Ricchezza in specie (S): studio quantitativo della biodiversità

La ricchezza in specie (S) è definita come il numero di specie presenti in una comunità. Essa è un’importante parametro per analizzare la biodiversità (D): la varietà di organismi viventi, nelle loro diverse forme, e nei rispettivi ecosistemi. Essa comprende l’intera variabilità biologica: di geni, specie, nicchie ecologiche ed ecosistemi.

Definito il parametro N come il numero totale di individui presenti nell’ecosistema; ci sono tre principali indici per quantificare la biodiversità:

  • Indice di Monk: D = S/N
  • Indice di Menhinick: D = S/√N
  • Indice di Margalef: è la formula più precisa e usata: D=(S-1)/log⁡(N)

Tutti gli indici non hanno un valore assoluto ma un valore relativo al tipo di ambiente considerato. E’ bene ricordare che si possono confrontare gli indici di ricchezza solo tra stessi ambienti.

Esempio: La prima presenta 10 specie da 10 individui mentre la seconda 9 specie da 1 individuo e 1 da 91. Con gli indici sopracitati si avrebbero valori di ricchezza in specie identici. Usiamo ad esempio l’indice di Monk:
Primo caso: D = 10 / (10*10) = 1/10
Secondo caso D = 10 / (91+ 9*1) = 1/10

I valori però non rappresentano due situazioni simili, in quanto il primo ambiente presenta molta diversità (10 specie ugualmente numerose) mentre il secondo ambiente presenta poca diversità (91 individui su 100 appartenenti alla stesa specie).

Per venire incontro all’esigenza di descrivere ecosistemi diversi in maniera precisa venne proposto per la prima volta nel 1949 dallo statistico britannico Edward Hugh Simpson l’omonimo indice.

Indice di Dominanza Simpson (D)

Misura quale specie è preponderante attraverso la probabilità che due individui scelti a caso appartengano alla stessa specie. Fissati ni (numero di individui della specie i-esima) e N (numero tale di tutti gli individui di tutte le specie), si ha:

  • D=∑ [ (ni/N)^2 ]

L’indice di dominanza Simpson è un valore compreso tra 0 e 1, se D = 1 non si ha diversità mentre se D = 0 si raggiunge lo stato di maggior diversità.

Una comunità con grande dominanza si trova in ambienti degradati o inquinati perché solo poche specie riescono a sopravvivere. La supremazia numerica definisce la dominanza, che è l’opposto della diversità. Maggiore è D, minore è la diversità.

Dall’indice di dominanza, Simpson elaborò due indici di diversità:

Indici di diversità di Simpson

  • 1-D : al diminuire di D, aumenta la diversità (0 ≤ D ≤ 1)
  • 1/D : è il più usato (1 ≤ D ≤ S)

Un ampliamento degli indici di Simpson è l’indice di Shannon-Wiener.

Indice di diversità di Shannon (H’)

E’ un indice di diversità usato in statistica nel caso di popolazioni con un numero infinito di elementi. Esso considera sia la ricchezza in specie sia la loro evenness. Il vantaggio di questo indice è che riesce a far risaltare le specie rare.

H’ = -∑ [ni/N * log⁡(ni/N)]

H’ aumenta all’aumentare della ricchezza in specie e dell’evenness:

  • Presenza di una sola specie: H’ = 0 (assenza di diversità)
  • Valore massimo: H’ = log (S)

Evenness (J)

L’evenness è l’equiripartizione (equitabilità) di una comunità. Esprime il grado di omogeneità col quale gli individui sono distribuiti nelle varie specie che compongono una comunità. È una componente dell’indice di diversità specifica, il suo valore si trova come: J=H’/H’max. Se J = 1, allora si hanno specie ben ripartite (si è lontani da una condizione reale).

Studiando un ecosistema, oltre che la diversità in specie, si può analizzare l’abbondanza di ciascuna di esse. L’abbondanza relativa è dunque la percentuale con cui una specie contribuisce al totale degli individui della comunità. L’abbondanza relativa è rappresentata con i diagrammi rango abbondanza, di cui un esempio qui sotto.

Con questi strumenti è dunque possibile analizzare abbastanza accuratamente la composizione di una comunità. Tuttavia, le considerazioni fatte finora hanno tutte come premessa il considerare ciascuna specie al pari delle altre. Com’è noto, questo non è vero. Infatti, in una comunità ci sono specie, dette keystone species, che hanno un ruolo maggiore nel determinare la struttura della comunità; il loro impatto sull’ambiente è sproporzionato alla loro abbondanza relativa. La loro rimozione provoca spesso una diminuzione della diversità. Un esempio di keystone species è il corallo: la perdita di corallo vivo nelle barriere coralline provoca la diminuzione della biodiversità di pesci, crostacei e altri animali che vivevano attorno al corallo stesso.

Fonte: Elementi di Ecologia, di Thomas M. Smith e Robert L. Smith. Pearson editore.

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