Formuła indeksu Simpsona, interpretacja i przykład

On Indeks Simpson Jest to formuła używana do pomiaru różnorodności społeczności. Jest powszechnie stosowany do pomiaru różnorodności biologicznej, czyli różnorodności żywych istot w określonym miejscu. Jednak wskaźnik ten jest również przydatny do pomiaru różnorodności elementów, takich jak szkoły, miejsca, między innymi.

W ekologii wskaźnik Simpsona (między innymi indeksy) jest często stosowany do kwantyfikacji różnorodności biologicznej siedliska. Uwzględnia to liczbę gatunków obecnych w siedlisku, a także obfitość każdego gatunku.

[TOC]

Powiązane koncepcje

Przed bardziej szczegółowo przeanalizując wskaźnik różnorodności Simpsona, ważne jest, aby zrozumieć niektóre podstawowe pojęcia szczegółowo opisane:

Biologiczna różnorodność

Różnorodność biologiczna to różnorodność żywych istot w określonym obszarze, jest to właściwość, którą można określić ilościowo na wiele różnych sposobów. Istnieją dwa główne czynniki, które są brane pod uwagę przy pomiarze różnorodności: bogactwo i równość.

Bogactwo jest miarą liczby różnych organizmów obecnych w określonym obszarze; to znaczy liczba gatunków obecnych w siedlisku.

Różnorodność zależy jednak nie tylko od bogactwa gatunków, ale także od obfitości każdego gatunku. Equitivity porównuje podobieństwo między wielkościami populacji każdego z obecnych gatunków.

Bogactwo

Liczba gatunków pobranych w próbce siedliska jest miarą bogactwa. Im więcej gatunków są obecne w próbce, tym większa próbka będzie miała.

Bogactwo gatunków jako miary same w sobie nie uwzględnia liczby osobników z każdego gatunku.

Powyższe oznacza, że ​​ta sama waga jest przydzielona gatunkom, które mają niewiele osób, takich jak te, które mają wiele osobników. Dlatego margarita ma tyle samo wpływu na bogactwo siedliska, ile miałyby 1000 rang żyjących w tym samym miejscu.

Równość

Equitivity jest miarą względnej liczebności różnych gatunków, które tworzą bogactwo obszaru; to znaczy, w pewnym siedlisku liczba osób z każdego gatunku będzie miała również wpływ na różnorodność biologiczną tego miejsca.

Społeczność zdominowana przez jeden lub dwa gatunki jest uważany za mniej zróżnicowany niż społeczność, w której obecny gatunek ma podobną obfitość.

Może ci służyć: synteza lipidów: typy i ich główne mechanizmy

Definicja

Wskaźnik Simpsona mierzy różnorodność, która istnieje w społeczności

Wraz ze wzrostem bogactwa i sprawności gatunków rośnie różnorodność. Wskaźnik różnorodności Simpsona jest miarą różnorodności, która uwzględnia zarówno bogactwo, jak i równość.

Ekolodzy, biolodzy badający gatunki w ich środowisku, są zainteresowani różnorodnością badanych gatunków siedlisk. Wynika to z faktu, że różnorodność jest zwykle proporcjonalna do stabilności ekosystemu: im większa różnorodność, tym większa stabilność.

Najbardziej stabilne społeczności mają dużą liczbę gatunków, które są dystrybuowane dość jednolicie w populacjach dobrych rozmiarów. Zanieczyszczenie często zmniejsza różnorodność, faworyzując kilka dominujących gatunków. Różnorodność jest zatem ważnym czynnikiem skutecznego zarządzania ochroną gatunków.

Formuła

Należy zauważyć, że termin „indeks różnorodności Simpson” jest faktycznie używany w odniesieniu do dowolnego z trzech blisko powiązanych wskaźników.

Wskaźnik Simpsona (D) mierzy prawdopodobieństwo, że dwie losowo wybrane osoby należą do tego samego gatunku (lub tej samej kategorii).

Istnieją dwie wersje wzoru do obliczenia d. Każdy z tych dwóch jest ważny, ale musisz być spójny.

Gdzie:

- n = całkowita liczba Organizmy określonego gatunku.

- N = całkowita liczba Organizmy wszystkich gatunków.

Wartość D zakresu od 0 do 1:

- Jeśli wartość d da 0 oznacza nieskończoną różnorodność.

- Jeśli wartość d da 1 oznacza, że ​​nie ma różnorodności.

Interpretacja

Indeks jest reprezentacją prawdopodobieństwa, że ​​dwie osoby, w tym samym regionie i losowo wybrane, są z tego samego gatunku. Zakres indeksu Simpsona rośnie od 0 do 1, jak ten:

- Im bliżej wartości d do 1, tym niższa różnorodność siedliska.

- Im bliżej wartości d do 0, tym większa różnorodność siedliska.

To znaczy, im większa wartość D, tym niższa różnorodność. Nie jest to łatwe do interpretacji intuicyjnie i może wygenerować zamieszanie, dlatego osiągnięto konsensus odejmowania wartości D do 1, ponieważ następuje: 1- D

Może ci służyć: DNA

W tym przypadku wartość indeksu również wynosi od 0 do 1, ale teraz, im większa wartość, tym większa różnorodność próbki.

To ma większy sens i łatwiej jest zrozumieć. W takim przypadku indeks reprezentuje prawdopodobieństwo, że dwie losowo wybrane osobniki z próbki należą do różnych gatunków.

