本發(fā)明涉及一種高維度綜合評估生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性動態(tài)變化的方法，屬于生態(tài)系統(tǒng)多樣性評估。

背景技術(shù)：

1、生物多樣性指生物與環(huán)境形成的生態(tài)復合體以及與此相關(guān)的各種生態(tài)過程的總和，包括物種、生態(tài)系統(tǒng)、遺傳三個層次的多樣性，涉及生物數(shù)量、空間、分布、組成結(jié)構(gòu)、生物豐度等內(nèi)容。生物多樣性不僅是維持生態(tài)系統(tǒng)平衡和穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，也是支持人類生計和提高生活質(zhì)量的不可或缺的要素。因此，保護和促進生物多樣性至關(guān)重要。

2、然而，當前對于生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的評估大多基于物種分類學，由于不同地區(qū)之間環(huán)境的差異性，指標選擇和量化方法復雜不一。大多數(shù)的生物多樣性指數(shù)均只單一的選擇了物種多樣性來進行計算和評估，忽略了物種的功能和系統(tǒng)發(fā)育多樣性。而物種的功能和系統(tǒng)發(fā)育多樣性決定了生物如何影響生態(tài)系統(tǒng)的功能和穩(wěn)定性，對保護至關(guān)重要。同時，世界范圍內(nèi)生物類群的分類學、功能和系統(tǒng)發(fā)育差異變化之間的不匹配突出了基于單個指標變化作為其他指標變化的替代物進行評估的風險。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出的是一種高維度綜合評估生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性動態(tài)變化的方法，其目的在于針對衡量生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性變化的指標選擇和量化方法復雜不一的問題，從時間維度提出一種高維度的評估方法——基于六個關(guān)鍵維度評估生物多樣性在時間尺度上的變化，可有效解決當前生物多樣性評估的片面性，評估重點從簡單的物種喪失擴大到人類協(xié)同活動之間的相互作用導致生物多樣性方面的綜合變化，為確定適應性管理和全球保護目標的優(yōu)先次序和信息提供了潛力。

2、本發(fā)明的技術(shù)解決方案：一種高維度綜合評估生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性動態(tài)變化的方法，包括以下步驟：

3、（1）在目標生態(tài)系統(tǒng)中隨機選取若干實驗區(qū)，在每個實驗區(qū)隨機采集若干個平行樣；

4、（2）從當?shù)厣鷳B(tài)監(jiān)測站的數(shù)據(jù)庫中提取出該地歷史生物類群監(jiān)測數(shù)據(jù)，從種類豐富度、功能豐富度、系統(tǒng)發(fā)育豐富度、群落間的種類相異度、功能相異度以及系統(tǒng)發(fā)育相異度六個維度分析計算目標類群的生物多樣性和歷史生物多樣性；

5、（3）計算生物多樣性綜合變化指數(shù)。

6、所述種類豐富度計算公式為：

7、?????????????????????（1）

8、其中，:觀察到的物種數(shù)；：只有一條序列的otus;:只有兩條序列的otus?。

9、所述功能豐富度計算公式為：

10、?????????????????????????????（2）

11、其中，：群落i內(nèi)物種所占據(jù)的生態(tài)位空間；：性狀c的絕對值范圍。

12、所述系統(tǒng)發(fā)育豐富度為連接系統(tǒng)發(fā)育樹上所有物種的分支的總長度，計算公式為：

13、

14、其中，li：是系統(tǒng)發(fā)育樹上每條分支的長度；n：包含在計算中的物種的數(shù)量。

15、所述群落間的種類相異度計算公式為：

16、

17、其中，?：群落?a?和群落?b?的交集的物種數(shù)量；：群落?a?和群落?b的并集的物種數(shù)量。

18、所述功能相異度計算公式為：

19、????????????????（5）

20、其中，：觀測到的功能豐富度，?：期望的功能豐富度，通過隨機抽樣或模型預測得到的；?：最大功能豐富度。

21、所述系統(tǒng)發(fā)育相異度計算公式為：

22、????????????????????(6)

23、其中，n?：系統(tǒng)發(fā)育樹上的節(jié)點或分支數(shù)量，：第?i?個節(jié)點或分支的長度，：該節(jié)點或分支下的樣本數(shù)。

24、所述步驟（3）計算生物多樣性綜合變化指數(shù)包括以下步驟：

25、1）根據(jù)六種多樣性指數(shù)的歷史值和當前值，計算每一種多樣性指數(shù)的時間變化，計算公式如下：

26、???????????????????????????????????(7)

