應(yīng)用嵌套分析保護景觀開發(fā)中的生物多樣性分析研究 旅游管理專業(yè)

應(yīng)用嵌套分析保護景觀開發(fā)中的生物多樣性摘要我們提供這樣一個概述，關(guān)于在景觀開發(fā)中，存在/缺失數(shù)據(jù)的嵌套分析可能如何指導(dǎo)景觀保護開發(fā)和土地規(guī)劃利用。我們描述了兩個嵌套的統(tǒng)計數(shù)字，完美嵌套指數(shù)（％PN）和相對嵌套指數(shù)C，這兩個指數(shù)統(tǒng)計并且直接測試組合生物是否是通過相關(guān)保護實踐的梯度嵌套的。對于案例中，被等梯度嵌套的組合，我們新的免費程序允許用戶確定物種間特定的閾值的平穩(wěn)過渡線的產(chǎn)生。政策制定者，城市規(guī)劃和資源管理者可以利用這條曲線來為受土地利用（例如，抗?jié)B表面最大百分比）和物種豐富度或生活史特征等相關(guān)的影響的環(huán)境屬性制定具體目標。我們使用跨越城市梯度案例研究鳥類，鳥兒和蝴蝶在遠郊的景觀來說明了保護和土地利用的一系列問題，嵌套分析可能涉及的成本較低。我們還討論了嵌套分析是如何涉及，與其他的統(tǒng)計技術(shù)相關(guān)的存在/不存在的數(shù)據(jù)分析。?2007愛思唯爾B.訴保留所有權(quán)利。關(guān)鍵詞：組合結(jié)構(gòu)，養(yǎng)護，檢測概率;環(huán)境梯度，物種豐富度，城市化內(nèi)容導(dǎo)言……272分析框架……2732.1嵌套指標……2732.2錯誤缺失統(tǒng)計……275個案研究……2753.1鳥類在森林片段中跨越城市梯度……2753.2中部大盆的中的鳥類和蝴蝶……276討論……278互補性指標……278實踐保護應(yīng)用……278簡介各種各樣的統(tǒng)計工具利用蘊蓄數(shù)據(jù)去了解個別物種和生物地理學(xué)組合。這些工具也有利于物種級別和組合級別預(yù)測響應(yīng)自然和人為環(huán)境的變化。嵌套分析代表了一套相對簡單的工具,這套工具用于檢測是否小的環(huán)境變量確定了先驗，往往服從管理，可能會影響跨越空間和時間的物種豐富度和物種組成。這些信息對于在城市景觀和城市遠郊景觀或農(nóng)村景觀做出知情土地使用的決定是非常有價值的。圖.1.維恩圖說明了嵌套的子集的關(guān)系（由帕特森，1987年批準修改）。每個小組代表由三名當?shù)亟M合組成的生物群，由圓圈A至C表示。圓圈的大小與物種豐富度呈正相關(guān)。大的圓的面積重疊（交集）代表數(shù)量更大的物種共享。左邊的生物群是嵌套的;

該物種存在于物種相對貧乏的組合與物種相對豐富的組合中。右邊的生物群是非嵌套的，由于物種在C中出現(xiàn)而從B中缺席和物種在B中出現(xiàn)而從A中缺席。所有嵌套分析測試在何種程度上，哪個物種出現(xiàn)在相對物種貧乏的地方是出現(xiàn)在物種相對豐富的地點的適當?shù)淖蛹ㄅ撂厣桶⑻伛R爾，1986;。賴特等人，1998年）。嵌套是一個組合屬性而不是個別物種，（賴特等人。，1998），并已被理解為物種分布在生物地理秩序上的一個措施（阿特馬爾和Patterson，1993）。在一個理想化的，完美的嵌套組合中，比最高的物種豐富度低的目前的物種的地點，永遠不會從更大的物種豐富度的位置缺席（圖1）。因此，可以預(yù)測某一個物種將被滅絕的順序或一個嵌套組合占領(lǐng)一組殖民陸地或水的“孤島”的順序；這些預(yù)測的準確性是與嵌套程度積極相關(guān)，并且不依賴于對底層機制的了解。幾乎所有的生物群偏離真正的完美嵌套，盡管有相當大的一部分顯著地被嵌套（賴特等人，1998年）。像許多生物地理原則和理論一樣（惠特克等。，2005），嵌套的概念（達林頓，1957年）和嵌套分析并不是新的。相反，他們是屬于一套既定的概念性的方法，經(jīng)過新的理論框架重新包裝或通過Web訪問進行推廣（例如，費爾南德斯-Juricic，2002;Saetersdal等。，2005）。其他老字號的統(tǒng)計工具，如采用赤池的信息準則（AIC）和貝葉斯信息準則的回歸模型選擇（BIC）的（赤池，1973年，1978年;施瓦茨，1978），同樣有重新出現(xiàn)在當代出版物。在這里，我們強調(diào)幾個嵌套度量，涉及生物地理格局的環(huán)境變量，可以被工作范圍在從區(qū)域到當?shù)兀ɡ?，州或?。┑某鞘幸?guī)劃者和資源管理者操作（例如，鄰里房主協(xié)會）。組合可以被多種現(xiàn)象嵌套，包括但不限于物種滅絕的具體概率，殖民種特異性概率和嵌套的資源或生境特征（科迪，1983年，庫克和奎因，1995年卡特勒，1991;達林頓，1957年;Lomolino，1996）。明顯的嵌套也可能是由于抽樣協(xié)議不足以捕捉在某一地點的所有物種，或者地點之間的不相同（凸輪等，2002;?？ㄌ乩?，1994;Gotelli和科爾韋爾，2001）。大部分出版的嵌套分析都側(cè)重于滅絕或殖民的機制（例如，Deacon和Mac納利，1998年;Hecnar和M'Closkey，1997;帕特森，1987），也許是由于物種豐富度的平衡理論極具聲望，假定滅絕的速度的下降是由于島嶼面積擴大和殖率下降與島隔離增加一樣（麥克阿瑟和威爾遜，1967;門羅，1948年;普雷斯頓，1962）依托島嶼生物地理學(xué)的基本文獻，管理者和保護生物學(xué)家通常會試圖通過阻止片段面積進一步減少和促進本地物種的重新殖民化，從而在碎片系統(tǒng)中應(yīng)對明顯的區(qū)系放松。有，但是，通過非本土物種來防止殖民的“入侵”的利益越來越大，這會對本地物種和生態(tài)過程產(chǎn)生負面影響（Mooney和霍布斯，2000;Palumbi，2001;賴克德等，2001;。Rejmanekand賴克德，2001）。

