Jaa:
Simpson-indeksin määritelmä, kaava, tulkinta ja esimerkki
Simpsonin indeksi se on kaava, jota käytetään mittaamaan yhteisön monimuotoisuutta. Sitä käytetään yleisesti biologisen monimuotoisuuden mittaamiseen eli elävien asioiden moninaisuuteen tietyssä paikassa. Tämä indeksi on kuitenkin hyödyllinen myös mitattaessa mm. Koulujen, paikkojen, monipuolisuutta.
Ekologiassa Simpson-indeksiä käytetään usein (muiden indeksien joukossa) elinympäristön biologisen monimuotoisuuden määrittämiseksi. Tässä otetaan huomioon elinympäristössä esiintyvien lajien määrä sekä kunkin lajin runsaus.
indeksi
- 1 Liittyvät käsitteet
- 1.1 Biologinen monimuotoisuus
- 1.2 Varallisuus
- 1.3 Yhdenmukaisuus
- 2 Määritelmä
- 3 Kaava
- 4 Tulkkaus
- 4.1 Simpsonin vastavuoroinen indeksi (1 / D)
- 5 Simpsonin monimuotoisuusindeksin laskennan esimerkki
- 6 Viitteet
Liittyvät käsitteet
Ennen kuin Simpsonin monimuotoisuusindeksi analysoidaan tarkemmin, on tärkeää ymmärtää joitakin seuraavia yksityiskohtaisia käsitteitä:
Biologinen monimuotoisuus
Biologinen monimuotoisuus on elävien olentojen suuri valikoima, joka on olemassa tietyllä alueella, se on ominaisuus, jota voidaan kvantifioida monin eri tavoin. Moninaisuutta mitattaessa otetaan huomioon kaksi tärkeintä tekijää: rikkaus ja oikeudenmukaisuus.
Varallisuus on mittaus eri organismeista, jotka esiintyvät tietyllä alueella; eli elinympäristössä olevien lajien määrä.
Moninaisuus ei kuitenkaan riipu pelkästään lajin rikkaudesta vaan myös kunkin lajin runsaudesta. Yhdenvertaisuus vertaa kunkin läsnä olevan lajin väestömäärän samankaltaisuutta.
rikkaus
Elinympäristönäytteessä otettujen lajien määrä on varallisuuden mitta. Mitä enemmän lajeja on näytteessä, sitä rikkaampi on näyte.
Lajin rikkaus itsessään ei ota huomioon yksilöiden määrää kussakin lajissa.
Edellä mainittu tarkoittaa, että sama paino annetaan lajeille, joilla on vähän yksilöitä kuin niillä, joilla on monia yksilöitä. Siksi päivänkakkara vaikuttaa yhtä paljon elinympäristön rikkauteen, sillä sillä olisi 1000 samannimistä, jotka asuvat samassa paikassa.
tasaisuus
Oikeudenmukaisuus on alueen eri rikkauden muodostavien lajien suhteellinen määrä. toisin sanoen tietyssä elinympäristössä kunkin lajin yksilöiden määrä vaikuttaa myös alueen biologiseen monimuotoisuuteen.
Yhden tai kahden lajin hallitsemaa yhteisöä pidetään vähemmän monimuotoisena kuin yhteisöä, jossa esiintyvillä lajeilla on samanlainen runsaus.
määritelmä
Koska lajien vauraus ja oikeudenmukaisuus kasvavat, monimuotoisuus lisääntyy. Simpsonin monimuotoisuusindeksi on monimuotoisuuden mittari, jossa otetaan huomioon sekä vauraus että oikeudenmukaisuus.
Ekologit, biologit, jotka tutkivat lajeja heidän ympäristössään, ovat kiinnostuneita lajien monimuotoisuudesta heidän opiskelemissaan elinympäristöissä. Tämä johtuu siitä, että monimuotoisuus on yleensä verrannollinen ekosysteemin vakauteen: mitä suurempi monimuotoisuus, sitä suurempi on vakavuus.
