التنوع ألفا

في علم البيئة ، يُعرف التنوع ألفا ( α-diversity ) بأنه متوسط ​​تنوع الأنواع في موقع ما على نطاق محلي. وقد صاغ هذا المصطلح آر إتش ويتاكر ^{[ 1 ] [ 2 ]} إلى جانب مصطلحي التنوع بيتا (β-diversity) والتنوع غاما (γ-diversity). وتتلخص فكرة ويتاكر في أن التنوع الكلي للأنواع في بيئة ما (التنوع غاما) يتحدد بعاملين مختلفين: متوسط ​​تنوع الأنواع في المواقع على نطاق محلي (التنوع ألفا)، والتباين بين تلك المواقع ( التنوع بيتا ).

قد تختلف مساحة المنطقة أو المشهد الطبيعي محل الاهتمام والمواقع الموجودة ضمنه اختلافًا كبيرًا في الظروف المختلفة، ولم يتم التوصل إلى إجماع بشأن المقاييس المكانية المناسبة لتحديد التنوع الألفا كميًا. ^{[ 3 ]} لذلك، اقتُرح ألا يرتبط تعريف التنوع الألفا بمقياس مكاني محدد: إذ يمكن قياسه لمجموعة بيانات موجودة تتكون من وحدات فرعية بأي مقياس. ^{[ 4 ]} يمكن أن تكون هذه الوحدات الفرعية، على سبيل المثال، وحدات معاينة استُخدمت بالفعل في الميدان عند إجراء الجرد ، أو خلايا شبكية محددة خصيصًا لأغراض التحليل. إذا تم تعميم النتائج خارج نطاق الملاحظات الفعلية، فيجب مراعاة أن تنوع الأنواع في الوحدات الفرعية يُقلل عمومًا من تقدير تنوع الأنواع في المناطق الأكبر. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

استخدم علماء البيئة عدة تعريفات مختلفة قليلاً لتنوع ألفا. وقد استخدم ويتاكر نفسه هذا المصطلح للإشارة إلى تنوع الأنواع في وحدة فرعية واحدة، وكذلك لمتوسط ​​تنوع الأنواع في مجموعة من الوحدات الفرعية. ^{[ 1 ] [ 2 ]} وقد طُرحت فكرة أن تعريف تنوع ألفا على أنه متوسط ​​عبر جميع الوحدات الفرعية ذات الصلة هو الأفضل، لأنه يتوافق بشكل أفضل مع فكرة ويتاكر القائلة بأن التنوع الكلي للأنواع يتكون من مكونات ألفا وبيتا. ^{[ 7 ]}

قد تختلف تعريفات التنوع ألفا أيضًا في افتراضاتها لتنوع الأنواع . غالبًا ما يستخدم الباحثون القيم التي يوفرها مؤشر تنوع واحد أو أكثر ، مثل ثراء الأنواع (وهو ببساطة عدد الأنواع)، أو مؤشر شانون ، أو مؤشر سيمبسون (الذي يأخذ في الاعتبار أيضًا الوفرة النسبية للأنواع). ^{[ 1 ] [ 8 ] [ 9 ]} ومع ذلك، فقد طُرحت فكرة أنه من الأفضل استخدام العدد الفعلي للأنواع كمقياس عالمي لتنوع الأنواع. يسمح هذا المقياس بترجيح الأنواع النادرة والوفيرة بطرق مختلفة، تمامًا كما تفعل مؤشرات التنوع مجتمعة، ولكن معناه أسهل فهمًا من الناحية البديهية. العدد الفعلي للأنواع هو عدد الأنواع المتساوية الوفرة اللازمة للحصول على نفس متوسط ​​الوفرة النسبية للأنواع كما هو مُلاحظ في مجموعة البيانات محل الاهتمام (حيث قد لا تكون جميع الأنواع متساوية الوفرة). ^{[ 4 ] [ 7 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

لنفترض أن تنوع الأنواع يُعادل العدد الفعلي للأنواع، وأن تنوع ألفا يُعادل متوسط ​​تنوع الأنواع لكل وحدة فرعية. عندئذٍ، يُمكن حساب تنوع ألفا بطريقتين مختلفتين تُعطيان النتيجة نفسها. تتمثل الطريقة الأولى في حساب المتوسط ​​العام المرجح للوفرة النسبية للأنواع داخل الوحدة الفرعية، ثم حساب مقلوب هذا المتوسط. أما الطريقة الثانية، فتتمثل في حساب تنوع الأنواع لكل وحدة فرعية على حدة، ثم حساب المتوسط ​​العام المرجح لهذه القيم. ^{[ 4 ] [ 13 ]}

إذا تم استخدام الطريقة الأولى، فإن المعادلة هي:

${\displaystyle {}^{q}\!D_{\alpha }={\dfrac {1}{\sqrt[{q-1}]{\sum _{j=1}^{N}{\sum _{i=1}^{S}p_{ij}p_{i|j}^{q-1}}}}}}$

في المعادلة، N هو العدد الإجمالي للوحدات الفرعية، و S هو العدد الإجمالي للأنواع (ثراء الأنواع) في مجموعة البيانات. والنسبة المئوية لوفرة النوع i في الوحدة الفرعية j هي${\displaystyle p_{i|j}}$يتم ترجيح هذه الوفرة النسبية بنسبة البيانات التي تساهم بها كل وحدة فرعية في مجموعة البيانات.${\displaystyle p_{ij}=m_{j}/m}$، أين${\displaystyle m}$يمثل العدد الإجمالي للأفراد في مجموعة البيانات، و${\displaystyle m_{j}}$يمثل العدد الإجمالي للأفراد في الوحدة الفرعية j. وبالتالي، فإن المقام يساوي متوسط ​​وفرة الأنواع النسبية داخل الوحدات الفرعية (المتوسط).${\displaystyle p_{i|j}}$) كما تم حسابها باستخدام المتوسط ​​العام المرجح مع الأس q - 1.

إذا تم استخدام الطريقة الثانية، فإن المعادلة هي:

${\displaystyle {}^{q}\!D_{\alpha}={\sqrt[{1-q}]{\sum _{j=1}^{N}w_{j}({}^{q}\!D_{\alpha j})^{1-q}}}}$

وهذا يُعادل أيضًا المتوسط ​​العام المرجح، ولكن بمعامل أُسّي 1 - q . هنا، يُحسب المتوسط ​​من قيم ^q D _{α j} ، حيث تُمثل كل قيمة منها الكثافة الفعالة للأنواع (تنوع الأنواع لكل وحدة فرعية) في وحدة فرعية واحدة j . الوزن الاسمي للوحدة الفرعية j هو${\displaystyle w_{j}}$، وهو ما يعادل نسبة البيانات التي تساهم بها الوحدة الفرعية في مجموعة البيانات.

تؤدي القيم الكبيرة لـ q إلى تنوع ألفا أقل من القيم الصغيرة لـ q ، لأن زيادة q تزيد من الوزن الفعال الممنوح للأنواع ذات الوفرة النسبية الأعلى وللوحدات الفرعية ذات التنوع النوعي الأدنى. ^{[ 4 ] [ 13 ]}

يمكن حساب التنوع الألفا في كل من المناظر الطبيعية المنقرضة والموجودة.

• التنوع البيئي بيتا
• التنوع الداكن
• مؤشر التنوع
• تنوع جاما
• تنوع زيتا
• التنوع البيولوجي العالمي
• قياس التنوع البيولوجي
• التنوع الوراثي

• شرحٌ للعديد من المصطلحات الخاصة بالتنوع البيولوجي باستخدام الرسوم التوضيحية ، جامعة ويسكونسن - ستيفنز بوينت