分类学多样性指数评价生态环境的研究进展

张青田，胡桂坤，杨若然

天津科技大学天津市海洋资源与化学重点实验室，天津 300457

分类学多样性指数评价生态环境的研究进展

张青田，胡桂坤，杨若然

天津科技大学天津市海洋资源与化学重点实验室，天津 300457

生物多样性是环境监测环境保护的重要内容之一，在众多的生物多样性指数中，包含分类学信息的指数具有明显的特点和优势。近20年来，在海洋、淡水、陆地等生境中开展了许多分类学多样性指数相关的应用研究。一些分类学多样性指数能够在一定程度上灵敏地反映出环境退化和污染，在环境监测能力和历史资料对比等方面优于传统多样性指数。在使用分类学差异性指数区分人类干扰和自然变化时结论不一，分类学多样性指数的应用受到一些因素的影响，例如生物类群选择、生境、水深、纬度等是产生分歧的因素。扩大研究范围，明确应用范围可有效发挥分类学差异性指数在环境保护和评价中的作用。

分类学多样性；分类学差异性；生态环境；生物监测；环境评价

生物多样性是人类赖以生存的物质基础，如何保护生物多样性不仅是全球生态学家和自然保护学家的主要任务之一，也是社会各界高度关注的问题之一。物种多样性是生物多样性的最关键层次，如果没有物种多样性，遗传多样性将不复存在，生态系统的功能也将严重受损，甚至可能崩溃。为方便表示和比较生物多样性差异，人们陆续创建了多种指数，例如，Shannon指数、Pielou指数、Margalef指数、对数级数α、Brillouin指数、Simpson指数等，有些指数还存在多种表现形式。

多样性指数有时也称异质性指数，力图把物种多度分布包含的信息归结为单一统计量。这些指数往往强调了生物多样性的一个或多个组分(如丰富度和均匀度)，并没有一个多样性指数可以完美、统一的表示生物群落多样性的变化[1]。前面提及的传统多样性指数流行的时间较长、地域较广，在环境评价中发挥了重要作用，但也显露了明显的缺陷。例如，对取样样本大小敏感，对所有物种等同对待，无法区分生物差别等，影响了人们对群落结构的理解和不同数据间的比较。在环境评价和生物保护时，也需要了解生物的隶属关系及相应的功能多样性；而传统的多样性指数忽略了这些信息，不能反映出生态系统中物种功能的复杂性[2]。分类学多样性指数则试图抓住生物种系发生多样性，更贴近于反映生物功能多样性[3]，在一定程度上解决了传统多样指数遇到的问题。

目前，常用的分类学多样性指数(有多种形式，包括多样性和差异性指数等)由Warwick 和Clarke创建于1995年，并不断扩展，近20年来，已经在海洋、淡水和陆地等多种生境得到应用。国内的报道多集中于该类指数的应用，较少探讨应用条件，因而有必要进行该类指数的分析和总结。根据近20年来的相关文献报道，总结了分类学多样性指数在应用中的经验和问题，以期认清指数的应用优势和不足，为环境监测、生态恢复等工作提供参考。

1 分类学多样性指数及其特性

常用的分类学多样性指数包含多种形式，如分类学多样性Δ，分类学差异性Δ*，平均分类学差异性Δ+和分类学差异性变异Λ+。其计算形式依次为[4-6]

(1)

(2)

(3)

(4)

式中:xi(i=1,…,s)代表第i种生物的丰度，n(=∑ixi) 为样品中生物个体总数，因子ωij为“差异性权重”，表示等级分类中第i种和第j种生物间的路径长度；s为物种数量，在双重求和中，i和j表示s范围内的物种数。

上述指数中的Δ为任意两个生物间的平均分类学“距离”,Δ*被看作测量纯粹的分类学关系，而Δ则混合了分类学和丰度分布的均匀性。两者不仅反映物种丰度分布的结构，而且考虑每个样品中物种的分类关系[4-5]。忽略生物丰度差异后，Δ和Δ*可以收敛到同一个统计量Δ+，即任何两个随机选择的物种之间的平均分类路径长度。定义Λ+指数则是为了表示生物类群在等级分类学树中分布的“不均匀性”[6-7]，以获得群落中更多的生物学信息。

