stringtranslate.com

Diversidad beta

En ecología , la diversidad beta (diversidad β o diversidad beta verdadera ) es la relación entre la diversidad de especies regional y local. El término fue introducido por RH Whittaker [1] junto con los términos diversidad alfa (diversidad α) y diversidad gamma (diversidad γ). La idea era que la diversidad total de especies en un paisaje (γ) está determinada por dos cosas diferentes: la diversidad media de especies a nivel local (α) y la diferenciación entre sitios locales (β). Otras formulaciones para la diversidad beta incluyen "recambio absoluto de especies", "recambio de especies de Whittaker" y "recambio proporcional de especies". [ cita necesaria ]

Whittaker propuso varias formas de cuantificar la diferenciación y las generaciones posteriores de ecólogos han inventado más. Como resultado, ahora existen muchos tipos definidos de diversidad beta. [2] [3] Algunos usan diversidad beta para referirse a cualquiera de varios índices relacionados con la heterogeneidad composicional. [4] [5] [6] Se evita la confusión utilizando nombres distintos para otras formulaciones. [2] [3] [7] [8] [9] [10]

La diversidad beta como medida del recambio de especies enfatiza demasiado el papel de las especies raras, ya que la diferencia en la composición de especies entre dos sitios o comunidades probablemente refleja la presencia y ausencia de algunas especies raras en los conjuntos. La diversidad beta también puede ser una medida de anidamiento, que ocurre cuando los conjuntos de especies en sitios pobres en especies son un subconjunto de los conjuntos en sitios más ricos en especies. [11] Además, la diversidad beta por pares es inadecuada para construir todas las particiones de biodiversidad (algunas particiones en un diagrama de Venn de 3 o más sitios no pueden expresarse mediante diversidad alfa y beta). En consecuencia, algunos patrones macroecológicos y comunitarios no pueden expresarse completamente mediante la diversidad alfa y beta. Debido a estas dos razones, se ha propuesto y utilizado una nueva forma de medir la rotación de especies, denominada diversidad Zeta (ζ-diversidad), [12] para conectar todos los patrones de biodiversidad existentes basados ​​en la incidencia.

Tipos

Diversidad beta de Whittaker

La diversidad gamma y la diversidad alfa se pueden calcular directamente a partir de los datos del inventario de especies. [2] [13] La definición original de diversidad beta de Whittaker más simple es

β = γ/α

Aquí la diversidad gamma es la diversidad total de especies de un paisaje y la diversidad alfa es la diversidad media de especies por sitio. Debido a que los límites entre sitios y paisajes locales son difusos y hasta cierto punto subjetivos, se ha propuesto que la diversidad gamma se puede cuantificar para cualquier conjunto de datos de inventario y que la diversidad alfa y beta se puede cuantificar siempre que el conjunto de datos se divida en subunidades. Entonces la diversidad gamma es la diversidad total de especies en el conjunto de datos y la diversidad alfa es la diversidad media de especies por subunidad. La diversidad beta cuantifica cuántas subunidades habría si la diversidad total de especies del conjunto de datos y la diversidad media de especies por subunidad permanecieran iguales, pero las subunidades no compartieran especies. [2] [7]

Rotación absoluta de especies

Algunos investigadores han preferido dividir la diversidad gamma en componentes aditivos en lugar de multiplicativos. [14] [15] Entonces el componente beta de la diversidad se convierte en

βA = γ - α

Esto cuantifica cuánta más diversidad de especies contiene todo el conjunto de datos que una subunidad promedio dentro del conjunto de datos. Esto también puede interpretarse como la cantidad total de rotación de especies entre las subunidades del conjunto de datos. [2]

Cuando existen dos subunidades y se utilizan datos de presencia-ausencia, ésta se puede calcular con la siguiente ecuación:

[dieciséis]

donde, S 1 = el número total de especies registradas en la primera comunidad, S 2 = el número total de especies registradas en la segunda comunidad, y c= el número de especies comunes a ambas comunidades.

Rotación de especies de Whittaker

Si la rotación absoluta de especies se divide por la diversidad alfa, se obtiene una medida que cuantifica cuántas veces la composición de especies cambia completamente entre las subunidades del conjunto de datos. Esta medida fue propuesta por Whittaker, [17] por lo que se la ha denominado rotación de especies de Whittaker. [2] Se calcula como

β W = (γ - α)/α = γ/α - 1

Cuando hay dos subunidades y se utilizan datos de presencia-ausencia, esto equivale al complemento uno del índice de similitud de Sørensen . [2] [18]

Rotación proporcional de especies.

