Симпсън Индекс Определение, Формула, Интерпретация и Пример



на Индексът на Симпсън това е формула, която се използва за измерване на разнообразието на общността. Той обикновено се използва за измерване на биологичното разнообразие, т.е. разнообразието на живите същества в дадено място. Този индекс обаче е полезен и за измерване на разнообразието от елементи като училища, места и др.

В екологията индексът на Симпсън често се използва (наред с други индекси) за количествено определяне на биоразнообразието на местообитанието. Това отчита количеството на наличните видове в местообитанието, както и изобилието на всеки вид.

индекс

  • 1 Свързани понятия
    • 1.1 Биологично разнообразие
    • 1.2 Богатство
    • 1.3 Справедливост
  • 2 Определение
  • 3 Формула
  • 4 Тълкуване
    • 4.1 Реципрочен индекс на Симпсън (1 / D)
  • 5 Пример за изчисляване на индекса за разнообразие на Симпсън
  • 6 Препратки

Свързани понятия

Преди да анализираме по-подробно индекса за разнообразие на Симпсън, е важно да разберем някои основни понятия, които са описани по-долу:

Биологично разнообразие

Биологичното разнообразие е голямото разнообразие от живи същества, които съществуват в определена област, то е свойство, което може да бъде количествено определено по много различни начини. Има два основни фактора, които се вземат предвид при измерването на разнообразието: богатство и справедливост.

Богатството е мярка за броя на различните организми в дадена област; това е количеството видове, присъстващи в местообитание.

Разнообразието обаче зависи не само от богатството на видовете, но и от изобилието на всеки вид. Сравняемостта сравнява сходството между размерите на популацията на всеки от наличните видове.

благосъстояние

Броят на видовете, взети в пробата от местообитания, е мярка за богатство. Колкото повече видове присъстват в пробата, толкова по-богата ще бъде пробата.

Богатството на вида като мярка само по себе си не взема предвид броя на индивидите във всеки вид.

Горното означава, че същото тегло се дава на видове, които имат малко индивиди по отношение на тези, които имат много индивиди. Ето защо, маргаритката има толкова голямо влияние върху богатството на едно местообитание, колкото би имало 1000 лютичета, които живеят на едно и също място..

равномерност

Справедливостта е мярка за относителното изобилие на различните видове, които съставляват богатството на дадена област; т.е. в дадено местообитание броят на индивидите от всеки вид също ще има ефект върху биологичното разнообразие на мястото.

Една общност, в която преобладават един или два вида, се счита за по-малко разнообразна от общността, в която наличните видове имат подобно изобилие.

дефиниция

С увеличаването на богатството и справедливостта на видовете разнообразието се увеличава. Индексът за разнообразие на Симпсън е мярка за многообразието, която отчита както богатството, така и справедливостта.

Екологистите, биолозите, които изучават видовете в околната среда, се интересуват от разнообразието на видовете в изследваните местообитания. Това е така, защото разнообразието обикновено е пропорционално на стабилността на екосистемата: колкото по-голямо е разнообразието, толкова по-голяма е стабилността.

Най-стабилните общности имат голям брой видове, които са сравнително равномерно разпределени в по-големи по размер популации. Замърсяването често намалява разнообразието, като облагодетелства няколко доминиращи вида. Поради това разнообразието е важен фактор за успешното управление на опазването на видовете.

формула

Важно е да се отбележи, че терминът "индекс на разнообразието на Симпсън" всъщност се използва за позоваване на всеки от трите тясно свързани индекса.

Индексът на Симпсън (D) измерва вероятността, че двама индивиди, избрани случайно от една проба, принадлежат към един и същ вид (или към същата категория).

Има две версии на формулата за изчисляване на D. Една от двете е валидна, но трябва да сте последователни.

когато:

- n = общият брой на агенции на определен вид.

- N = общият брой на агенции от всички видове.

Стойността на D варира между 0 и 1:

- Ако стойността на D дава 0, това означава безкрайно многообразие.

- Ако стойността на D дава 1, това означава, че няма разнообразие.

интерпретация

Индексът представлява представяне на вероятността, че две индивиди, в рамките на един и същ регион и избрани на случаен принцип, са от един и същ вид. Обхватът на индекса Simpson е от 0 до 1, като този:

- Колкото по-близо се доближава стойността на D до 1, толкова по-малко е разнообразието на местообитанието.

- Колкото по-близо се доближава стойността D до 0, толкова по-голямо е разнообразието на местообитанието.

Това означава, че колкото по-голяма е стойността на D, толкова по-ниско е разнообразието. Това не е лесно да се тълкува интуитивно и може да породи объркване, поради което беше постигнат консенсус за изваждане на стойността от D до 1, както следва: 1- D

В този случай стойността на индекса също осцилира между 0 и 1, но сега, колкото по-висока е стойността, толкова по-голямо е разнообразието на извадката..

