Métricas de diversidade em comunidades

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Métricas de diversidade em comunidades: 
Diversidade alfa ou local
A expressão “diversidade biológica” tem se popularizado bastante nas ultimas décadas, principalmente devido à preocupação com a extinção de espécies endêmicas de determinadas áreas afetadas pelas atividades humanas. Dada a complexidade das comunidades biológicas, o estudo da biodiversidade torna-se um pouco mais complicado.
A diversidade em geral pode ser subdividida em pelo menos três tipos: Alfa, Beta e Gama. A diversidade Alfa é muito similar à riqueza de espécies, porém além de conter o número de diferentes espécies, ela leva em conta também a proporção em que estas espécies ocorrem em determinado local ou habitat (abundância relativa).
A diversidade Beta refere-se à medida da heterogeneidade de comunidades em determinado território que, geralmente, tem proporções maiores do que a diversidade alfa. Servindo, portanto, para medir o quanto a composição de espécies varia de um lugar para outro. Por fim, a diversidade Gama ou regional abrange grandes áreas de ecossistemas e sua caracterização depende também da diversidade de relevos, solos e fitofisionomias em um território.
Apesar da maneira mais simples ou imediata de se medir a diversidade biológica ser a contagem do número de espécies, a diversidade não é simplesmente um sinônimo de riqueza de espécies, pois é um fato bastante conhecido que a abundância relativa das espécies dentro de comunidades locais varia bastante. Na prática, umas poucas espécies apresentam abundância elevada, enquanto a maioria das outras está representada por poucos indivíduos. Sendo assim, quanto maior o número de espécies e mais uniformes as suas proporções relativas, maior a diversidade de uma associação ou comunidade.
Na tabela 1, por exemplo, temos o levantamento do numero de espécies e a abundância de cada uma em duas comunidades (A e B). Levando em conta apenas o número de espécies, consideraremos a comunidade B como a mais biodiversa, pois esta possui cinco espécies, enquanto a comunidade A possui apenas quatro. Contudo, a comunidade B apresenta-se fortemente dominada por uma das espécies (espécie 4). Em vista disso, não podemos afirmar de cara qual a comunidade mais biodiversa. É necessário avaliar a comunidade tanto pela sua riqueza de espécies quanto pela uniformidade da abundância relativa entre elas.
Tabela 1: Número de indivíduos por espécie em cada comunidade.
	Comunidades
	Espécie 1
	Espécie 2
	Espécie 3
	Espécie 4
	Espécie 5
	A
	20
	30
	25
	25
	0
	B
	5
	5
	5
	80
	5
Para calcular a diversidade Alfa (a composição de espécies em uma comunidade ou habitat homogêneo) e lidar melhor com o tipo de situação exemplificada acima, alguns métodos matemáticos capazes de calcular o índice de diversidade em uma determinada comunidade foram criados. Dentre estes métodos estão o Índice de Shannon e o Índice de Simpson.
Índice de Shannon
É utilizado em situações em que a comunidade inteira não pode ser inventariada, sendo apropriado para amostras aleatórias de espécies de uma comunidade ou subcomunidade de interesse, e é estimado através da seguinte equação:
H’= -Σpi Log2 pi
Onde: pi é a proporção da i-ésima espécie em relação ao número total de espécimes encontrados nos levantamentos realizados. Além disso, quanto maior for o valor de H’ maior será a diversidade.
Índice de Simpson
Este índice não considera apenas o número de espécies e o total de números de indivíduos, mas também a proporção do total de ocorrência de cada espécie. Neste índice, quanto menor for a diversidade maior será o valor de “Ds”, que é estimado através da seguinte equação:
Ds = 1 -[Σni(ni-1)/N(N-1)]
Podemos utilizar estes índices para verificar o exemplo acima. Na Tabela 2 encontram-se os valores das variáveis correspondentes a cada comunidade. Desse modo temos:
ni = Número de Indivíduos da i-ésima espécie
N = Número total de indivíduos amostrados
pi = Número de indivíduos da espécie i dividido pelo número total de indivíduos de todas as espécies
Tabela 2: Valores das variáveis encontradas nas duas Comunidades (A e B)
Utilizando o Índice de Shannon para a comunidade A obtemos:
H’= -[0,2 * Log2 0,2] + [0,3 * Log2 0,3] + [0,25 * Log2 0,25] + [0,25 * Log2 0,25]
H’ = 0,5581
 
Utilizando o Índice de Shannon para a comunidade B obtemos:
H’= -[0,05 * Log2 0,05] + [0,05 * Log2 0,05] + [0,05 * Log2 0,05] + [0,05 * Log2 0,05] + [0,8 * Log2 0,8]
H’=0,33773
Visto que o valor de H’ da Comunidade A é maior que o da comunidade B, concluímos que a Comunidade A é mais biodiversa do que a comunidade B.
Aplicando o Índice de Simpson para a comunidade A obtemos:
Ds= 1- [(30*29)+(20*19)+(25*24)+(25*24)] / 100*99
Ds=0,247475
Aplicando o Índice de Simpson para a comunidade B obtemos:
Ds= 1- [(5*4)+(5*4)+(5*4)+(5*4)+(80*79)] / 100*99
Ds= 0,646465
Visto que o valor de Ds é menor na comunidade A do que na comunidade B, concluímos que a diversidade em A é maior.
Estes dois índices mostram a importância do equilíbrio entre as abundâncias das espécies no que diz respeito à real diversidade alfa encontrada em determinada comunidade. Como vimos no exemplo anterior, se simplesmente considerarmos o número de espécies, vamos constatar que a comunidade B é mais diversa. Entretanto, se aplicarmos os dados referentes à equitabilidade na distribuição de abundância das espécies com o auxílio dos índices de diversidade veremos que, na realidade, a comunidade A é a mais biodiversa, pois apresenta um maior equilíbrio entre riqueza de espécies e suas respectivas abundâncias.
 Por Luiz Henrique Machado Oliveira, Graduando em Ciências Biológicas da Universidade Estadual de Feira de Santana
Referências
ÁLVAREZ, Maurício et al. Manual de Métodos para el Desarrollo de Inventários de Biodiversidad. 2. ed. Bogotá D.C.: Instituto de Investigación de Recursos Biologicos Alexander Von Dumboldt, 2006. 236 p.
NOGUEIRA, Ina de Souza et al. Diversidade (alfa, beta e gama) da comunidade fitoplanctônica de quatro lagos artificiais urbanos do município de Goiânia, GO. Hoehnea, vol. 35, n.2, p.219-233, 2008. Disponível em: <http://www.ibot.sp.gov.br/publicacoes/hoehnea/vol35/hoehnea35%282%29artigo05.pdf&gt;. Acesso em: 18 dez. 2012.
RICKLEFS, Robert E. A economia da natureza. 5. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2003. 503 p.