СИМПСОНОВ ИНДЕКС: ФОРМУЛА, ИНТЕРПРЕТАЦИЈА И ПРИМЕР - БИОЛОГИЈА - 2025

Симпсон индекс је формула која се користи за мерење разноликост заједнице. Обично се користи за мерење биолошке разноликости, односно разноликости живих бића на одређеном месту. Међутим, овај индекс је такође користан за мерење разноликости елемената, као што су школе, места, између осталог.

У екологији се Симпсонов индекс (између осталих индекса) често користи за квантификацију биолошке разноликости станишта. Овде се узима у обзир број врста присутних у станишту, као и број сваке врсте.

Повезани концепти

Пре него што детаљније размотримо Симпсон индекс разноликости, важно је разумети неколико основних појмова као што је детаљније у наставку:

Биолошка разноврсност

Биолошка разноликост је велика разноликост живих бића која постоје на одређеном подручју, то је својство које се може квантифицирати на више различитих начина. Постоје два главна фактора која се узимају у обзир приликом мерења разноликости: богатство и праведност.

Богатство је мерило броја различитих организама присутних на одређеном подручју; то јест, број врста присутних у станишту.

Међутим, разноликост не зависи само од богатства врста, већ и од обиља сваке врсте. Праведност упоређује сличност између величине популације сваке од присутних врста.

Богатство

Број врста узетих у узорку станишта мерило је богатства. Што је више врста присутно у узорку, то ће бити богатији узорак.

Богатство врста као мерило само по себи не узима у обзир број јединки у свакој врсти.

То значи да се врстама са мало јединки дају једнака тежина као онима са многим јединкама. Према томе, тратинчица има подједнако утицај на богатство станишта колико би имало 1000 лептира који живе на истом месту.

Поштење

Равноправност је мерило релативног обиља различитих врста које чине богатство подручја; Другим речима, у датом станишту број јединки сваке врсте ће такође имати утицаја на биодиверзитет места.

Заједница којом доминира једна или две врсте сматра се мање разноврсном од заједнице у којој присутне врсте имају слично обиљежје.

Дефиниција

Како се богатство и праведност врста повећава, повећава се разноликост. Симпсонов индекс разноликости је мерило различитости које узима у обзир и богатство и поштеност.

Еколози, биолози који проучавају врсте у свом окружењу, заинтересовани су за разноликост врста станишта која проучавају. То је зато што је различитост обично пропорционална стабилности екосистема: што је већа разноликост, већа је и стабилност.

Најстабилније заједнице имају велики број врста које су прилично равномерно распоређене у великој популацији. Загађење често смањује разноликост фаворизирајући неколико доминантних врста. Разноликост је, дакле, важан фактор успешног управљања очувањем врста.

Формула

Важно је да се термин "Симпсон индекс разноликости" заправо користи за означавање било којег од три уско повезана индекса.

Симпсонов индекс (Д) мери вероватноћу да две насумично одабране јединке из узорка припадају истој врсти (или истој категорији).

Постоје две верзије формуле за израчунавање Д. Било која је валидна, али морате бити доследни.

Где:

- н = укупан број организама одређене врсте.

- Н = укупан број организама свих врста.

Вредност Д се креће од 0 до 1:

- Ако вредност Д даје 0, значи бесконачну разноликост.

- Ако вредност Д даје 1, то значи да нема различитости.

Тумачење

Индекс представља приказ вероватноће да су две јединке, унутар исте регије и одабране насумично, исте врсте. Симпсон индекс се креће од 0 до 1, овако:

- Што је Д вредност ближа 1, то је разноликост станишта мања.

- Што се вредност Д ближи 0, то је већа разноликост станишта.

Односно, што је већа вредност Д, мања је разноликост. То није лако интерпретирати интуитивно и може створити конфузију, због чега је постигнут консензус да се вредност Д одузме од 1, остављајући је на следећи начин:

У овом случају вредност индекса се такође креће од 0 до 1, али сада, што је већа вредност, већа је разноликост узорка.

Ово има више смисла и лакше је разумети. У овом случају, индекс представља вероватноћу да две насумично одабране јединке из узорка припадају различитим врстама.

Други начин да се превазиђе проблем „контра-интуитивне“ природе Симпсоновог индекса јесте преузимање реципрочности индекса; то јест, 1 / Д.

Симпсонов реципрочни индекс (1 / Д)

Вредност овог индекса почиње са 1 као најмањом могућом цифром. Овај случај би представљао заједницу која садржи само једну врсту. Што је већа вредност, већа је разноликост.

