am Puls Biologie 7 RG, Schulbuch

102 Methoden in der Praxis Mithilfe von Diversitätsindizes kann man die Biodiversität abschätzen Unterschiedliche Ökosysteme sind unterschiedlich d ive rs Um festzustellen, welche Gebiete besonders wertvoll und da- her schützenswert sind, versuchen Biologinnen und Biologen, die Biodiversität von Lebensräumen zu messen. Das ist keine einfache Aufgabe, denn dazu muss man unterschiedliche Arten und Gebiete miteinander vergleichen. Die lokale Biodiversität, also die Diversität der Biozönose 1 eines einzelnen Biotops 2 , wird auch als α -Diversität bezeich- net. Damit meint man zB die Biodiversität der Insektenfauna in einem toten Baumstamm im Wald. Die regionale Diversität, oder β -Diversität, misst den Unter- schied in der Artenzusammensetzung zwischen Biozönosen; dh zwischen Lebensgemeinschaften, die sich räumlich von- einander unterscheiden. In unserem Beispiel wären dies zB die Unterschiede in der Artzusammensetzung der Insekten- faunen in verschiedenen toten Baumstämmen in einem Wald. Die γ -Diversität schließlich ist die gesamte Diversität, und ergibt sich als Summe der α - und β -Diversität. Sie ist umso größer, je größer jede einzelne der beide Komponenten ist. Um die α -Diversität zu bestimmen, ist allerdings nicht nur die Artenvielfalt an sich wichtig, sondern auch wie häufig oder wie selten jede Art dabei vorkommt. Der Shannon-Wiener Index H ist ein Maß für die α -Biodiversität, das in der Ökolo- gie oft verwendet wird. Dieser Index hängt einerseits von der Artenvielfalt, andererseits von der Ausgewogenheit (Even- ness) der vorkommenden Arten ab. Er wird folgendermaßen berechnet: H = ni __ N ln ni __ N Um den Index H zu berechnen, muss man die Gesamtzahl al- ler Lebewesen N und die Gesamtzahl der Arten k in einem Biotop kennen. Man muss wissen, wie viele davon zu jeder der vorkommenden Arten gehören, ni __ N . Man berechnet dann den Anteil jeder Art an der Gesamtzahl an Lebewesen, ni __ N , nimmt davon den natürlichen Logarithmus und multipliziert nochmals mit diesem Verhältnis ni __ N , gemäß der Formel. Dann wird über alle Arten aufsummiert, was einen negativen Wert ergibt. Deshalb enthält die obige Formel noch ein Minus vor dem Summenzeichen, um einen positiven Indexwert für zu erhalten. Gehören alle vorkommenden Lebewesen zur selben Art, so nimmt der Index H den Wert 0 an. Sind die vorkommenden Lebewesen hingegen auf alle vorkommenden Arten zu glei- chen Teilen verteilt, so hat nimmt der Index H den größtmög- lichen Wert, H max , an. Der konkrete Wert von H max hängt von der gesamten Artenzahl und von der gesamten Anzahl der Lebewesen ab (siehe Aufgabe 1). Region A Region B Biozönose 1: 5 Arten Biozönose 2: 3 Arten Biozönose 3: 5 Arten Biozönose 4: 3 Arten Abb.21: α -, β - und γ -Diversität. Die α -Diversität von Biozönose 1 ist größer als jene von Biozönose 2. Genauso ist die α -Diversität von Biozönose 3 größer als jene von Biozönose 4. Aber die β -Diversität von Region A ist kleiner als jene von Region B, weil die Zusammen- setzung der Arten in den Biozönosen in Region A ähnlicher ist als in Region B. Damit ergibt sich für beide Regionen eine mittlere γ -Diversität. Glossar 1 Biozönose: Lebensgemeinschaft von Arten, die in einem Biotop zusammen vorkommen. Ein Ökosystem besteht aus der Lebensge- meinschaft und der unbelebten Umwelt, dh aus Biozönose und Biotop. 2 Biotop: Abgrenzbarer Lebensraum, in dem Arten zusammenleben. Aufgaben E 1 Im Totholz eines Waldes soll die Bio- diversität der Käfer ermittelt werden. Dazu wurden in drei gleich großen Stücken von toten Baumstämmen folgende Artenzahlen bestimmt ( k Tab. 1). Identifiziere, welches der drei Biotope (Baumstämme) die höchste α -Diversität hat. Berechne dazu die Shan- non-Wiener-Indizes. S 2 Diskutiere, warum die Zahl der vor- kommenden Arten in den drei Baumstäm- men in Aufg. 1 ein anderes Bild der Biodiver- sität zeichnet, als die von dir berechneten Diversitätsindizes. Stamm 1 Stamm 2 Stamm 3 Hirschkäfer 0 0 1 Feuerkäfer 23 10 3 Moderkäfer 3 9 1 Marienkäfer 4 11 3 Borkenkäfer 0 20 42 Tab. 1: Beispiel: Käferarten im Totholz. Ange- geben sind die Anzahl von Individuen. Für Stamm 1 gilt: Es wurden 3 Arten gefunden (k = 3), insgesamt 30 Tiere (N = 30; n 2 = 23, n 3 = 3, n 4 = 4) . Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv