Diversidad de especies

La diversidad de especies es el número de especies diferentes que están representadas en una comunidad dada (un conjunto de datos). El número efectivo de especies se refiere al número de especies igualmente abundantes necesarias para obtener la misma abundancia proporcional media de especies que la observada en el conjunto de datos de interés (donde todas las especies pueden no ser igualmente abundantes). Los significados de diversidad de especies pueden incluir riqueza de especies , diversidad taxonómica o filogenética y/o uniformidad de especies . La riqueza de especies es un simple recuento de especies. La diversidad taxonómica o filogenética es la relación genética entre diferentes grupos de especies. La uniformidad de especies cuantifica cuán iguales son las abundancias de las especies. ^{[1] [2] [3]}

La diversidad de especies en un conjunto de datos se puede calcular tomando primero el promedio ponderado de las abundancias proporcionales de las especies en el conjunto de datos y luego tomando la inversa de esto. La ecuación es: ^{[1] [2] [3]}

${\displaystyle {}^{q}\!D={1 \sobre {\sqrt[{q-1}]{\sum _{i=1}^{S}p_{i}p_{i}^{q-1}}}}}$

El denominador es igual a la abundancia proporcional media de especies en el conjunto de datos, calculada con la media generalizada ponderada con exponente q - 1. En la ecuación, S es el número total de especies (riqueza de especies) en el conjunto de datos, y la abundancia proporcional de la i- ésima especie es . Las abundancias proporcionales en sí mismas se utilizan como ponderaciones. La ecuación se escribe a menudo en la forma equivalente:$estilo de visualización p_{i}}$

${\displaystyle {}^{q}\!D=\left({\sum _{i=1}^{S}p_{i}^{q}}\right)^{1/(1-q)}}$

El valor de q determina qué media se utiliza. q = 0 corresponde a la media armónica ponderada , que es 1/ S porque los valores se cancelan, con el resultado de que ⁰ D es igual al número de especies o la riqueza de especies, S . q = 1 no está definido, excepto que el límite cuando q se acerca a 1 está bien definido: ^[4]$estilo de visualización p_{i}}$

${\displaystyle \lim _{q\rightarrow 1}{}^{q}\!D=\exp \left(-\sum _{i=1}^{S}p_{i}\ln p_{i}\right),}$

que es la exponencial de la entropía de Shannon .

q = 2 corresponde a la media aritmética . A medida que q se acerca al infinito , la media generalizada se acerca al valor máximo. En la práctica, q modifica la ponderación de las especies, de modo que al aumentar q se aumenta la ponderación otorgada a las especies más abundantes, y por lo tanto se necesitan menos especies igualmente abundantes para alcanzar la abundancia proporcional media. En consecuencia, valores grandes de q conducen a una diversidad de especies menor que valores pequeños de q para el mismo conjunto de datos. Si todas las especies son igualmente abundantes en el conjunto de datos, cambiar el valor de q no tiene ningún efecto, pero la diversidad de especies en cualquier valor de q es igual a la riqueza de especies.$estilo de visualización p_{i}}$

No se utilizan valores negativos de q , porque entonces el número efectivo de especies (diversidad) superaría al número real de especies (riqueza). A medida que q se acerca al infinito negativo, la media generalizada se acerca al valor mínimo. En muchos conjuntos de datos reales, la especie menos abundante está representada por un solo individuo, y entonces el número efectivo de especies sería igual al número de individuos en el conjunto de datos. ^{[2] [3]}$estilo de visualización p_{i}}$

La misma ecuación se puede utilizar para calcular la diversidad en relación con cualquier clasificación, no sólo con las especies. Si los individuos se clasifican en géneros o tipos funcionales, representa la abundancia proporcional del i -ésimo género o tipo funcional, y ^q D es igual a la diversidad de género o diversidad de tipo funcional, respectivamente.$estilo de visualización p_{i}}$

