Diversidad beta

En ecología, la diversidad beta (β-diversidad o diversidad beta verdadera) es la relación entre la diversidad de especies regional y local. El término fue introducido por R. H. Whittaker junto con los términos diversidad alfa (α-diversidad) y diversidad gamma (γ-diversidad). La idea era que la diversidad total de especies en un paisaje (γ) está determinada por dos cosas diferentes: la diversidad media de especies a nivel local (α) y la diferenciación entre sitios locales (β). Otras formulaciones para la diversidad beta incluyen la "renovación absoluta de especies", la "renovación de especies de Whittaker" y la "renovación proporcional de especies".

Whittaker propuso varias formas de cuantificar la diferenciación y las generaciones posteriores de ecólogos han inventado más. Como resultado, ahora hay muchos tipos definidos de diversidad beta. Algunos usan diversidad beta para referirse a cualquiera de los diversos índices relacionados con la heterogeneidad compositiva. Se evita la confusión utilizando nombres distintos para otras formulaciones.

La diversidad beta como medida de la renovación de especies enfatiza demasiado el papel de las especies raras, ya que la diferencia en la composición de especies entre dos sitios o comunidades probablemente refleje la presencia y ausencia de algunas especies raras en los conjuntos. La diversidad beta también puede ser una medida de anidación, que ocurre cuando los conjuntos de especies en sitios pobres en especies son un subconjunto de los conjuntos en sitios más ricos en especies. Además, la diversidad beta por pares es inadecuada para construir todas las particiones de biodiversidad (algunas particiones en un diagrama de Venn de 3 o más sitios no pueden expresarse por la diversidad alfa y beta). En consecuencia, algunos patrones macroecológicos y comunitarios no pueden expresarse completamente por la diversidad alfa y beta. Debido a estas dos razones, se ha propuesto una nueva forma de medir la renovación de especies, denominada diversidad zeta (diversidad ζ), y se ha utilizado para conectar todos los patrones de biodiversidad basados en la incidencia existentes.

La diversidad gamma y la diversidad alfa se pueden calcular directamente a partir de los datos del inventario de especies. La definición más simple de la diversidad beta de Whittaker es:

β = γ/α

Aquí, la diversidad gamma es la diversidad total de especies de un paisaje y la diversidad alfa es la diversidad media de especies por sitio. Debido a que los límites entre los sitios y paisajes locales son difusos y hasta cierto punto subjetivos, se ha propuesto que la diversidad gamma se puede cuantificar para cualquier conjunto de datos de inventario y que la diversidad alfa y beta se pueden cuantificar siempre que el conjunto de datos se divida en subunidades. Entonces, la diversidad gamma es la diversidad total de especies en el conjunto de datos y la diversidad alfa la diversidad media de especies por subunidad. La diversidad beta cuantifica cuántas subunidades habría si la diversidad total de especies del conjunto de datos y la diversidad media de especies por subunidad permanecieran iguales, pero las subunidades no compartieran especies.

Algunos investigadores han preferido dividir la diversidad gamma en componentes aditivos en lugar de multiplicativos. Entonces, el componente beta de la diversidad se convierte en

β_A = γ - α

Esto cuantifica cuánta más diversidad de especies contiene el conjunto de datos en su totalidad que una subunidad promedio dentro del conjunto de datos. Esto también se puede interpretar como la cantidad total de renovación de especies entre las subunidades del conjunto de datos.

Cuando hay dos subunidades y se utilizan datos de presencia-ausencia, esto se puede calcular con la siguiente ecuación:

${\displaystyle \beta _{A}=(S_{1}-c)+(S_{2}-c)}$

donde, S₁= el número total de especies registradas en la primera comunidad, S₂= el número total de especies registradas en la segunda comunidad, y c= el número de especies comunes a ambas comunidades.

Si se divide la rotación absoluta de especies por la diversidad alfa, se obtiene una medida que cuantifica cuántas veces cambia completamente la composición de especies entre las subunidades del conjunto de datos. Esta medida fue propuesta por Whittaker, por lo que se la ha denominado rotación de especies de Whittaker. Se calcula como

β_W = (γ - α)/α = γ/α - 1

Cuando hay dos subunidades y se utilizan datos de presencia-ausencia, esto equivale al complemento uno del índice de similitud de Sørensen.

Si se divide la rotación absoluta de especies por la diversidad gamma, se obtiene una medida que cuantifica qué proporción de la diversidad de especies en el conjunto de datos no está contenida en una subunidad promedio. Se calcula como

β_P = (γ - α)/γ = 1 - α/γ

Cuando hay dos subunidades y se utilizan datos de presencia-ausencia, esta medida, medida en el intervalo [0, 1], es igual al complemento uno del índice de similitud de Jaccard.

Aunque comprender el cambio en la composición de especies de escalas locales a regionales (β-diversidad) es un tema central en ecología y biogeografía, los estudios a menudo llegaron a conclusiones diferentes en cuanto a los patrones fundamentales de la β-diversidad. Por ejemplo, la hipótesis de compresión de nicho predijo una mayor β-diversidad en latitudes más bajas. Los estudios que comparan sitios locales naturales con sitios locales modificados por el hombre no son diferentes. Kitching et al. tomaron muestras de polillas en bosques primarios y talados del valle de Danum, Borneo, para demostrar que la β-diversidad en los bosques primarios era mayor que en los bosques talados. En contraste, Berry et al. tomaron muestras de árboles en la misma área de estudio para demostrar que la β-diversidad en los bosques talados era mayor que en los bosques primarios. Los resultados de estos dos estudios fueron completamente diferentes de los resultados de una síntesis cuantitativa reciente, que mostró que la β-diversidad en los bosques primarios era similar a la β-diversidad en todos los tipos de sitios locales modificados por el hombre (bosques secundarios, plantaciones, pastizales y zonas urbanas). Por lo tanto, existe una clara falta de consenso sobre los patrones de β-diversidad entre los estudios. Sreekar et al. sugirieron que la mayoría de estas inconsistencias se debían a las diferencias en el tamaño del grano y/o la extensión espacial entre los estudios. Demostraron que la escala espacial cambia la relación entre la β-diversidad y la latitud.

Los principales eventos de diversificación en el pasado geológico estuvieron asociados con cambios en las contribuciones relativas de la diversidad alfa y beta (partición de la diversidad). Algunos ejemplos incluyen la explosión cámbrica, el gran evento de biodiversificación del Ordovícico y las recuperaciones de los eventos de extinción masiva de finales del Pérmico y finales del Triásico. Los datos empíricos de estos estudios de caso confirman las predicciones teóricas de que un número creciente de especies aumentará la diversidad beta en relación con la diversidad alfa debido a los efectos de la competencia interespecífica; sin embargo, la diversidad alfa puede aumentar nuevamente una vez que se agoten las opciones para aumentar la rotación geográfica.

• Diversidad alfa
• homogeneización biotica
• Bray-Curtis disimilaridad
• Diversidad oscura
• Índice de diversidad
• Diversidad gamma
• Diversidad biológica mundial
• Distancia de Jaccard
• Medición de la biodiversidad
• Diversidad de Zeta