當 q>2 時,所有估計量幾乎都表現一樣。
4.4 指標應用與實例分析
本文在此章節將利用三個實例資料,來做指標應用的介紹。其中實例二 具有個體資料,因此可透過此筆資料做估計量的估計分析。
¾ 實例一:
這筆實例資料摘錄於Shimatai(2001)的論文,這是以橡樹為優勢樹種 的28 年齡次生林,森林上層樹種的調查資料。其中包含兩個區塊,一是 CT:在 28 年中,曾經針對非橡樹樹種做疏伐作業。另一區塊CU:在 28 年中,完全沒有人為干擾。Shimatani ( 2001 ) 將樹種依傳統林奈分類方法,
歸納為四個層級(種、屬、科、亞目),並依據QE指標和傳統Gini-Simpson 指標來評估疏伐對生物多樣性的影響。結果兩個指標得到完全相反的結 果:區塊CT 有較高的QE值,而區塊CU有較高的Gini-Simpson指標值。另 外,透過網路資料庫 PHYLOMATIC ( 網址:
http://www.phylodiversity.net/phylomatic ) (Webb & Donogue 2004),得到
系統演化樹(如圖4.1 所示),116.6 142.3
116.6 142.3
圖4.1 區塊 CT(灰色)和 CU(黑色)物種的系統演化樹,圖中最後兩 行為區塊物種的相對豐富度(%)。區塊CT 的演化時間為 116.6 單位時
間,區塊CU 的演化時間為 142.6 單位時間。
mean diversity
0 50 100 150
23456
q=1
time T
mean diversity
0 50 100 150
1.52.02.53.03.54.04.55.0
q=2
time T
mean diversity
0 50 100 150
mean diversity
0 50 100 150
23456
q=1
time T
mean diversity
0 50 100 150
1.52.02.53.03.54.04.55.0
q=2
time T
mean diversity
0 50 100 150
45678910
q=0
time T
mean diversity
0 50 100 150
23456
q=1
time T
mean diversity
0 50 100 150
1.52.02.53.03.54.04.55.0
q=2
time T
mean diversity
0 50 100 150
表4.4 比較三種形式多樣性指標(qD
(
T= 142 . 3 )
、qD(
L= 4 )
和qD)。) 3 . 142 (T=
qD
) 4 (L=
qD
qD )
3 . 142 (T=
qD
) 4 (L=
qD
qD
4.548 3.012
2.054 3.809
3.187 1.940
q=2
5.664 3.904
2.797 4.967
3.951 2.660
q=1
9 6.750
5.338 10
7.25 5.402
q=0
Site CU ( un-thinned site ) Site CT ( thinned site )
Order
q
4.548 3.012
2.054 3.809
3.187 1.940
q=2
5.664 3.904
2.797 4.967
3.951 2.660
q=1
9 6.750
5.338 10
7.25 5.402
q=0
Site CU ( un-thinned site ) Site CT ( thinned site )
Order
q
得到,當不考慮物種豐富度時(q = 0),qD
(
T= 142 . 3 )
、0D(
L= 4 )
和0D的結 果一致,疏伐可以得到更高的多樣性。當考慮物種豐富度時(q = 1,2),則qD
(
L= 4 )
的結論與qD(
T= 142 . 3 )
和qD相違背。qD(
T= 142 . 3 )
和qD的結果 顯示,不受人為干擾的區塊,可以擁有更健全的生態系統,而此結論亦較 符合生物學家的認知。所以,傳統林業的管理經營,常會採取疏伐的方式,以增加單位面積的材積容量,然而卻不是保育生態的最佳方式。因此台灣 林務單位近幾年雖然獎勵造林,但仍沿用舊有觀念,砍大樹種小樹,實乃 藉保育生態之名行破壞生物多樣性之實,嚴重違反世界生態保育潮流。
¾ 實例二
此筆資料,是針對新竹、苗栗地區的三條河川(客雅溪、中港溪和後 龍溪)的河口鳥類相調查資料。總計215 種鳥種,若利用 DNA 分子資料 來建構系統演化樹則需要耗費龐大資金、人力和時間,因此採用林奈傳統 分類法來建構此215 物種的分類樹,共分五個層級:215 種、117 屬、49 科、17 目、1 綱。其中,
客雅溪包含:149 種、78 屬、38 科、13 目、1 綱,
中港溪包含:136 種、80 屬、40 科、15 目、1 綱,
後龍溪包含:150 種、99 屬、46 科、16 目、1 綱。
分析不同層級下,比較三個流域鳥類多樣性的差異:
客雅溪 : 後龍溪 : 中港溪 :
0 1 2 3 4 5
20406080100120140
L=1
q
mean diversity
0 1 2 3 4 5
020406080100120
L=2
q
mean diversity
0 1 2 3 4 5
020406080100
L=3
q
mean diversity
0 1 2 3 4 5
020406080
L=4
q
mean diversity
