Simpsonova definicija, formula, tumačenje i primjer



Simpsonov indeks to je formula koja se koristi za mjerenje raznolikosti zajednice. Obično se koristi za mjerenje biološke raznolikosti, odnosno raznolikosti živih bića na određenom mjestu. Međutim, ovaj je indeks također koristan za mjerenje raznolikosti elemenata kao što su škole, mjesta, među ostalima.

U ekologiji se Simpsonov indeks često koristi (među ostalim indeksima) za kvantificiranje biološke raznolikosti staništa. To uzima u obzir količinu vrsta prisutnih u staništu, kao i brojnost svake vrste.

indeks

  • 1 Pridruženi koncepti
    • 1.1 Biološka raznolikost
    • 1.2 Bogatstvo
    • 1.3 Jednakost
  • 2 Definicija
  • 3 Formula
  • 4 Tumačenje
    • 4.1 Simpsonov recipročni indeks (1 / D)
  • 5 Primjer izračuna indeksa raznolikosti Simpson
  • 6 Reference

Povezani koncepti

Prije detaljnije analize Simpsonova indeksa raznolikosti, važno je razumjeti neke osnovne pojmove koji su detaljno opisani u nastavku:

Biološka raznolikost

Biološka raznolikost je velika raznolikost živih bića koja postoje na određenom području, to je svojstvo koje se može kvantificirati na mnogo različitih načina. Postoje dva glavna faktora koji se uzimaju u obzir pri mjerenju raznolikosti: bogatstvo i pravednost.

Bogatstvo je mjera broja različitih organizama prisutnih u određenom području; to jest, količina vrsta prisutnih u staništu.

Međutim, raznolikost ne ovisi samo o bogatstvu vrsta, već io bogatstvu svake vrste. Jednakost uspoređuje sličnost između populacijskih veličina svake od prisutnih vrsta.

bogatstvo

Broj vrsta uzetih u uzorku staništa mjera je bogatstva. Što je više vrsta prisutno u uzorku, uzorak će biti bogatiji.

Bogatstvo vrsta kao mjera sama po sebi ne uzima u obzir broj pojedinaca u svakoj vrsti.

Gore navedeno znači da se ista težina daje vrstama koje imaju malo pojedinaca kao i onima koje imaju mnogo pojedinaca. Stoga, tratinčica ima isti utjecaj na bogatstvo staništa jer bi imalo 1000 maslaca koje žive na istom mjestu.

glatkost

Pravednost je mjera relativnog obilja različitih vrsta koje čine bogatstvo nekog područja; to jest, u određenom staništu broj jedinki svake vrste također će imati utjecaj na biološku raznolikost mjesta.

Zajednica u kojoj dominira jedna ili dvije vrste smatra se manje raznolikom od zajednice u kojoj prisutne vrste imaju slično obilje.

definicija

Kako se bogatstvo i pravednost vrste povećavaju, raznolikost se povećava. Simpsonov indeks raznolikosti mjera je različitosti koja uzima u obzir i bogatstvo i pravednost.

Ekolozi, biolozi koji proučavaju vrste u svom okruženju, zainteresirani su za raznolikost vrsta u staništima koja proučavaju. To je zato što je raznolikost obično proporcionalna stabilnosti ekosustava: što je veća raznolikost, to je veća stabilnost.

Najstabilnije zajednice imaju velik broj vrsta koje su prilično ravnomjerno raspoređene u populacijama dobre veličine. Zagađenje često smanjuje raznolikost favoriziranjem nekoliko dominantnih vrsta. Raznolikost je stoga važan čimbenik u uspješnom upravljanju očuvanjem vrsta.

formula

Važno je napomenuti da se pojam "Simpsonov indeks raznolikosti" zapravo koristi za upućivanje na bilo koji od tri usko povezana indeksa.

Simpsonov indeks (D) mjeri vjerojatnost da dvije osobe slučajno odabrane iz uzorka pripadaju istoj vrsti (ili istoj kategoriji).

Postoje dvije inačice formule za izračunavanje D. Bilo koja od njih je valjana, ali morate biti dosljedni.

gdje je:

- n = ukupan broj agencije određene vrste.

- N = ukupan broj agencije svih vrsta.

Vrijednost D se kreće između 0 i 1:

- Ako vrijednost D daje 0, to znači beskonačnu raznolikost.

- Ako vrijednost D daje 1, to znači da nema različitosti.

interpretacija

Indeks predstavlja prikaz vjerojatnosti da su dvije jedinke, unutar istog područja i nasumice odabrane, iste vrste. Raspon Simpsonova indeksa ide od 0 do 1, ovako:

- Što se približava vrijednost D do 1, to je manja raznolikost staništa.

- Što je vrijednost D bliža vrijednosti 0, veća je raznolikost staništa.

To jest, što je veća vrijednost D, to je manja raznolikost. To nije lako razumjeti intuitivno i moglo bi stvoriti konfuziju, zbog čega je postignut konsenzus za oduzimanje vrijednosti od D do 1, a to je:

U ovom slučaju vrijednost indeksa također oscilira između 0 i 1, ali sada, što je vrijednost veća, veća je raznolikost uzorka..

