Simpson Definiție Index, Formula, Interpretare și Exemplu



Indicele lui Simpson este o formulă care este utilizată pentru a măsura diversitatea unei comunități. Este folosit în mod obișnuit pentru a măsura biodiversitatea, adică diversitatea ființelor vii într-un anumit loc. Cu toate acestea, acest indice este de asemenea util pentru a măsura diversitatea elementelor, cum ar fi școli, locuri, printre altele.

În ecologie, indicele Simpson este adesea folosit (printre alți indicatori) pentru cuantificarea biodiversității unui habitat. Aceasta ține cont de cantitatea de specii prezente în habitat, precum și de cantitatea de specie din fiecare specie.

index

  • 1 Concepte asociate
    • 1.1 Diversitatea biologică
    • 1.2 Bogăția
    • 1.3 Echitate
  • 2 Definiție
  • 3 Formula
  • 4 Interpretare
    • Indicele reciproc Simpson (1 / D)
  • Exemplul de calcul pentru indexul de diversitate Simpson
  • 6 Referințe

Concepte asociate

Înainte de a analiza mai detaliat indicele de diversitate Simpson, este important să înțelegem câteva concepte de bază detaliate mai jos:

Diversitatea biologică

Diversitatea biologică este marea varietate de ființe vii care există într-o anumită zonă, este o proprietate care poate fi cuantificată în multe moduri diferite. Există doi factori principali care sunt luați în considerare la măsurarea diversității: bunăstarea și corectitudinea.

Bogăția este o măsură a numărului de organisme diferite prezente într-o anumită zonă; adică cantitatea de specii prezente într-un habitat.

Totuși, diversitatea depinde nu numai de bogăția speciilor, ci și de abundența fiecărei specii. Echitatele compară asemănarea dintre dimensiunile populației fiecăreia dintre speciile prezente.

bogăție

Numărul de specii luate într-o probă de habitat este o măsură a bogăției. Cele mai multe specii care sunt prezente într-o probă, cu atât va fi mai bogată proba.

Bogăția speciilor ca măsură în sine nu ia în considerare numărul de indivizi din fiecare specie.

Cele de mai sus înseamnă că aceeași greutate este dată speciilor care au puțini indivizi ca cei care au mulți indivizi. Prin urmare, o margaretă are atât de multă influență asupra bogăția unui habitat ca 1000 cocoșului ar trăi în același loc.

calm

Echitatea este o măsură a abundenței relative a diferitelor specii care alcătuiesc bogăția unei zone; adică, într-un anumit habitat numărul de indivizi din fiecare specie va avea, de asemenea, un efect asupra biodiversității locului.

O comunitate dominată de una sau două specii este considerată mai puțin diversă decât o comunitate în care speciile prezente au o abundență similară.

definiție

Pe măsură ce bogăția și corectitudinea speciei crește, diversitatea crește. Indicele de diversitate Simpson este o măsură a diversității care ia în considerare atît bogăția, cît și corectitudinea.

Ecologiștii, biologi care studiază speciile în mediul lor, sunt interesați de diversitatea speciilor din habitatele pe care le studiază. Acest lucru se datorează faptului că diversitatea este, de obicei, proporțională cu stabilitatea ecosistemului: cu cât este mai mare diversitatea, cu atât stabilitatea este mai mare.

Cele mai stabile comunități au un număr mare de specii care sunt distribuite în mod egal în populații de dimensiuni bune. Poluarea deseori reduce diversitatea prin favorizarea câtorva specii dominante. Diversitatea este, prin urmare, un factor important în gestionarea cu succes a conservării speciilor.

formulă

Este important să rețineți că termenul "indicele de diversitate Simpson" este folosit de fapt pentru a se referi la oricare dintre cei trei indici strâns legate.

Indicele Simpson (D) măsoară probabilitatea ca două persoane selectate aleatoriu dintr-o mostră să aparțină aceleiași specii (sau aceeași categorie).

Există două versiuni ale formulei pentru a calcula D. Orice dintre cele două este valabil, dar trebuie să fii consecvent.

în cazul în care:

- n = numărul total de agentii a unei anumite specii.

N = numărul total de agentii din toate speciile.

Valoarea lui D variază între 0 și 1:

- Dacă valoarea D dă 0, înseamnă o diversitate infinită.

- Dacă valoarea D dă 1, înseamnă că nu există o diversitate.

interpretare

Indicele este o reprezentare a probabilității ca două indivizi, din aceeași regiune și selectați la întâmplare, să fie din aceeași specie. Intervalul indicelui Simpson merge de la 0 la 1, după cum urmează:

- Cu cât se apropie valoarea D la 1, cu atât este mai mică diversitatea habitatului.

- Cu cât se apropie valoarea lui D de 0, cu atât este mai mare diversitatea habitatului.

Adică, cu cât valoarea D este mai mare, cu atât diversitatea este mai mică. Acest lucru nu este ușor de interpretat în mod intuitiv și ar putea duce la confuzie, de ce a fost consens scăzând valoarea D 1, fiind după cum urmează: 1- D

În acest caz, valoarea indicelui de asemenea variază de la 0 la 1, dar acum, cu cât valoarea, cu atât mai mare diversitatea eșantionului.