可以看出，这些分类学差异性指数仍属于单变量的多样性指数，计算一个群落中所有物种对之间的平均距离。它有一些吸引人的特性：试图捕获系统发育多样性而不是简单的物种丰富度，和功能多样性有密切的联系[3]。其中的Δ+和Λ+具有良好的评价环境特性。实践表明，它们不依赖于生物丰富度，意味着Δ+可以比较不同采样设置(如样方大小)的研究结果[6-7]。不同历史阶段、不同地区的采样方法和要求常存在差异，经常困扰多样性测度的难题是对样本大小的敏感性。取样要求的不同，也会对多样性的测度值产生剧烈的影响，而分类学差异性指数很好的解决了这个问题[1]。Δ+的另一个特点是可以进行显著性检验，假设具有某地区相对完整的物种名录就可以检验差异性指数的偏差，且可以用来识别干扰区域或地点的异常分类学丰富度。就环境评价而言，分类学差异性指数比一些物种丰富度方法具有理论和逻辑的优势。Δ+值一般不低于模拟分布的95%置信区间，除非环境有退化[1, 8]。

2 分类学差异性指数和其他指数的比较

传统的多样性指数基本上等同对待每一种生物，相同的计算结果可能对应着完全不同的生态群落。见图1。

图1 不同群落中生物分类学树的组成举例(a～d示意4种不同生物组成的群落)

图1中，4个群落均有7种生物，但生物的分类关系不同，即隶属于目、科、属的情况不同。假设每种生物的丰度均为1时，常用的丰富度指数得到的结果是相同的，无法反映群落中生物分类的变化。假设两个群落有相同的物种数和相同的物种多度分布格局，但物种的分类学多样性可能不同(物种差异)。一般认为，在同样的生物数量组成的群落中，物种归属于多个属的群落要比物种归属于同一个属的群落具有更高的多样性。这样绝大多数传统的多样性指数无法表现这些信息。分类学差异性指数考虑了物种在分类学树中的举例，能较好地反映生物多样性。

系统发生多样性指数[9-10]也考虑了生物的系统发育信息，但其结果受物种丰富度影响，依赖于样方大小等原因，限制了其应用[7]。在这方面，分类学差异性指数更具有理论和逻辑的优势。Δ+和Λ+组合可以更好的反映生物丰富度和均匀度的信息。例如，图1(c)、(d)中群落具有相同的Δ+值(66.67)，但生物分类的均匀性并不同，Λ+的结果可以展示其差别(图1(c)的结果为0，而图1(d)为634.9)[6]。另外，与很多指数不同，Δ+和Λ+指数只需要有生物名录即可计算，大大扩大了历史数据的使用价值。Δ+值一般不会低于模拟分布的95%置信限度，除非环境有退化[8]。因而，Δ+和Λ+被越来越多人当作水生生态系统质量评估中有前途的多样性分析方法。

除了前面图1的模拟比较，实际工作中一些例子也证明了分类学多样性指数的应用优势。例如，LEONARDDRP等[11]，利用67个站位的大型底栖动物数据，比较了传统多样性指数和分类学差异性指数的评价效果，发现Δ+在多个方面显示出优于传统指数的稳定性和灵敏性。结果表明，随着重金属污染程度的增加，各个指数表现出不同的变化趋势。只有包含分类学信息的Δ+表示出了重金属污染的变化趋势，并具有明显的线性关系(图2)。在评价重金属污染时，分类学指数比其他4个传统多样性指数有更好的应用价值。

图2 多样性指数随重金属污染程度的变化(横坐标1～4为污染程度逐渐增加的4个档次)

