生態(tài)學(xué)常用指標(biāo)分析.ppt

1、生態(tài)系統(tǒng)分析 -生態(tài)學(xué)常用指標(biāo)分析,生態(tài)學(xué)常用指標(biāo)分析主要內(nèi)容,個(gè)體常用分析指標(biāo) 種群常用分析指標(biāo) 群落常用分析指標(biāo),組成種群的個(gè)體在其生活空間中的位置、狀態(tài)或布局，稱為種群的空間格局或內(nèi)分布型（Internal distribution pattern） 了解不同生物種群空間分布型的差異，不僅可以認(rèn)識(shí)它的生活習(xí)性和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，還可以根據(jù)不同分布型進(jìn)行抽樣設(shè)計(jì)和有關(guān)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。 空間格局是種群的重要屬性之一，受種群特性、種群關(guān)系和環(huán)境條件的綜合影響,一、種群空間分布格局及其測(cè)度,種群分布格局的幾種類型,均勻分布,隨機(jī)分布,集群分布,玉米地蟲卵塊,人工種植、動(dòng)物領(lǐng)域行為,如何定量分析描述

2、？,分析該種群空間分布特征？,(a),(b),(c),每個(gè)分布點(diǎn)的總數(shù)為16，平均每個(gè)取樣單位點(diǎn)數(shù)m=4。但分布方差不同,分析該種群空間分布特征？,(a) V = 0.3; m = 3.5,(b) V = 6; m = 4,(c) V = 18.9; m = 3.75,m為均值，m=X V為樣本方差，V=S2,生物種群空間分布型的聚集度指標(biāo),m*= m +(V/m-1),m為均值，m=X V為樣本方差，V=S2,m*=2.6, 4.5, 7.8,生物種群空間分布型的聚集度指標(biāo),聚集指數(shù),聚集度,I=-0.9；0.5；4.0,m*/m 接近1：隨機(jī)分布； 小于1：規(guī)則分布； 大于1：集群分布 a

3、. 0.74; b. 1. 13; c. 2.08,I = V/m -1,生物種群空間分布格局測(cè)度指標(biāo),C= V/m,C=0.1；1.5；5.0,CA= I/m,-1；0. 5；4.3,I=,-0.26；0.13；1.08,CA=,生物種群空間分布格局測(cè)度指標(biāo),K = m2/(V-m) K=-3.9; 8; 0.93,m*= 10.398m - 34.031 R2 = 0.9767,生物種群空間分布格局測(cè)度指標(biāo),lgV =lga +b lg m,Matlab命令計(jì)算過程,定義 變量p； 計(jì)算方差 V=var(p); 計(jì)算平均數(shù)M=mean(p); p1=M+V/M-1;%平均擁擠度 p2=V/

4、M-1; %聚集指數(shù) p3=p1/M; % 聚集度 p4=p2/M; %CA指標(biāo) p5=V/M; %擴(kuò)散系數(shù),Matlab計(jì)算-自編函數(shù)population,function population(p) V=var(p); M=mean(p); p1=M+V/M-1;%平均擁擠度 p2=V/M-1; %聚集指數(shù) p3=p1/M; % 聚集度 p4=p2/M; %CA指標(biāo) p5=V/M; %擴(kuò)散系數(shù) fprintf(平均擁擠度為 - %4.2fn,p1);,fprintf(聚集指數(shù)I為 - %4.2fn,p2); if p20 fprintf(根據(jù)聚集指數(shù)，判斷種群呈現(xiàn)聚集分布！ n); end

5、 if p2=0 fprintf(根據(jù)聚集指數(shù)，判斷種群呈現(xiàn)隨即分布！ n); end fprintf(聚集度m*/M為- %4.2fn,p3); if p31 fprintf(根據(jù)聚集度，判斷種群呈現(xiàn)聚集分布！n); end if p3=1 fprintf(根據(jù)聚集度，判斷種群呈現(xiàn)隨即分布！ n); end,fprintf(CA指標(biāo)為 - %4.2fn,p4); if p40 fprintf(根據(jù)CA指標(biāo)，判斷種群呈現(xiàn)聚集分布！ n); end if p4=0 fprintf(根據(jù)CA指標(biāo)，判斷種群呈現(xiàn)隨即分布！n); end fprintf(擴(kuò)散系數(shù)為 - %4.2fn,p5); if p