Vakaisimmilla yhteisöillä on suuri määrä lajeja, jotka jakautuvat melko tasaisesti hyväkokoisissa populaatioissa. Saasteet vähentävät usein monimuotoisuutta suosimalla joitakin hallitsevia lajeja. Monimuotoisuus on siksi tärkeä tekijä lajin säilyttämisen onnistuneessa hallinnassa.
kaava
On tärkeää huomata, että termiä "Simpsonin monimuotoisuusindeksi" käytetään itse asiassa viittaamaan mihin tahansa kolmesta läheisesti liittyvästä indeksistä.
Simpson-indeksi (D) mittaa todennäköisyyttä, että kaksi näytteestä satunnaisesti valittua henkilöä kuuluu samaan lajiin (tai samaan luokkaan).
Kaavan laskentaan on kaksi versiota. Kumpikin näistä on voimassa, mutta sinun on oltava johdonmukainen.
missä:
- n = kokonaismäärä virastojen tietyn lajin osalta.
- N = kokonaismäärä virastojen kaikki lajit.
D-arvo vaihtelee välillä 0 ja 1:
- Jos D: n arvo on 0, se tarkoittaa ääretöntä monimuotoisuutta.
- Jos D-arvo antaa 1, se tarkoittaa, että ei ole monimuotoisuutta.
tulkinta
Indeksi edustaa todennäköisyyttä, että kaksi yksilöä, jotka sijaitsevat samassa alueella ja valitaan satunnaisesti, ovat samasta lajista. Simpson-indeksin alue vaihtelee 0: sta 1: een:
- Mitä lähempänä D: n arvoa 1 lähestyy, sitä pienempi on elinympäristön monimuotoisuus.
- Mitä lähempänä D-arvoa lähestyy 0, sitä suurempi on elinympäristön monimuotoisuus.
Toisin sanoen mitä suurempi D-arvo on, sitä pienempi on monimuotoisuus. Tätä ei ole helppo tulkita intuitiivisesti ja se voi aiheuttaa sekaannusta, minkä vuoksi konsensus saavutettiin vähentämään arvo D: stä 1: een, mikä on seuraava: 1 - D
Tässä tapauksessa indeksiarvo myös värähtelee välillä 0 ja 1, mutta nyt mitä suurempi arvo, sitä suurempi on näytteen monimuotoisuus..
Tämä on järkevämpää ja helpompi ymmärtää. Tässä tapauksessa indeksi edustaa todennäköisyyttä, että kaksi näytteestä satunnaisesti valittua henkilöä kuuluu eri lajeihin.
Toinen tapa ratkaista Simpson-indeksin "intuitiivinen" luonne on ottaa indeksin vastavuoroisuus; eli 1 / D.
Vastavuoroinen Simpson-indeksi (1 / D)
Tämän indeksin arvo alkaa yhdellä kuin pienin mahdollinen numero. Tämä tapaus edustaisi yhteisöä, joka sisältää vain yhden lajin. Mitä suurempi arvo on, sitä suurempi on monimuotoisuus.
Suurin arvo on näytteessä olevien lajien lukumäärä. Esimerkiksi: jos näytteessä on viisi lajia, niin vastavuoroisen Simpson-indeksin maksimiarvo on 5.
Termiä "Simpsonin monimuotoisuusindeksi" käytetään usein epätarkasti. Tämä tarkoittaa sitä, että edellä kuvatut kolme indeksiä (Simpson-indeksi, Simpsonin monimuotoisuusindeksi ja Simpsonin vastavuoroinen indeksi), jotka ovat niin läheisiä toisiaan, on mainittu samassa termissä eri tekijöiden mukaan..
Siksi on tärkeää määrittää, mikä indeksi on käytetty tietyssä tutkimuksessa, jos haluat tehdä vertailuja monimuotoisuudesta.
Joka tapauksessa pidetään yhtä tai kahta lajia hallitsevaa yhteisöä vähemmän monimuotoisena kuin se, jossa useilla eri lajeilla on samanlainen määrä.
