INDEX SIMPSON: FORMULĂ, INTERPRETARE ȘI EXEMPLU - BIOLOGIE - 2025

Indicele Simpson este o formulă folosită pentru a măsura diversitatea unei comunități. Este utilizat în mod obișnuit pentru a măsura biodiversitatea, adică diversitatea de lucruri vii într-un loc dat. Totuși, acest indice este util și pentru a măsura diversitatea de elemente precum școli, locuri, printre altele.

În ecologie, indicele Simpson (printre alți indici) este adesea folosit pentru a cuantifica biodiversitatea unui habitat. Acest lucru ține seama de numărul de specii prezente în habitat, precum și de abundența fiecărei specii.

Concepte asociate

Înainte de a discuta mai multe detalii despre Simpson Diversity Index, este important să înțelegem câteva concepte de bază, așa cum sunt detaliate mai jos:

Diversitate biologica

Diversitatea biologică este marea varietate de lucruri vii care există într-o anumită zonă, este o proprietate care poate fi cuantificată în mai multe moduri diferite. Există doi factori principali care sunt luați în considerare la măsurarea diversității: bogăția și corectitudinea.

Bogăția este o măsură a numărului de organisme diferite prezente într-o anumită zonă; adică numărul de specii prezente într-un habitat.

Cu toate acestea, diversitatea nu depinde numai de bogăția speciilor, ci și de abundența fiecărei specii. Corectitudinea compara similaritatea dintre dimensiunile populației din fiecare dintre speciile prezente.

Bogatie

Numărul de specii prelevate într-un eșantion de habitat este o măsură a bogăției. Cu cât sunt mai multe specii într-un eșantion, cu atât eșantionul va fi mai bogat.

Bogăția speciilor ca măsură în sine nu ține cont de numărul de indivizi din fiecare specie.

Aceasta înseamnă că speciilor cu puțini indivizi li se acordă aceeași greutate ca celor cu mulți indivizi. Prin urmare, o margheră are la fel de multă influență asupra bogăției unui habitat, precum ar fi 1000 de fluturi care trăiesc în același loc.

dreptate

Echitabilitatea este o măsură a abundenței relative a diferitelor specii care alcătuiesc bogăția unei zone; Cu alte cuvinte, într-un habitat dat, numărul de indivizi din fiecare specie va avea, de asemenea, un efect asupra biodiversității locului.

O comunitate dominată de una sau două specii este considerată mai puțin diversă decât o comunitate în care speciile prezente au o abundență similară.

Definiție

Pe măsură ce bogăția și corectitudinea speciilor cresc, diversitatea crește. Indicele diversității Simpson este o măsură a diversității care ia în considerare atât bogăția, cât și corectitudinea.

Ecologiștii, biologii care studiază speciile din mediul lor, sunt interesați de diversitatea speciilor din habitatele pe care le studiază. Acest lucru se datorează faptului că diversitatea este de obicei proporțională cu stabilitatea ecosistemului: cu cât diversitatea este mai mare, cu atât stabilitatea este mai mare.

Cele mai stabile comunități au un număr mare de specii care sunt distribuite destul de uniform în populațiile mari. Deseori poluarea reduce diversitatea favorizând câteva specii dominante. Prin urmare, diversitatea este un factor important în gestionarea cu succes a conservării speciilor.

Formulă

Este important să se menționeze termenul „index de diversitate Simpson” pentru a face referire la oricare dintre cei trei indici strâns legați.

Indicele Simpson (D) măsoară probabilitatea ca doi indivizi selectați la întâmplare dintr-un eșantion să aparțină aceleiași specii (sau aceeași categorie).

Există două versiuni ale formulei pentru a calcula D. Fiecare este valabilă, dar trebuie să fii consecvent.

Unde:

- n = numărul total de organisme ale unei anumite specii.

- N = numărul total de organisme din toate speciile.

Valoarea lui D variază de la 0 la 1:

- Dacă valoarea lui D dă 0, înseamnă diversitate infinită.

- Dacă valoarea lui D dă 1, înseamnă că nu există diversitate.

Interpretare

Indicele este o reprezentare a probabilității ca doi indivizi, din aceeași regiune și selectați la întâmplare, să fie din aceeași specie. Indicele Simpson variază de la 0 la 1, astfel:

- Cu cât valoarea D este mai apropiată de 1, cu atât diversitatea habitatului este mai mică.

- Cu cât valoarea D este mai apropiată de 0, cu atât diversitatea habitatului este mai mare.

Adică, cu cât valoarea D este mai mare, cu atât diversitatea este mai mică. Acest lucru nu este ușor de interpretat intuitiv și ar putea genera confuzie, motiv pentru care s-a ajuns la un consens pentru a scădea valoarea lui D de la 1, lăsând-o astfel: 1- D

În acest caz, valoarea indicelui variază, de asemenea, de la 0 la 1, dar acum, cu cât este mai mare valoarea, cu atât diversitatea eșantionului este mai mare.

Acest lucru are mai mult sens și este mai ușor de înțeles. În acest caz, indicele reprezintă probabilitatea ca doi indivizi selectați aleator dintr-un eșantion să aparțină unor specii diferite.

