Индексы сходства сообществ… салатов!

Одним из наиболее частых подходов к изучению сообществ является сравнение видового состава в пробах, собранных в различных биотопах, в различные сезоны, при разнообразных внешних воздействиях. В данной статье мы разберем один из наиболее простых способов сравнения качественного состава сообществ, а именно использование индексов сходства.

Предположим, вы хотите сравнить растительность леса и луга. На лесной площадке вы обнаружили 60 видов растений, а на лугу — 100 видов растений. При этом 20 видов оказались общими для леса и луга, то есть встречались и там и там. И что? Похожи ли наши сообщества луга и леса или нет?

Или, например, вы хотите изучить сезонные изменения в составе сообщества водных организмов. Весной вы обнаружили в реке 30 видов, а осенью 20. При этом 10 из них одинаковые. Похожи ли наши сообщества в этом случае?

Чтобы ответить на этот вопрос нам нужно ввести какую-то количественную оценку, показатель степени сходства. Наиболее часто в экологии используют два таких индекса — коэффициент Жаккара и коэффициент Чекановского-Серенсена. На самом деле суть у этих коэффициентов одинаковая просто немного различающиеся формулы для расчета.

Коэффициент к имеет значения от 0 до 100%. Нулевое значение показывает полное несовпадение списков в сравниваемых пробах; 100% означает полное совпадение списков.

Разберемся на примере

Сравнивать мы будем сообщество… самых традиционных новогодних салатов Оливье и Селедки под шубой!

Конечно, это выдуманный пример и вряд ли кому-то придет в голову сравнивать салаты с помощью индексов сходства. Но разобраться как это работает на таком вымышленном примере очень удобно!

Итак, для приготовления селедки под шубой нам необходимо: сельдь, картофель отварной, свекла отварная, лук репчатый, морковь отварная, майонез. Поскольку мы сравниваем качественный, а не количественный состав, то пропорции этих ингредиентов для нас не важны.

Рецепт Оливье содержит: картофель отварной, лук репчатый, морковь отварная, огурцы соленые, яйца, зеленый горошек, отварная говядина, майонез.

Давайте представим это в виде диаграммы Виетта:

По диаграмме видно, что Селедка под шубой (С) содержит 6 ингредиентов, а Оливье (О) 8. При этом 4 из этих ингредиентов входят в оба салата (ОС).

Тогда индекс Жаккара будет выглядеть следующим образом:

K(J) = ОС/(О+С-ОС) = 4/(8+6-4) = 0,5 или 50%

Коэффициент Чекановского — Серенсена:

K(S) = 2*ОС/(О+С) = 2*4/(6+8) = 0,57 или 57%

Принято считать, что если коэффициент сходства больше 50%, то сходство сообществ достаточно высоко. Значит наши салаты достаточно похожи по своему качественному составу. Однако надо понимать, что такое разделение на похожие и непохожие сообщества достаточно условно и лучше говорить о степени сходства. Так, например, можно сравнить составы данных салатов с винигретом и говорить о том какие салаты более похожи, а какие менее.

Также хочется отметить, что индексы фаунистического сходства весьма формальны в синэкологическом смысле. Ведь это сопоставление только видовых списков в целом, в которых разные виды могут быть крайне неравноценными в количественном отношении.