Diversitätsindizes

Diversitätsindizes sind numerische Größen, die die Vielfalt einer Gemeinschaft messen. Sie fassen Informationen zu Artanzahl (S) und zur Verteilung der Individuen auf die Arten zusammen und ermöglichen Vergleiche zwischen Lebensräumen, Zeiträumen oder Behandlungsbedingungen. In der Ökologie, Mikrobiologie, Naturschutzplanung und Umweltbewertung werden sie routinemäßig eingesetzt.

Zu den bekanntesten Indizes gehören der Shannon-Index (H'), der Simpson-Index (D) und die Pielou-Evenschaft (J'). Der Shannon-Index wird aus den relativen Anzahlen p_i der Arten berechnet: H' = -Summe p_i log p_i. Höhere Werte deuten auf größere Diversität hin, wobei die Skala vom Logarithmus abhaengt. Der Simpson-Index D = Summe p_i^2 beschreibt die Wahrscheinlichkeit, bei zufälliger Entnahme zweier Individuen dieselbe Art zu treffen; oft wird 1-D oder 1/D verwendet, damit höhere Werte eine größere Diversität bedeuten. Pielou's J' misst die Gleichverteilung der Individuen auf die Arten, als Verhältnis von H' zur maximal möglichen H' bei gegebener S.

Eine weiterentwickelte Perspektive bieten die Hillschen Zahlen, die Diversität als effektive Artenzahl darstellen. Für verschiedene Ordnung q liefern sie unterschiedliche Sichtweisen: q=0 entspricht der Artanzahl, q=1 der exponentiellen Shannon-Entropie und q=2 dem reziproken Simpson-Wert.

Anwendungen und Einschränkungen: Diversitätsindizes ermöglichen den Vergleich von Lebensräumen, Monitoring von Veränderungen und Bewertung von Ökosystemwiederherstellung. Sie sind jedoch abhängig von Stichprobengröße, Erfassungswahrscheinlichkeit und Sampling-Methoden. Standardisierung oder Rarefaction wird häufig verwendet, um Verzerrungen zu reduzieren.