SIMPSONA INDEKSS: FORMULA, INTERPRETĀCIJA UN PIEMĒRS - BIOLOĢIJA - 2025

Simpson indekss ir formula, ko izmanto, lai novērtētu daudzveidību sabiedrībā. To parasti izmanto bioloģiskās daudzveidības, tas ir, dzīvo lietu daudzveidības noteikšanai noteiktā vietā. Tomēr šis indekss ir noderīgs arī citu elementu, piemēram, skolu, vietu, daudzveidības noteikšanai.

Ekoloģijā Simpsona indeksu (starp citiem indeksiem) bieži izmanto, lai kvantitatīvi noteiktu biotopu bioloģisko daudzveidību. Tas ņem vērā biotopā esošo sugu skaitu, kā arī katras sugas pārpilnību.

Saistītie jēdzieni

Pirms detalizētāk apspriest Simpsona dažādības indeksu, ir svarīgi izprast dažus pamatjēdzienus, kas aprakstīti zemāk:

Bioloģiskā daudzveidība

Bioloģiskā daudzveidība ir lielā dzīvo lietu daudzveidība, kas pastāv noteiktā apgabalā, tā ir īpašība, ko var daudzējādā mērā noteikt dažādos veidos. Novērtējot dažādību, tiek ņemti vērā divi galvenie faktori: bagātība un taisnīgums.

Bagātība ir dažādu organismu skaita noteikšana noteiktā apgabalā; tas ir, sugu skaits, kas atrodas biotopā.

Tomēr dažādība ir atkarīga ne tikai no sugu bagātības, bet arī no katras sugas pārpilnības. Taisnīgums salīdzina līdzību starp katras esošās sugas populācijas lielumu.

Bagātība

Dzīvotņu paraugā ņemto sugu skaits ir bagātības mērs. Jo vairāk sugu ir paraugā, jo bagātāks būs paraugs.

Sugu bagātība kā mēraukla pati par sevi neņem vērā īpatņu skaitu katrā sugā.

Tas nozīmē, ka sugām, kurās ir maz īpatņu, piešķir tādu pašu svaru kā sugām, kurās ir daudz īpatņu. Tāpēc margrietiņa tikpat lielā mērā ietekmē dzīvotnes bagātību, kā to darītu 1000 tauriņi, kas dzīvo tajā pašā vietā.

Taisnīgums

Izlīdzināmība ir dažādu sugu relatīvās pārpilnības mērs, kas veido teritorijas bagātību; Citiem vārdiem sakot, attiecīgajā dzīvotnē katras sugas īpatņu skaitam būs arī ietekme uz vietas bioloģisko daudzveidību.

Sabiedrību, kurā dominē viena vai divas sugas, uzskata par mazāk daudzveidīgu nekā kopienu, kurā esošajām sugām ir līdzīgs pārpilnība.

Definīcija

Palielinoties sugu bagātībai un taisnīgumam, daudzveidība palielinās. Simpsona dažādības indekss ir dažādības rādītājs, kas ņem vērā gan bagātību, gan taisnīgumu.

Ekologi, biologi, kas pēta sugas savā vidē, interesējas par viņu pētīto biotopu sugu daudzveidību. Tas notiek tāpēc, ka daudzveidība parasti ir proporcionāla ekosistēmas stabilitātei: jo lielāka daudzveidība, jo lielāka stabilitāte.

Visstabilākajās kopienās ir liels sugu skaits, kas ir diezgan vienmērīgi sadalīts lielās populācijās. Piesārņojums bieži samazina daudzveidību, dodot priekšroku dažām dominējošām sugām. Tāpēc dažādība ir svarīgs faktors veiksmīgai sugu saglabāšanas pārvaldībai.

Formula

Svarīgi ir tas, ka termins "Simpsona dažādības indekss" faktiski tiek izmantots, lai apzīmētu jebkuru no trim cieši saistītajiem indeksiem.

Simpsona indekss (D) mēra varbūtību, ka divi nejauši izvēlēti indivīdi no parauga pieder vienai un tai pašai sugai (vai tai pašai kategorijai).

Ir divas formulas versijas, lai aprēķinātu D. Jebkura no tām ir derīga, taču jums jābūt konsekventai.

Kur:

- n = konkrētās sugas organismu kopējais skaits.

- N = visu sugu organismu kopējais skaits.

D vērtība svārstās no 0 līdz 1:

- Ja D vērtība dod 0, tas nozīmē bezgalīgu dažādību.

- Ja D vērtība dod 1, tas nozīmē, ka dažādības nav.

Interpretācija

Indekss atspoguļo varbūtību, ka divi indivīdi tajā pašā reģionā un pēc nejaušības principa atlasīti ir no vienas sugas. Simpsona indekss svārstās no 0 līdz 1, piemēram:

- Jo tuvāk D vērtība ir 1, jo mazāka ir biotopu daudzveidība.

- Jo tuvāk D vērtībai ir 0, jo lielāka ir biotopu daudzveidība.

Tas ir, jo augstāka ir D vērtība, jo mazāka ir dažādība. To nav viegli interpretēt intuitīvi un tas varētu radīt neskaidrības, tāpēc tika panākta vienprātība atņemt D vērtību no 1, atstājot to šādi: 1- D

Šajā gadījumā indeksa vērtība arī svārstās no 0 līdz 1, bet tagad, jo augstāka ir vērtība, jo lielāka ir parauga dažādība.

Tam ir lielāka jēga un to ir vieglāk saprast. Šajā gadījumā indekss atspoguļo varbūtību, ka divi nejauši izvēlēti indivīdi no parauga pieder pie dažādām sugām.

Vēl viens veids, kā pārvarēt Simpsona indeksa "pret intuitīvo" raksturu, ir indeksa abpusējs pielietojums; tas ir, 1 / D.

Simpsona abpusējais indekss (1 / D)

Šī indeksa vērtība sākas ar 1 kā zemāko iespējamo skaitli. Šis gadījums pārstāvētu kopienu, kurā ir tikai viena suga. Jo augstāka vērtība, jo lielāka dažādība.

Maksimālā vērtība ir sugu skaits paraugā. Piemēram: ja paraugā ir piecas sugas, tad abpusējā Simpsona indeksa maksimālā vērtība ir 5.

Terminu "Simpson dažādības indekss" bieži izmanto brīvi. Tas nozīmē, ka trīs iepriekš aprakstītie indeksi (Simpsona indekss, Simpsona dažādības indekss un Simpsona savstarpējais indekss), kas ir tik cieši saistīti, ir norādīti vienā un tajā pašā terminā, saskaņā ar dažādiem autoriem.

Tāpēc ir svarīgi noteikt, kurš indekss ir izmantots konkrētā pētījumā, ja jāveic salīdzinājumi ar dažādību.

Jebkurā gadījumā kopiena, kurā dominē viena vai divas sugas, tiek uzskatīta par mazāk daudzveidīgu nekā tā, kurā vairākām dažādām sugām ir līdzīgs pārpilnība.

Simpsona dažādības indeksa aprēķināšanas piemērs

Paraugi tiek ņemti no savvaļas ziediem, kas atrodas divos dažādos laukos, un iegūst šādus rezultātus:

Pirmais paraugs ir taisnīgāks nekā otrais. Tas notiek tāpēc, ka kopējais lauka īpatņu skaits ir diezgan vienmērīgi sadalīts starp trim sugām.

Novērojot tabulā sniegtās vērtības, tiek pierādīta indivīdu sadalījuma nevienlīdzība katrā laukā. Tomēr no bagātības viedokļa abi lauki ir vienādi, jo katrā ir 3 sugas; līdz ar to viņiem ir tāda pati bagātība.

Turpretī otrajā paraugā lielākā daļa indivīdu ir tauriņi, dominējošās sugas. Šajā laukā ir maz margrietiņu un pieneņu; tāpēc 2. lauks tiek uzskatīts par mazāk daudzveidīgu nekā 1. lauks.

Iepriekš minētais tiek novērots ar neapbruņotu aci. Tad aprēķinu veic, izmantojot formulu:

Tātad:

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

D (1. lauks) = 334 450/999 000

D (1. lauks) = 0,3 -> Simpsona indekss 1. laukam

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

D (2. lauks) = 868 562/999 000

D (2. lauks) = 0,9 -> Simpsona indekss 2. laukam

Tad:

1-D (1. lauks) = 1- 0,3

1-D (1. lauks) = 0,7 -> Simpson dažādības indekss 1. laukam

1-D (2. lauks) = 1- 0,9

1-D (2. lauks) = 0,1 -> Simpson dažādības indekss 2. laukam

Visbeidzot:

1 / D (1. lauks) = 1 / 0,3

1 / D (1. lauks) = 3,33 -> abpusējs Simpsona indekss 1. laukam

1 / D (2. lauks) = 1 / 0,9

1 / D (2. lauks) = 1,11 -> abpusējs Simpsona indekss 2. laukam

Šīs 3 dažādās vērtības pārstāv to pašu bioloģisko daudzveidību. Tāpēc ir svarīgi noteikt, kurš no indeksiem ir izmantots, lai veiktu salīdzinošu dažādības pētījumu.

Simpsona indeksa vērtība 0,7 nav tāda pati kā Simpsona daudzveidības indeksa vērtība 0,7. Simpsona indekss piešķir lielāku svaru visbagātīgākajām sugām paraugā, un retu sugu pievienošana paraugam rada tikai nelielas D vērtības izmaiņas.

Atsauces

1. He, F., & Hu, XS (2005). Habbela pamata bioloģiskās daudzveidības parametrs un Simpsona daudzveidības indekss. Ekoloģijas vēstules, 8. (4), 386–390.
2. Hils, MO (1973). Dažādība un vienmērīgums: vienojošs apzīmējums un tā sekas. Ekoloģija, 54 (2), 427–432.
3. Ludvigs, Dž. Un Reinoldss, Dž. (1988). Statistiskā ekoloģija: metožu un skaitļošanas tehnikas pamats (1. ^st. ). Džons Vilijs un dēli.
4. Magurran, A. (2013). Bioloģiskās daudzveidības mērīšana. Džons Vilijs un dēli.
5. Moriss, EK, Caruso, T., Buscot, F., Fišers, M., Hancock, C., Maijers, TS,… Rillig, MC (2014). Daudzveidības indeksu izvēle un izmantošana: Ieskats ekoloģiskajos lietojumos no Vācijas bioloģiskās daudzveidības izpētes laboratorijām. Ekoloģija un evolūcija, 4 (18), 3514–3524.
6. Simpsons, EH (1949). Dažādības mērīšana. Daba, 163 (1946), 688.
7. Van Der Heijdens, MGA, Klironomos, JN, Ursic, M., Moutoglis, P., Streitwolf-Engel, R., Boller, T., … Sanders, IR (1998). Mikorizas sēnīšu daudzveidība nosaka augu bioloģisko daudzveidību, ekosistēmu mainīgumu un produktivitāti. Daba, 396 (6706), 69-72.