SIMPSON INDEKS: FORMEL, TOLKNING OG EKSEMPEL - BIOLOGI - 2026

Den Simpson indeksen er en formel brukes for å måle mangfoldet av et fellesskap. Det brukes ofte til å måle biologisk mangfold, det vil si mangfoldet av levende ting på et gitt sted. Imidlertid er denne indeksen også nyttig for å måle mangfoldet av elementer som blant annet skoler, steder.

I økologi brukes ofte Simpson-indeksen (blant andre indekser) for å tallfeste biologisk mangfold av et habitat. Dette tar hensyn til antall arter som er til stede i naturtypen, samt forekomsten av hver art.

Tilknyttede konsepter

Før du diskuterer Simpson Diversity Index mer detaljert, er det viktig å forstå noen få grunnleggende konsepter som beskrevet nedenfor:

Biologisk mangfold

Biologisk mangfold er det store utvalget av levende ting som finnes i et bestemt område, det er en egenskap som kan tallfestes på mange forskjellige måter. Det er to hovedfaktorer som tas i betraktning når du måler mangfold: rikdom og rettferdighet.

Rikdom er et mål på antall forskjellige organismer som er til stede i et bestemt område; det vil si antall arter som er til stede i et habitat.

Mangfold avhenger imidlertid ikke bare av artsrikdommen, men også av forekomsten av hver art. Fairness sammenligner likheten mellom bestandsstørrelsene til hver av artene som er til stede.

Rikdom

Antall arter tatt i en habitatprøve er et mål på rikdom. Jo flere arter som er til stede i en prøve, jo rikere blir prøven.

Arts rikdom som et mål i seg selv tar ikke hensyn til antall individer i hver art.

Dette betyr at arter med få individer tillegges samme vekt som de med mange individer. Derfor har en tusenfryd like stor innflytelse på rikdommen i et habitat som 1000 smørkopper som bor på samme sted.

rettferdighet

Likeverdighet er et mål på den relative overflod av de forskjellige artene som utgjør rikdom i et område; Med andre ord, i et gitt habitat vil antallet individer av hver art også ha en innvirkning på stedets biologiske mangfold.

Et samfunn dominert av en eller to arter anses som mindre mangfoldig enn et samfunn der artene som er til stede har en lignende overflod.

Definisjon

Når artens rikdom og rettferdighet øker, øker mangfoldet. Simpson Diversity Index er et mål på mangfold som tar hensyn til både rikdom og rettferdighet.

Økologer, biologer som studerer arter i miljøet, er interessert i artsmangfoldet i naturtypene de studerer. Dette er fordi mangfold vanligvis er proporsjonal med stabiliteten i økosystemet: jo større mangfold, desto større er stabiliteten.

De mest stabile samfunnene har et stort antall arter som er ganske jevnt fordelt i store bestander. Forurensning reduserer ofte mangfoldet ved å favorisere noen få dominerende arter. Mangfold er derfor en viktig faktor for en vellykket styring av artsbeskyttelse.

Formel

Viktigere er at begrepet "Simpson diversitetsindeks" faktisk brukes til å referere til et av de tre nært beslektede indeksene.

Simpson-indeksen (D) måler sannsynligheten for at to tilfeldig utvalgte individer fra en prøve tilhører samme art (eller samme kategori).

Det er to versjoner av formelen for å beregne D. Enten er gyldige, men du må være konsekvent.

Hvor:

- n = det totale antallet organismer av en bestemt art.

- N = det totale antallet organismer av alle arter.

Verdien av D varierer fra 0 til 1:

- Hvis verdien til D gir 0, betyr det uendelig mangfold.

- Hvis verdien til D gir 1, betyr det at det ikke er mangfold.

Tolkning

Indeksen er en representasjon av sannsynligheten for at to individer, innenfor samme region og valgt tilfeldig, er av samme art. Simpson-indeksen varierer fra 0 til 1, slik:

- Jo nærmere D-verdien er 1, jo lavere er habitatmangfoldet.

- Jo nærmere D-verdien er 0, jo større er mangfoldet i habitatet.

Det vil si at jo høyere verdi på D, jo lavere er mangfoldet. Dette er ikke lett å tolke intuitivt og kan generere forvirring, og det var derfor man oppnådde enighet om å trekke verdien fra D fra 1, og etterlate den som følger: 1- D

I dette tilfellet varierer indeksverdien også fra 0 til 1, men nå, jo høyere verdi, jo større er mangfoldet i utvalget.

Dette gir mer mening og er lettere å forstå. I dette tilfellet representerer indeksen sannsynligheten for at to tilfeldig utvalgte individer fra en prøve tilhører forskjellige arter.

En annen måte å få bukt med problemet med Simpson-indeksens "intuitive" natur er å ta gjensidige forhold til indeksen; det vil si 1 / D.