Acest lucru are mai mult sens și este mai ușor de înțeles.În acest caz, indicele reprezintă probabilitatea ca două persoane selectate aleatoriu dintr-o mostră să aparțină unor specii diferite.

Un alt mod de a depăși problema „contra-intuitiv“ natura indicelui Simpson este ia reciproca a indicelui; care este, 1 / D.

Indicele Simpson Simplu (1 / D)

Valoarea acestui indice începe cu 1 ca fiind cel mai mic număr posibil. Acest caz ar reprezenta o comunitate care conține doar o singură specie. Cu cât valoarea este mai mare, cu atât este mai mare diversitatea.

Valoarea maximă este numărul de specii din eșantion. De exemplu: dacă există cinci specii într-o probă, atunci valoarea maximă a indicelui reciproc Simpson este de 5.

Termenul "indicele diversității lui Simpson" este adesea aplicat în mod incorect. Aceasta înseamnă că cei trei indici descrise mai sus (indicele Simpson, indicele de diversitate Simpson și Simpson indice reciproc) fiind atât de strâns legate, au fost citate în conformitate cu același termen ca și diferiți autori.

Prin urmare, este important să se determine care indice a fost utilizat într-un anumit studiu dacă se dorește compararea diversității.

În orice caz, o comunitate dominată de una sau două specii este considerată mai puțin diversă decât una în care mai multe specii diferite, au o abundență similară.

Exemplu de calcul al indicelui de diversitate Simpson

Se efectuează o eșantionare a florilor sălbatice prezente în două câmpuri diferite și se obțin următoarele rezultate:

Primul eșantion are mai multă corectitudine decât cel de-al doilea. Acest lucru se datorează faptului că numărul total de indivizi din domeniu este distribuit în mod egal între cele trei specii.

Când observăm valorile din tabel, inegalitatea în distribuția indivizilor din fiecare domeniu este evidentă. Cu toate acestea, din punct de vedere al bogăției, ambele câmpuri sunt egale deoarece au câte 3 specii; în consecință, au aceeași bogăție.

În contrast, în cel de-al doilea eșantion, majoritatea indivizilor sunt cocoșii, speciile dominante. În acest domeniu există câteva margarete și păpădie; prin urmare, se consideră că domeniul 2 este mai puțin variat decât câmpul 1.

Cele de mai sus sunt observate cu ochiul liber. Apoi se calculează prin aplicarea formulei:

atunci:

D (câmpul 1) = 334,450 / 1,000x (999)

D (câmpul 1) = 334,450 / 999,000

D (câmpul 1) = 0.3 -> Indicele Simpson pentru câmpul 1

D (câmpul 2) = 868.562 / 1.000x (999)

D (câmpul 2) = 868.562 / 999.000

D (câmpul 2) = 0.9 -> Indicele lui Simpson pentru câmpul 2

atunci:

1-D (câmpul 1) = 1- 0.3

1-D (câmpul 1) = 0.7 -> Indicele diversității Simpson pentru câmpul 1

1-D (câmpul 2) = 1-9

1-D (câmpul 2) = 0,1 -> Indicele diversității Simpson pentru câmpul 2

în cele din urmă:

1 / D (câmpul 1) = 1 / 0,3

1 / D (câmpul 1) = 3.33 -> Indicele reciproc Simpson pentru câmpul 1

1 / D (câmpul 2) = 1 / 0,9

1 / D (câmpul 2) = 1,11 -> Indicele reciproc Simpson pentru câmpul 2

Aceste trei valori diferite reprezintă aceeași biodiversitate. Prin urmare, este important să se determine care dintre indicii a fost folosit pentru a face orice studiu comparativ al diversității.

O valoare a indicelui Simpson de 0,7 nu este aceeași cu o valoare de 0,7 pentru indicele de diversitate Simpson. index Simpson dă mai multă greutate la speciile cele mai abundente într-o probă, iar adăugarea de specii rare la un eșantion provoacă doar mici schimbări în valoarea D.

referințe

  1. El, F., & Hu, X. S. (2005). Parametrul fundamental al biodiversității al lui Hubbell și indicele de diversitate Simpson. Ecologie Scrisori, 8(4), 386-390.
  2. Hill, M. O. (1973). Diversitatea și rațiunea: o notație unificatoare și consecințele ei. Ecologie, 54(2), 427-432.
  3. Ludwig, J. & Reynolds, J. (1988). Ecologie statistică: un primar în metodele și calculul (1st). John Wiley & Sons.
  4. Magurran, A. (2013). Măsurarea diversității biologice. John Wiley & Sons.
  5. Morris, E. K., Caruso, T., Buscot, F., Fischer, M., Hancock, C., Maier, T. S., ... Rillig, M. C. (2014). Alegerea și utilizarea indicilor de diversitate: Perspective pentru aplicațiile ecologice din exploratorii germani de biodiversitate. Ecologie și evoluție, 4(18), 3514-3524.
  6. Simpson, E. H. (1949). Măsurarea diversității. natură, 163(1946), 688.
  7. Van der Heijden, M. G. A., Klironomos, J. N., Ursic, M., Moutoglis, P., Streitwolf-Engel, R., Boller, T., ... Sanders, R. I. (1998). Mycorrhizal fungal diversity determină biodiversitatea plantelor, variabilitatea ecosistemului și productivitatea. natură, 396(6706), 69-72.