A menudo, los investigadores han utilizado los valores dados por uno o más índices de diversidad para cuantificar la diversidad de especies. Dichos índices incluyen la riqueza de especies , el índice de Shannon , el índice de Simpson y el complemento del índice de Simpson (también conocido como índice de Gini-Simpson). ^{[5] [6] [7]}

Cuando se interpretan en términos ecológicos, cada uno de estos índices corresponde a una cosa diferente, y sus valores por lo tanto no son directamente comparables. La riqueza de especies cuantifica el número real de especies, no el efectivo. El índice de Shannon es igual a log( ¹ D ), es decir, q se acerca a 1, y en la práctica cuantifica la incertidumbre en la identidad de especie de un individuo que se toma al azar del conjunto de datos. El índice de Simpson es igual a 1/ ² D , q = 2, y cuantifica la probabilidad de que dos individuos tomados al azar del conjunto de datos (con reemplazo del primer individuo antes de tomar el segundo) representen la misma especie. El índice de Gini-Simpson es igual a 1 - 1/ ² D y cuantifica la probabilidad de que los dos individuos tomados al azar representen especies diferentes. ^{[1] [2] [3] [7] [8]}

Dependiendo de los propósitos de cuantificar la diversidad de especies, el conjunto de datos utilizado para los cálculos puede obtenerse de diferentes maneras. Aunque la diversidad de especies puede calcularse para cualquier conjunto de datos en el que se hayan identificado individuos con respecto a las especies, las interpretaciones ecológicas significativas requieren que el conjunto de datos sea apropiado para las preguntas en cuestión. En la práctica, el interés suele recaer en la diversidad de especies de áreas tan grandes que no todos los individuos que las componen pueden observarse e identificarse con respecto a las especies, pero es necesario obtener una muestra de los individuos pertinentes. La extrapolación de la muestra a la población subyacente de interés no es sencilla, porque la diversidad de especies de la muestra disponible generalmente da una subestimación de la diversidad de especies en toda la población. La aplicación de diferentes métodos de muestreo dará lugar a la observación de diferentes conjuntos de individuos para la misma área de interés, y la diversidad de especies de cada conjunto puede ser diferente. Cuando se añade un nuevo individuo a un conjunto de datos, puede introducir una especie que aún no estaba representada. El grado en que esto aumenta la diversidad de especies depende del valor de q : cuando q = 0, cada nueva especie real hace que la diversidad de especies aumente en una especie efectiva, pero cuando q es grande, agregar una especie rara a un conjunto de datos tiene poco efecto en su diversidad de especies. ^[9]

En general, se puede esperar que los conjuntos con muchos individuos tengan una mayor diversidad de especies que los conjuntos con menos individuos. Cuando se comparan los valores de diversidad de especies entre conjuntos, los esfuerzos de muestreo deben estandarizarse de una manera apropiada para que las comparaciones produzcan resultados ecológicamente significativos. Se pueden utilizar métodos de remuestreo para reunir muestras de diferentes tamaños en un mismo punto de partida. ^{[10] [11]} Las curvas de descubrimiento de especies y el número de especies representadas solo por uno o unos pocos individuos se pueden utilizar para ayudar a estimar cuán representativa es la muestra disponible de la población de la que se extrajo. ^{[12] [13]}

La diversidad de especies observada se ve afectada no solo por el número de individuos, sino también por la heterogeneidad de la muestra. Si los individuos provienen de diferentes condiciones ambientales (o hábitats diferentes ), se puede esperar que la diversidad de especies del conjunto resultante sea mayor que si todos los individuos provienen de un entorno similar. Al aumentar el área muestreada, aumenta la diversidad de especies observada, ya que se incluyen más individuos en la muestra y porque las áreas grandes son ambientalmente más heterogéneas que las áreas pequeñas.

• Harrison, Ian; Laverty, Melina; Sterling, Eleanor. "Diversidad de especies". Connexions (cnx.org) . Fundación William y Flora Hewlett, Fundación Maxfield y Connexions Consortium . Consultado el 1 de febrero de 2011 .(Licencia Creative Commons 1.0 Atribución Genérica).