Innym sposobem przezwyciężenia problemu „przeciwnika” indeksu Simpsona jest wzajemność indeksu; to znaczy 1/d.

Indeks wzajemny Simpsona (1/d)

Wartość tego wskaźnika zaczyna się od 1 jako najniższa możliwa rysunek. Ta sprawa reprezentowałaby społeczność, która zawiera tylko jeden gatunek. Im wyższa wartość, tym większa różnorodność.

Maksymalna wartość to liczba gatunków w próbce. Na przykład: jeśli w próbce jest pięć gatunków, wówczas maksymalna wartość indeksu wzajemnego Simpsona wynosi 5.

Termin „wskaźnik różnorodności Simpson” jest często stosowany w sposób niezakłócony. Oznacza to, że trzy wskaźniki opisane powyżej (indeks Simpsona, indeks różnorodności Simpson i indeks wzajemny Simpsona), są tak ściśle powiązane, zostały cytowane w tym samym terminie według różnych autorów.

Dlatego ważne jest, aby ustalić, który indeks został wykorzystany w konkretnym badaniu, jeśli chcesz dokonać porównania różnorodności.

W każdym razie społeczność zdominowana przez jeden lub dwa gatunki jest uważany za mniej zróżnicowany niż jeden, w którym kilka różnych gatunków ma podobną obfitość.

Przykład obliczenia wskaźnika różnorodności Simpsona

Występuje się pobieranie próbek dzikich kwiatów obecnych w dwóch różnych polach i uzyskano następujące wyniki:

Pierwsza próbka ma większą sprawiedliwość niż druga. Wynika to z faktu, że całkowita liczba osób w terenie jest dystrybuowana dość jednolicie wśród trzech gatunków.

Podczas obserwowania wartości w tabeli widać nierówność w rozmieszczeniu osób w każdym polu. Jednak z punktu widzenia bogactwa oba pola są takie same, ponieważ mają każdy 3 gatunki; W związku z tym mają to samo bogactwo.

Natomiast w drugim pokazie większość osób to ranunculos, gatunek dominujący. W tej dziedzinie jest kilka zębów margarytów i lwów; Dlatego uważa się, że pole 2 jest mniej zróżnicowane niż 1.

Może ci służyć: kwas fosfatydowy: struktura chemiczna, biosynteza, funkcje

Powyższe jest obserwowane nagim okiem. Następnie obliczenia są przeprowadzane przez zastosowanie wzoru:

Więc:

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

D (pole 1) = 334.450/999.000

D (pole 1) = 0,3 -> indeks Simpson dla pola 1

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

D (pole 2) = 868.562 /999.000

D (pole 2) = 0,9 -> Indeks Simpson dla pola 2

Następnie:

1-D (pole 1) = 1- 0,3

1 -D (pole 1) = 0,7 -> Wskaźnik różnorodności Simpson dla pola 1

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

1 -D (pole 2) = 0,1 -> Wskaźnik różnorodności Simpson dla pola 2

Wreszcie:

1 / d (pole 1) = 1 / 0,3

1/d (pole 1) = 3,33 -> Simpson Wzajemny wskaźnik pola 1

1 / d (pole 2) = 1 / 0,9

1/d (pole 2) = 1.11 -> Simpson Wzajemny wskaźnik pola 2

Te 3 różne wartości reprezentują tę samą różnorodność biologiczną. Dlatego ważne jest, aby ustalić, które z wskaźników zostało wykorzystane, aby móc przeprowadzić wszelkie porównawcze badanie różnorodności.

Wartość indeksu 0,7 Simpsona nie jest taka sama jak wartość 0,7 dla wskaźnika różnorodności Simpsona. Wskaźnik Simpsona przynosi większą wagę najliczniejszym gatunkom w próbce, a dodanie rzadkich gatunków do próbki powoduje jedynie niewielkie zmiany wartości D.

Bibliografia

1. On, f., & Hu, x. S. (2005). Podstawa Hubbella. Listy ekologii, 8(4), 386-390.
2. Hill, m. ALBO. (1973). Różnorodność i równość: ujednolicenie notacji i jej konsekwencji. Ekologia, 54(2), 427-432.
3. Ludwig, J. & Reynolds, j. (1988). Ekologia statystyki: pierwszy w metodach i obliczeniach (1^St). John Wiley & Sons.
4. Magurran, a. (2013). Mierzenie różnorodności biologicznej. John Wiley & Sons.
5. Morris, e. K., Caruso, t., Buscot, f., Fischer, m., Hancock, c., Maier, t. S.,… Rillig, m. C. (2014). Wybór i wykorzystanie różnorodnych wskaźników: Wgląd do zastosowań ekologicznych z niemieckiej różnorodności biologicznej. Ekologia i ewolucja, 4(18), 3514-3524.
6. Simpson, e. H. (1949). Pomiar różnorodności. Natura, 163(1946), 688.
7. Van der heijden, m. G. DO., Klironomos, J. N., Ursic, m., Moutoglis, s. 1., Streitwolf-Engel, r., Boller, t.,... Sanders, ja. R. (1998). Różnorodność grzybów Mycorhizal determinuje różnorodność biologiczną roślin, zmienność ekosystemu i wydajność. Natura, 396(6706), 69-72.