對于嵌套與滅絕和殖民化的替代物種有關(guān)的鑒定，如斑塊面積和隔離，也可能會因識別潛在的最終機制而功虧一簣。嵌套分析對于資源管理和保護規(guī)劃是非常有效的工具，因為他們可以提出，盡管通過相關(guān)性，是否幾乎任何環(huán)境變量的利益（可能會或可能不會涉及減少面積和增加隔離斑塊），都很可能影響到一個陣列地點上的分布格局（例如，弗萊什曼和Mac納利，2002年，始祖，1995）。在物種群體（例如，分類團體或協(xié)會）之間，不同的嵌套對于一個特定的土地覆蓋類型的敏感度有所不同，很明顯，土地利用和其他進程，會對土地利用類型的發(fā)生和程度可能會驅(qū)使地方物種滅絕或殖民化產(chǎn)生影響（弗萊什曼和墨菲1999年Hecnar和M'Closkey，1997;強森和Jonsell，1999）。在嵌套分析的基礎(chǔ)上，它可能并不總是能夠在環(huán)境變量和物種發(fā)生之間建立一種因果關(guān)系。然而，很強的相關(guān)性可以，在最低限度，可用更密集的實驗或觀察來測試，以便幫助改進基于流程的假說。嵌套分析具有實際的應(yīng)用性，因為，他們提供的關(guān)于模式的信息和建議的機制不僅影響物種豐富度，而且影響物種的組成。這些數(shù)據(jù)有助于了解如何充分發(fā)揮多次使用本地物種豐富度景觀的決定的信息基礎(chǔ)。這些數(shù)據(jù)有助于做出有關(guān)，如何通過多次使用景觀來最大限度地發(fā)揮本地物種豐富度的信息庫的決策。這些決定包括但不限于：哪些位置應(yīng)優(yōu)先保護，生態(tài)恢復(fù)，鄉(xiāng)土樹種，城市發(fā)展，資源開采，或休閑娛樂（Margules和普雷，2000年）。一些嵌套分析，如溫度的嵌套計算器（阿特馬爾和Patterson，1993），允許直接測試或間接推論關(guān)于可能與物種豐富度和物種構(gòu)成秩序相關(guān)的環(huán)境變量。如果用戶確定一個組合是嵌套的，他可以測試是否一個給定的環(huán)境變量與存在/缺失矩陣最大包裝的排序相關(guān)（阿特馬爾和Patterson，1993）。這種測試是間接的，因為它需要從計算器上提取行列位置，以便以后在一個獨立的應(yīng)用軟件程序上進行分析。一個直接的測試可以，有一個統(tǒng)計檢測，當某一地點是由環(huán)境變量支配時，確定組合嵌套偶然出現(xiàn)的概率。作者的嵌套溫度計算器具有獨特的功能，它可以確定通過生物群來展示分配模式的“無序熱”的數(shù)量，它不僅可以衡量位置是否就種嵌套，同時，它也可以衡量越來越多的物種是否可能在目前位置有更大的物種豐富度（阿特馬爾和帕特森，1993年）。富有特色的生物地理事件或不尋常的資源需求，能夠提高遠高于整體矩陣的個別物種特定的溫度。換句話說，這些物種的分布被假定為用于反映通過影響事件或現(xiàn)象從而影響整個系統(tǒng)的完整性。輔助信息可用于計算關(guān)于這些idiosyncracies性質(zhì)的假設(shè)，其中可能包括，在一個地點的某個區(qū)域的特定地形特征的新物種或群體的移居（阿特馬爾和帕特森1993年）。我們相信，通過Lomolino（1996）和賴特等人開發(fā)的統(tǒng)計工具對于決策可能是非常有用的，因為它們允許用戶直接測試生物是否是嵌套的底層機制（例如，邊緣到內(nèi)部的比例機制是滅絕）。為了說明嚴格的嵌套分析在土地管理和保護中的實際應(yīng)用，我們目前的個案研究，在景觀管理中使用這些工具。我們還討論了嵌套分析如何補充其他類型的基本組合型和基本物種的分析，不完善檢測和其他的抽樣問題，會影響嵌套分析的可靠性和他們的信息成本比。2.分析框架2.1.嵌套度量存在/缺失（或檢測/非檢測，麥肯齊等。，2003）嵌套分析矩陣通常是這樣被組裝的，通過安排地點或場地，如行（從上到下）為物種豐富度呈遞減趨勢排序的，列（左到右）為物種普遍性呈遞減趨勢排序的。這種排序給我們提供了一個有關(guān)物種組合結(jié)構(gòu)的描述，它也是進行更詳細的嵌套測試的第一步。如果要測試是否一個特定的環(huán)境變量可能與一個嵌套的分布格局有關(guān)，那么，行可能會責令有關(guān)該準則，而不是物種豐富度（弗萊什曼和蘋果納利，2002;圖.2）。例如，行所列的順序是有關(guān)降水減少量化的程度，是一個嵌套生物沉淀。如果一個組合嵌套與選定的環(huán)境變量有關(guān)，或者如果一個組合與一個環(huán)境變量比另一個環(huán)境變量被嵌套更多有關(guān)，它表明，變量問題對于物種豐富度和物種組成的組合有非凡的影響。與環(huán)境變量無關(guān)的嵌套分析，對于有助于理解相對梯度或機制的可能性影響不大，并幫助我們預(yù)測，組合結(jié)構(gòu)跨越空間和時間。圖.2.例如，不同的標準對一個的矩陣的排序。左矩陣中的行（從上到下）為物種豐富度下降的排列順序。右矩陣中的行（從上到下）為另一個假想的環(huán)境變量在降低的排列順序。雖然許多嵌套指數(shù)已經(jīng)制定（見賴特等人。，1998），我們都知道只有兩個-百分之，即完美的嵌套指標（％PN，Lomolino，1996年）和相對嵌套指標C（賴特和里夫斯，1992年），這二者是相互媲美的，可直接用于檢測嵌套組合是否與超過標準的其他物種豐富度有關(guān)（也請參閱MacNallyandLake,1999）。完美嵌套百分比（％PN）要么是來源于原始BASIC程序嵌套（Lomolino，1996），或者是新開發(fā)的腳本，在任何使用Windows操作系統(tǒng)（可從RD）的個人計算機上都可以運行。該指數(shù)比較了一個通過隨機模擬產(chǎn)生的利益與矩陣變量的相對嵌套矩陣（通常是1000，但模擬的數(shù)量可以由用戶定義）。模擬矩陣不同于與行的順序本身有關(guān)的有序矩陣，除了完美次序矩陣，至少有一個品種，它會缺席某一特定地點，并將出現(xiàn)在具有相同或較低的物種豐富度的地點。隨著這些背離完美嵌套的物種數(shù)量的增加，%PN從最大值為100一直下跌到最小值為0。有序矩陣的統(tǒng)計意義被定義為模擬矩陣偏離完美嵌套的比例與有序矩陣相同或少于有序矩陣。圖.3.發(fā)生閾值（物種之間的平穩(wěn)過渡線的具體發(fā)生閾值）原始森林中的20個物種的矩陣，29個原始森林補丁中的鳥類。修補程序是以公頃大小的遞減順序排名的（唐納利和Marzluff，2004）。色和白色的方塊分別表示存在（檢測）和缺失（非檢測）。物種：1，美國羅賓（Turdusmigratorius）;2，冬季雷恩（穴居人穴居人）;

