Các chỉ số đa dạng sinh học Biodiversity Index

MỤC LỤC Phần I: GIỚI THIỆU Phần II: NỘI DUNG Các định nghĩa 2.1.1 Định nghĩa đa dạng sinh học 2.1.2 Định nghĩa số đa dạng sinh học 2.2 Các chỉ số đa dạng sinh học 2.2.1 Một số số liên quan đến số đa dạng sinh học 2.2.1.1 Mật độ 2.2.1.2 Tần xuất 2.2.1.3 Độ phong phú (abundance) 2.2.2 Chỉ số đa dạng sinh học 2.2.2.1 Chỉ số Shannon 2.2.2.2 Chỉ số Simpson 2.2.2.3 Chỉ số alpha, beta and gamma (α, β, - diversity) 2.2.2.4 Đa dạng loài (S): 13 2.2.2.5 Chỉ số đa dạng sinh học Fisher: 13 2.2.2.6 Độ tương đồng (Evenness): 14 2.2.2.7 Chỉ số Margalef 14 2.2.2.8 Chỉ số Berger-Parker 15 2.2.2.9 Rarefaction 15 2.2.2.10 Chỉ số Jaccard 17 2.2.2.11 Chỉ số Brillouin 17 - 2012 2.2.2.12 Chỉ số Stress 18 2.3 Ý nghĩa chỉ số sinh học 18 Phần III : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 19 2012 Phần I: GIỚI THIỆU Hiệp định Quốc tế bảo tồn đa dạng sinh học (CBD) 179 nước thế giới thơng qua, có Việt Nam Tài nguyên đa dạng sinh học thu hút quan tâm toàn nhân loại giá trị & tầm quan trọng Thế giới sinh học trải qua hàng triệu năm phát triển để ngày với khoảng 10 – 100 triệu lồi sinh sống, khoảng 1,7 triệu lồi định tên (Hawksworth Ritchie 1998), bị tàn phá nghiêm trọng Khoảng 20% số loài bị biến vòng 30 năm qua 50% vào cuối thế kỷ 21 (Myers, 1993; Sharma, 2004) Nguyên nhân suy thoái gây nên người tàn phá khu vực sinh sống tự nhiên, canh tác, khai thác bừa bãi, ô nhiễm, du nhập ạt trồng vật nuôi vv Nghiên cứu đánh giá tài nguyên đa dạng sinh học hoạt động hết sức cần thiết nhằm tạo nên sở liệu cho giải pháp bảo tồn, hoạch định sách kế hoạch phát triển sử dụng bền vững tài nguyên Khái niệm đánh giá đa dạng sinh học hiểu với hoạt động khác nhau, có liên quan quyết định lẫn nhau, thứ phân tích định lượng số đa dạng sinh học (biodiversity measurement) (IVI- Importance Value Index; H- Shannon - Weiner’s Index, Cd- Simpson’s index, vv ) thứ hai đánh giá giá trị tài nguyên đa dạng sinh học (biodiversity valueing) bao gồm giá trị sử dụng trực tiếp, gián tiếp giá trị không sử dụng, giá trị địa phương tồn cầu (Vermeulen Izabella, 2002) Nghiên cứu phân tích định lượng đa dạng sinh học nói chung mang tính tương đối theo không gian thời gian Theo lẽ tự nhiên tính đa dạng sinh học cao có giá trị đa dạng sinh học cao mang lại nhiều nguồn lợi Vì cần nghiên cứu thực chương trình bảo vệ đa dạng sinh học Muốn thực tốt vấn đề này, trước hết cần nắm số đa dạng sinh học Bài báo cáo giới thiệu số sinh học áp dụng nghiên cứu đa dạng sinh học 2012 Phần II: NỘI DUNG Các định nghĩa 2.1.1 Định nghĩa đa dạng sinh học Có nhiều định nghĩa đa dạng sinh học: Thuật ngữ "đa dạng sinh học" lần Norse and McManus (1980) định nghĩa, bao hàm hai khái niệm có liên quan với đa dạng di truyền (tính đa dạng mặt di truyền loài) đa dạng sinh thái (số lượng loài quần xã sinh vật) Theo Công ước Đa dạng sinh học: Đa dạng sinh học khác sinh vật sống tất nơi, bao gồm hệ sinh thái cạn, đại dương thuỷ vực khác, phức hệ sinh thái mà sinh vật thành phần,…thuật ngữ bao gồm khác loài (đa dạng gen), loài (đa dạng loài) hệ sinh thái (đa dạng hệ sinh thái) Theo FAO: Đa dạng sinh học tính đa dạng sống hình thức, mức độ tổ hợp; bao gồm đa dạng gen, đa dạng loài đa dạng hệ sinh thái 2.1.2 Định nghĩa số đa dạng sinh học Một số đa dạng công thức đo lường đa dạng loài quần xã Những số đa dạng cung cấp nhiều thông tin quan trọng quý hiếm tính chất chung lồi quần xã Khả để xác định số lượng đa dạng cách công cụ quan trọng cho nhà sinh học cố gắng hiểu cấu trúc quần xã 2.2 Các chỉ số đa dạng sinh học Để định lượng đa dạng sinh học, người ta sử dụng số đa dạng Các số thiết lập để mô tả đa dạng loài phạm vi địa lý khác Bao gồm: đa dạng loài, log