tema 3 riqueza y curvas de acumulación de especies

Unidad 2. Evaluación de la riqueza y del esfuerzo de muestreo

Ecología Cuantitativa de las comunidades Profesor: Fabián Rodríguez

Densidad de especies, es elnúmero de especies de una unidado área, obtenida en con unacolección específica de muestras.

Por ejemplo: el número de especiespor metro cuadrado.

Riqueza de especies numérica, esel número de especies por unnúmero específico de individuos obiomasas.

Existen dos métodos para expresar la estimación de la riqueza de especies (Magurran 2004):

Figura de Suzanne Duranceau


Riqueza de específica Sosa-Escalante (2004)

Riqueza específica o riqueza de especies (S). Número total de especiesobtenido en un censo o muestreo de una comunidad. Es la forma más sencillade medir la biodiversidad.

Al considerar sólo la S presente en un tiempo o espacio determinado, sepueden llegar a conclusiones erróneas.

La S registrada depende del tamaño de la muestra y, especialmente, delesfuerzo de muestro. Si este último no es el mismo, la comparación dedistintos valores de S podría no ser válida.

Alternativas: estandarizar el tamaño de muestra mediante métodos como lararefacción o valores de corrección para cuantificar el disímil esfuerzo decolecta o de registro aplicado en tiempo y espacio.


Tomado de Claudia Moreno (2001)


Índice de Diversidad de Margalef (DMg)

Considera el número de especies (S) y el número total de individuos detodas las especies (N):

DMg= (S-1) / ln (N)

Transforma el número de especies por muestra a una proporción a la cuallas especies son añadidas por expansión de la muestra. Se usa S-1, enlugar de S, da DMg = 0 cuando hay una sola especie (Moreno 2001).

Se puede utilizar cualquier base logarítmica (Log10 y Log2)


Tomado de Claudia Moreno (2001)

Ejemplo para Selva

Índice de Diversidad de Margalef (DMg)

Ejemplo para Cultivo


Curvas de acumulación de especies

Especies observadas o riqueza observada

Procedimiento

Dejemos que sj sea el número de especies encontrado exactamente en lasmuestras j del conjunto muestras empíricas, el cual tiene un total de Hmuestras. Así s1 es el número de especies encontrado precisamente en unamuestra, s2 es el número de especies encontrado precisamente en dosmuestras, y así consecutivamente. La riqueza de especies observada (Sobs) delconjunto muestras empíricas es por lo tanto:

∑= =

Hjobs sS 1 1


Rarefacción de especies basada en muestras

Es un estimador paramétrico de la riqueza de especies

Las curvas de acumulación de especies son llamadas como curvas derarefacción basadas en muestras de Mau Tao (Gotelli & Colwell 2001).

Para la rarefacción basada en muestras o curvas de acumulación de especies,es un estimador sin sesgos de la riqueza de especies esperada en las muestrash combinadas, donde h =1, 2,…H. Así este estimador esta basado en las sj,apropiadamente ponderados por los coeficientes combinatoriales.

Para este tipo de curvas EstimateS V8.2 calcula los intervalos de confianza conun 95% en su límite superior e inferior con base en las ecuaciones de Colwell etal. (2004).


Esfuerzo de muestreo

Curvas de acumulación de especies observadas



donde:

E(Sn) = número esperado de especiesN = número total de individuos en la muestraNi = número de individuos de la especie in = tamaño de la muestra estandarizado

Rarefacción de especies basada en individuos

Permite hacer comparaciones de números de especies entre comunidades cuando eltamaño de las muestras no es igual. Calcula el número esperado de especies de cadamuestra si todas las muestras fueran reducidas a un tamaño estándar, es decir, si lamuestra fuera considerada de n individuos (n<N), ¿Cuántas especies se habríanregistrado? (Moreno 2001):


La rarefacción tiene la desventaja de que, al hacer una intrapolación,desaprovecha mucha información, ya que toma como medida general paratodas las muestras el tamaño de la muestra más pequeña, dejando a un ladolos datos extra de muestras con mayor esfuerzo de muestreo (Ludwig yReynolds, 1988, citado por Moreno 2001).

Programa: Primer V6 (Plymouth Lab. UK).