国内也有相关的例子，渤海湾大型底栖动物的研究也表明分类学差异性指数具有较好的灵敏性[12]。在15个站位中，BH01站位具有最小的Δ+值，表明其环境质量最差，而其他指数没有表示出这种状况(表1)。分析该海域主要污染物的状况，BH01站位的多个化学因素都处于最高值，有些明显高于其他站位。尽管该站水体硝酸氮的值并非最高，但仍居于第2位，浓度值远高于剩下的站位(163.0～449.5μg/L)。可以看出，包含分类学信息的Δ+明显表现出了环境污染的综合状况，优于其他几个传统多样性指数。

表1 渤海湾底栖动物多样性指数和化学环境参数比较

3 分类学差异性指数在生态研究中的应用

3.1 概况

在过去20年间，分类学差异性指数(Δ+、Λ+)已被应用于多种生物类群(淡水，海洋或陆地)的环境评估或生物保护工作中。例如，研究包括墨西哥淡水鱼类寄生蠕虫[13]，意大利中部湖泊的底栖动物群落[14]，亚得里亚海的藻类植物区系[15]，乌干达中部的乔木和灌木[2]，以及在意大利东南岩石海岸附生水螅组合进行了研究[16]。分类学差异性指数在已有研究中表现出了一定程度的环境评价能力。

对于时间间隔一百万年的珊瑚动物的分类差异研究表明，在新生代的指标非常稳定，物种丰富度的振荡没有影响Δ+[17]。相对于物种的数量来说，Δ+更容易反映干扰，也许是因为分类差异反映了一些群落样本的多样本性，而物种的数量对这方面不敏感[18]。

分类学多样性指数在国内海洋生物多样性的评价中也得到初步应用[12]，包括鱼类[19-20]、大型底栖动物[21]、浮游桡足类[22]、纤毛虫[23]等的多样性研究。这些研究多数默认了分类学差异性指数对环境扰动的评价能力，较少探讨该指数能否反映人类干扰的问题。涉及指数能否反映干扰的内容将在后文论述。

总体上，分类学差异性指数在应用中具有优于传统指数的特点，被认为是生物多样性研究、环境监测和管理最有前途的工具[11, 24]。

3.2 分类学差异性指数辨别人类扰动的效果

在实践中，关于Δ+、Λ+能否区分人类扰动和自然变化对生物影响的问题存在一些不同的结论。通过分析已有报道，生物类群和生境类别等因素可能影响分类学差异性指数的判断效果，对近20年来的文献结果进行了归类，按照生境类别、生物类群进行统计判断效果(图3)。这里主要选取专门比较这两个指数能否反映人类活动和自然退化的文献，原则上不包括那些单纯运用Δ+、Λ+指数评价环境和生物变化的文献[1, 17]，以及总分类学差异性指数等其他指数形式的研究[25]。

图3表明，支持和否定这两个指数能够说明人类干扰的研究结果基本持平；在多种生物类群和多种生境中均有支持和不支持的结果。底栖生物的研究较多，动物群落包括淡水[26-27]、泻湖[28]，海洋近岸和潮间带[8, 12, 29-32]，以及在植物体上附着而生的水螅[16]；植物包括大型海藻[15, 33]和底栖硅藻[34]。鱼类的报道包括淡水[35]和海水研究[36-38]，以海水中的底栖鱼类为主。鸟类[24]和海洋浮游纤毛虫[39-40]研究不多，但都显示了肯定的结果，认为指数能够反映人类干扰。陆地[41-42]和淡水[18, 43-46]昆虫的研究也较多，并提供了有价值的提示。一些报道鼓励使用水生昆虫的Δ+指数，其比使用大型无脊椎动物的全部数据计算的结果更容易反映人类干扰[27, 44]。

在区分扰动和未扰动的条件时，分类学差异性指数比传统的指数灵敏度高，但也发现其随着自然梯度变化，表现出较低的辨别人为驱动的变化与自然变化的能力。在揭示人类干扰的影响时，这些措施的有效性尚不明确，需进一步调查，特别是用于确定基岩海岸系统的生态状况的应用潜力时[29]。

