ISSN: 0024-1148 Лесоведение. 2016 № 1. С. 65-73

ОЦЕНКА ВИДОВОГО РАЗНООБРАЗИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ ЗАПОВЕДНИКА “КАЛУЖСКИЕ ЗАСЕКИ” НА ОСНОВЕ ИНДЕКСОВ ШЕННОНА И СИМПСОНА И ЧИСЕЛ ХИЛЛА

Л. Г. Ханина¹, В. Э. Смирнов¹, М. В. Бобровский^2
1Институт математических проблем биологии РАН
142290, Пущино, ул. Институтская, 4
E-mail: khanina.larisa@gmail.com
²Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН
142290, Пущино, ул. Институтская, 2

Поступила в редакцию 20 января 2015 г.

Разработана и апробирована методика статистического оценивания параметров разнообразия растительности на основе индексов биоразнообразия Шеннона и Симпсона. С помощью полученных статистических оценок проведено сравнение видового разнообразия сосудистых растений для выделенных ранее типов растительных сообществ заповедника ''Калужские засеки''. Сравнение проведено не только для наблюдаемого числа видов, но и для эффективных чисел видов (чисел Хилла). Показана возможность замены относительных обилий на относительную встречаемость видов для расчета и экстраполяции эффективных чисел видов, связанных с индексами Шеннона и Симпсона, и построения 95%-ных доверительных интервалов для экстраполированных оценок разнообразия. Результаты расчетов наблюдаемых оценок видового разнообразия показали, что эффективные числа видов в меньшей мере зависят от числа геоботанических описаний, имеющихся для сообществ, чем наблюдаемое видовое богатство. Преимущество кумулятивных кривых разнообразия, построенных по числам Хилла, связанным с индексами Шеннона и Симпсона, по сравнению с видовыми кумулятивными кривыми состоит в надежности экстраполяции при фактически любом размере базовой выборки, к размеру которой приводятся выборки всех остальных типов сообществ. Использование чисел Хилла позволяет провести более детальный анализ структуры видового разнообразия и учесть весь объем геоботанической информации, доступной для анализа. По числам Хилла, связанным с индексами Шеннона и Симпсона, среди 10 достаточно хорошо представленных типов растительных сообществ заповедника ''Калужские засеки'' можно четко выделить четыре группы сообществ, между которыми видовое разнообразие сосудистых растений значимо различается. Наиболее богатой является группа луговых сообществ, далее по уменьшению видового разнообразия следуют группа березняков лугово-опушечных, группа ольшаников нитрофитных и большая группа, состоящая из боровых сосняков и лесных сообществ с доминированием в напочвенном покрове неморальных видов.

• Работа выполнена при частичной поддержке РФФИ (проекты №№ 13-04-02181-а, 15-29-02724-офи_м).


• Ключевые слова: видовое богатство, широколиственные леса, индексы разнообразия, эффективные числа видов, кумулятивные кривые разнообразия, экстраполяция, доверительные интервалы.

Список литературы

1. Бобровский М.В., Ханина Л.Г. Заповедник ''Калужские засеки'' // Оценка и сохранение биоразнообразия лесного покрова в заповедниках Европейской России. М.: Научный мир, 2000. С. 104-124.

2. Восточноевропейские широколиственные леса / Под ред. О.В. Смирновой. М.: Наука, 1994. 364 с.

3. Заугольнова Л.Б., Морозова О.В. Типологоия и классификация лесов Европейской России: методические подходы и возможности их реализации // Лесоведение. 2006. № 1. С. 34-48.

4. Заугольнова Л.Б., Ханина Л.Г. Параметры мониторинга биоразнообразия лесов России на федеральном и региональном уровнях // Лесоведение. 2004. № 3. С. 3-14.

5. Мэгарран Э. Экологическое разнообразие и его измерение. М.: Мир, 1992. 184 с.