3，斑陶希（Pipilio斑）;4，太平洋斜坡鹟（Empidonaxdifficilis）;5，Swainson的鶇（Catharusustulatus）;6，威爾遜的沃布勒（Wilsoniapusilla）;7，板栗支持奇克迪（Poecilerufescens）;8，Blackthroated灰柳鶯（Dendroicanigrescens）;9，金加冕肯格里特（Regulussatrapa）;10，紅胸納特哈奇（Sittacanadensis）;11日，虎頭周杰倫（Cyanocittastelleri）;12日，布朗克里珀（Certhia美洲）;13日，赫頓的維利歐（維利歐huttoni）;14，霜霉病啄木鳥（Picoides毛竹）;

15，Darkeyed容庫（容庫hyemalis）;16，毛啄木鳥（Picoidesvillosus）;

17日，哈蒙德的鹟（Empidonaxhammondii）;18，更改鶇（Ixoreusnaevius）;19，西方塔納哲（Pirangaludoviciana）;

20，Hermit-Townsend’sWarbler(Dendroicaspp.).如果一個組合與任何序列標準有明顯的關(guān)系，則它可以使發(fā)生閾值曲線符合有序矩陣（圖3）;這條曲線描述了特定物種發(fā)生閾值之間的平穩(wěn)過渡線。發(fā)生閾值對于檢測在物種和組合的水平上影響的存在和不存在模式是有用的。與閾值相關(guān)的生境改變的鑒定，特別是在站點級別，它可以促進棲息地質(zhì)量的便利分類，并且能夠指導(dǎo)實際管理建議，例如超過這個閾值某些物種是不可能持續(xù)下去的（Gu'enette和維拉爾，2005年）。但是對于所有完美的嵌套組合，至少有一個物種將缺席高于這個曲線交點其列和至少一個物種將會低于此曲線的交點其列。在矩陣形狀和填充的基礎(chǔ)上，閾值曲線相對于軸的形狀和位置是可以被估算的，其中填充的定義是矩陣存在的百分比。在嵌套50％的填充矩陣中，閾值是一條從矩陣的右上角到矩陣的左下角的筆直的對角線，這使得被占領(lǐng)地區(qū)的矩陣與沒有被占領(lǐng)地區(qū)的矩陣