常用的物种多样性指数有以下几种:丰富度指数、辛普森多样性指数、香农多样性指数。在水质评价中上述指标多用于无脊椎动物,也可用于藻类和周丛生物。
各种物种多样性指数及计算公式如下:
①贝格-派克(Berger-Parker)指数。本指数仅考虑总种数及数量最优势种两个因素,易计算,侧重群落中优势种的作用。计算公式为:
d=Nmax/N
在式中,d为贝格-派克指数;Nmax为数量最优势种个体数量;N为总个体数。
②麦金图史(McIntosh)指数及均衡度。该指数假设群落为S维空间中的一点,那么原点到集合的距离可认为是一种多样性的测度。
D=(N-
E=(N-
在式中,D为麦金图史指数(MeIntosh diversity index);E为麦金图史均衡度(Evenness)指数;N为总个体数量;ni为第i个种的个体数量;S为总物种数量。
③玛格列夫(Margalef)指数。仅考虑群落的物种数量和总个体数,将一定大小的样本中的物种数量定义为多样性指数。计算公式为:
D=(S-1)/㏑N
在式中,D为玛格列夫指数;N为总个体数量;S为总物种数量;㏑为自然对数,底数2.7182838。
④门辛尼克(Menhiniek)指数。该指数考虑群落的物种数量和个体总数,将一定大小的样本中的物种数量定义为多样性指数。计算公式为:
D=S/
在式中,D为门辛尼克指数;N为总个体数量;S为总物种数量。
⑤香农(Shannon)指数及均衡度。该指数假设在无限大的群落中对个体随机取样,而且样本包含了群落中所有的物种,个体出现的机会即为多样性指数。计算公式为:
H′=-∑(pi㏑pi)
E=H′/㏑S
在式中,H′为香农指数;E为香农均衡度指数;pi为第i个种在全体物种中的重要性比例,如以个体数量而言,ni为第i个种的个体数量,N为总个体数量,则有pi=ni/N;S为物种总数。
⑥辛普森(Simpson)指数。该指数假设,对无限大的群落随机取样,样本中两个不同种个体相遇的概率可认为是一种多样性的测度。计算公式为:
D=1-∑{ni(ni-1)/[N(N-1)]}
在式中,D为辛普森指数;N为总个体数量;ni为第i个种的个体数量。