- Свързани понятия
- Биологично разнообразие
- благосъстояние
- честност
- дефиниция
- формула
- Интерпретация
- Реципрочен индекс на Симпсън (1 / D)
- Пример за изчисляване на индекса на разнообразието на Симпсън
- Препратки
Индексът на Симпсън е формула, използвана за измерване на многообразието на дадена общност. Обикновено се използва за измерване на биоразнообразието, тоест разнообразието на живите същества на дадено място. Този индекс обаче е полезен и за измерване на многообразието от елементи като училища, места, наред с други.
В екологията индексът на Симпсън (наред с други индекси) често се използва за количествено определяне на биоразнообразието на местообитание. Това отчита броя на видовете, присъстващи в местообитанието, както и изобилието на всеки вид.
Свързани понятия
Преди да обсъдим индекса на разнообразието на Симпсън по-подробно, важно е да разберем няколко основни понятия, подробно описани по-долу:
Биологично разнообразие
Биологичното разнообразие е голямото разнообразие от живи същества, които съществуват в определена област, това е свойство, което може да се определи количествено 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, присъстващи в определена област; тоест броят на видовете, присъстващи в местообитание.
Разнообразието обаче зависи не само от богатството на видовете, но и от изобилието на всеки вид. Справедливостта сравнява сходството между числеността на популациите на всеки от присъстващите видове.
благосъстояние
Броят на видовете, взети в проба за местообитания, е мярка за богатство. Колкото повече видове присъстват в пробата, толкова по-богата ще бъде пробата.
Богатството на видовете като мярка само по себе си не отчита броя на индивидите във всеки вид.
Това означава, че видовете с малко индивиди получават същото тегло като тези с много индивиди. Следователно една маргаритка оказва толкова голямо влияние върху богатството на местообитание, колкото 1000 мъниста, живеещи на едно и също място.
честност
Пригодността е мярка за относителното изобилие на различните видове, съставляващи богатството на даден район; С други думи, в дадено местообитание броят на индивидите от всеки вид също ще има влияние върху биоразнообразието на мястото.
Общност, доминирана от един или два вида, се счита за по-малко разнообразна от общност, в която присъстващите видове имат подобно изобилие.
дефиниция
С увеличаването на богатството и справедливостта на видовете се увеличава разнообразието. Индексът на разнообразието на Симпсън е мярка за многообразие, която отчита както богатството, така и справедливостта.
Еколозите, биолозите, които изучават видове в тяхната среда, се интересуват от видовото разнообразие на местообитанията, които изучават. 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 големи популации. Замърсяването често намалява разнообразието, като благоприятства няколко доминиращи вида. Следователно многообразието е важен фактор за успешното управление на опазването на видовете.
формула
Важно е, че терминът "индекс на разнообразието на Симпсън" всъщност се използва за обозначаване на някой от трите тясно свързани индекса.
Индексът на Симпсън (D) измерва вероятността два случайно подбрани индивида от извадка да принадлежат към един и същи вид (или една и съща категория).
Има две версии на формулата за изчисляване на D. Всяка една е валидна, но трябва да сте последователни.
Където:
- n = общият брой организми на определен вид.
- N = общият брой организми на всички видове.
Стойността на D варира от 0 до 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 два индивида, в рамките на един и същ регион и избрани на случаен принцип, да са от един и същи вид. Индексът на Симпсън варира от 0 до 1, като този:
- Колкото по-близо е стойността D до 1, толкова по-ниско е разнообразието от местообитания.
- Колкото по-близо е стойността D до 0, толкова по-голямо е разнообразието на местообитанието.
Тоест, колкото по-висока е стойността на D, толкова по-ниско е разнообразието. Това не е лесно да се интерпретира интуитивно и може да предизвика объркване, поради което се постигна консенсус за изваждане на стойността на D от 1, оставяйки го както следва: 1- D
В този случай стойността на индекса също варира от 0 до 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 два случайно подбрани индивида от извадка да принадлежат към различни видове.