6、51 fprintf(根據(jù)擴(kuò)散系數(shù)，判斷種群呈現(xiàn)聚集分布！n); end if p5=1 fprintf(根據(jù)擴(kuò)散系數(shù)，判斷種群呈現(xiàn)隨即分布！n); end if p20 end,鍵入自編函數(shù)population和參數(shù)， 種群個(gè)體分布向量,作業(yè)1：請(qǐng)定量描述兩種昆蟲在田間自然分布的聚集情況。(用Matlab計(jì)算V/M;I;M2;M2/M等4種指標(biāo)。（如果數(shù)據(jù)量不夠，請(qǐng)編加幾組數(shù)據(jù)），說明2個(gè)種類的聚集情況。),種類1,種類2,2.群落多樣性量度,Shannon 指數(shù) Simpson指數(shù),A縣和B縣作物構(gòu)成比例,單位：%,作物,地點(diǎn),Shannon 指數(shù) H= PilogPi Pi為第i種類型出

7、現(xiàn)比例。Log可以用2,e或10為底,2.2016,1.4332,0.6628,0.4314,以2為底時(shí),以10為底時(shí),群落多樣性量度,從群落中隨即排出一個(gè)一定個(gè)體種的平均不定數(shù),Matlab命令計(jì)算過程,1.定義a，b； a=35 20101520;b=504082 2.計(jì)算Pi； api=a/100; bpi=b/100; 3.計(jì)算logPi； logapi=log(api); logbpi=log(bpi); 4.計(jì)算- Pi*logPi; A_shannon=-sum(api.*logapi); B_shannon=-sum(bpi.*logbpi);,Matlab自編函數(shù),funct

8、ion a_shannon=calshannon(a) for i=1:length(a), if a(i)=0 fprintf(錯(cuò)誤，組份數(shù)量不應(yīng)為零！n); return; end i=i+1; end s=sum(a); pi=a/s; a_shannon=-sum(pi.*log(pi);,Simpson指數(shù) D=N(N-1)/Ni(Ni-1),群落多樣性量度,稻田節(jié)肢動(dòng)物群落多樣性調(diào)查,3.8947,4.1901,2.6602,Ni為每種類型個(gè)體數(shù)，N=Ni。,從具有N個(gè)個(gè)體S種的樣方中隨即抽出兩個(gè)個(gè)體不再放回，此兩個(gè)個(gè)體屬于相同種的概率大小。,Matlab命令計(jì)算過程,1.定義a；

9、 a=0 2 215198; 2.計(jì)算 ni*(ni-1) sumani=sum(a.*(a-1); 3.計(jì)算n n=sum(a); 4.計(jì)算N(N-1)/Ni(Ni-1) a_simpson=n*(n-1)/sumani;,Matlab自編函數(shù),function a_simpson=calsimpson(a) for i=1:length(a), if a(i)=0 fprintf(錯(cuò)誤，組份數(shù)量為零時(shí)應(yīng)略過！n); return; end i=i+1; end sumani=sum(a.*(a-1); a_simpson=sum(a)*(sum(a)-1)/sumani;,群落多樣性的量度

10、,多樣性指標(biāo)的特點(diǎn)： 1. 各類型比例相等時(shí)多樣性最大； 2. 增加類型數(shù)量時(shí)，如果群落沒有這些種，不會(huì)改變多樣性值； 3. 如果類型下又分子類型，多樣性也可以分解，各層次的多樣性加權(quán)和等于總的多樣性。,群落多樣性的量度,多樣性可以分解： 1.農(nóng)業(yè)收入多樣性可分為四產(chǎn)業(yè)多樣性和各產(chǎn)業(yè)內(nèi)部收入多樣性； 2.群落品種多樣性可以分成屬的多樣性和各屬內(nèi)品種的多樣性； 3.群落品種多樣性還可以分成生境的多樣性和每個(gè)生境內(nèi)品種的多樣性。,農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)多樣性的量度,H= PilogPi H1= H2-(A2i*H2i),作業(yè)1.根據(jù)某市農(nóng)業(yè)收入構(gòu)成比例，計(jì)算各層shannon多樣性。,某市農(nóng)業(yè)收入構(gòu)成比例：,作

