系統演化多樣性指標之建立與統計估計

Abstract

隨著自然環境保育意識的抬頭，生物多樣性的保存變成生態保育的重點主題，因此各式各樣的多樣性指標因應而生，然而傳統多樣性指標只考慮物種的相對豐富度，雖然具有很好的數學性質及直觀的生態解釋意義，且已獲得廣大的應用。但隨著近幾年分子遺傳技術的突飛猛進，物種分子遺傳資訊的取得已日趨容易，因此考量物種間遺傳差異的多樣性指標在近幾年變成熱門的研究主題，然而大部分的指標都不具直觀的解釋意義且常造成矛盾的解釋現象。因此，解決此問題即為本文的研究動機。本文主要包含三個主題， 第一部份是以Hill數值指標為基礎，根據傳統分類方法和功能多樣性的形式，及滿足指標最基本的條件“倍增性質”(doubling property），建立一新的系統演化多樣性指標(phylogenetic diversity index)，新的指標具有直觀的解釋意義“距離為T的有效物種數”，並且可以解決以往指標在解釋上所遇到的矛盾問題。 第二部份是透過Whittaker（1960）對多群落多樣性的定義且滿足Jost ( 2007 ) 提出的條件下，將單一群落的系統演化多樣性指標推廣至多群落的系統演化Gamma、Alpha和Beta多樣性指標，並且透過群落分化、相似和Beta多樣性指標的正負關係，建立四種系統演化分化、相似性指標，除了可以和現有常見的分化、相似性指標做連結，同時也可修正傳統分化指標NST ( Nei 1982 ) 的不適任問題。 第三個主題則是指標的估計，對於單一群落系統演化多樣性指標的估計，本文比較最大概似估計量、條件期望不偏估計量、摺刀法估計量和三種縮收形式（shrinkage）估計量，配合電腦模擬結果以評估各估計量的優劣，並以三個實例資料來介紹指標的使用。對於多群落系統演化多樣性指標的估計，本文比較最大概似估計量、條件期望不偏估計量和三種縮收形式估計量，配合電腦模擬結果以評估各估計量的優劣，並以兩個實例資料來介紹指標的使用。根據模擬結果及實例分析，對於生態高維度的資料而言，縮收形式的估計量對於指標曲線的估計有較佳的表現。