SIMPSON-INDEKS: FORMEL, FORTOLKNING OG EKSEMPEL - BIOLOGI - 2025

Den Simpson-indekset er en formel, der bruges til at måle mangfoldigheden af et fællesskab. Det bruges ofte til at måle biodiversitet, dvs. mangfoldigheden af ​​levende ting på et givet sted. Imidlertid er dette indeks også nyttigt til at måle mangfoldigheden af ​​elementer såsom skoler, steder, blandt andre.

I økologi bruges Simpson-indekset (blandt andre indekser) ofte til at kvantificere den biologiske mangfoldighed i et levested. Dette tager højde for antallet af arter, der er til stede i habitatet, såvel som forekomsten af ​​hver art.

Tilknyttede koncepter

Før du diskuterer Simpson Diversity Index mere detaljeret, er det vigtigt at forstå et par grundlæggende koncepter som beskrevet nedenfor:

Biologisk mangfoldighed

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

Richness er et mål for antallet af forskellige organismer, der findes i et bestemt område; det vil sige antallet af arter, der findes i et levested.

Diversitet afhænger dog ikke kun af artsrigdommen, men også af forekomsten af ​​hver art. Retfærdighed sammenligner ligheden mellem bestandsstørrelserne for 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.

Arts rigdom som en måling i sig selv tager ikke højde for antallet af individer i hver art.

Dette betyder, at arter med få individer tildeles samme vægt som dem med mange individer. Derfor har en tusindfryd så stor indflydelse på rigdommen i et levested, som 1000 smørkopper der bor på samme sted.

fairness

Ligestilling er et mål for den relative overflod af de forskellige arter, der udgør et områdes rigdom; Med andre ord, i et givet habitat vil antallet af individer af hver art også have en indflydelse på stedets biologiske mangfoldighed.

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

Definition

Når artenes rigdom og retfærdighed stiger, øges mangfoldigheden. Simpson Diversity Index er et mål for mangfoldighed, der tager højde for både rigdom og retfærdighed.

Økologer, biologer, der studerer arter i deres miljø, er interesseret i artsdiversiteten i de levesteder, de studerer. Dette skyldes, at mangfoldighed normalt er proportional med økosystemets stabilitet: jo større mangfoldighed, desto større er stabiliteten.

De mest stabile samfund har et stort antal arter, der er forholdsvis jævnt fordelt i store populationer. Forurening reducerer ofte mangfoldigheden ved at favorisere et par dominerende arter. Mangfoldighed er derfor en vigtig faktor i den vellykkede forvaltning af artsbeskyttelse.

Formel

Det er vigtigt, at udtrykket "Simpson diversitetsindeks" faktisk bruges til at henvise til et af de tre nært beslægtede indekser.

Simpson-indekset (D) måler sandsynligheden for, at to tilfældigt udvalgte individer fra en prøve hører til den samme art (eller den samme kategori).

Der er to versioner af formlen til beregning af D. Enten er gyldige, men du skal være konsekvent.

Hvor:

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

- N = det samlede antal organismer af alle arter.

Værdien af ​​D varierer fra 0 til 1:

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

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

Tolkning

Indekset er en repræsentation af sandsynligheden for, at to individer inden for den samme region og valgt tilfældigt er af samme art. Simpson-indekset varierer fra 0 til 1, som dette:

- Jo tættere D-værdien er 1, jo lavere er habitatmangfoldigheden.

- Jo tættere D-værdien er 0, jo større er mangfoldigheden i habitatet.

Det vil sige, jo højere værdi af D, jo lavere er mangfoldigheden. Dette er ikke let at fortolke intuitivt og kan forårsage forvirring, hvorfor man nåede til enighed om at trække værdien af ​​D fra 1, hvilket efterlader det som følger: 1- D

I dette tilfælde varierer indeksværdien også fra 0 til 1, men nu, jo højere værdi, jo større er variationen i prøven.

Dette giver mere mening og er lettere at forstå. I dette tilfælde repræsenterer indekset sandsynligheden for, at to tilfældigt udvalgte individer fra en prøve hører til forskellige arter.

En anden måde at overvinde problemet med Simpson-indeks 'modintuitive karakter er at tage indeksens gensidighed; det vil sige 1 / D.

Simpsons gensidige indeks (1 / D)

Værdien af ​​dette indeks begynder med 1 som det lavest mulige tal. Denne sag repræsenterer et samfund, der kun indeholder en art. Jo højere værdi, desto større er mangfoldighed.

Den maksimale værdi er antallet af arter i prøven. For eksempel: hvis der er fem arter i en prøve, er den maksimale værdi af det gensidige Simpson-indeks 5.

Udtrykket "Simpson diversitetsindeks" anvendes ofte løst. Dette betyder, at de tre indekser, der er beskrevet ovenfor (Simpsons indeks, Simpsons diversitetsindeks og Simpsons gensidige indeks), der er så tæt beslægtede, er citeret under samme betegnelse ifølge forskellige forfattere.

Derfor er det vigtigt at bestemme, hvilket indeks der er blevet anvendt i en bestemt undersøgelse, hvis der skal foretages diversitetssammenligninger.

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

Eksempel på beregning af Simpson diversitetsindekset

Der udtages prøveudtagning af vilde blomster i to forskellige felter, og følgende resultater opnås:

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

Når man observerer værdierne i tabellen, fremgår uligheden i fordelingen af ​​individer i hvert felt. Fra synspunktet på rigdom er begge felter imidlertid lige, fordi de hver især har 3 arter; følgelig har de den samme rigdom.

I modsætning hertil er de fleste af individerne i den anden prøve smørkopper, den dominerende art. I dette felt er der få tusindfryd og mælkebøtter; Derfor betragtes felt 2 som mindre forskelligt end felt 1.

Ovenstående er hvad der observeres med det blotte øje. Derefter foretages beregningen ved at anvende formlen:

Så:

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

D (felt 1) = 334.450 / 999.000

D (felt 1) = 0,3 -> Simpson-indeks for felt 1

D (felt 2) = 868,562 / 1.000x (999)

D (felt 2) = 868.562 / 999.000

D (felt 2) = 0,9 -> Simpson-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 -> gensidigt Simpson-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, hvilket af indekserne der er brugt til at foretage en sammenlignende undersøgelse af mangfoldighed.

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

Referencer

1. He, F., & Hu, XS (2005). Hubbells grundlæggende biodiversitetsparameter og Simpson diversitetsindekset. Økologibrev, 8 (4), 386–390.
2. Hill, MO (1973). Mangfoldighed og jævnhed: En samlende notation og dens konsekvenser. Økologi, 54 (2), 427–432.
3. Ludwig, J. & Reynolds, J. (1988). Statistical Ecology: A Primer in Methods and Computing (1. ^st). John Wiley & sønner.
4. Magurran, A. (2013). Måling af biologisk mangfoldighed. John Wiley & sønner.
5. Morris, EK, Caruso, T., Buscot, F., Fischer, M., Hancock, C., Maier, TS,… Rillig, MC (2014). Valg og anvendelse af diversitetsindeks: Indblik i økologiske anvendelser fra de tyske biodiversitetsudforskere. Ecology and Evolution, 4 (18), 3514–3524.
6. Simpson, EH (1949). Måling af mangfoldighed. Nature, 163 (1946), 688.
7. Van Der Heijden, MGA, Klironomos, JN, Ursic, M., Moutoglis, P., Streitwolf-Engel, R., Boller, T.,… Sanders, IR (1998). Mycorrhizal svampediversitet bestemmer plantebiologisk mangfoldighed, økosystemvariabilitet og produktivitet. Nature, 396 (6706), 69-72.