图3 分类学差异性指数能否指示人类扰动的结果总结

3.3 影响指数效果的因素讨论

已有报道表明，分类学差异性指数并非适用于所有生物和生境，这些研究对于认清和完善分类学差异性指数提供了有价值的参考意见。

生物类群的选择和生物对生存环境的反应力可能影响了判断结果。一个生境中往往存在多个生物类群，这些生物类群在整个群落地位并不相同，对环境的反应也存在差异。大型底栖动物的否定结果中，一个是半咸水的研究[28]，其他3个只包含1个或2个动物门，并非所有的大型底栖动物。单纯的软体动物和多毛类类群不适合反映人为干扰[29-30]。这表明，对于底栖动物来说，用个别门类的分类学指数评价环境不一定是好的选择。JIANG X等[27]认为，耐受强的非昆虫类群(寡毛类和软体动物)广泛分布于受损的站点；而在参照站点缺失，当区分人为的变化和自然变异时，这给整个类群的分类学指数添加了太多的“噪音”。在区分参照站点和干扰站点时，只使用昆虫数据计算的Δ+结果比使用全部大型无脊椎动物数据计算的结果更好。一般来说，所有生物、昆虫和部分昆虫的Δ+与土地利用和水质有关，但3个数据集中解释Δ+的特定的环境变量完全不同。XU H等[40]认为，在属水平的纤毛原生动物群落的空间格局和分类学差异(尤其是成对Δ+和Λ+)可作为潜在海洋水质评价指标，同时能够节省样品分析的时间和资源。

在鱼类方面的结果大多数为否定，也许很大程度上是鱼类生活受水深或纬度的影响。在美国太平洋海岸大陆架和大陆坡范围，Δ+和Λ+都随纬度和深度变化[47]。在西太平洋0～2 000 m水深海域，平均分类学差异没有表现出与深度有明确的关系，但深水生物的分类树路径长度比浅水的多变[48]。

用非常不同的动物群体作指标进行比较存在潜在的危险，这可能包括分类学水平不具有可比性的名称[3, 6]。

再者，还存在用什么环境因素来代表人类干扰的问题。在已有的报道中，人类干扰是一个模糊的概念，一些文献选择了不同的因素做分析，这在很大程度上影响了指数应用效果的判断。多种人类干扰可能增加或减少生物多样性[49]。以往文献中，显示人类活动和环境退化的指标是不同的，HEINO J等[49]认为，pH和总磷是描述人类活动影响生物多样性的潜在因素。其他因素还包括碱度水平和养分富集(特别是磷)[34]，亚硝酸氮和可溶性活性磷的结合[40]，人的建设用地密度和人口密度[42]等。因此，如何表示人类扰动也是分类学差异性指数应用研究的重要组成部分。

4 小结

生物类别不同，预示着其生态功能不同，在生物地球化学循环中的影响也不同。因而，开展分类学信息的多样性研究很有意义。已有的分类学多样性指数在环境监测和生态保护中表现出优于传统多样性指数的特性。

尽管存在分歧，已有的绝大多数报告肯定了Δ+和Λ+在评估环境中的优势，包括良好的采样属性和对数据的要求。分歧的关键在于分类学差异性指数能否反映人类活动，而不是自然变化引起的环境干扰。一些否定的报道中，作者认为分类学差异性指数也受自然环境的影响，而这些指标可以作为环境监测的辅助工具。在一定程度上，分类学差异性指数的应用效果受生物类群选择、栖息地、水深和纬度等因素的影响。

传统多样性指数有着悠久的应用历史和丰富的数据，目前仍是环境评价不可缺少的参数。在今后的实践中应该不断完善这些指数，并发掘它们和新指数的关系，发挥已有数据的作用。目前，国内分类学多样性指数基本处于应用阶段，多数研究默认该指数是广适性的，缺乏深入的分析，因而有必要对指数的应用进行总结和分析。今后的工作中，应该肯定分类学差异性指数的应用成就，扩大研究范围，遴选合适的生物类群，发掘生物分类学多样性和环境因素间的关系，不断完善指数的应用规范。以期在生态修复和环境保护等实践中发挥出分类学多样性的优势，促进生态学的发展。

[1] MAGURRAN A E.Measuring biological diversity[M].Oxford UK:Wiley-Blackwell，2004:1-260.