Друг начин за преодоляване на проблема с "контраинтуитивния" характер на индекса на Симпсън е да се приеме реципрочността на индекса; тоест 1 / D.
Реципрочен индекс на Симпсън (1 / D)
Стойността на този индекс започва с 1 като най-ниската възможна цифра. Този случай би представлявал 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 пробата има пет вида, тогава максималната стойност на реципрочния индекс на Симпсън е 5.
Терминът "индекс на разнообразието на Симпсън" често се прилага слабо. Това означава, че трите описани по-горе индекса (индексът на Симпсън, индексът на разнообразието на Симпсън и реципрочният индекс на Симпсън), които са толкова тясно свързани, са цитирани под един и същ термин според различни автори.
Затова е важно да се определи кой индекс е използван в дадено проучване, ако трябва да се правят сравнения на разнообразието.
Във всеки случай общност, доминирана от един или два вида, се счита за по-малко разнообразна от тази, в която няколко различни вида имат сходни изобилия.
Пример за изчисляване на индекса на разнообразието на Симпсън
Взети са диви цветя в две различни полета и се получават следните резултати:
Първата проба е по-справедлива от втората. Това е така, защото общият брой на индивидите в полето е сравнително равномерно разпределен между трите вида.
При наблюдение на стойностите в таблицата се доказва неравенството в разпределението на индивидите във всяка област. От гледна точка на богатството и двете полета са равни, тъй като имат по 3 вида всяко; следователно те имат същото богатство.
За разлика от това, във втората проба, повечето от индивидите са мъници, доминиращият вид. В това поле 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 чрез прилагане на формулата:
Така:
D (поле 1) = 334.450 / 1.000x (999)
D (поле 1) = 334 450/999 000
D (поле 1) = 0,3 -> индекс 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 -> индекс на Симпсън за поле 2
Тогава:
1-D (поле 1) = 1- 0,3
1-D (поле 1) = 0,7 -> индекс на разнообразие на Симпсън за поле 1
1-D (поле 2) = 1- 0.9
1-D (поле 2) = 0,1 -> Индекс на разнообразие на Симпсън за поле 2
И 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 три различни стойности представляват едно и също биоразнообразие. Следователно е важно да се определи кой от индексите е използван, за да се направи сравнително проучване на многообразието.
Стойност за индекса на Симпсън от 0,7 не е същата като стойност 0,7 за индекса на разнообразието на Симпсън. Индексът на Симпсън придава по-голяма тежест на най-разпространените видове в пробата, а добавянето на редки видове към проба причинява само малки промени в стойността на D.
Препратки
- He, F., & Hu, XS (2005). Основният параметър за биоразнообразието на Хъбъл и индексът за разнообразие на Симпсън. Екологични писма, 8 (4), 386–390.
- Хил, МО (1973). Разнообразие и равномерност: обединяваща нотация и нейните последици. Екология, 54 (2), 427–432.
- Ludwig, J. & Reynolds, J. (1988). Статистическа екология: буквар в методите и изчисленията (1 ст.) John Wiley & Sons.
- Магуран, А. (2013). Измерване на биологичното разнообразие. John Wiley & Sons.
- Morris, EK, Caruso, T., Buscot, F., Fischer, M., Hancock, C., Maier, TS,… Rillig, MC (2014). Избор и използване на индекси на разнообразие: Проучвания за екологични приложения от немските проучвания за биоразнообразие. Екология и еволюция, 4 (18), 3514–3524.
- Simpson, EH (1949). Измерване на многообразието. Природа, 163 (1946), 688.
- Van Der Heijden, MGA, Klironomos, JN, Ursic, M., Moutoglis, P., Streitwolf-Engel, R., Boller, T.,… Sanders, IR (1998). Микоризното гъбично разнообразие определя биоразнообразието на растенията, променливостта на екосистемата и производителността. Природа, 396 (6706), 69-72.