Tomada de Ludwing y Reynolds (1988)




Tomada de Rodríguez-Zaragoza y Arias-González (2008)


+ Rarefacción basada en individuos (Gotelli & Colwell 2001).

+ Estas curvas son construidas analíticamente y no por re-muestreo.

+ Permite estimar la desviación estándar e intervalos de confianza a un 95% de la riqueza rarefacionada.

Programa: EstimateS V8 (http://viceroy.eeb.uconn.edu/EstimateS)



Tomada de Colwell et al. (2005)



Acosta-González et al. (En preparación)

Terraza arrecifal

Individuos

0 200 400 600 800 1000120014001600

Núm

ero

de e

spec

ies

0

20

40

60

80

100

Año 2000Int. Conf. 95%Año 2005Int. Conf. 95%

Riqueza de peces



Estimadores no paramétricos de la riqueza de especies

Los estimadores de la riqueza total de especies no paramétricos estánbasados en datos de incidencia o en información binaria de presenciaausencia de las especies. Todos ellos requieren de corridas oaleatorizaciones (remuestreo) para poder estimar un promedio de lasriquezas esperadas en cada nivel de muestreo.


Jackknife 1

El estimador Jackknife 1 o de primer orden se base en la siguiente ecuación (Burnham and Overton 1978,1979; Heltshe and Forrester1983):

donde Sjack1 es el estimador Jackknife 1; Sobs son las especies observadas; Q1son el número de especies que ocurren en una sola muestra, también llamadas como especies únicas; m es el número total de muestras.

−

=m

mQSS obsjack1

11


El estimador Jackknife 2 o de segundo orden esta calculado con la siguiente ecuación (Burnham and Overton 1978,1979; Heltshe and Forrester 1983):

donde Sjack2 es el estimador Jackknife 2; Sobs son las especiesobservadas; Q1 son las especies únicas; Q2 es número de especiesque ocurren en dos muestras, también nombradas como especiesduplicadas; m es el número total de muestras.

−−

−−

+=)1()1()32( 2

212 mm

mQmmQSS obsjack

Jackknife 2


El estimador de la riqueza de especies Chao 1 es calculado con las siguientes ecuaciones (Chao (1984, 1987):

Fórmula clásica: Fórmula con corrección de sesgos:

donde SChao1 es el estimador Chao 1; Sobs son las especiesobservadas; F1 son el número de singletons; F2 son es número dedoubletons.

Chao 1


Estimador Singletons (F1) Duobletons (F2 ) Fórmula

Chao2 F1 > 0 F2 > 0 Clásica

Corrección del sesgo

F1 > 0 F2 = 0 Ambas

F1 = 0 F2 > ó = 0 Ambas

Criterios para usar las formulas de Chao 1


El estimador de la riqueza de especies Chao 2 es calculado con las siguientes ecuaciones (Chao (1984, 1987):

Fórmula clásica: Fórmula con corrección de sesgos:

donde SChao2 es el estimador Chao 2; Sobs son las especiesobservadas; Q1 son las especies únicas; Q2 es número de especiesque ocurren en dos muestras, también nombradas como especiesduplicadas; m es el número total de muestras.

Chao 2


Estimador Especies únicas (Q1) Especies duplicadas (Q2 ) Fórmula

Chao2 Q1 > 0 Q2 > 0 Clásica

Corrección del sesgo

Q1 > 0 Q2 = 0 Ambas

Q1 = 0 Q2 > ó = 0 Ambas

Criterios para usar las formulas de Chao 2


Bootstrap

El estimador Bootstrap de riqueza de especies se estima con la siguiente ecuación (Smith and van Belle 1984):

donde Sboot es el estimador Bootstrap; Sobs son las especies observadas; pk es la proporción de muestras que contienen las especies k.

∑=

−+=obsS

k

mkobsboot pSS

1)1(


Evaluación esfuerzo de muestreo

1.- Evaluación de la desviación estándar con respecto al número de promedio de todas las muestras.

Número de muestras


Estimadores de la riqueza de especies (Jacknife y Bootstrap).



Rodríguez-Zaragoza et al. (2011)


Rodríguez-Zaragoza y Arias-González (2008)


tema 3 riqueza y curvas de acumulación de especies

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