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Alpha、Beta 和 Gamma 生物多样性

1960
  • Robert H. Whittaker
Ecological landscape illustrating alpha, beta, and gamma biodiversity in distinct habitats.

(图片仅供参考)

This framework partitions 生物多样性 into three spatial scales. Alpha (α) diversity is the species richness within a single, local habitat or 生态系统. Beta (β) diversity measures the change or turnover in species composition between different habitats. Gamma (γ) diversity represents the total species richness over a large geographical area or landscape, encompassing both alpha and beta diversity.

生态学家罗伯特·H·惠特克 (Robert H. Whittaker) 在 20 世纪 60 年代提出的 α 多样性、β 多样性和 γ 多样性概念,为分析不同空间尺度的生物多样性提供了一套至关重要的词汇和数学框架。在此之前,生态学家通常只是统计特定区域内的物种数量(即物种丰富度),而缺乏标准化的方法来比较不同地点内部和地点之间的多样性。惠特克的划分方法澄清了这些比较问题。α 多样性是最直观的指标:它指的是在局部尺度上发现的物种数量,例如特定的池塘、森林斑块或珊瑚礁。它是衡量局部群落丰富度的指标。

β多样性是连接局部和区域多样性的概念纽带。它量化了两个或多个局部生境之间物种组成的差异程度。高β多样性意味着不同生境的物种组成差异很大,也就是说,沿着环境梯度物种更替率很高。相反,低β多样性意味着相同的物种分布在多个生境中。惠特克最初提出了简单的公式,例如β = γ / α,但此后人们开发了许多其他指标来更稳健地衡量β多样性,例如杰卡德指数或索伦森指数,这些指标考虑了不同地点之间共享和非共享的物种。

Gamma diversity is the total biodiversity across a larger landscape or region that comprises multiple habitats. It is the product of the diversity within those habitats (alpha) and the diversity between them (beta). This hierarchical framework is fundamental to conservation biology and landscape ecology. For example, a conservation plan might aim to protect a network of sites that, while having moderate alpha diversity individually, collectively exhibit high beta diversity. This strategy would conserve more total species (high gamma diversity) than protecting a single, large, homogenous area with high alpha diversity but low beta diversity. The framework allows scientists to understand how processes like habitat fragmentation or 气候变化 不仅通过减少当地物种数量来影响生物多样性,而且还通过改变整个景观中生态群落的独特性来影响生物多样性。

UNESCO Nomenclature: 2407
– Ecology

类型

概念框架

中断

Incremental

用法

广泛使用

前体

  • 格里森的植物联合体个体主义概念
  • 物种-面积关系的早期研究
  • 生态位的基本概念
  • 生态学定量方法的发展

应用程序

  • 比较不同生态系统的生物多样性以进行环境影响评估
  • 设计保护区网络以最大化物种代表性
  • 监测栖息地破碎化对物种更替的影响
  • 指导生态修复项目重建复杂的社区结构
  • 研究物种分布的生物地理模式

专利:

NA

潜在创新理念

  • developing ‘functional beta diversity’ metrics to measure turnover in species traits, not just identity
  • using genomic data to calculate ‘genetic beta diversity’ between populations
  • 创建不同气候情景下β多样性变化的预测模型
  • applying the alpha-beta-gamma framework to microbiome analysis in medicine and agriculture
  • 设计城市规划软件,优化城市公园的高 beta 多样性
  • 将时间β多样性(随时间变化)纳入长期环境监测
  • 创建一个用于元分析的全球开源 beta 多样性测量数据库
  • developing ‘声学 beta diversity’ indices based on soundscape recordings
  • 使用该框架评估不同地区文化习俗或语言的多样性
  • 构建具有高农作物和传粉媒介多样性的农业景观,以增强恢复力
相关术语:α多样性、β多样性、γ多样性、罗伯特·惠特克、群落生态学、物种丰富度、物种更替、空间尺度、生物多样性测量、景观生态学。

历史背景

Alpha、Beta 和 Gamma 生物多样性

1950
1951
1958
1960
1970
1973
1975
1950
1950
1954
1960
1967
1970
1975
1977

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

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