Si la rotación absoluta de especies se divide por la diversidad gamma, se obtiene una medida que cuantifica qué proporción de la diversidad de especies en el conjunto de datos no está contenida en una subunidad promedio. [2] Se calcula como

β P = (γ - α)/γ = 1 - α/γ

Cuando hay dos subunidades y se utilizan datos de presencia-ausencia, esta medida en el intervalo [0, 1] es igual al complemento uno del índice de similitud de Jaccard . [2]

Patrones de diversidad β

El tamaño del grano cambia la relación entre la diversidad beta de los árboles y la latitud. Véase Sreekar et al. [19]

Aunque comprender el cambio en la composición de las especies de escala local a regional (diversidad β) es un tema central en ecología y biogeografía, los estudios a menudo llegaron a conclusiones diferentes en cuanto a los patrones fundamentales de la diversidad β. Por ejemplo, la hipótesis de compresión de nicho predijo una mayor diversidad β en latitudes más bajas. [20] [19] [21] [22] [23] Los estudios que comparan sitios locales naturales con sitios locales modificados por humanos no son diferentes. Kitching et al. [24] tomaron muestras de polillas en bosques primarios y talados del valle de Danum, Borneo, para demostrar que la diversidad β en los bosques primarios era mayor que en los bosques talados. Por el contrario, Berry et al. [25] tomaron muestras de árboles en la misma área de estudio para mostrar que la diversidad β en los bosques talados era mayor que en los bosques primarios. Los resultados de estos dos estudios fueron completamente diferentes de los resultados de una síntesis cuantitativa reciente, [26] que mostró que la diversidad β en los bosques primarios era similar a la diversidad β en todos los tipos de sitios locales modificados por el hombre (bosques secundarios, plantaciones , pastos y urbanos). Por lo tanto, existe una clara falta de consenso sobre los patrones de diversidad β entre los estudios. Sreekar et al. [19] sugirieron que la mayoría de estas inconsistencias se debían a las diferencias en el tamaño del grano y/o la extensión espacial entre los estudios. Demostraron que la escala espacial cambia la relación entre la diversidad β y la latitud.

Partición de la diversidad en el pasado geológico

Los principales eventos de diversificación en el pasado geológico estuvieron asociados con cambios en las contribuciones relativas de la diversidad alfa y beta (partición de la diversidad). Los ejemplos incluyen la explosión del Cámbrico , [27] el gran evento de biodiversificación del Ordovícico , [28] y las recuperaciones de los eventos de extinción masiva del final del Pérmico [29] y del final del Triásico [30] . Los datos empíricos de estos estudios de caso confirman las predicciones teóricas de que un número cada vez mayor de especies aumentará la diversidad beta en relación con la diversidad alfa debido a los efectos de la competencia interespecífica ; sin embargo, la diversidad alfa puede volver a aumentar una vez que se agoten las opciones para aumentar la rotación geográfica. [31]

