Chỉ số đa dạng sinh học

Chỉ số đa dạng sinh học

Đ I H C KHOA H C T NHIÊN – Đ I H C QU C GIA TP H CHÍ MINH Ạ Ọ Ọ Ự Ạ Ọ Ố Ồ

Nhóm môn h c: ọ

Võ Đoàn Trúc Dân 0617014

Lê Th Thanh Phúc 0617059 ị Nguy n Hào Quang 0617062 ễ

Tr n Th Thanh Thúy 0617080 ầ ị

Tr n Th C m Tú 0617092 ầ ị ẩ

4/12/2009

Ch s đa d ng sinh h c ỉ ố ạ ọ

1 Ch s đa d ng sinh h c ỉ ố ạ ọ

1.1 Đ nh nghĩa ị

M t ch s đa d ng là m t công th c đo lộ ỉ ố ạ ộ ứ ường s đa d ng loài trong m t qu n xã Nh ngự ạ ộ ầ ữ

ch s đa d ng cung c p nhi u thông tin v c u trúc qu n xã h n là ch đ n gi n là s phongỉ ố ạ ấ ề ề ấ ầ ơ ỉ ơ ả ự phú v loài (nh là s loài có m t), n m gi tề ư ố ặ ắ ữ ương đ i nhi u nh ng loài khác nhau trong vi cố ề ữ ệ tính toán

Nh ng ch s đa d ng cung c p nhi u thông tin quan tr ng v s quý hi m và tính ch tữ ỉ ố ạ ấ ề ọ ề ự ế ấ chung c a nh ng loài trong m t qu n xã Kh năng đ xác đ nh s lủ ữ ộ ầ ả ể ị ố ượng đa d ng trong cáchạ này là m t công c quan tr ng cho các nhà sinh h c đang c g ng hi u v c u trúc qu n xã.ộ ụ ọ ọ ố ắ ể ề ấ ầ

1.2 Các ch s đa d ng sinh h c ỉ ố ạ ọ

Các ch s dùng trong đánh giá đa d ng sinh h c: đa d ng loài, log Alpha, log-Normalỉ ố ạ ọ ạ Lambda, ch s Simpson, McIntosh, Berger-Parker, ch s Shannon-Wiener, Brillouin…ỉ ố ỉ ố

Trong đó, những cách tính thông thường nh t v đa d ng sinh h c là đa d ng loài, ch sấ ề ạ ọ ạ ỉ ố Simpson và ch s Shannon.ỉ ố

• Đa d ng loài (S): là tông sô sinh vât khac nhau hiên diên Đây là cách tính đ n gi n nh t vạ ̉ ́ ̣ ́ ̣ ̣ ơ ả ấ ề

đa d ng sinh h c Tuy nhiên, cách tính này không xác đ nh đạ ọ ị ược m t đ phân b hay tậ ộ ố ổ

ch c trong nh ng loài c th đó.ứ ữ ụ ể

• Ch s Simpson (D): m t cách tính c đ phong phú và t l (%) c a m i loài là ch s đaỉ ố ộ ả ộ ỷ ệ ủ ỗ ỉ ố

d ng sinh h c Simpson Đây là công c h u ích cho các nhà sinh thái v sinh v t trên c nạ ọ ụ ữ ề ậ ạ

và s ng trong nố ước trong nhi u năm và s giúp chúng ta hi u các d li u s c a sinh v t vàề ẽ ể ữ ệ ố ủ ậ

ki u sinh s ng m t môi trể ố ở ộ ường c th ụ ể

2 Ch s Shannon ỉ ố

2.1 Đ nh nghĩa ị

Ch s Shannon,ỉ ố đôi khi được g i là ch s Shannon-Wiener hay ch s Shannon-Weaver, làọ ỉ ố ỉ ố

m t cách đo lộ ường c a các nhà sinh thái h c khi h th ng bao g m nhi u cá th mà m i cá thủ ọ ệ ố ồ ề ể ỗ ể

