DESCRIPTION, ORIGIN AND USING OF RANK DISTRIBUTION IN ECOLOGY OF COMMUNITIES
Abstract
Distributions by ranks of abundance or biomass for organism groups in communities can be described by wide circle of quantitative models, however, existing accuracy of ecological data seldom allows to prefer any of them. Therefore it is offered to apply to the description of rank distributions in ecology the simplest models, containing the least amount of free parameters, or to use models, which grounds contains substantial reasons, additional to acceptable concurrence of model with experimental data.
Much more interestingly, than selection of approximating models, use of rank distributions for indication of ecological condition in communities on the scale “norm-pathology”. It is revealed, that in normal (not disturbed, background etc.) community condition parameters of rank distributions are in quite certain range of meanings, therefore deviations of parameters from meanings from “normal” range can serve criterion and measure of condition pathology. The deviations register stressful influences of abiotic environmental factors on biota. The practice of condition indication by diversity indices, which has taken roots in applied ecology, has the justification that practically all existing diversity indices are unequivocally connected to parameters of different models of rank distributions.
About the Authors
N. G. Bulgakov
Lomosov Moscow State University
Russian Federation
Department of General Ecology
Russian Federation
Department of General Ecology
A. P. Levich
Lomosov Moscow State University
Russian Federation
Department of General Ecology
Russian Federation
Department of General Ecology
References
1. А в е р и н ц е в В . Г . 1991. Оценка сезонной динамики функционального состояния высокоарктических мелководных экосистем Земли Франца-Иосифа методом АВС // Проблемы экологии полярных областей. Вып. 2. М. С. 23—24.
2. А р а п о в М . В . , Ш р е й д е р Ю . А . 1977. Классификация и ранговые распределения // Научно-техническая информация. Сер. 2. № 11—12, 15—21.
3. Б о л ь ц м а н Л . 1953. Лекции по кинетической теории газов. М.
4. Б у л г а к о в Н . Г . , М а к с и м о в В . Н . , Л е в и ч А . П . 2003. Региональный экологический контроль на основе биотических и абиотических данных мониторинга // Экологический мониторинг. Методы биологического и физико-химического мониторинга. Ч. 5.
5. Нижний Новгород С. 93—259.
6. Л е в и ч А . П . 1978. Информация как структура систем // Семиотика и информатика. Вып. 10. 116—132.
7. Л е в и ч А . П . 1980. Структура экологических сообществ. М.
8. Л е в и ч А . П . 1982. Теория множеств, язык теории категорий и их применение в теоретической биологии. М.
9. Л е в и ч А . П . 1994. Биотическая концепция контроля природной среды // Докл. РАН. 337. № 2. 257—259.
10. Л е в и ч А . П . 2000. Энтропия как мера структурированности сложных систем // Тр. семинара “Время, хаос и математические проблемы” (руководитель акад. В.А. Садовничий). Вып. 2. М. С. 163—176.
11. Л е в и ч А . П . , А л е к с е е в В . Л . 1997. Энтропийный экстремальный принцип в экологии сообществ: результаты и обсуждение // Биофизика. 42. Вып. 2. 534—541.
12. Л е в и ч А . П . , Ф у р с о в а П . В . 2002. Задачи и теоремы вариационного моделирования в экологии сообществ // Фундаментальная и прикладная математика. 8. № 4. 1035—1045.
13. Л е в и ч А . П . , А л е к с е е в В . Л . , Н и к у л и н В . А . 1994. Математические аспекты вариационного моделирования в экологии сообществ // Математическое моделирование. 6. № 5. 55—71.
14. Л е в и ч А . П . , А л е к с е е в В . Л . , Р ы б а к о в а С . Ю . 1993. Оптимизация структуры экологических сообществ: модельный анализ // Биофизика. 38. Вып. 5. 877—885.
15. М а к с и м о в В . Н . , Д ж а б р у е в а Л . В . , Б у л г а к о в Н . Г . , Т е р е х и н А . Т . 1997. Концепция выявления стрессовых состояний водных экосистем методом ранговых распределений и экологически допустимые уровни загрязняющих веществ для водоемов р. Элиста // Водн. ресурсы. 24. № 1. 79—85.
16. М а н д е л ь б р о т Б . 1973. Теория информации и психологическая теория частот слов // Математические методы в социальных науках. М. С. 316—447.
17. М э г а р р а н Э . 1992. Экологическое разнообразие и его измерение. М. 181 с.
18. П е с е н к о Ю . А . 1978. Концепция видового разнообразия и индексы, его измеряющие // Журн. общ. биол. 39. № 3. 380—393.