[2] GWALI S,OKULLO P,HAFASHIMANA D,et al.Taxonomic diversity,distinctness,and abundance of tree and shrub species in Kasagala forest reserve in Uganda:Implications for management and conservation policy decisions[J].Tropical Conservation Science,2010,3(3):319-333.

[3] CLARKE K R,WARWICK R M.The taxonomic distinctness measure of biodiversity:Weighting of step lengths between hierarchical levels[J].Marine Ecology Progress Series,1999,184:21-29.

[4] WARWICK R M,CLARKE K R.New ‘biodiversity’ measures reveal a decrease in taxonomic distinctness with increasing stress[J].Marine Ecology Progress Series,1995,129:301-305.

[5] CLARKE K R,WARWICK R M.A taxonomic distinctness index and its statistical properties[J].Journal of Applied Ecology,1998,35(4):523-531.

[6] CLARKE K R,WARWICK R M.A further biodiversity index applicable to species lists:Variation in taxonomic distinctness[J].Marine Ecology Progress Series,2001,216:265-278.

[7] WARWICK R M,CLARKE K R.Prcatical measures of marine biodiversity based on relatedness of species[J].Oceanography and Marine Biology:An Annual Review,2001,39:207-231.

[8] WARWICK R M,CLARKE K R.Taxonomic distinctness and environmental assessment[J].Journal of Applied Ecology,1998,35(4):532-543.

[9] FAITH D P.Conservation evaluation and phylogenetic diversity[J].Biological conservation,1992,61:1-10.

[10] FAITH D P.Phylogenetic pattern and the quantification of organismal biodiversity[J].Philosophical Transactions of the Royal Society of London Series B,1994,345:45-58.

[11] LEONARD D R P,CLARKE K R,SOMERFIELD P J,et al.The application of an indicator based on taxonomic distinctness for UK marine biodiversity assessments[J].Journal of Environmental Management,2006,78(1):52-62.

[12] ZHANG Q T，HU G K.Spatial and temporal variations in taxonomic diversity of macrofauna assemblages in Bohai Bay,northern China[C].Qingdao:Institute of Oceanology,Chinese Academy Science,2014:22.

[13] QUIROZ-MARTINEZ B,SALGADO-MALDONADO G.Taxonomic distinctness and richness of helminth parasite assemblages of freshwater fishes in mexican hydrological basins[J].Plos One,2013,8(9):1-10.

[14] PRATO S,MORGANA J G,LA VALLE P,et al.Application of biotic and taxonomic distinctness indices in assessing the ecological quality status of two coastal lakes:Caprolace and Fogliano lakes (Central Italy)[J].Ecological Indicators,2009,9(3):568-583.

[15] CESCHIA C,FALACE A,WARWICK R.Biodiversity evaluation of the macroalgal flora of the Gulf of Trieste (Northern Adriatic Sea) using taxonomic distinctness indices[J].Hydrobiologia,2007,580:43-56.

[16] BEVILACQUA S,FRASCHETTI S,TERLIZZI A,et al.The use of taxonomic distinctness indices in assessing patterns of biodiversity in modular organisms[J].Marine Ecology-an Evolutionary Perspective,2009,30(2):151-163.

[17] REYES-BONILLA H,ANDRES LOPEZ-PEREZ R,MOHEDANO A.Taxonomic distinctness and richness of eastern Pacific zooxanthellate corals during the Cenozoic[J].Revista Mexicana De Biodiversidad,2012,83(4):939-945.

[18] MARCHANT R.The use of taxonomic distinctness to assess environmental disturbance of insect communities from running water[J].Freshwater Biology,2007,52(8):1 634-1 645.

[19] ] 徐宾铎,金显仕,梁振林.对黄、渤海鱼类等级多样性的推算[J].中国海洋大学学报(自然科学版),2005,35(1):25-28.

[20] 张衡,陆健健.鱼类分类多样性估算方法在长江口区的应用[J].华东师范大学学报(自然科学版)，2007,52(2):11-22.

