Methoden in der Praxis Aufgaben 108 Mit Hilfe von Diversitätsindizes kann man die Biodiversität abschätzen Unterschiedliche Ökosysteme sind unterschiedlich divers Um festzustellen, welche Gebiete besonders wertvoll und daher 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 Biozönose1 eines einzelnen Biotops2, wird auch als α-Diversität bezeichnet. Damit meint man zB die Biodiversität der Insektenfauna in einem toten Baumstamm im Wald. Die regionale Diversität, oder β-Diversität, misst den Unterschied in der Artenzusammensetzung zwischen Biozönosen; das heißt zwischen Lebensgemeinschaften, die sich räumlich voneinander unterscheiden. In unserem Beispiel wären dies zB die Unterschiede in der Artzusammensetzung der Insektenfaunen 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 Ökologie oft verwendet wird. Dieser Index hängt einerseits von der Artenvielfalt, andererseits von der Ausgewogenheit (Evenness) der vorkommenden Arten ab. Er wird folgendermaßen berechnet: H = – ni ___ N ln ni ___ N Um den Index H zu berechnen, muss man die Gesamtzahl aller Lebewesen N, die Gesamtzahl der Arten k in einem Biotop und die Anzahl der Individuen pro Art ni kennen. Man berechnet dann den Anteil jeder Art an der Gesamtzahl an Lebewesen, ni ___ N , nimmt davon den natürlichen Logarithmus ln und multipliziert nochmals mit diesem Verhältnis ni ___ N , gemäß der Formel. Dann wird über alle Arten k aufsummiert, was einen negativen Wert ergibt. Deshalb enthält die obige Formel noch ein Minus vor dem Summenzeichen, um einen positiven Indexwert für H 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 gleichen Teilen verteilt, so hat nimmt der Index H den größtmöglichen Wert, Hmax , an. Der konkrete Wert von Hmax hängt von der gesamten Artenzahl und von der gesamten Anzahl der Lebewesen ab (siehe Aufgabe 1). 1 Biozönose: Lebensgemeinschaft von Arten, die in einem Biotop zusammen vorkommen; Ein Ökosystem besteht aus der Lebensgemeinschaft und der unbelebten Umwelt, das heißt aus Biozönose und Biotop. 2 Biotop: abgrenzbarer Lebensraum, in dem Arten zusammenleben Region A Region B Biozönose 1: 5 Arten Biozönose 2: 3 Arten Biozönose 3: 5 Arten Biozönose 4: 3 Arten Abb. 26: 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 Zusammensetzung der Arten in den Biozönosen in Region A ähnlicher ist als in Region B. Damit ergibt sich für beide Regionen eine mittlere γ-Diversität. 1 E Im Totholz eines Waldes soll die Biodiversität der Käfer ermittelt werden. Dazu wurden in drei gleich großen Stücken von toten Baumstämmen folgende Artenzahlen bestimmt (kTab. 1). Identifiziere, welches der drei Biotope (Baumstämme) die höchste α-Diversität hat. Berechne dazu die Shannon-Wiener-Indizes. 2 S Diskutiere, warum die Zahl der vorkommenden Arten in den drei Baumstämmen in Aufgabe 1 ein anderes Bild der Biodiversität zeichnet, als die von dir berechneten Diversitätsindizes. Tab. 1: Beispiel: Käferarten im Totholz. Angegeben sind die Anzahl von Individuen. Für Stamm 1 gilt: Es wurden 3 Arten gefunden (k = 3), insgesamt 30 Tiere (N = 30; n2 = 23, n3 = 3, n4 = 4) . 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 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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