功能多样性的统一预测性度量
种群与进化
2025-09-22 v1
摘要
尽管功能多样性（FD）在理解生态系统和过程中起着关键作用，但其稳健的量化仍然是一个重大挑战。该领域长期以来的观点是，无法在单一指数中捕捉其三个方面——功能丰富度、功能分异度和功能均匀度。这一观点促使最近提出使用三个独立的指数来测量FD，每个方面一个。在这里，我们通过证明概率加权Vendi分数（pVS，由Friedman和Dieng于2023年首次引入）可以作为一个强大的功能多样性指数来捕捉其三个方面，从而挑战了这一范式。我们通过将pVS定义为丰度加权性状相似度矩阵特征值的Rényi熵的指数，使其适应功能生态学。这一表述使得pVS适用于任何生物学层次。它可以在物种层次上定义（大多数现有的FD指标都在此层次上定义），也可以在个体层次上定义，以便在详细数据可用时自然地纳入种内性状变异（ITV）。我们在理论和经验上证明了pVS的稳健性。我们首先在数学上证明它满足FD指标的几个基本要求，包括对功能冗余的不变性、集合单调性、距离单调性和凹性。然后，我们展示了在许多FD指标失效的模拟生态系统场景下，pVS始终表现出预期的真值行为。通过在理论上合理的单一框架内整合丰度和性状相似度，pVS为生态学提供了一个普遍适用的指数。
引用
@article{arxiv.2509.16133,
title = {A Unified and Predictive Measure of Functional Diversity},
author = {Adji Bousso Dieng and Amey Pasarkar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.16133},
year = {2025}
}
备注
A single index to accurately measure functional diversity at different biological levels