[21] 曲方圆,于子山.分类多样性在大型底栖动物生态学方面的应用:以黄海底栖动物为例[J].生物多样性,2010,18(2):150-155.

[22] 刘光兴,姜强,朱延忠,等.北黄海浮游桡足类分类学多样性研究[J].中国海洋大学学报(自然科学版)， 2010,40(12):89-96.

[23] 姜勇.胶州湾浮游纤毛虫群落的时空分布特征及与环境间的关系[D].青岛:中国海洋大学，2012:1-180.

[24] VON EULER F,SVENSSON S.Taxonomic distinctness and species richness as measures of functional structure in bird assemblages[J].Oecologia,2001,129(2):304-311.

[25] SALAS F,PATRICIO J,MARCOS C,et al.Are Taxonomic Distinctness measures compliant to other ecological indicators in assessing ecological status?[J].Marine Pollution Bulletin,2006,52(7):817-829.

[26] HEINO J,SOININEN J,LAPPALAINEN J,et al.The relationship between species richness and taxonomic distinctness in freshwater organisms[J].Limnology and Oceanography,2005,50(3):978-986.

[27] JIANG X,SONG S,XIONG J.et al.Can excluding non-insect taxa from stream macroinvertebrate surveys enhance the sensitivity of taxonomic distinctness indices to human disturbance?[J].Ecological Indicators,2014,41:175-182.

[28] MISTRI M,CECCHERELLI VU,ROSSI R.Taxon-omic distinctness and diversity measures:responses in lagoonal macrobenthic communities[J].Italian Journal of Zoology,2000,67(3):297-301.

[29] BEVILACQUA S,FRASCHETTI S,MUSCO L,et al.Low sensitiveness of taxonomic distinctness indices to human impacts:Evidences across marine benthic organisms and habitat types[J].Ecological Indicators,2011,11:448-455.

[30] COSTA T L,O’HARA T D,KEOUGH M J.Measures of taxonomic distinctness do not reliably assess anthropogenic impacts on intertidal mollusc communities[J].Marine Ecology Progress Series,2010,413:81-93.

[31] XU G,HE C,XU H,et al.Application of taxonomic distinctness indices of littoral macroinvertebrate communities for assessing long-term variation in ecological quality status of intertidal ecosystems,northern China[J].Environmental Science and Pollution Research International,2012,19(9):3 859-3 867.

[32] BEVILACQUA S,SANDULLI R,PLICANTI A,et al.Taxonomic distinctness in Mediterranean marine nematodes and its relevance for environmental impact assessment[J].Marine Pollution Bulletin,2012,64(7):1 409-1 416.

[33] BATES C R,SAUNDERS G W,CHOPIN T.An assessment of two taxonomic distinctness indices for detecting seaweed assemblage responses to environmental stress[J].Botanica Marina,2005,48(3):231-243.

[34] LEIRA M,CHEN G,DALTON C,et al.Patterns in freshwater diatom taxonomic distinctness along an eutrophication gradient[J].Freshwater Biology,2009,54(1):1-14.

[35] BHAT A,MAGURRAN A E.Taxonomic distinctness in a linear system:a test using a tropical freshwater fish assemblage[J].Ecography,2006,29(1):104-110.

[36] HALL S J,GREENSTREET S P.Taxonomic distinctness and diversity measures:responses in marine fish communities[J].Marine Ecology Progress Series,1998,166:227-229.

[37] ROGERS S I,CLARKE K R,REYNOLDS J D.The taxonomic distinctness of coastal bottom-dwelling fish communities of the North-east Atlantic[J].Journal of Animal Ecology,1999,68(4):769-782.

[38] CAMPBELL N,NEAT F,BURNS F,et al.Species richness,taxonomic diversity,and taxonomic distinctness of the deep-water demersal fish community on the Northeast Atlantic continental slope (ICES Subdivision VIa)[J].Ices Journal of Marine Science,2011,68(2):365-376.