Ver también

Referencias

  1. ^ Whittaker RH (1960). "Vegetación de las montañas Siskiyou, Oregón y California". Monografías Ecológicas . 30 (3): 279–338. Código Bib : 1960EcoM...30..279W. doi :10.2307/1943563. JSTOR  1943563.
  2. ^ abcdefghi Tuomisto H (2010). "Una diversidad de diversidades beta: corregir un concepto que salió mal. Parte 1. Definición de la diversidad beta en función de la diversidad alfa y gamma". Ecografía . 33 (1): 2–22. Código Bib : 2010Ecogr..33....2T. doi :10.1111/j.1600-0587.2009.05880.x.
  3. ^ ab Tuomisto H (2010). "Una diversidad de diversidades beta: corregir un concepto que salió mal. Parte 2. Cuantificar la diversidad beta y fenómenos relacionados". Ecografía . 33 (1): 23–45. Código Bib : 2010Ecogr..33...23T. doi : 10.1111/j.1600-0587.2009.06148.x .
  4. ^ Koleff P, Gastón KJ, Lennon JJ (2003). "Medición de la diversidad beta para datos de presencia-ausencia". Revista de Ecología Animal . 72 (3): 367–382. Código Bib : 2003JAnEc..72..367K. doi :10.1046/j.1365-2656.2003.00710.x.
  5. ^ Anderson MJ, Crist TO, Chase JM, Vellend M, Inouye BD, Freestone AL, et al. (Enero de 2011). "Navegando por los múltiples significados de la diversidad β: una hoja de ruta para el ecólogo practicante". Cartas de Ecología . 14 (1): 19–28. Código Bib :2011EcolL..14...19A. doi : 10.1111/j.1461-0248.2010.01552.x . PMID  21070562.
  6. ^ Gorelick R (diciembre de 2011). "Comentario: ¿Tenemos una terminología coherente para la diversidad de especies? La falacia de la verdadera diversidad". Ecología . 167 (4): 885–8, discusión 903–11. Código Bib :2011Oecol.167..885G. doi :10.1007/s00442-011-2124-8. PMID  21947497. S2CID  6244637.
  7. ^ ab Tuomisto, H. 2010. ¿Una terminología coherente para cuantificar la diversidad de especies? Sí, existe. Ecología 4: 853–860. doi :10.1007/s00442-010-1812-0
  8. ^ Jurasinski G, Koch M (diciembre de 2011). "Comentario: ¿tenemos una terminología coherente para la diversidad de especies? Estamos en el camino". Ecología . 167 (4): 893–902, discusión 903–11. Código Bib :2011Oecol.167..893J. doi :10.1007/s00442-011-2126-6. PMID  21938639. S2CID  24562429.
  9. ^ Moreno CE, Rodríguez P (diciembre de 2011). "Comentario: ¿Tenemos una terminología coherente para la diversidad de especies? Regreso a lo básico y hacia un marco unificador". Ecología . 167 (4): 889–92, discusión 903–11. Código Bib :2011Oecol.167..889M. doi :10.1007/s00442-011-2125-7. PMID  21965142. S2CID  8917573.
  10. ^ Tuomisto H (2011). "Comentario: ¿tenemos una terminología coherente para la diversidad de especies? Sí, si decidimos utilizarla". Ecología . 167 (4): 903–911. Código Bib :2011Oecol.167..903T. doi :10.1007/s00442-011-2128-4. S2CID  19271108.
  11. ^ Baselga A (enero de 2010). "Partición de los componentes de rotación y anidamiento de la diversidad beta". Ecología Global y Biogeografía . 19 (1): 134-143. Código Bib : 2010GloEB..19..134B. doi : 10.1111/j.1466-8238.2009.00490.x . ISSN  1466-8238.
  12. ^ Hui C, McGeoch MA (2014). "La diversidad Zeta como concepto y métrica que unifica patrones de biodiversidad basados ​​en incidencia". Naturalista americano . 184 (5): 684–694. doi :10.1086/678125. hdl : 10019.1/98200 . PMID  25325751. S2CID  24693167.
  13. ^ Chao A, Chiu CH, Jost L (noviembre de 2010). "Medidas de diversidad filogenética basadas en números de Hill". Transacciones filosóficas de la Royal Society de Londres. Serie B, Ciencias Biológicas . 365 (1558): 3599–609. doi :10.1098/rstb.2010.0272. PMC 2982003 . PMID  20980309. 
  14. ^ Lande R (mayo de 1996). "Estadísticas y partición de la diversidad de especies y similitud entre múltiples comunidades". Oikos . 1 (1): 5–13. Código Bib :1996Oikos..76....5L. doi :10.2307/3545743. JSTOR  3545743.
  15. ^ Veech JA, Summerville KS, Crist TO, Gering JC (octubre de 2002). "La partición aditiva de la diversidad de especies: reciente resurgimiento de una vieja idea". Oikos . 99 (1): 3–9. Código Bib :2002Oikos..99....3V. doi :10.1034/j.1600-0706.2002.990101.x.
  16. ^ Albert JS, Reis RE (8 de marzo de 2011). Biogeografía histórica de peces neotropicales de agua dulce. Prensa de la Universidad de California. pag. 308.ISBN​ 978-0-520-26868-5. Consultado el 28 de junio de 2011 .
  17. ^ Whittaker RH (1972). "Evolución y medición de la diversidad de especies". Taxón . 21 (2–3): 213–251. doi :10.2307/1218190. JSTOR  1218190.
  18. ^ Sorensen TA (1948). "Un método para establecer grupos de igual amplitud en sociología vegetal basado en la similitud del contenido de especies y su aplicación a los análisis de la vegetación en los bienes comunes daneses". Kongelige Danske Videnskabernes Selskabs Biologiske Skrifter . 5 : 1–34.
  19. ^ abc Sreekar R, Katabuchi M, Nakamura A, Corlett RT, Slik JW, Fletcher C, et al. (septiembre de 2018). "La escala espacial cambia la relación entre diversidad beta, riqueza de especies y latitud". Ciencia abierta de la Royal Society . 5 (9): 181168. Código bibliográfico : 2018RSOS....581168S. doi :10.1098/rsos.181168. PMC 6170539 . PMID  30839691. 
  20. ^ MacArthur RH (noviembre de 1965). "Patrones de diversidad de especies". Reseñas biológicas . 40 (4): 510–33. doi :10.1111/j.1469-185X.1965.tb00815.x. S2CID  86777476.
  21. ^ Koleff P, Lennon JJ, Gaston KJ (noviembre de 2003). "¿Existen gradientes latitudinales en la rotación de especies?". Ecología Global y Biogeografía . 12 (6): 483–98. Código Bib : 2003GloEB..12..483K. doi :10.1046/j.1466-822X.2003.00056.x.
  22. ^ Kraft Nueva Jersey, Comita LS, Chase JM, Sanders Nueva Jersey, Swenson NG, Crist TO, et al. (Septiembre de 2011). "Desenredar los impulsores de la diversidad β a lo largo de gradientes latitudinales y altitudinales". Ciencia . 333 (6050). Nueva York, Nueva York: 1755–8. Código Bib : 2011 Ciencia... 333.1755K. doi : 10.1126/ciencia.1208584. PMID  21940897. S2CID  206535334.
  23. ^ Qian H, Chen S, Mao L, Ouyang Z (junio de 2013). "Revisión de los impulsores de la diversidad β a lo largo de gradientes latitudinales". Ecología Global y Biogeografía . 22 (6): 659–70. Código Bib : 2013GloEB..22..659Q. doi :10.1111/geb.12020.
  24. ^ Kitching RL, Ashton LA, Nakamura A, Whitaker T, Khen CV (junio de 2013). "Rotación de especies impulsada por la distancia en las selvas tropicales de Borneo: homogeneidad y heterogeneidad en bosques primarios y posteriores a la tala". Ecografía . 36 (6): 675–82. Código Bib : 2013Ecogr..36..675K. doi :10.1111/j.1600-0587.2012.00023.x. hdl : 10072/57312 .
  25. ^ Berry NJ, Phillips OL, Ong RC, Hamer KC (octubre de 2008). "Impactos de la tala selectiva en la diversidad de árboles en un paisaje de selva tropical: la importancia de la escala espacial". Ecología del Paisaje . 23 (8): 915–29. doi :10.1007/s10980-008-9248-1. S2CID  38892245.
  26. ^ Newbold T, Hudson LN, Hill SL, Contu S, Gray CL, Scharlemann JP, et al. (Diciembre de 2016). "Patrones globales de rotación de conjuntos terrestres dentro y entre usos de la tierra". Ecografía . 39 (12): 1151–63. Código Bib : 2016Ecogr..39.1151N. doi : 10.1111/ecog.01932 . hdl : 10044/1/32808 .
  27. ^ Na L, Kiessling W (abril de 2015). "División de la diversidad durante la radiación del Cámbrico". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 112 (15): 4702–6. Código Bib : 2015PNAS..112.4702N. doi : 10.1073/pnas.1424985112 . PMC 4403203 . PMID  25825755. 
  28. ^ Sepkoski JJ (1988). "Alfa, beta o gamma: ¿adónde va toda la diversidad?". Paleobiología . 14 (3): 221–34. Código bibliográfico : 1988Pbio...14..221S. doi :10.1017/s0094837300011969. PMID  11542147. S2CID  2826581.
  29. ^ Hofmann R, Hautmann M, Bucher H (3 de octubre de 2017). "División de la diversidad en los ecosistemas bentónicos del Pérmico y Triásico Temprano del oeste de EE. UU.: una comparación". Biología histórica . 29 (7): 918–930. Código Bib : 2017HBio...29..918H. doi :10.1080/08912963.2016.1263626. S2CID  132194066.
  30. ^ Hautmann M (2016). "División de la diversidad en comunidades de nivel inferior del Jurásico". Biología histórica . 28 (6): 849–857. Código Bib : 2016HBio...28..849H. doi :10.1080/08912963.2015.1051482. S2CID  85880638.
  31. ^ Hautmann M (2014). "Diversification and diversity partitioning". Paleobiology. 40 (2): 162–176. doi:10.1666/13041. S2CID 86225708.