Simpson Index Definition, Formel, Fortolkning og Eksempel



den Simpsons indeks Det er en formel, der bruges til at måle mangfoldigheden i et fællesskab. Det er almindeligt anvendt til at måle biodiversitet, det vil sige mangfoldigheden af ​​levende ting på et givet sted. Men dette indeks er også nyttigt at måle mangfoldigheden af ​​elementer som skoler, steder, blandt andre.

I økologi bruges Simpson-indekset ofte (blandt andre indekser) til at kvantificere biodiversiteten i et levested. Dette tager højde for mængden af ​​arter, der findes i habitatet, samt overflod af hver art.

indeks

  • 1 Tilknyttede koncepter
    • 1.1 Biologisk mangfoldighed
    • 1.2 rigdom
    • 1.3 Equitability
  • 2 Definition
  • 3 formel
  • 4 Fortolkning
    • 4.1 Simpsons gensidige indeks (1 / D)
  • 5 Simpson diversitetsindeks beregning eksempel
  • 6 referencer

Tilknyttede koncepter

Før du analyserer Simpson diversitetsindeks mere detaljeret, er det vigtigt at forstå nogle grundlæggende begreber, der er beskrevet nedenfor:

Biologisk mangfoldighed

Biologisk mangfoldighed er det store udvalg af levende væsener, der findes i et bestemt område. Det er en ejendom, der kan kvantificeres på mange forskellige måder. Der er to hovedfaktorer, der tages i betragtning ved måling af mangfoldighed: rigdom og retfærdighed.

Rigdom er et mål for antallet af forskellige organismer til stede i et bestemt område; det vil sige mængden af ​​arter, der findes i et levested.

Mangfoldigheden afhænger imidlertid ikke blot af artrikdom, men også af overflod af hver art. Equitability sammenligner ligheden mellem befolkningens størrelser af hver af de tilstedeværende arter.

rigdom

Antallet af arter taget i en habitatprøve er et mål for rigdom. Jo flere arter der er til stede i en prøve, jo rigere bliver prøven.

Rigdommen af ​​arter som et mål i sig selv tager ikke højde for antallet af individer i hver art.

Ovenstående betyder, at samme vægt gives til arter, der har få individer til dem, der har mange individer. Derfor har en daisy så stor indflydelse på rigdom af et levested som det ville have 1000 smørkål, der bor på samme sted.

jævnhed

Retfærdighed er et mål for den relative overflod af de forskellige arter, der udgør rigdom i et område; det vil sige i et givet habitat vil antallet af individer af hver art også have indflydelse på biodiversiteten på stedet.

Et samfund domineret af en eller to arter betragtes som mindre forskelligartet end et samfund, hvor de tilstedeværende arter har en lignende overflod.

definition

Som artens rigdom og retfærdighed øges, øges mangfoldigheden. Simpsons diversitetsindeks er et mål for mangfoldighed, der tager hensyn til både rigdom og retfærdighed.

Økologer, biologer, der studerer arten i deres miljø, er interesserede i forskelligheden af ​​arter i de levesteder, de studerer. Dette skyldes, at mangfoldighed normalt er proportional med økosystemets stabilitet: jo større er mangfoldigheden, desto større stabilitet.

De mest stabile samfund har et stort antal arter, der er ret jævnt fordelt i gode befolkninger. Forurening reducerer ofte mangfoldigheden ved at favorisere nogle få dominerende arter. Mangfoldighed er derfor en vigtig faktor i den vellykkede forvaltning af artens bevarelse.

formel

Det er vigtigt at bemærke, at udtrykket "Simpsons diversitetsindeks" faktisk bruges til at henvise til nogen af ​​de tre nært beslægtede indekser.

Simpson-indekset (D) måler sandsynligheden for, at to personer tilfældigt udvalgt fra en prøve tilhører samme art (eller samme kategori).

Der er to versioner af formlen til at beregne D. En af de to er gyldige, men du skal være konsistent.

hvor:

- n = det samlede antal agenturer af en bestemt art.

- N = det samlede antal agenturer af alle arter.

Værdien af ​​D ligger mellem 0 og 1:

- Hvis værdien af ​​D giver 0, betyder det uendelig diversitet.

- Hvis værdien af ​​D giver 1, betyder det, at der ikke er mangfoldighed.

fortolkning

Indekset er en gengivelse af sandsynligheden for, at to personer inden for samme region og tilfældigt udvalgt er af samme art. Simpson-indeksets rækkevidde går fra 0 til 1, som denne:

- Jo tættere værdien af ​​D til 1 nærmer sig, jo lavere er habitatets mangfoldighed.

- Jo tættere værdien af ​​D nærmer sig 0, desto større er habitatets mangfoldighed.

Det er jo jo større værdien af ​​D, jo lavere er mangfoldigheden. Dette er ikke let at fortolke intuitivt og kunne skabe forvirring, hvorfor konsensus blev nået for at trække værdien fra D til 1, idet den er som følger: 1- D

I dette tilfælde oscillerer indeksværdien også mellem 0 og 1, men nu jo højere værdien er, desto større er mangfoldigheden af ​​prøven.