O altă modalitate de a depăși problema „contra-intuitivă” a indexului Simpson este luarea reciprocă a indicelui; adică 1 / D.

Indicele reciproc al Simpson (1 / D)

Valoarea acestui indice începe cu 1 ca cea mai mică cifră posibilă. Acest caz ar reprezenta o comunitate care conține o singură specie. Cu cât valoarea este mai mare, cu atât diversitatea este mai mare.

Valoarea maximă este numărul de specii din eșantion. De exemplu: dacă există cinci specii într-un eșantion, atunci valoarea maximă a indexului Simpson reciproc este 5.

Termenul „index de diversitate Simpson” este adesea aplicat în mod slab. Aceasta înseamnă că cei trei indici descriși mai sus (indexul Simpson, indexul de diversitate al lui Simpson și indexul reciproc al lui Simpson), fiind atât de strâns legați, au fost citați în același termen în funcție de diferiți autori.

Prin urmare, este important să se determine ce indice a fost utilizat într-un anumit studiu dacă se vor face comparații de diversitate.

În orice caz, o comunitate dominată de una sau două specii este considerată mai puțin diversă decât una în care mai multe specii diferite au abundențe similare.

Exemplu de calcul al indicelui de diversitate Simpson

Floralele sălbatice prezente în două câmpuri diferite sunt eșantionate și se obțin următoarele rezultate:

Primul eșantion este mai echitabil decât al doilea. Acest lucru se datorează faptului că numărul total de indivizi din câmp este distribuit în mod echitabil între cele trei specii.

La respectarea valorilor din tabel, se evidențiază inegalitatea în distribuția indivizilor în fiecare câmp. Cu toate acestea, din punctul de vedere al bogăției, ambele câmpuri sunt egale, deoarece au 3 specii fiecare; în consecință, au aceeași bogăție.

În schimb, în ​​cel de-al doilea eșantion, majoritatea indivizilor sunt ciuperci, specia dominantă. În acest domeniu există puține margarete și păpădie; prin urmare, câmpul 2 este considerat mai puțin divers decât câmpul 1.

Cele de mai sus sunt cele observate cu ochiul liber. Apoi calculul se efectuează aplicând formula:

Asa de:

D (câmpul 1) = 334.450 / 1.000x (999)

D (câmpul 1) = 334.450 / 999.000

D (câmpul 1) = 0,3 -> Indicele Simpson pentru câmpul 1

D (câmp 2) = 868.562 / 1.000x (999)

D (câmpul 2) = 868.562 / 999.000

D (câmpul 2) = 0.9 -> Indicele Simpson pentru câmpul 2

Apoi:

1-D (câmpul 1) = 1- 0,3

1-D (câmpul 1) = 0,7 -> Indicele diversității Simpson pentru câmpul 1

1-D (câmpul 2) = 1- 0,9

1-D (câmpul 2) = 0.1 -> Indicele diversității Simpson pentru câmpul 2

In cele din urma:

1 / D (câmpul 1) = 1 / 0,3

1 / D (câmpul 1) = 3.33 -> indexul Simpson reciproc pentru câmpul 1

1 / D (câmpul 2) = 1 / 0,9

1 / D (câmpul 2) = 1.11 -> indexul Simpson reciproc pentru câmpul 2

Aceste 3 valori diferite reprezintă aceeași biodiversitate. Prin urmare, este important să se determine care dintre indicii a fost utilizat pentru a face orice studiu comparativ al diversității.

O valoare pentru indicele Simpson de 0,7 nu este aceeași cu o valoare de 0,7 pentru indicele de diversitate Simpson. Indicele Simpson dă mai multă greutate celor mai abundente specii dintr-un eșantion, iar adăugarea speciilor rare la un eșantion determină doar mici modificări ale valorii D.

Referințe

1. He, F., & Hu, XS (2005). Parametrul fundamental al biodiversității Hubbell și indicele diversității Simpson. Ecologie Letters, 8 (4), 386-390.
2. Hill, MO (1973). Diversitate și seară: notare unificatoare și consecințele sale. Ecologie, 54 (2), 427–432.
3. Ludwig, J. & Reynolds, J. (1988). Ecologie statistică: o primă în metode și calcul (1 ^st ). John Wiley & Sons.
4. Magurran, A. (2013). Măsurarea diversității biologice. John Wiley & Sons.
5. Morris, EK, Caruso, T., Buscot, F., Fischer, M., Hancock, C., Maier, TS, … Rillig, MC (2014). Alegerea și utilizarea indicilor de diversitate: perspective pentru aplicații ecologice din Exploratorii germane pentru biodiversitate. Ecologie și evoluție, 4 (18), 3514–3524.
6. Simpson, EH (1949). Măsurarea diversității. Nature, 163 (1946), 688.
7. Van Der Heijden, MGA, Klironomos, JN, Ursic, M., Moutoglis, P., Streitwolf-Engel, R., Boller, T., … Sanders, IR (1998). Diversitatea fungică micorizantă determină biodiversitatea plantelor, variabilitatea ecosistemului și productivitatea. Nature, 396 (6706), 69-72.