SIMPSON INDEX: FORMEL, TOLKNING OCH EXEMPEL - BIOLOGI - 2025

Den Simpson indexet är en formel används för att mäta mångfalden av en gemenskap. Det används ofta för att mäta biologisk mångfald, det vill säga mångfalden av levande saker på en viss plats. Men detta index är också användbart för att mäta mångfalden av element som skolor, platser, bland andra.

I ekologi används Simpson-indexet (bland andra index) ofta för att kvantifiera den biologiska mångfalden i en livsmiljö. Detta tar hänsyn till antalet arter som finns i livsmiljön, liksom mängden av varje art.

Tillhörande koncept

Innan Simpson Diversity Index diskuteras mer i detalj är det viktigt att förstå några grundläggande begrepp som beskrivs nedan:

Biologisk mångfald

Biologisk mångfald är den stora variationen av levande saker som finns i ett visst område, det är en egenskap som kan kvantifieras på många olika sätt. Det är två huvudfaktorer som beaktas när man mäter mångfald: rikedom och rättvisa.

Richness är ett mått på antalet olika organismer som finns i ett visst område; det vill säga antalet arter som finns i en livsmiljö.

Mångfald beror emellertid inte bara på artens rikedom, utan också på mängden av varje art. Rättvisa jämför likheten mellan befolkningsstorlekarna för var och en av de närvarande arterna.

Rikedom

Antalet arter som tas i ett livsmiljöprov är ett mått på rikedomen. Ju fler arter som finns i ett prov, desto rikare kommer provet att vara.

Artrikhet som ett mått i sig tar inte hänsyn till antalet individer i varje art.

Detta innebär att arter med få individer får samma vikt som de med många individer. Därför har en tusensköna lika stort inflytande på livsmiljöns rikedom som 1000 smörkoppar som bor på samma plats.

Rättvisa

Jämställdhet är ett mått på det relativa överflödet av de olika arter som utgör ett lands rikedom; Med andra ord, i en given livsmiljö kommer antalet individer av varje art också att påverka platsens biologiska mångfald.

Ett samhälle som domineras av en eller två arter betraktas som mindre mångfaldigt än ett samhälle där arterna som finns har liknande överflöd.

Definition

När arternas rikedom och rättvisa ökar ökar mångfalden. Simpson Diversity Index är ett mått på mångfald som tar hänsyn till både rikedom och rättvisa.

Ekologer, biologer som studerar arter i sin miljö, är intresserade av artsdiversiteten i livsmiljöerna de studerar. Detta beror på att mångfalden vanligtvis står i proportion till ekosystemets stabilitet: ju större mångfald, desto större är stabiliteten.

De mest stabila samhällena har ett stort antal arter som är ganska jämnt fördelade i stora populationer. Föroreningar minskar ofta mångfalden genom att gynna några få dominerande arter. Mångfald är därför en viktig faktor för en framgångsrik hantering av arter bevarande.

Formel

Det är viktigt att termen "Simpson mångfaldsindex" faktiskt används för att hänvisa till något av de tre närbesläktade indexen.

Simpson-indexet (D) mäter sannolikheten för att två slumpmässigt utvalda individer från ett prov tillhör samma art (eller samma kategori).

Det finns två versioner av formeln för att beräkna D. Endera av dem är giltiga, men du måste vara konsekvent.

Var:

- n = det totala antalet organismer av en viss art.

- N = det totala antalet organismer av alla arter.

Värdet på D varierar från 0 till 1:

- Om värdet på D ger 0 betyder det oändlig mångfald.

- Om värdet på D ger 1 betyder det att det inte finns någon mångfald.

tolkning

Indexet är en representation av sannolikheten för att två individer, inom samma region och utvalda slumpmässigt, är av samma art. Simpson-indexet sträcker sig från 0 till 1, så här:

- Ju närmare D-värdet är 1, desto lägre är livsmiljöns mångfalden.

- Ju närmare D-värdet är 0, desto större är mångfalden i livsmiljön.

Det vill säga, ju högre värde på D, desto lägre är mångfalden. Detta är inte lätt att tolka intuitivt och kan orsaka förvirring, varför man uppnådde enighet om att subtrahera värdet på D från 1 och lämna det på följande sätt: 1- D

I detta fall varierar indexvärdet också från 0 till 1, men nu, ju högre värde, desto större är variationen i provet.

Detta är mer meningsfullt och är lättare att förstå. I detta fall representerar index sannolikheten att två slumpmässigt utvalda individer från ett prov tillhör olika arter.

Ett annat sätt att lösa problemet med Simpson-indexets "motintuitiva" karaktär är att ta indexets ömsesidighet; det vill säga 1 / D.

