiversityIndexSimpson在1949年提出：在無限大小的群落中，隨機取樣得到同樣的兩個標本，他們的概率是甚麼?siiPD121設種i的個體數佔群落中總個體數的比例為Pi，則隨機取種i兩個個體的連合機率為Pi2，假定我們取樣的總體是一個無限總體，則Pi的真值是未知的，他最大必然估計量是Pi=Ni/NsiisiiNNPD1212)/(11ˆSimpsonindex最低值為0，出現在全部個體均屬於一個種的時候；最高值為(1–1/s)，出現在每個個體分別屬於不同種的時候。Example：甲群落有99A、1B；乙群落有50A、50B21222110198.01001100991)/(1iNND21222225000.010050100501)/(1iNND※造成甲乙兩群落多樣性的差異是種的不均勻性，以豐度來看，兩個是一樣的。b.Shannon-WeinerIndex信息論中的熵的公式原來是表示信息的失調和不確定程度的，我們也可以用來描述種的個體出現的失調和不確定性，這就是種的多樣性。siiiPPH12logH為信息量，S為物種數目，Pi為屬於種i的個體在全部個體中的比例。H越大，未確定性越大，因此多樣性也越高Example：甲群落有99A、1B；乙群落有50A、50B081.001.0log01.099.0log99.0log222121iiiPPH00.150.0log50.050.0log50.0log222122iiiPPH※與Simpsonindex算出來的結果一致。※Shannonindex包含種類數目，即豐富度；種類中個體分配上的平均性或者均勻性。多樣性梯度：-多樣性隨緯度的變化-多樣性隨海拔的變化-在海洋或淡水水體，物種的多樣性隨深度增加而降低對於熱帶地區有較高的生物多樣性的地理性趨勢，有三個假說：-造成這種現象的原因是熱帶地區是唯一在冰河時期不曾被冰河覆蓋過的地區。-大部分的陸地都集中在熱帶地區，面積越大的土地可提供更多的物種生存。-熱帶地區有較多的植物種類，使依賴這些植物維生的昆蟲和鳥類，有更多機會可以在這個地區演化或歧異成更多的物種。多樣性隨時間改變：迄今生物學家還未能計算出與我們共享地球的物種到底有多少。在英格蘭洛塞斯提做的「公園草地」（parkgrass）實驗，是生態學上進行的最久的實驗之一，開始於1956年，主要目的是了解不同肥料對草地產草量的影響。實驗進行100年以後，試驗區僅存一些善於競爭養分，且十分具侵略性的常見種，而這個觀察結果也可視為今天，許多自然棲地的命運寫照。種群對於氣候變遷的耐受程度系由其多樣性所決定：DavidTilman和同事進行明尼蘇達州草地結構的研究，探討1987、1988年，遭遇到最近半世紀以來破紀錄的旱災，因此得以探討草地種群對於乾旱的反應，根據分析，種群的物種多樣性是決定其是否可以度過乾旱最主要的因素之一。只擁有不到五種草種的種群，在乾旱中會失去大量的biomass。如此一來，在未來乾旱來臨時，對於現代農業，單一物種種植的區域，因為biomass損失，沒有足夠植物根部抓牢土壤，使得土地容易受到沖蝕而劣化，造成新的、侵害範圍更廣的沙暴。國際生物多樣性公約組織（theInternationalConventiononBiologicalDiversity）：於1992年對於生物多樣性的探究訂定了一個重要的指導方針，以確保因為開發自然資源所獲得的經濟利益中，可以有一大部分回饋到保護開發該自然物資的棲地與當地居民。全世界有106個國家認可這項公約，但是美國除外。當時的美國總統布希受到國內藥商的壓力，而不願簽屬這項公約。因為這些藥商認為，他們的競爭力會因為認可熱帶地區藥用植物潛在利用性的條約而受到威脅，因此抵制。早期尋找有用植物的嘗試都是以失敗收場，研究員累積一束又一束發黴的植物標本，其中有些含有可用的成分，但是往往在這些有效成分鑑定出來後，已經無法再找到這些植物了。生物多樣性指標：整合並參考國內外文獻，目前各國家或地方所列出的生物多樣性指標可達數百種（EEA，2002），指標的規畫設計，需要考量代表性、區域性、可行性、精確度、整合性等原則。-代表性與全面性：選取的指標生物類群，須充分反映生物多樣性的概貌及環境的變化。-地方特殊性：藉由回顧歷年生物相關調查文獻，了解其自然環境的變遷與現況，設定專屬的指標系統，強調地方性。此外亦考量所選取的指標，是否有意義的反應該環境狀況與制度。-可量化、統計、具科學性：選取指標採取可呈現趨勢的「量」性指標，而非「質」性指標。也就是說指標要能反應當地變化，而非以「有/無」的方式做為指標內容。-資料之可及性：由於各生物類群野外調查的難易不同，因此生物類指標選取須考量資料取得所需的人力、技術、經費，亦即指標執行之效益，使其可以長期持續執行。生物多樣性指標的功能：生物多樣性指標可以呈現生物多樣性的現況、趨勢、及各種過程與活動對生物多樣性組成的影響。指標所提供的資訊可以做為預警、決策引導及改善策略的依據。有四個基本的功能：-簡化-量化-標準化-溝通因此欲推動生物多樣性保育的工作，發展客觀健全的指標與評量系統為不可或缺的首要任務。依不同的管理層級，各國家、都市或社區可根據其背景及現況，制訂適合該地區的指標與行動策略。