Alpha, log-Normal Lambda, số Simpson, McIntosh, Berger-Parker, số Shannon-Wiener, Brillouin… 2012 2.2.1 Một số số liên quan đến số đa dạng sinh học 2.2.1.1 Mật độ Mật độ cho biết số lượng cá thể trung bình lồi nghiên cứu tiêu chuẩn (quadrat), tính theo công thức sau (Oosting, 1958; Rastogi, 1999; Sharma, 2003) Mật độ = Tổng số cá thể loài nghiên cứu xuất tất ô mẫu NC Mật độ loài nghiên cứu (quadrats) xuất tất ô mẫu NC Mật độ loài nghiên cứu Mật độ tương đối (RD)(%) = Tổng số mật độ tất loài x 100 xuất tất ô mẫu NC 2.2.1.2 Tần suất xuất tất Tần suất xuất (Frequency) cho biết số lượng ô mẫu nghiên cứu mà có lồi nghiên cứu xuất hiện, tính theo giá trị phần trăm (Raunkiaer, 1934; Rastogi, 1999; ô Sharma, 2003) mẫu Số lượng ô mẫu có lồi xuất x 100 Tần suất (%) = NC Tổng số ô mẫu nghiên cứu xuất xuất hiệnTần tất mẫucủa NCmột loài nghiên cứu xuất xuấtôhiện x 100 Tần suất tương đối (RF)(%) = Tổng số tần xuất xuất củatất loài 2.2.1.3 Độ phong phú (abundance) ô xuất mẫu NC tất xuất tất ô mẫu NC Độ phong phú tính theo cơngthức Curtis and Mclntosh (1950) Độ phong phú = Tổng số cá thể xuất tất ô mẫu nghiên cứu Số lượng mẫu có lồi nghiên cứu xuất mẫu NC xuất tất ô mẫu NC Tỷ lệ (A/F) độ phong phú (abundance) tần suất (frequency) loài sử dụng để xác định dạng phân bố khơng gian lồi quần xã thực vật nghiên cứu Lồi có dạng phân bố liên tục (regular pattern) nếu A/F nhỏ < 0.025, thường gặp 2012 trường mà cạnh tranh lồi xảy gay gắt Lồi có dạng phân bố ngẫu nhiên nếu A/F khoảng từ 0.025- 0.05 thường gặp trường chịu tác động điều kiện mơi trường sống khơng ổn định Lồi có giá trị A/F >0.05 có dạng phân bố Contagious Dạng phân bố phổ biến tự nhiên thường gặp trường ổn định (Odum, 1971; Verma, 2000) 2.2.2 Chỉ số đa dạng sinh học 2.2.2.1 Chỉ số Shannon 2.2.2.1.1 Định nghĩa Chỉ số Shannon, gọi số Shannon-Wiener hay số ShannonWeaver lần đưa thuyết thông tin Claude Shannon năm 1948 Đây cách đo lường nhà Sinh thái học hệ thống bao gồm nhiều cá thể mà cá thể nhận dạng kiểm định Với mẫu nhỏ, số tỷ số số lượng lồi với giá trị lồi (như sinh khối, hay sản xuất) quần xã hay chuỗi thức ăn Các tên gọi khác số Shannon Shannon-Wiener hay Shannon-Weaver cách gọi sai Warren Weaver hay Nobert Wiener thường coi đồng tác giả với thuyết thông tin Shannon Tuy nhiên hiểu lầm Tên số “chỉ số Shannon” ( Shannon index) 2.2.2.1.2 Cách tính  Các bước tính Chia số cá thể N1 loài số cho tổng số cá thể tất lồi Đó Pi Tính ln(P1) log(P1) số Lặp lại bước cho tất lồi khác mà bạn có Lồi cuối cùng lồi thứ S Tính tổng - (Pi * ln[Pi]) - (Pi * log[Pi]) với số loài S, kết nhận giá trị H – số đa dạng Shannon 2012 Cơng thức tính: H = số đa dạng Shannon Pi = tỷ lệ loài i toàn quần xã S = số loài đếm ∑ = tổng từ loài đến loài S 2.2.2.1 Chỉ số cân Shannon Một cách đo khác số Shannon có "S" số lồi có mẫu thử, E mức ngang cho lồi Cơng thức tính E: E = H / Hmax E = H / ln (S) E= H / log(S) E nằm khoảng – Nếu E = 1, lồi bình đẳng môi trường sống Nhận xét - Có thể thấy số lượng cho lồi, có giá trị tối đa H: H max = lnS xảy tất loài tồn với số lượng - Chỉ số không biến đổi theo kích thước mẫu, biến đổi với tỷ lệ lồi thêm vào mẫu Có nhiều lồi quần xã, giá trị H cao 2012 Quần xã A với lồi có giá trị H = P i nhân với ln Pi (ln Pi = 0) - Nếu loài phân bổ ngang nhau, giá trị H cao Vì từ giá trị H khơng biết số lồi mà cịn biết giàu có lồi phân bổ số tất loài quần xã - Như vậy, giá trị H cao kết hợp đa dạng loài cân số lượng lồi 2.2.2.1.4 Ứng dụng chí số Shannon - Chỉ số Shannon sử dụng để so sánh đa dạng mẫu môi trường sống; so sánh hai môi trường sống khác nhau; so sánh môi trường sống theo thời gian để thấy thay đổi đa dạng sinh học - Chỉ số Shannon mức độ ô nhiễm môi trường thủy vực:  H