Това има повече смисъл и е по-лесно за разбиране. В този случай индексът представлява вероятността двама индивиди, избрани случайно от една проба, да принадлежат към различни видове.

Друг начин за преодоляване на проблема с "контра-интуитивния" характер на индекса на Симпсън е да се вземе реципрочната стойност на индекса; т.е. 1 / D.

Реципрочен индекс на Симпсън (1 / D)

Стойността на този индекс започва с 1 като най-ниския възможен номер. Този случай ще представлява общност, която съдържа само един вид. Колкото по-висока е стойността, толкова по-голямо е разнообразието.

Максималната стойност е броят на видовете в пробата. Например: ако в извадката има пет вида, тогава максималната стойност на реципрочния индекс на Симпсън е 5.

Терминът "индекс на разнообразието на Симпсън" често се прилага неточно. Това означава, че трите индекса, описани по-горе (индексът на Симпсън, индексът за разнообразие на Симпсън и реципрочен индекс на Симпсън), са толкова тясно свързани и са цитирани в рамките на един и същ термин според различни автори..

Ето защо е важно да се определи кой индекс е бил използван в дадено изследване, ако искате да направите сравнение на разнообразието.

Във всеки случай, общност, в която преобладават един или два вида, се счита за по-малко разнообразна от тази, в която няколко различни вида имат подобно изобилие.

Пример за изчисляване на индекса за разнообразие на Симпсън

Извършва се вземане на проби от дивите цветя в две различни области и се получават следните резултати:

Първата извадка има повече справедливост, отколкото втората. Това е така, защото общият брой на индивидите в полето е сравнително равномерно разпределен между трите вида.

При спазване на стойностите в таблицата, неравенството в разпределението на индивидите във всяка област е очевидно. Въпреки това, от гледна точка на богатството и двете полета са еднакви, защото те имат по 3 вида всеки; следователно те имат същото богатство.

Обратно, във втората проба повечето индивиди са лютичетата, доминиращият вид. В тази област има малко маргаритки и глухарчета; следователно, поле 2 се счита за по-малко разнообразно от поле 1.

Горното е това, което се наблюдава с просто око. Тогава изчислението се извършва по формулата:

след това:

D (поле 1) = 334 450/1000 x (999)

D (поле 1) = 334,450 / 999,000

D (поле 1) = 0.3 -> индексът на Симпсън за поле 1

D (поле 2) = 868,562 / 1,000x (999)

D (поле 2) = 868,562 / 999,000

D (поле 2) = 0.9 -> Индексът на Симпсън за поле 2

след това:

1-D (поле 1) = 1- 0.3

1-D (поле 1) = 0.7 -> Индекс на разнообразие на Simpson за поле 1

1-D (поле 2) = 1- 0.9

1-D (поле 2) = 0.1 -> Индекс на разнообразие на Симпсън за поле 2

най-накрая:

1 / D (поле 1) = 1 / 0.3

1 / D (поле 1) = 3.33 -> Реципрочен индекс на Симпсън за поле 1

1 / D (поле 2) = 1 / 0.9

1 / D (поле 2) = 1,11 -> реципрочен индекс на Симпсън за поле 2

Тези 3 различни стойности представляват едно и също биоразнообразие. Ето защо е важно да се определи кой от индексите е бил използван за извършване на сравнително изследване на разнообразието.

Стойност на индекса на Симпсън от 0,7 не е същата като стойност от 0,7 за индекса за разнообразие на Симпсън. Индексът на Симпсън дава по-голяма тежест на най-разпространените видове в пробата, а добавянето на редки видове към пробата причинява само малки промени в стойността на D.

препратки

  1. He, F., & Hu, X. S. (2005). Основният параметър на биоразнообразието на Hubbell и индексът на разнообразието на Симпсън. Екологични писма, 8(4), 386-390.
  2. Hill, M. O. (1973). Разнообразие и равномерност: обединяваща нотация и нейните последици. екология, 54(2), 427-432.
  3. Ludwig, J. & Reynolds, J. (1988). Статистическа екология: грунд в методите и изчисленията (1во). Джон Уайли и синове.
  4. Magurran, A. (2013). Измерване на биологичното разнообразие. Джон Уайли и синове.
  5. Morris, Е. К., Caruso, Т., Buscot, F., Fischer, М., Hancock, C., Maier, Т. S., ... Rillig, М. C. (2014). Избор и използване на индекси на разнообразието: прозрения за екологични приложения от германските проучватели на биоразнообразието. Екология и еволюция, 4(18), 3514-3524.
  6. Simpson, E.H. (1949). Измерване на многообразието. природа, 163(1946), 688.
  7. Van Der Heijden, М. G. A., Klironomos, J.N., Ursic, M., Moutoglis, P., Streitwolf-Engel, R., Boller, T., ... Sanders, I. R. (1998). Микоризираното гъбично разнообразие определя растителното биоразнообразие, променливостта на екосистемата и производителността. природа, 396(6706), 69-72.