Simpsons gjensidige indeks (1 / D)

Verdien på denne indeksen begynner med 1 som det laveste mulige tallet. Denne saken vil representere et samfunn som bare inneholder en art. Jo høyere verdi, jo større mangfold.

Maksimumsverdien er antall arter i prøven. For eksempel: hvis det er fem arter i en prøve, er maksimalverdien for den gjensidige Simpson-indeksen 5.

Begrepet "Simpson mangfoldsindeks" brukes ofte løst. Dette betyr at de tre indeksene beskrevet ovenfor (Simpsons indeks, Simpsons mangfoldsindeks og Simpsons gjensidige indeks), som er så nært beslektede, er blitt sitert under samme begrep i henhold til forskjellige forfattere.

Derfor er det viktig å bestemme hvilken indeks som har blitt brukt i en bestemt studie hvis det skal gjøres mangfoldssammenligninger.

Uansett er et samfunn dominert av en eller to arter ansett som mindre mangfoldig enn ett der flere forskjellige arter har lignende overflod.

Eksempel på beregning av Simpson mangfoldsindeks

Wildflowers til stede i to forskjellige felt blir prøvetatt, og følgende resultater oppnås:

Den første prøven er mer rettferdig enn den andre. Dette fordi det totale antallet individer i feltet er ganske jevnt fordelt på de tre artene.

Når man observerer verdiene i tabellen, er ulikheten i fordelingen av individer i hvert felt tydelig. Imidlertid, fra synspunktet om rikdom, er begge felt like fordi de har 3 arter hver; følgelig har de den samme formuen.

I kontrast derimot, i den andre prøven, er de fleste av individer smørkopper, den dominerende arten. I dette feltet er det få tusenfryd og løvetann; derfor regnes felt 2 som mindre mangfoldig enn felt 1.

Ovennevnte er det som blir observert med det blotte øye. Deretter utføres beregningen ved å bruke formelen:

Så:

D (felt 1) = 334.450 / 1.000x (999)

D (felt 1) = 334.450 / 999.000

D (felt 1) = 0,3 -> Simpson indeks for felt 1

D (felt 2) = 868.562 / 1.000x (999)

D (felt 2) = 868 562 999 000

D (felt 2) = 0,9 -> Simpson indeks for felt 2

Deretter:

1-D (felt 1) = 1- 0,3

1-D (felt 1) = 0,7 -> Simpson mangfoldsindeks for felt 1

1-D (felt 2) = 1- 0,9

1-D (felt 2) = 0,1 -> Simpson mangfoldsindeks for felt 2

Endelig:

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

1 / D (felt 1) = 3,33 -> gjensidig Simpson-indeks for felt 1

1 / D (felt 2) = 1 / 0,9

1 / D (felt 2) = 1.11 -> gjensidig Simpson-indeks for felt 2

Disse 3 forskjellige verdiene representerer det samme biologiske mangfoldet. Derfor er det viktig å avgjøre hvilke av indeksene som er brukt for å gjøre en sammenlignende studie av mangfold.

En verdi for Simpson-indeksen på 0,7 er ikke den samme som en verdi på 0,7 for Simpson-mangfoldsindeksen. Simpson-indeksen gir mer vekt til de mest tallrike artene i en prøve, og tilsetning av sjeldne arter til en prøve forårsaker bare små endringer i verdien av D.

referanser

1. He, F., & Hu, XS (2005). Hubbells grunnleggende biologiske mangfoldsparameter og Simpson mangfoldsindeks. Økologibrev, 8 (4), 386–390.
2. Hill, MO (1973). Mangfold og jevnhet: En samlende notasjon og dens konsekvenser. Økologi, 54 (2), 427–432.
3. Ludwig, J. & Reynolds, J. (1988). Statistical Ecology: A Primer in Methods and Computing (1. ^st ). John Wiley & Sons.
4. Magurran, A. (2013). Måling av biologisk mangfold. John Wiley & Sons.
5. Morris, EK, Caruso, T., Buscot, F., Fischer, M., Hancock, C., Maier, TS,… Rillig, MC (2014). Velge og bruke mangfoldsindekser: Innsikt for økologiske anvendelser fra de tyske biologiske mangfoldsforskerne. Ecology and Evolution, 4 (18), 3514–3524.
6. Simpson, EH (1949). Måling av mangfold. Nature, 163 (1946), 688.
7. Van Der Heijden, MGA, Klironomos, JN, Ursic, M., Moutoglis, P., Streitwolf-Engel, R., Boller, T., … Sanders, IR (1998). Mycorrhizal soppmangfold avgjør planters biologisk mangfold, økosystemvariabilitet og produktivitet. Nature, 396 (6706), 69-72.