客雅溪 : 後龍溪 : 中港溪 :
0 1 2 3 4 5
20406080100120140
L=1
q
mean diversity
0 1 2 3 4 5
020406080100120
L=2
q
mean diversity
0 1 2 3 4 5
020406080100
L=3
q
mean diversity
0 1 2 3 4 5
020406080
L=4
q
mean diversity
圖4.3 客雅溪、中港溪和後龍溪河口鳥類族群,在不同層級下,多 樣性的分析。
由圖4.3 結果顯示,對於不同層級多樣性的分析,平均多樣性大致都呈現
表4.6 當 q =2 時,各河口鳥類多樣性指標值
¾ 實例三:
此筆資料是摘錄於Pavoine et al. ( 2009 ) 的論文,資料內容主要是在 Southern California Bight 地區,收集 rockfish 屬相關魚種的年魚獲資料,包 含年份:1980-1986, 1993-1994, 1996, 1998-2007,共 20 筆資料,總計 50 種魚種,其系統演化樹如下:
圖4.4 摘自 Pavoine et al. ( 2009 )論文中的 Figure 4。
比較各年度rockfish 魚種 Hill 數值指標和系統演化多樣性指標值,
1980 1985 1990 1995 2000 2005
6810121416
q=2
year
Hill's number
1980 1985 1990 1995 2000 2005
101214161820
q=1
year
Hill's number
1980 1985 1990 1995 2000 2005
25303540
q=0
year
Hill's number
1980 1985 1990 1995 2000 2005
12141618
q=0
year
mean diversity
1980 1985 1990 1995 2000 2005
4.04.55.05.56.0
q=1
year
mean diversity
1980 1985 1990 1995 2000 2005
2.62.72.82.93.03.1
q=2
year
mean diversity
1980 1985 1990 1995 2000 2005
6810121416
q=2
year
Hill's number
1980 1985 1990 1995 2000 2005
101214161820
q=1
year
Hill's number
1980 1985 1990 1995 2000 2005
25303540
q=0
year
Hill's number
1980 1985 1990 1995 2000 2005
12141618
q=0
year
mean diversity
1980 1985 1990 1995 2000 2005
4.04.55.05.56.0
q=1
year
mean diversity
1980 1985 1990 1995 2000 2005
2.62.72.82.93.03.1
q=2
year
mean diversity
圖 4.5 各年度 rockfish 屬魚種的多樣性。
分析結果顯示,當位階 q = 0, 1, 2,無論 Hill 數值指標 或系統演化多樣性 指標,都顯示從1983 年到 2003 年,rockfish 族群多樣性有明顯逐年下降 的現象。另外,當考慮物種豐富度(q = 1, 2),1980-1982 三個年份的魚類 多樣性,在兩種指標都顯示有較低的多樣性,但
q= 0 時,並無此現象,表
示這三年的rockfish 屬的物種種類仍不少,且是珍貴(與其他魚種差異較 大)、稀有物種(相對豐富度較小)。因而造成整個族群較不均勻,而導致 當位階 q =1 或 2 時,多樣性指標值較小。另外,分析rockfish 魚種在不同演化時間的多樣性,首先將 20 筆資料 歸納為三個年代:
80 年代:1980-1986
90 年代:1993-1994, 1996, 1998-1999 21 世紀:2000-2007
得到,在演化時間為0 < T < 10 百萬年的系統演化多樣性:
80年代: 90年代 : 21世紀 :
0 2 4 6 8 10
1020304050
q=0
T
mean diversity
0 2 4 6 8 10
05101520
q=1
T
mean diversity
0 2 4 6 8 10
051015
q=2
T
mean diversity
圖4.6 演化時間在 0 < T <10 百萬年的平均有效物種數。
分析結果顯示,當只考慮物種種類 (位階 q = 0 ) 時,從任何的演化時間 來探討,80 年代、 90 年代 和 21 世紀的魚群系統演化多樣性,顯示 rockfish 族群種類,正慢慢隨時間遞減。另外當考慮物種豐富度時 (位階 q = 1, 2 ) ,無論以那個演化時間點來看, 21 世紀 rockfish 族群的系統演化多樣 性指標值都是最小的:顯示掠捕的壓力或環境的破壞,造成rockfish 整個 族群的diversity 正慢慢銳減中。
透過上述三個實例,說明系統演化多樣性指標在實際資料的分析上,
除了傳統中性指標的訊息之外,可以提供決策者另一考量的資訊,且系統 演化多樣性指標確實可以反應預期的現象。