Dette giver mere mening og er lettere at forstå. I dette tilfælde repræsenterer indekset sandsynligheden for, at to personer tilfældigt udvalgt fra en prøve tilhører forskellige arter.

En anden måde at overvinde problemet med Simpson-indeksets "mod-intuitive" karakter er at tage det gensidige af indekset; det vil sige 1 / D.

Gensidig Simpson Indeks (1 / D)

Værdien af ​​dette indeks starter med 1 som det lavest mulige nummer. Denne sag ville repræsentere et fællesskab, der kun indeholder en art. Jo højere værdien er, desto større er mangfoldigheden.

Maksimumværdien er antallet af arter i prøven. For eksempel: Hvis der er fem arter i en prøve, er maksimumsværdien af ​​det gensidige Simpson indeks 5.

Udtrykket "Simpsons diversitetsindeks" anvendes ofte unøjagtigt. Det betyder, at de tre indekser, der er beskrevet ovenfor (Simpson indeks, Simpson diversitetsindeks og Simpson gensidigt indeks), er så nært beslægtede, er blevet citeret under samme sigt ifølge forskellige forfattere..

Derfor er det vigtigt at afgøre, hvilket indeks der er blevet brugt i en bestemt undersøgelse, hvis du vil foretage sammenligninger af mangfoldigheden.

Under alle omstændigheder betragtes et samfund domineret af en eller to arter som mindre forskelligartet end en, hvor flere forskellige arter har en lignende overflod.

Simpson diversitetsindeks beregning eksempel

Der udføres en prøveudtagning af de vilde blomster i to forskellige felter, og følgende resultater opnås:

Den første prøve har mere retfærdighed end den anden. Dette skyldes, at det samlede antal individer i marken er forholdsvis jævnt fordelt blandt de tre arter.

Når man observerer værdierne i tabellen, er uligheden i fordelingen af ​​individerne i hvert felt tydeligt. Imidlertid er begge felter set ud fra velstandens synspunkt, fordi de har 3 arter hver; Derfor har de samme rigdom.

I modsætning hertil er de fleste individer i den anden prøve smørkål, den dominerende art. På dette felt er der få tusindfryd og mælkebøtter; Derfor anses felt 2 for at være mindre forskelligartet end felt 1.

Ovenstående er hvad der observeres med det blotte øje. Derefter udføres beregningen ved anvendelse af formlen:

derefter:

D (felt 1) = 334.450 / 1.000x (999)

D (felt 1) = 334.450 / 999.000

D (felt 1) = 0.3 -> Simpsons indeks for felt 1

D (felt 2) = 868.562 / 1.000x (999)

D (felt 2) = 868.562 / 999.000

D (felt 2) = 0,9 -> Simpsons indeks for felt 2

derefter:

1-D (felt 1) = 1 - 0.3

1-D (felt 1) = 0,7 -> Simpson diversitetsindeks for felt 1

1-D (felt 2) = 1 - 0,9

1-D (felt 2) = 0,1 -> Simpson diversitetsindeks for felt 2

endelig:

1 / D (felt 1) = 1 / 0,3

1 / D (felt 1) = 3,33 -> Simpsons gensidige indeks for felt 1

1 / D (felt 2) = 1 / 0,9

1 / D (felt 2) = 1,11 -> gensidigt Simpson indeks for felt 2

Disse 3 forskellige værdier repræsenterer den samme biodiversitet. Derfor er det vigtigt at afgøre, hvilken af ​​indekserne der er blevet brugt til at foretage en sammenlignende undersøgelse af mangfoldigheden.

En værdi af Simpson indekset på 0,7 er ikke det samme som en værdi på 0,7 for Simpson diversitetsindekset. Simpson-indekset giver større vægt til de mest rigelige arter i en prøve, og tilsætning af sjældne arter til en prøve forårsager kun små ændringer i værdien af ​​D.

referencer

  1. He, F., & Hu, X. S. (2005). Hubbells grundlæggende biodiversitetsparameter og Simpson diversitetsindeks. Økologi breve, 8(4), 386-390.
  2. Hill, M. O. (1973). Mangfoldighed og Evenness: En Unifying Notation og dens konsekvenser. Økologi, 54(2), 427-432.
  3. Ludwig, J. & Reynolds, J. (1988). Statistisk Økologi: En Primer i Metoder og Computing (1st). John Wiley & Sons.
  4. Magurran, A. (2013). Måling af biologisk mangfoldighed. John Wiley & Sons.
  5. Morris, E. K., Caruso, T., Buscot, F., Fischer, M., Hancock, C., Maier, T. S., ... Rillig, M.C. (2014). Valg og brug af mangfoldighedsindekser: Indblik i økologiske anvendelser fra de tyske biodiversitetsforskere. Økologi og Evolution, 4(18), 3514-3524.
  6. Simpson, E.H. (1949). Måling af mangfoldighed. natur, 163(1946), 688.
  7. Van Der Heijden, M.G.A., Klironomos, J.N., Ursic, M., Moutoglis, P., Streitwolf-Engel, R., Boller, T., ... Sanders, I.R. (1998). Mycorrhizal svampediversitet bestemmer plantens biodiversitet, økosystemvariation og produktivitet. natur, 396(6706), 69-72.