Simpsonin monimuotoisuusindeksin laskennan esimerkki
Otetaan näytteitä kahdessa eri kentässä esiintyvistä luonnonvaraisista kukkista ja saadaan seuraavat tulokset:
Ensimmäisellä näytteellä on enemmän oikeudenmukaisuutta kuin toinen. Tämä johtuu siitä, että kentällä olevien yksilöiden kokonaismäärä jakautuu melko tasaisesti kolmen lajin kesken.
Kun seurataan taulukossa olevia arvoja, yksilöiden epätasa-arvoisuus jakautuu kullekin kentälle. Varallisuuden näkökulmasta molemmat kentät ovat kuitenkin samat, koska niillä on kolme lajia; näin ollen heillä on sama varallisuus.
Sitä vastoin toisessa näytteessä suurin osa yksilöistä on perunoita, hallitseva laji. Tässä kentässä on vähän päivänkakkoja ja voikukkia; sen vuoksi kenttää 2 pidetään vähemmän monimuotoisena kuin kenttä 1.
Edellä mainittu on mitä paljaalla silmällä havaitaan. Sitten laskenta suoritetaan käyttäen kaavaa:
niin:
D (kenttä 1) = 334 450/1 000x (999)
D (kenttä 1) = 334 450/999 000
D (kenttä 1) = 0,3 -> Simpsonin kenttä 1
D (kenttä 2) = 868,562 / 1000x (999)
D (kenttä 2) = 868 562/999 000
D (kenttä 2) = 0,9 -> Simpsonin kenttä 2
niin:
1-D (kenttä 1) = 1 - 0,3
1-D (kenttä 1) = 0,7 -> Simpsonin monimuotoisuusindeksi kentälle 1
1-D (kenttä 2) = 1- 0.9
1-D (kenttä 2) = 0,1 -> Simpsonin monimuotoisuusindeksi kentälle 2
Lopuksi:
1 / D (kenttä 1) = 1 / 0,3
1 / D (kenttä 1) = 3.33 -> Simpsonin vastavuoroinen indeksi kenttään 1
1 / D (kenttä 2) = 1 / 0,9
1 / D (kenttä 2) = 1,11 -> vastavuoroinen Simpson-indeksi kentälle 2
Nämä kolme eri arvoa edustavat samaa biologista monimuotoisuutta. Siksi on tärkeää määrittää, mitkä indekseistä on käytetty moninaisuuden vertailevan tutkimuksen tekemiseen.
Simpson-indeksin arvo 0,7 ei ole sama kuin arvo 0,7 Simpsonin monimuotoisuusindeksille. Simpsonin indeksi antaa enemmän painoa näytteessä oleville lajeille, ja harvinaisten lajien lisääminen näytteeseen aiheuttaa vain pieniä muutoksia D: n arvoon..
viittaukset
- Hän, F., & Hu, X. S. (2005). Hubbellin biologisen monimuotoisuuden perusparametri ja Simpsonin monimuotoisuusindeksi. Ekologiset kirjeet, 8(4), 386-390.
- Hill, M. O. (1973). Moninaisuus ja tasaisuus: yhtenäinen merkintä ja sen seuraukset. ekologia, 54(2), 427-432.
- Ludwig, J. & Reynolds, J. (1988). Tilastollinen ekologia: menetelmien ja tietojenkäsittelyn pohjustus (1st). John Wiley & Sons.
- Magurran, A. (2013). Biologisen monimuotoisuuden mittaaminen. John Wiley & Sons.
- Morris, E. K., Caruso, T., Buscot, F., Fischer, M., Hancock, C., Maier, T. S., ... Rillig, M. C. (2014). Moninaisuusindeksien valitseminen ja käyttäminen: Saksan biologisen monimuotoisuuden tutkimusten ekologisten sovellusten näkemykset. Ekologia ja kehitys, 4(18), 3514-3524.
- Simpson, E. H. (1949). Monimuotoisuuden mittaaminen. luonto, 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). Mycorrhizal-sienien monimuotoisuus määrää kasvien biologisen monimuotoisuuden, ekosysteemin vaihtelevuuden ja tuottavuuden. luonto, 396(6706), 69-72.