[39] JIANG Y,XU H,WARREN A.Insights into discriminating environmental quality status using taxonomic distinctness based on a small species pool of ciliated protozoa in marine ecosystems[J].Science of the Total Environment,2014,468:663-670.

[40] XU H,JIANG Y,AL-RASHEID KAS,et al.Spatial variation in taxonomic distinctness of ciliated protozoan communities at genus-level resolution and relationships to marine water quality in Jiaozhou Bay,northern China[J].Hydrobiologia,2011,665(1):67-78.

[41] BANOS-PICON L,ASIS J D,GAYUBO S F,et al.Analyzing Insect community structure through the application of taxonomic distinctness measures[J].Zoological Studies,2009,48(3):298-314.

[42] WANG Z,CHEN Y.Relationship between taxonomic distinctness and environmental stress in terrestrial organisms at large spatial scale:a study for insect family ceratopogonidae in east asia[J].Acta Zoologica Bulgarica,2009,61(1):69-77.

[43] ABELLAN P,BILTON D T,MILLAN A,et al.Can taxonomic distinctness assess anthropogenic impacts in inland waters? a case study from a Mediterranean river basin[J].Freshwater Biology,2006,51(9):1 744-1 756.

[44] CAMPBELL W B,NOVELO-GUTIERREZ R.Reduction in odonate phylogenetic diversity associated with dam impoundment is revealed using taxonomic distinctness[J].Fundamental and Applied Limnology,2007,168(1):83-92.

[45] CAMPBELL W B,ARCE-PEREZ R,GOMEZ-ANAYA J A.Taxonomic distinctness and aquatic coleoptera:comparing a perennial and intermittent stream with differing geomorphologies in Hidalgo,Mexico[J].Aquatic Ecology,2008,42(1):103-113.

[46] MILOSEVIC D,SIMIC V,STOJKOVIC M,et al.Chironomid faunal composition represented by taxonomic distinctness index reveals environmental change in a lotic system over three decades[J].Hydrobiologia,2012,683(1):69-82.

[47] TOLIMIERI N,ANDERSON M J.Taxonomic distinctness of demersal fishes of the california current:Moving beyond simple measures of diversity for marine ecosystem-based management[J].Plos One,2010,5(5):1-14.

[48] ZINTZEN V,ANDERSON M J,ROBERTS C D,et al.Increasing variation in taxonomic distinctness reveals clusters of specialists in the deep sea[J].Ecography,2011,34(2):306-317.

[49] HEINO J,MYKRA H,HAMALAINEN H,et al.Responses of taxonomic distinctness and species diversity indices to anthropogenic impacts and natural environmental gradients in stream macroinvertebrates[J].Freshwater Biology,2007,52(9):1 846-1 861.

Application of Taxonomic Diversity Indices in Assessing Ecological Environment: a Review

ZHANG Qingtian，HU Guikun，YANG Ruoran

Tianjin Key Laboratory of Marine Resources and Chemistry, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China

Biodiversity is an important content of environmental monitoring and protection research; taxonomic distinctness indices have obvious advantages, among various biodiversity indices. During the past two decades, many studies on taxonomic distinctness were carried out in marine, freshwater and terrestrial habitats. Taxonomic diversity indices can sensitively reflect the environmental degradation and pollution to a certain extent, and they have better application than the traditional biodiversity indices in environmental monitoring and the comparison of historical data. There were some divergences if the taxonomic distinctness indices could reflect the human disturbance rather than natural changes; the application of taxonomic diversity index may be affected by some factors, such as the choice of taxa, habitat, water depth and latitude. To expand the study field, as well as to clear application area of taxonomic distinctness indices would effectively help the indices to play a great role in environmental protection and assessment.

taxonomic diversity;taxonomic distinctness;ecological environment;bio-monitoring;environmental assessment

2015-05-12;

2015-07-22

国家海洋局近岸海域生态环境重点实验室基金(201302);天津市高等学校科技发展基金计划项目(20120524)

张青田(1974-)，男，天津静海人，博士，副教授。

X835

A

1002-6002(2016)03- 0092- 07

10.19316/j.issn.1002-6002.2016.03.14