Podíl:
Definice indexu Simpson, vzorec, interpretace a příklad
Simpsonův index je to vzorec, který se používá k měření rozmanitosti komunity. Běžně se používá k měření biodiverzity, tj. Rozmanitosti živých věcí na daném místě. Tento index je však také užitečný pro měření rozmanitosti prvků, jako jsou školy, místa, mimo jiné.
V ekologii, Simpson index je často používán (mezi jiné indexy) kvantifikovat biodiversity rozmanitosti stanoviště. Toto bere v úvahu množství druhů přítomných v stanovišti, stejně jako množství každého druhu.
Index
- 1 Související pojmy
- 1.1 Biologická rozmanitost
- 1.2 Bohatství
- 1.3 Vyrovnatelnost
- 2 Definice
- 3 Vzorec
- 4 Interpretace
- 4.1 Simpsonův vzájemný index (1 / D)
- 5 Příklad výpočtu indexu diverzity Simpson
- 6 Odkazy
Přidružené pojmy
Před podrobnější analýzou indexu diverzity Simpson je důležité pochopit některé základní pojmy, které jsou podrobně popsány níže:
Biologická rozmanitost
Biologická rozmanitost je velká rozmanitost živých bytostí, které existují v určité oblasti, je to vlastnost, kterou lze kvantifikovat mnoha různými způsoby. Při měření rozmanitosti jsou zohledněny dva hlavní faktory: bohatství a spravedlnost.
Bohatství je měřítkem počtu různých organismů přítomných v určité oblasti; to znamená množství druhů přítomných v lokalitě.
Rozmanitost však závisí nejen na druhovém bohatství, ale také na hojnosti každého druhu. Rovnocennost srovnává podobnost mezi velikostmi populace každého přítomného druhu.
Bohatství
Počet druhů odebraných ve vzorku stanoviště je měřítkem bohatství. Čím více druhů je ve vzorku přítomno, tím bohatší bude vzorek.
Bohatství druhů jako měřítko samo o sobě nebere v úvahu počet jedinců v každém druhu.
Výše uvedené znamená, že stejná váha je dána druhům, které mají málo jedinců, k těm, kteří mají mnoho jedinců. Proto má sedmikráska stejně velký vliv na bohatství stanoviště, jako by měla 1000 blatouchů, které žijí na stejném místě.
Vyrovnatelnost
Spravedlnost je měřítkem relativního množství různých druhů, které tvoří bohatství oblasti; to znamená, že v daném prostředí bude mít počet jedinců každého druhu také vliv na biodiverzitu místa.
Společenství, kterému dominuje jeden nebo dva druhy, je považováno za méně rozmanité než společenství, ve kterém má přítomný druh podobnou hojnost.
Definice
S rostoucím bohatstvím a spravedlností druhů roste rozmanitost. Index rozmanitosti Simpson je měřítkem rozmanitosti, které bere v úvahu bohatství i spravedlnost.
Ekologové, biologové, kteří studují tento druh ve svém prostředí, se zajímají o rozmanitost druhů v biotopech, které studují. Je to proto, že rozmanitost je obvykle úměrná stabilitě ekosystému: čím větší je rozmanitost, tím větší je stabilita.
Nejstabilnější komunity mají velký počet druhů, které jsou poměrně rovnoměrně rozmístěny v populacích dobré velikosti. Znečištění často snižuje rozmanitost tím, že upřednostňuje několik dominantních druhů. Rozmanitost je proto důležitým faktorem úspěšného řízení ochrany druhů.
Vzorec
Je důležité poznamenat, že termín "Simpsonův index diverzity" se ve skutečnosti používá k označení kteréhokoli ze tří úzce příbuzných indexů.
Simpsonův index (D) měří pravděpodobnost, že dva jedinci náhodně vybraní ze vzorku patří do stejného druhu (nebo do stejné kategorie)..
Existují dvě verze vzorce pro výpočet D. Každá ze dvou je platná, ale musíte být konzistentní.
Kde:
- n = celkový počet organismů určitého druhu.
- N = celkový počet organismů všech druhů.
Hodnota D se pohybuje mezi 0 a 1:
- Pokud hodnota D dává 0, znamená to nekonečnou rozmanitost.
- Pokud hodnota D dává 1, znamená to, že neexistuje žádná různorodost.
Tlumočení
Index je reprezentací pravděpodobnosti, že dva jedinci ve stejné oblasti a náhodně vybraní jsou stejného druhu. Rozsah indexu Simpson se pohybuje od 0 do 1, jako je tento:
- Čím blíže se blíží hodnota D až 1, tím nižší je rozmanitost stanoviště.
- Čím blíže hodnota D se blíží 0, tím větší je rozmanitost stanoviště.
To znamená, že čím větší je hodnota D, tím nižší je diverzita. To není snadné interpretovat intuitivně a mohlo by dojít ke zmatku, což je důvod, proč bylo dosaženo shody, aby se hodnota od D do 1 odečetla takto: 1- D
V tomto případě hodnota indexu také osciluje mezi 0 a 1, ale čím vyšší je hodnota, tím větší je rozmanitost vzorku..