6. Попадюк Р.В., Смирнова О.В., Заугольнова Л.Б., Ханина Л.Г., Бобровский М.В., Яницкая Т.О. Заповедник ''Калужские засеки'' // Сукцессионные процессы в заповедниках России и проблемы сохранения биологического разнообразия. СПб.: Российское ботаническое общество, 1999. С. 58-105.

7. Растительность Европейской части СССР / Под ред. С.А. Грибовой, Т.И. Исаченко, Е.М. Лавренко. Л.: Наука, 1980. 425 с.

8. Смирнов В.Э., Ханина Л.Г., Бобровский М.В. Оценка видового разнообразия растительности на основе интегрального статистического подхода в условиях неоднородных данных (на примере заповедника ''Калужские засеки'') // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2014. № 4(28). C. 84-101.

9. Смирнова О.В., Заугольнова Л.Б., Ханина Л.Г., Бобровский М.В., Торопова Н.А. Популяционные и фитоценотические методы анализа биоразнообразия растительного покрова // Сохранение и восстановление биоразнообразия. Учеб.-метод. издание. М.: Изд-во Научного и учебно-методического центра МГУ, 2002а. С. 145-194.

10.Смирнова О.В., Ханина Л.Г., Бобровский М.В., Торопова Н.А., Заугольнова Л.Б. Руководство по полевой практике. Методы сбора и первичного анализа геоботанических и демографических данных // Сохранение и восстановление биоразнообразия. Учеб.-метод. издание. М.: Изд-во Научного и учебно-методического центра МГУ, 2002б. С. 109-144.

11. Справочник по климату СССР. Вып. 8: Ярославская, Калининская, Московская, Владимирская, Смоленская, Калужская, Рязанская и Тульская области. Ч. IV: Влажность воздуха, атмосферные осадки и снежный покров. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. 359 c.

12. Ханина Л.Г., Смирнов В.Э., Бобровский М.В. Новый метод анализа лесной растительности с использованием многомерной статистики (на примере заповедника ''Калужские засеки'') // Бюлл. МОИП. Сер. биол. 2002. Т. 107. № 1. С. 40-48.

13. Chao A., Gotelli N.J., Hsieh T.C., Sander E.L., Ma K.H., Colwell R.K., Ellison A.M. Rarefaction and extrapolation with Hill numbers: a framework for sampling and estimation in species diversity studies // Ecological Monographs. 2014. V. 84. N 1. P. 45-67.

14. Chiarucci A., Palmer M.W. The inventory and estimation of plant species richness // Encyclopedia of life support systems (EOLSS). Oxford, UK: EOLSS Publishers, 2009. P. 94-116.

15. Colwell R.K., Chao A., Gotelli N.J., Lin S.-Y., Mao C.X., Chazdon R.L., Longino J.T. Models and estimators linking individual-based and sample-based rarefaction, extrapolation, and comparison of assemblages // Journal of Plant Ecology. 2012. V. 5. P. 3-21.

16. Ellison A.M. Partitioning diversity // Ecology. 2010. V. 91. N 7. P. 1962-1963.

17. Gotelli N.J., Chao A. Measuring and estimating species richness, species diversity, and biotic similarity from sampling data // Encyclopedia of Biodiversity, 2nd ed. Waltham, MA: Academic Press, 2013. V. 5. P. 195-211.

18. Hill M.O. Diversity and evenness: a unifying notation and consequences // Ecology. 1973. V. 54. P. 427-432.

19. Jost L. Entropy and diversity // Oikos. 2006. V. 113. N 2. P. 363-375.

20. Jost L. Partitioning diversity into independent alpha and beta components // Ecology. 2007. V. 88. N 10. P. 2427-2439.

21. R Development Core Team. R: a language and environment for statistical computing. Vienna: R Foundation for Statistical Computing, 2014. URL: http:// www.r-project.org <http://www.r-project.org/>/ Дата обращения 21.09.2015.

22. Whittaker R.  Evolution and measurement of species diversity // Taxon. 1972. V. 21. P. 213-25.