được nh n d ng và ki m đ nh V i m t m u nh , ch s này là t s c a s lậ ạ ể ị ớ ộ ẫ ỏ ỉ ố ỷ ố ủ ố ượng c a m t loàiủ ộ

v i các giá tr c a loài đó (nh là sinh kh i, hay s s n xu t) trong qu n xã hay chu i th c ăn.ớ ị ủ ư ố ự ả ấ ầ ỗ ứ Cách tính này đ n t thuy t thông tin và tính toán s s p x p (hay không s p x p) c a m tế ừ ế ự ắ ế ắ ế ủ ộ

k s đi n t và nhà toán h c ngỹ ư ệ ử ọ ười M Claude Shannon (30/4/1916 –24/2/2001) đỹ ược bi t t iế ớ

là cha đ c a thuy t thông tin Ch s Shannon l n đ u tiên đẻ ủ ế ỉ ố ầ ầ ược đ a ra trong thuy t thông tinư ế

c a Claude Shannon năm 1948 Trong nghiên c u sinh thái h c, s s p x p này đủ ứ ọ ự ắ ế ược đ c tr ngặ ư

b i s lở ố ượng cá th quan sát để ược c a m i loài trong vùng m u.ủ ỗ ẫ

Các tên g i khác c a ch s Shannon là Shannon-Wiener hay Shannon-Weaver là cách g iọ ủ ỉ ố ọ sai Warren Weaver hay Nobert Wiener thường được coi là đ ng tác gi v i thuy t thông tinồ ả ớ ế

c a Shannon Tuy nhiên đây đ u là nh ng hi u l m Tên đúng c a ch s này là “ch sủ ề ữ ể ầ ủ ỉ ố ỉ ố Shannon” ( Shannon index)

2.2 Cách tính

 Các b ướ c tinh ́ :

1. Chia sô ca thê Ń ́ ̉ 1 cua loai s 1 cho tông sô ca thê cua tât ca cac loai Đo la P̉ ̀ ố ̉ ́ ́ ̉ ̉ ́ ̉ ́ ̀ ́ ̀ i.

2. Tính ln(P1) ho c log(Pặ 1) c s 2.ơ ố

3. Lăp lai ḅ ̣ ước đo cho tât ca nh ng loai khac ma ban co Loai cuôi cung la loai th S.́ ́ ̉ ữ ̀ ́ ̀ ̣ ́ ̀ ́ ̀ ̀ ̀ ứ

4. Tính tông - (P̉ i * ln[Pi]) ho c - (Pặ i * log[Pi]) v i s loài là S, kêt qua nhân đớ ố ́ ̉ ̣ ược là gia tri H – ch́ ̣ ỉ

s đa d ng Shannon.ố ạ

Công th c tính:ứ

ho c ặ

H = chi sô đa dang Shannon.̉ ́ ̣

Pi = t l cua m t loài i trên toan bô qu n xãỷ ệ ̉ ộ ̀ ̣ ầ

S = sô loai đêm đ́ ̀ ́ ược

∑ = tông t loai 1 đên loai S̉ ừ ̀ ́ ̀

 Ví d : ụ cách tính ch s Hỉ ố

Loài chim N i P i ln P i - (P i * ln P i )

Ch s Shannon: H = 0.039 + 0.046 + 0.046 + 0.046 + 0.046 = 0.223ỉ ố

2.3 Ch s cân b ng Shannon ỉ ố ằ

M t cách đo khác c a ch s Shannon có "S" s loài có trong m u th , và E là m c ngangộ ủ ỉ ố ố ẫ ử ứ

b ng cho các loài này.ằ

Công th c tính E: ứ

E = H / Hmax

E = H / ln (S) ho c ặ E= H / log(S)