19. П у з а ч е н к о Ю . Г . , П у з а ч е н к о А . Ю . 1996. Семантические аспекты биоразнообразия // Журн. общей биологии. 57. № 1. 1—43.
20. Р я б к о Б . Я . , К у д р и н Б . И . , З а в а л и ш и н Н . Н . , К у д р и н А . И . 1978. Модель формирования статистической структуры биоценозов // Изв. СО АН СССР. Сер. биол. Вып. 1. 121—127.
21. С а х а р о в В . Б . , И л ь я ш Л . В . 1982. Применение метода функции желательности к анализу результатов изучения действия цинка и хрома на фитопланктон Рыбинского водохранилища // Биол. науки. № 8. С. 65—68.
22. С и р о т к и н а Н . В . , Л е в и ч А . П . 1981. Влияние тяжелых металлов на видовую и надвидовую структуры фитопланктонного сообщества Рыбинского водохранилища // Человек и биосфера. Вып. 6. М. С. 142—150.
23. Ф е д о р о в В . Д . 1978. Относительное обилие симпатрических видов и модель экспоненциально разломанного стержня // Человек и биосфера. Вып. 2. М. С. 17—41.
24. Ш р е й д е р Ю . А . 1967. О возможности теоретического вывода статистических закономерностей текста // Проблемы передачи информации. Вып. 1. М. С. 3—10.
25. Я б л о н с к и й А . И . 1986. Математические модели в исследовании науки. М.
26. B a z z a z F . A . 1975. Plant species diversity in oldfield successional ecosystems in Southern Illinois // Ecology. 56. 485—488.
27. B e u k e m a J . J . 1988. An evaluation of the ABC-method as applied to macrozoobenthic communities living on tidal flats in the Dutch Wadden Sea / Mar. Biol. 99. 425—433.
28. F r o n t i e r S . 1985. Diversity and structure in aquatic ecosystems // Oceanogr. and Mar. Biol. Annual Rev. 23. 253—278.
29. G i b b s J . W . 1902. Elementary Principles in Statistical Mechanics. N.Y.
30. H a k e n H . 1988. Information and Self-Organization. A Macroscopic Approach to Complex Systems. Berlin.
31. I n a g a k i H . , L e n o i r A . 1974. Une etude d’ecologie evolutive: application de la loi de Motomura aux fourmis // Bul. Ecol. 5. N 3. 207—219.
32. J a y n e s E . T . 1957. Information theory and statistical mechanics // Phys. Rev. 106. № 4. 620—630; 108. N 2. 171—190.
33. L e c o r d i e r C . , L a v e l l e P . 1982. Application du modele de Motomura aux peuplements de vers de terre: signification et limites // Rev. Ecol. Et Biol. Sol. 19. N 2. 177—191.
34. L e v i c h A . P . 2000. Variational modelling theorems and algocoenoses functioning principles // Ecol. Modelling. 131. 207—227.
35. M a c A r t h u r R . H . 1955. Fluctuations of animal populations and measure of community stability // Ecology. 36. N 7. 533—536.
36. M a c A r t h u r R . H . 1960. On the relative abundance of species // Amer. Nat. 94. 25—36.
37. M a g u r r a n A . E . , H e n d e r s o n P . A . 2003. Explaining the excess of rare species in natural species abundance distributions // Nature. 422. 714—716.
38. M c G i l l B . J . 2003. A test of the unified neutral theory of biodiversity // Nature. 422. 881—885.
39. M c M a n u s J . W . , P a u l v D . 1990. Measuring ecological stress: variations on theme by R.M. Warwick // Mar. Biol. 108. N 2. 305—308.
40. M e i r e P . M . , D e r e n J . 1990. Use of the abundencebiomass comparison method for detecting environmental stress: some considerations based on intertidal macrozoobenthos and bird communities // J. Appl. Ecol. 27. N 1. 210—221.
41. M o t o m u r a I . 1932. A statistical treatment of associations // Japan J. Zool. 44. 379—387 (in Japanese).
42. S i m p s o n E . H . 1949. Measurement of diversity // Nature. 169. 688.
43. W a r w i c k R . M . 1987. A new method for detecting pollution effects on marine macrobenthic communities // Mar. Biol. 95. N 2. 193—200.
44. Z i p f G . K . 1949. Human Behaviour and the Principle of Least Effort. An Introduction to Human Ecology. Cambridge.
Review
For citations:
Bulgakov N.G., Levich A.P. DESCRIPTION, ORIGIN AND USING OF RANK DISTRIBUTION IN ECOLOGY OF COMMUNITIES. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya. 2005;(1):18-24. (In Russ.)
Views:
268
Email this article 