Максимална вредност је број врста у узорку. На пример: ако у узорку постоји пет врста, тада је максимална вредност реципрочног Симпсоновог индекса 5.

Израз "Симпсонов индекс разноликости" често се лагано примењује. То значи да су три горе описана индекса (Симпсонов индекс, Симпсонов индекс разноликости и Симпсонов реципрочни индекс), који су тако уско повезани, различити аутори цитирани у истом термину.

Због тога је важно одредити који је индекс коришћен у одређеној студији ако би се требало упоредити разноликост.

У сваком случају, заједница у којој доминира једна или две врсте сматра се мање разноврсном од оне у којој неколико различитих врста има слично обиљежје.

Пример израчуна Симпсон индекса разноликости

Узети су узорци дивљих цветова у два различита поља и добијени су следећи резултати:

Први узорак је правичнији од другог. То је зато што је укупан број јединки на терену прилично равномерно распоређен између три врсте.

Када посматрамо вредности из табеле, евидентира се неједнакост у расподјели појединаца у сваком пољу. Међутим, са становишта богатства, оба поља су једнака јер имају по 3 врсте; према томе, они имају исто богатство.

Супротно томе, у другом узорку су већина јединки лептир, доминантна врста. На овом пољу је мало тратинчица и маслачака; стога се поље 2 сматра мање разноликим од поља 1.

Горе наведено је оно што се посматра голим оком. Тада се израчунавање врши применом формуле:

Тако:

Д (поље 1) = 334.450 / 1.000к (999)

Д (поље 1) = 334.450 / 999.000

Д (поље 1) = 0,3 -> Симпсон индекс за поље 1

Д (поље 2) = 868.562 / 1.000к (999)

Д (поље 2) = 868,562 / 999,000

Д (поље 2) = 0.9 -> Симпсонов индекс за поље 2

Онда:

1-Д (поље 1) = 1- 0,3

1-Д (поље 1) = 0.7 -> Симпсонов индекс разноликости за поље 1

1-Д (поље 2) = 1- 0.9

1-Д (поље 2) = 0,1 -> Симпсонов индекс разноликости за поље 2

Коначно:

1 / Д (поље 1) = 1 / 0,3

1 / Д (поље 1) = 3,33 -> реципрочни Симпсонов индекс за поље 1

1 / Д (поље 2) = 1 / 0.9

1 / Д (поље 2) = 1,11 -> реципрочни Симпсонов индекс за поље 2

Ове три различите вредности представљају исту биолошку разноликост. Због тога је важно утврдити који се од индекса користио како би се направила било каква компаративна студија о разноликости.

Вредност за Симпсонов индекс од 0,7 није исто што и вредност 0,7 за Симпсонов индекс разноликости. Симпсонов индекс даје већу тежину најобичнијим врстама у узорку, а додавање ретких врста узорку изазива само мале промене вредности Д.

Референце

1. Хе, Ф., Ху, КСС ​​(2005). Хуббеллов основни параметар биолошке разноликости и Симпсонов индекс разноликости. Ецологи Леттерс, 8 (4), 386–390.
2. Хилл, МО (1973). Разноликост и равномерност: обједињујућа нота и њене последице. Екологија, 54 (2), 427–432.
3. Лудвиг, Ј. и Реинолдс, Ј. (1988). Статистичка екологија: Пример у методама и рачунарству (1. ^св. ) Јохн Вилеи & Сонс.
4. Магурран, А. (2013). Мерење биолошке разноликости. Јохн Вилеи & Сонс.
5. Моррис, ЕК, Царусо, Т., Бусцот, Ф., Фисцхер, М., Ханцоцк, Ц., Маиер, ТС,… Риллиг, МЦ (2014). Избор и употреба индекса разноликости: Увид у еколошке примјене из њемачких Истраживања биодиверзитета. Екологија и еволуција, 4 (18), 3514–3524.
6. Симпсон, ЕХ (1949). Мерење разноликости. Природа, 163 (1946), 688.
7. Ван Дер Хеијден, МГА, Клирономос, ЈН, Урсиц, М., Моутоглис, П., Стреитволф-Енгел, Р., Боллер, Т., … Сандерс, ИР (1998). Микоризна разноликост гљивица одређује биолошку разноликост биљака, варијабилност екосистема и продуктивност. Природа, 396 (6706), 69-72.