To dává větší smysl a je srozumitelnější. V tomto případě index představuje pravděpodobnost, že dva jedinci náhodně vybraní ze vzorku patří do různých druhů.
Dalším způsobem, jak překonat problém "proti-intuitivní" povahy Simpsonova indexu, je převzít reciproční index; to znamená 1 / D.
Vzájemný Simpsonův index (1 / D)
Hodnota tohoto indexu začíná 1 jako nejnižší možné číslo. Tento případ by představoval společenství, které obsahuje pouze jeden druh. Čím vyšší hodnota, tím větší je rozmanitost.
Maximální hodnota je počet druhů ve vzorku. Například: pokud je ve vzorku pět druhů, pak maximální hodnota recipročního indexu Simpson je 5.
Termín "Simpsonův index diverzity" se často používá nepřesně. To znamená, že tři indexy popsané výše (Simpsonův index, Simpsonův index diverzity a Simpsonův reciproční index), které jsou tak úzce příbuzné, byly citovány pod stejným termínem podle různých autorů..
Proto je důležité určit, který index byl použit v konkrétní studii, chcete-li porovnat rozmanitost.
V každém případě je komunita, v níž dominuje jeden nebo dva druhy, považována za méně rozmanitou, než je situace, ve které má několik různých druhů podobnou hojnost..
Příklad výpočtu indexu diverzity Simpson
Provede se odběr vzorků divokých květů přítomných ve dvou různých oblastech a získá se následující výsledek: \ t
První vzorek má větší spravedlnost než druhý. Je to proto, že celkový počet jedinců na poli je poměrně rovnoměrně rozdělen mezi tyto tři druhy.
Při pozorování hodnot v tabulce je zřejmá nerovnost v rozložení jednotlivců v každém poli. Avšak z hlediska bohatství jsou obě pole stejná, protože mají 3 druhy; proto mají stejné bohatství.
Naproti tomu ve druhém vzorku většina jedinců jsou blatouchy, dominantní druhy. V této oblasti je málo sedmikrásek a pampelišek; pole 2 je proto považováno za méně rozmanité než pole 1.
Výše uvedené je to, co je pozorováno pouhým okem. Potom se výpočet provede podle vzorce:
Pak:
D (pole 1) = 334,450 / 1 000x (999)
D (pole 1) = 334,450 / 999 000
D (pole 1) = 0,3 -> Simpsonův index pro pole 1
D (pole 2) = 868,562 / 1 000x (999)
D (pole 2) = 868 562/999 000
D (pole 2) = 0,9 -> Simpsonův index pro pole 2
Pak:
1-D (pole 1) = 1 až 0,3
1-D (pole 1) = 0,7 -> Simpsonův index diverzity pro pole 1
1-D (pole 2) = 1 až 0,9
1-D (pole 2) = 0,1 -> Simpsonův index diverzity pro pole 2
Konečně:
1 / D (pole 1) = 1 / 0,3
1 / D (pole 1) = 3,33 -> Simpsonův vzájemný index pro pole 1
1 / D (pole 2) = 1 / 0,9
1 / D (pole 2) = 1,11 -> reciproční Simpsonův index pro pole 2
Tyto 3 různé hodnoty představují stejnou biologickou rozmanitost. Proto je důležité určit, který z indexů byl použit k provedení jakékoli srovnávací studie o rozmanitosti.
Hodnota indexu Simpson 0,7 není stejná jako hodnota 0,7 pro index Simpson rozmanitosti. Simpsonův index dává větší váhu nejhojnějším druhům ve vzorku a přidání vzácných druhů do vzorku pouze způsobuje malé změny hodnoty D.
Odkazy
- He, F., & Hu, X. S. (2005). Hubbellova základní biologická rozmanitost a Simpsonův index diverzity. Ekologie dopisy, 8(4), 386-390.
- Hill, M. O. (1973). Rozmanitost a rovnost: Sjednocující notace a její důsledky. Ekologie, 54(2), 427-432.
- Ludwig, J. & Reynolds, J. (1988). Statistická ekologie: Primer v metodách a výpočtech (1)st). John Wiley & Sons.
- Magurran, A. (2013). Měření biologické rozmanitosti. John Wiley & Sons.
- Morris, E. K., Caruso, T., Buscot, F., Fischer, M., Hancock, C., Maier, T. S., ... Rillig, M. C. (2014). Výběr a využití indexů rozmanitosti: postřehy pro ekologické aplikace z německých výzkumů biologické rozmanitosti. Ekologie a evoluce, 4(18), 3514-3524.
- Simpson, E. H. (1949). Měření rozmanitosti. Příroda, 163(1946), 688.
- Van Der Heijden, M. G. A., Klironomos, J. N., Ursic, M., Moutoglis, P., Streitwolf-Engel, R., Boller, T., ... Sanders, I. R. (1998). Mykorhizní diverzita hub určuje biologickou rozmanitost rostlin, variabilitu ekosystému a produktivitu. Příroda, 396(6706), 69-72.