11、業(yè)2.根據(jù)某市農(nóng)業(yè)收入構(gòu)成比例，計(jì)算各層Simpson多樣性。,兩群落樹種普查結(jié)果 (單位：株),種類,群落,群落相似性的量度,二元數(shù)據(jù)間的相似性 計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)間的相似性,二、群落關(guān)系分析,群落相似性的量度,二元數(shù)據(jù)間的相似性,群落1,群落2,d是群落A/B都沒有的物種的數(shù)量。d是否具有生物學(xué)意義，有許多爭論，因此有人忽略不計(jì)。（d=0),二元數(shù)據(jù)只考慮了群落的共有種的種數(shù),(1). Jaccard(1901)相似系數(shù) S1=a/(a+b+c) S1=1? S1= 0?,P42 2.47,P42 2.46,0Cs 1,0S1 1,P42 2.44,如果d=0，則同Jaccard系數(shù),P42 2.4

12、5,0C1 1,-1Cd 1,群落相似性分析 二元數(shù)據(jù)間的相似性,Matlab命令計(jì)算過程,1.定義兩個(gè)向量； x1=1 11110; x2=0 1 1010; 2. 計(jì)算a，b，c，d； 3. 計(jì)算相關(guān)指標(biāo)； s1=a/(a+b+c); cs=2*a/(2*a+b+c); c1=(a+d)/length(x1); sb=(sqrt(a*d)+a)/(a+b+c+sqrt(a*d); co=a/(sqrt(a+b)*sqrt(a+c); cd=(a*d-b*c)/(sqrt(a+b)*(c+d)*(a+c)*(b+d);,Matlab自編函數(shù),function commsame=commsam

13、e(x1,x2) a=0;b=0;c=0;d=0; if length(x1)=length(x2) for i=1:length(x1), if x1(i)*x2(i)0 a=a+1; elseif x1(i)=0 ,計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)間的相似性 S5=2*W/(A+B) 0 S51,群落相似性的量度,Wi為統(tǒng)一調(diào)查項(xiàng)目在兩個(gè)調(diào)查對(duì)象中較小的一個(gè)，W=Wi,S5 =2*24/（38+28）=0.727,考慮了群落的種數(shù)和數(shù)量信息,請(qǐng)用matlab進(jìn)行計(jì)算,作業(yè)3: 在調(diào)查了兩個(gè)湖泊的甲殼類動(dòng)物種類后，得到了以下表格，請(qǐng)從二元數(shù)據(jù)（采用6個(gè)指標(biāo)）和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)角度分析兩個(gè)群落的相似性。,2個(gè)群落多點(diǎn)調(diào)查結(jié)果

14、統(tǒng)計(jì),物種,地點(diǎn),數(shù)量,兩個(gè)群落都沒有 的物種，d,溫度,溫度,水分,生物量或個(gè)體數(shù),生態(tài)位的概念 群落內(nèi)一個(gè)物種的資源利用范圍（不僅包括占有的物理空間，還包括在自然群落中的功能作用以及他們?cè)诃h(huán)境梯度中的位置。）,生物量或個(gè)體數(shù),三、 生態(tài)位的定量描述,生態(tài)位寬度：被一個(gè)有機(jī)體單位所利用的各種各樣不同資源的總和,生態(tài)位寬度指標(biāo),1,2,生態(tài)位寬度指標(biāo)計(jì)算,有2種狼利用動(dòng)物資源，按其種類，將資源分為4個(gè)等級(jí)。調(diào)查結(jié)果如上，試計(jì)算各種狼的生態(tài)位寬度。,Matlab命令計(jì)算過程-levin,1.定義 向量a a=6200; 2.計(jì)算pi的平方 api=(a/sum(a).2; 3.計(jì)算1/pi2 Niche_l=1/sum(api);,如何完成自編函數(shù)的計(jì)算？請(qǐng)自己考慮！,Matlab命令計(jì)算過程-Hurlbert,1.定