27、其中：為多樣性指數(shù)的當前值，為多樣性指數(shù)的歷史值。

28、根據(jù)所有實驗區(qū)中每個樣本δdi的值計算得分：如果δdi為1，則得分為0；如果δdi高于所有小于1的值的中值，低于所有大于1的值的中值，則得分為1；如果δdi低于所有小于1的值的中值或高于所有高于1的值的中值，則得分為2。

29、2）對當?shù)?個指數(shù)δdi的得分進行匯總，得到生物多樣性的綜合變化指數(shù)，計算公式如下：

30、?????????????????????????????(8)

31、本發(fā)明的有益效果：

32、（1）本發(fā)明從物種、功能和系統(tǒng)發(fā)育三個方面出發(fā)，選擇了種類豐富度和群落間的種類相異度，功能豐富度和功能相異度，系統(tǒng)發(fā)育豐富度和系統(tǒng)發(fā)育相異度六個指標，在計算類型得到簡化的同時，又能夠完整的描述該生態(tài)系統(tǒng)的多樣性狀態(tài)。

33、（2）在實際的應用中，考慮到自然環(huán)境的多樣性，選擇若干個具有代表性的實驗單元進行監(jiān)測，它們幾乎能夠覆蓋生態(tài)系統(tǒng)中不同的生境類型。此外，在每個實驗單元內(nèi)，隨機選擇若干個監(jiān)測站點進行多類型多樣性調(diào)查和計算，提高數(shù)據(jù)的代表性和統(tǒng)計分析的可靠性。

34、（3）不再單純的計算多類型生物多樣性指數(shù)的絕對值，而是利用多樣性指數(shù)的當前值與多樣性指數(shù)的歷史值進行對比，對對比值進行賦值相加，得到最終的多類型生物多樣性指數(shù)值。這不僅可以更好地反映生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)變化，還能避免數(shù)據(jù)的偶然性或異常值對結(jié)果的影響，提高多樣性指數(shù)計算的可靠性和準確性。

35、（4）本發(fā)明評估方法可選擇任何適宜的生物類群作為分析對象，用于多種應用場景，比如用于評估河流健康狀況、生態(tài)修復工程評估以及全球濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護政策制定等。為生物多樣性變化提供了一個整體的衡量標準，有效的解決了因多樣性指標選擇不同帶來的評估誤差，為全球保護目標的橫向管理提供科學依據(jù)。

技術(shù)特征：

1.一種高維度綜合評估生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性動態(tài)變化的方法，其特征是包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高維度綜合評估生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性動態(tài)變化的方法，其特征是所述步驟（2）中，所述種類豐富度計算公式為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高維度綜合評估生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性動態(tài)變化的方法，其特征是所述步驟（2）中，所述功能豐富度計算公式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高維度綜合評估生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性動態(tài)變化的方法，其特征是所述步驟（2）中，所述系統(tǒng)發(fā)育豐富度為連接系統(tǒng)發(fā)育樹上所有物種的分支的總長度；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高維度綜合評估生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性動態(tài)變化的方法，其特征是所述步驟（2）中，所述群落間的種類相異度計算公式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高維度綜合評估生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性動態(tài)變化的方法，其特征是所述步驟（2）中，所述功能相異度計算公式為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高維度綜合評估生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性動態(tài)變化的方法，其特征是所述步驟（2）中，所述系統(tǒng)發(fā)育相異度計算公式為：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高維度綜合評估生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性動態(tài)變化的方法，其特征是所述步驟（3）中，計算生物多樣性綜合變化指數(shù)包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種高維度綜合評估生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性動態(tài)變化的方法，首先在目標生態(tài)系統(tǒng)中隨機選取若干實驗區(qū)，然后在每個實驗區(qū)隨機采集若干個平行樣并從當?shù)厣鷳B(tài)監(jiān)測站的數(shù)據(jù)庫中提取出該地歷史生物類群監(jiān)測數(shù)據(jù)，最后從種類豐富度、功能豐富度、系統(tǒng)發(fā)育豐富度、群落間的種類相異度、功能相異度以及系統(tǒng)發(fā)育相異度六個關(guān)鍵維度分析計算目標類群的生物多樣性綜合變化指數(shù)。本發(fā)明方法為生物多樣性變化提供了一個整體的衡量標準，有效的解決了因多樣性指標選擇不同帶來的評估誤差，為全球保護目標的橫向管理提供科學依據(jù)。

技術(shù)研發(fā)人員：苗令占,李超然,楊萍,侯俊,尤國祥,吳軍,楊梓俊
受保護的技術(shù)使用者：河海大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6