To ima više smisla i lakše je razumjeti. U ovom slučaju, indeks predstavlja vjerojatnost da dvije osobe nasumično odabrane iz uzorka pripadaju različitim vrstama.

Drugi način za prevladavanje problema "protu-intuitivne" prirode Simpsonova indeksa je uzimanje recipročne vrijednosti indeksa; to jest, 1 / D.

Recipročni Simpsonov indeks (1 / D)

Vrijednost ovog indeksa počinje s 1 kao najmanji mogući broj. Ovaj slučaj predstavlja zajednicu koja sadrži samo jednu vrstu. Što je veća vrijednost, veća je raznolikost.

Maksimalna vrijednost je broj vrsta u uzorku. Na primjer: ako postoji pet vrsta u uzorku, tada je maksimalna vrijednost recipročnog Simpsonova indeksa 5.

Pojam "Simpsonov indeks raznolikosti" često se primjenjuje netočno. To znači da su tri gore opisana indeksa (Simpsonov indeks, Simpsonov indeks raznolikosti i Simpsonov recipročni indeks), koji su usko povezani, citirani pod istim pojmom prema različitim autorima..

Stoga je važno odrediti koji je indeks korišten u određenoj studiji ako želite usporediti raznolikost.

U svakom slučaju, zajednica u kojoj dominira jedna ili dvije vrste smatra se manje raznolikom od one u kojoj nekoliko različitih vrsta ima slično obilje.

Primjer izračuna indeksa Simpsonove raznolikosti

Provodi se uzorkovanje divljih cvjetova prisutnih u dva različita polja i dobivaju se sljedeći rezultati:

Prvi uzorak ima više pravednosti nego drugi. To je zato što je ukupan broj jedinki u polju prilično ravnomjerno raspoređen među tri vrste.

Pri promatranju vrijednosti u tablici evidentna je nejednakost u raspodjeli pojedinaca u svakom polju. Međutim, sa stajališta bogatstva oba polja su jednaka jer svaki ima 3 vrste; stoga imaju isto bogatstvo.

Nasuprot tome, u drugom uzorku, većina pojedinaca su leptirići, dominantna vrsta. U ovom polju postoji nekoliko tratinčica i maslačaka; stoga se smatra da je polje 2 manje raznoliko od polja 1.

Gore je ono što se promatra golim okom. Tada se izračun izvodi prema formuli:

tada je:

D (polje 1) = 334,450 / 1,000x (999)

D (polje 1) = 334,450 / 999,000

D (polje 1) = 0,3 -> Simpsonov indeks za polje 1

D (polje 2) = 868,562 / 1,000x (999)

D (polje 2) = 868,562 / 999,000

D (polje 2) = 0,9 -> Simpsonov indeks za polje 2

tada je:

1-D (polje 1) = 1 - 0.3

1-D (polje 1) = 0,7 -> Simpsonov indeks raznolikosti za polje 1

1-D (polje 2) = 1 - 0.9

1-D (polje 2) = 0,1 -> Simpsonov indeks raznolikosti za polje 2

konačno:

1 / D (polje 1) = 1 / 0,3

1 / D (polje 1) = 3.33 -> Simpsonov recipročni indeks za polje 1

1 / D (polje 2) = 1 / 0.9

1 / D (polje 2) = 1,11 -> recipročni Simpsonov indeks za polje 2

Ove tri različite vrijednosti predstavljaju istu bioraznolikost. Stoga je važno odrediti koji je od indeksa korišten za bilo koje komparativno proučavanje različitosti.

Vrijednost Simpsonova indeksa 0,7 nije ista kao vrijednost 0,7 za indeks Simpsonove raznolikosti. Simpsonov indeks daje veću težinu najzastupljenijim vrstama u uzorku, a dodavanje rijetkih vrsta u uzorak uzrokuje samo male promjene u vrijednosti D.

reference

  1. He, F., & Hu, X. S. (2005). Hubbellov temeljni parametar biološke raznolikosti i Simpsonov indeks raznolikosti. Ekološka pisma, 8(4), 386-390.
  2. Hill, M.O. (1973). Raznolikost i ravnomjernost: ujedinjujući zapis i njegove posljedice. ekologija, 54(2), 427-432.
  3. Ludwig, J. i Reynolds, J. (1988). Statistička ekologija: Primer u metodama i računalstvu (1st). John Wiley & Sons.
  4. Magurran, A. (2013). Mjerenje biološke raznolikosti. John Wiley & Sons.
  5. Morris, E.K., Caruso, T., Buscot, F., Fischer, M., Hancock, C., Maier, T.S., ... Rillig, M.C. (2014). Odabir i upotreba pokazatelja raznolikosti: Uvidi u ekološke zahtjeve njemačkih istraživača bioraznolikosti. Ekologija i evolucija, 4(18), 3514-3524.
  6. Simpson, E.H. (1949). Mjerenje raznolikosti. priroda, 163(1946), 688.
  7. Van Der Heijden, M.G.A., Klironomos, J.N., Ursic, M., Moutoglis, P., Streitwolf-Engel, R., Boller, T., ... Sanders, I.R. (1998). Mikorizna gljivična raznolikost određuje biljnu bioraznolikost, varijabilnost i produktivnost ekosustava. priroda, 396(6706), 69-72.