E luôn n m trong kho ng 0 – 1.ằ ả

N u E = 1, các loài đ u bìnhđ ng trong môi trế ề ẳ ường s ng hi n t i.ố ệ ạ

2.4 Ví dụ

M t ví d c th : tính ch s Shannon trên 3 m u sinh v t.ộ ụ ụ ể ỉ ố ẫ ậ

M u I ẫ

Loài S cá thố ể Pi ln(pi) pi*ln(i)

M u I ẫ I

M u III ẫ

B 20 0.34 -1.06 -0.37

2.5. Nh n xét ậ

- Có th th y r ng đ i v i b t kỳ s lể ấ ằ ố ớ ấ ố ượng cho các loài, có m t giá tr t i đa có th c a H:ộ ị ố ể ủ

H max = lnS x y ra khi t t c các loài đang t n t i v i s lả ấ ả ồ ạ ớ ố ượng b ng nhau.ằ

- Ch s này không bi n đ i theo kích thỉ ố ế ổ ước m u, nh ng bi n đ i v i t l các loài thêmẫ ư ế ổ ớ ỷ ệ vào m u đó.ẫ Có nhi u loài trong m t qu n xã, giá tr H s cao.ề ộ ầ ị ẽ

Qu n xã A v i chi môt loai se co môt gia tri H = 0 vi Pầ ớ ̉ ̣ ̀ ̃ ́ ̣ ́ ̣ ̀ i se băng 1 va khi đ̃ ̀ ̀ ược nhân v i ln Pớ i (ln Pi = 0)

- Nêu cac loai phân bô ngang b ng nhau, gia tri H se cao Vi vây t gia tri H đ́ ́ ̀ ̉ ằ ́ ̣ ̃ ̀ ̣ ừ ́ ̣ ược không chỉ biêt sô loai ma con biêt đ́ ́ ̀ ̀ ̀ ́ ược s giau co cua loai đự ̀ ́ ̉ ̀ ược phân bô trong sô tât ca nh ng loai trong̉ ́ ́ ̉ ữ ̀

qu n xã.ầ

- Nh v y, giá tr H cao là s k t h p c a s đa d ng v loài và s cân b ng s lư ậ ị ự ế ợ ủ ự ạ ề ự ằ ố ượng

gi a các loài.ữ

2.6. Ứ ng d ng chí s Shannon ụ ố

- Ch s Shannon đỉ ố ược s d ng đ so sánh s đa d ng gi a các m u môi trử ụ ể ự ạ ữ ẫ ường s ng; soố sánh gi a hai môi trữ ường s ng khác nhau; ho c so sánh trong m t môi trố ặ ộ ường s ng theoố

th i gian đ th y s thay đ i đa d ng sinh h c.ờ ể ấ ự ổ ạ ọ

- Ch s Shannon ch ra m c đ ô nhi m trong môi trỉ ố ỉ ứ ộ ễ ường th y v c:ủ ự

• H<1 r t nhi m b n (polysaprobic)ấ ễ ẩ

• H 1 – 2 nhi m b n v a m c α (α mesosaprobic)ễ ẩ ừ ứ

• H 2 - 3 nhi m b n v a m c β (β mesosaprobic)ễ ẩ ừ ứ

• H 3 - 4.5 nhi m b n nh (oligosaprobic)ễ ẩ ẹ

Tài li u tham kh o ệ ả

1. Qu n lý ch t lả ấ ượng môi trường, Nguy n Th Vân Hà, Nhà xu t b n ĐH qu c gia, 2007ễ ị ấ ả ố

2 Tài li u internetệ

A new phylogenetic diversity measure generalizing the Shannon index and its application to Phyllostomid Bats, Benjamin Allen et al., 2009

Choosing between diversity indices, James A Danoff-Burg, Department of Ecology, Evolution & Environmental Biology, Columbia University, 2003

http://vi.wikipedia.org

http://www.tiem.utk.edu/~mbeals/shannonDI.html

http://www.rewhc.org/biomeasures.shtml

http://www.instruction.greenriver.edu/

http://www.statemaster.com/encyclopedia/Shannon-index