Simpsons ömsesidiga index (1 / D)

Värdet på detta index börjar med 1 som lägsta möjliga siffra. Detta fall skulle representera en gemenskap som endast innehåller en art. Ju högre värde, desto större mångfald.

Det maximala värdet är antalet arter i provet. Till exempel: om det finns fem arter i ett prov, är det maximala värdet för det ömsesidiga Simpson-indexet 5.

Termen "Simpson mångfaldsindex" används ofta löst. Detta innebär att de tre index som beskrivs ovan (Simpsons index, Simpsons mångfaldsindex och Simpsons ömsesidiga index), som är så nära besläktade, har citerats under samma term enligt olika författare.

Därför är det viktigt att bestämma vilket index som har använts i en viss studie om jämförelse av mångfald ska göras.

I vilket fall som helst anses ett samhälle som domineras av en eller två arter vara mindre mångsidig än en där flera olika arter har liknande överflöd.

Exempel på beräkning av Simpson mångfaldsindex

Vildblommor som finns i två olika fält samplas och följande resultat erhålls:

Det första provet är mer rättvist än det andra. Detta beror på att det totala antalet individer i fältet är ganska jämnt fördelat mellan de tre arterna.

När man observerar värdena i tabellen bevisas ojämlikheten i fördelningen av individer i varje fält. Men med tanke på rikedom är båda fälten lika eftersom de har 3 arter vardera; följaktligen har de samma rikedom.

Däremot, i det andra provet, är de flesta individer smörkoppar, den dominerande arten. På detta fält finns det få prästkragar och maskrosor; därför anses fält 2 vara mindre mångsidigt än fält 1.

Ovanstående är vad som observeras med blotta ögat. Sedan utförs beräkningen genom att använda formeln:

Så:

D (fält 1) = 334.450 / 1.000x (999)

D (fält 1) = 334,450 / 999 000

D (fält 1) = 0,3 -> Simpson-index för fält 1

D (fält 2) = 868.562 / 1.000x (999)

D (fält 2) = 868,562 / 999 000

D (fält 2) = 0,9 -> Simpson-index för fält 2

Sedan:

1-D (fält 1) = 1- 0,3

1-D (fält 1) = 0,7 -> Simpson mångfaldsindex för fält 1

1-D (fält 2) = 1- 0,9

1-D (fält 2) = 0,1 -> Simpson mångfaldsindex för fält 2

Till sist:

1 / D (fält 1) = 1 / 0,3

1 / D (fält 1) = 3,33 -> ömsesidigt Simpson-index för fält 1

1 / D (fält 2) = 1 / 0,9

1 / D (fält 2) = 1.11 -> ömsesidigt Simpson-index för fält 2

Dessa tre olika värden representerar samma biologiska mångfald. Därför är det viktigt att avgöra vilka av indexen som har använts för att göra en jämförande studie av mångfalden.

Ett värde för Simpson-indexet på 0,7 är inte detsamma som ett värde på 0,7 för Simpson-mångfaldsindexet. Simpson-indexet ger större vikt till de vanligaste arterna i ett prov, och tillsatsen av sällsynta arter till ett prov orsakar endast små förändringar i värdet på D.

referenser

1. He, F., & Hu, XS (2005). Hubbells grundläggande biologiska mångfaldsparameter och Simpson mångfaldsindex. Ecology Letters, 8 (4), 386–390.
2. Hill, MO (1973). Mångfald och jämlikhet: En enhetlig notation och dess konsekvenser. Ekologi, 54 (2), 427–432.
3. Ludwig, J. & Reynolds, J. (1988). Statistical Ecology: A Primer in Methods and Computing (1 ^st ). John Wiley & Sons.
4. Magurran, A. (2013). Mätning av biologisk mångfald. John Wiley & Sons.
5. Morris, EK, Caruso, T., Buscot, F., Fischer, M., Hancock, C., Maier, TS, … Rillig, MC (2014). Välja och använda mångfaldsindex: Insikter för ekologiska tillämpningar från de tyska biodiversitetsforskarna. Ecology and Evolution, 4 (18), 3514–3524.
6. Simpson, EH (1949). Mätning av mångfald. Nature, 163 (1946), 688.
7. Van Der Heijden, MGA, Klironomos, JN, Ursic, M., Moutoglis, P., Streitwolf-Engel, R., Boller, T., … Sanders, IR (1998). Mycorrhizal svampdiversitet bestämmer växtens biologisk mångfald, ekosystemvariabilitet och produktivitet. Nature, 396 (6706), 69-72.