- Povezani pojmovi
- Biološka raznolikost
- Bogatstvo
- Poštenje
- Definicija
- Formula
- Tumačenje
- Simpsonov recipročni indeks (1 / D)
- Primjer izračuna Simpson indeksa raznolikosti
- Reference
Simpson indeks je formula koristi za mjerenje raznolikost zajednice. Uobičajeno se koristi za mjerenje biološke raznolikosti, odnosno raznolikosti živih bića na određenom mjestu. Međutim, ovaj je indeks također koristan za mjerenje raznolikosti elemenata, kao što su škole, mjesta, među ostalim.
U ekologiji se Simpson indeks (između ostalih indeksa) često koristi za kvantificiranje biološke raznolikosti staništa. Tu se uzima u obzir broj vrsta prisutnih u staništu, kao i brojnost svake vrste.
Povezani pojmovi
Prije nego što detaljnije raspravljamo o Simpson indeksu raznolikosti, važno je razumjeti nekoliko osnovnih pojmova kako je dolje detaljno opisano:
Biološka raznolikost
Biološka raznolikost je velika raznolikost živih bića koja postoje na određenom području, to je svojstvo koje se može kvantificirati na više različitih načina. Postoje dva glavna čimbenika koja se uzimaju u obzir pri mjerenju raznolikosti: bogatstvo i pravednost.
Bogatstvo je mjera broja različitih organizama prisutnih na određenom području; to jest broj vrsta prisutnih u staništu.
Međutim, raznolikost ne ovisi samo o bogatstvu vrsta, već i o obilju svake vrste. Pravednost uspoređuje sličnost veličina populacije svake od prisutnih vrsta.
Bogatstvo
Broj vrsta uzetih u uzorku staništa mjeri je bogatstvo. Što je više vrsta prisutno u uzorku, to će biti bogatiji uzorak.
Bogatstvo vrsta kao mjera samo po sebi ne uzima u obzir broj jedinki u svakoj vrsti.
To znači da se vrstama s malo jedinki daju jednaka težina kao onima s mnogo jedinki. Stoga, tratinčica ima jednako utjecaj na bogatstvo staništa kao i 1000 maslačaka koji žive na istom mjestu.
Poštenje
Pravičnost je mjera relativnog obilja različitih vrsta koje čine bogatstvo nekog područja; Drugim riječima, u određenom staništu broj jedinki svake vrste također će utjecati na biološku raznolikost mjesta.
Zajednica u kojoj dominira jedna ili dvije vrste smatra se manje raznolikom od zajednice u kojoj prisutne vrste imaju slično obilježje.
Definicija
Kako se bogatstvo i poštenost vrsta povećava, povećava se raznolikost. Simpsonov indeks raznolikosti mjera je različitosti koja uzima u obzir i bogatstvo i poštenost.
Ekolozi, biolozi koji proučavaju vrste u svom okolišu zainteresirani su za raznolikost vrsta staništa koja proučavaju. To je zato što je raznolikost obično proporcionalna stabilnosti ekosustava: što je raznolikost veća, to je veća i stabilnost.
Najstabilnije zajednice imaju veliki broj vrsta koje su prilično ravnomjerno raspoređene u velikoj populaciji. Zagađenje često smanjuje raznolikost favorizirajući nekoliko dominantnih vrsta. Raznolikost je, dakle, važan čimbenik uspješnog upravljanja očuvanjem vrsta.
Formula
Važno je da se termin "Simpson indeks raznolikosti" zapravo koristi za označavanje bilo kojeg od tri usko povezana indeksa.
Simpsonov indeks (D) mjeri vjerojatnost da dvije nasumično odabrane jedinke iz uzorka pripadaju istoj vrsti (ili istoj kategoriji).
Za izračun D. postoje dvije verzije formule. Svaka je valjana, ali morate biti dosljedni.
Gdje:
- n = ukupni broj organizama određene vrste.
- N = ukupni broj organizama svih vrsta.
Vrijednost D kreće se od 0 do 1:
- Ako vrijednost D daje 0, znači beskonačnu raznolikost.
- Ako vrijednost D daje 1, to znači da nema različitosti.
Tumačenje
Indeks predstavlja prikaz vjerojatnosti da su dvije jedinke, unutar iste regije i odabrane nasumično, iste vrste. Simpsonov indeks kreće se od 0 do 1, ovako:
- Što je D vrijednost bliža 1, to je raznolikost staništa manja.
- Što se vrijednost D bliži 0, to je veća raznolikost staništa.
Odnosno, što je veća vrijednost D, to je raznolikost manja. To nije lako protumačiti intuitivno i moglo bi stvoriti konfuziju, zbog čega je postignut konsenzus da se vrijednost D oduzme od 1, ostaveći je na sljedeći način:
U ovom se slučaju vrijednost indeksa kreće od 0 do 1, ali sada, što je veća vrijednost, to je veća raznolikost uzorka.
To ima više smisla i lakše je razumjeti. U ovom slučaju, indeks predstavlja vjerojatnost da dvije nasumično odabrane jedinke iz uzorka pripadaju različitim vrstama.
Drugi način da se prevaziđe problem „kontrainutitivne“ prirode Simpsonovog indeksa jest uzeti uzajamnost indeksa; to jest 1 / D.
Simpsonov recipročni indeks (1 / D)
Vrijednost ovog indeksa počinje s 1 kao najmanjom mogućom cifrom. Ovaj bi slučaj predstavljao zajednicu koja sadrži samo jednu vrstu. Što je veća vrijednost, to je veća raznolikost.
Maksimalna vrijednost je broj vrsta u uzorku. Na primjer: ako u uzorku postoji pet vrsta, tada je maksimalna vrijednost recipročnog Simpsonovog indeksa 5.
Izraz "Simpsonov indeks raznolikosti" često se lagano primjenjuje. To znači da su tri gore opisana indeksa (Simpsonov indeks, Simpsonov indeks raznolikosti i Simpsonov recipročni indeks), koji su tako usko povezani, različiti autori citirani u istom terminu.
Stoga je važno odrediti koji je indeks korišten u određenoj studiji ako se žele usporediti raznolikost.
U svakom slučaju, zajednica u kojoj dominira jedna ili dvije vrste smatra se manje raznolikom od one u kojoj nekoliko različitih vrsta ima slična obilježja.
Primjer izračuna Simpson indeksa raznolikosti
Divlje cvjetove prisutne u dva različita polja uzorkuju se i dobivaju se sljedeći rezultati:
Prvi je uzorak pravedniji od drugog. To je zato što je ukupan broj jedinki na terenu prilično ravnomjerno raspoređen među tri vrste.
Kada promatramo vrijednosti u tablici, evidentira se nejednakost u raspodjeli pojedinaca u svakom polju. Međutim, s gledišta bogatstva, oba polja su jednaka jer imaju po 3 vrste; prema tome, imaju isto bogatstvo.
Suprotno tome, u drugom su uzorku većina jedinki leptiri, dominantna vrsta. Na ovom polju malo je tratinčica i maslačaka; stoga se polje 2 smatra manje raznolikim od polja 1.
Navedeno je ono što se promatra golim okom. Tada se proračun provodi primjenom formule:
Tako:
D (polje 1) = 334.450 / 1.000x (999)
D (polje 1) = 334.450 / 999.000
D (polje 1) = 0,3 -> Simpson indeks za polje 1
D (polje 2) = 868.562 / 1.000x (999)
D (polje 2) = 868.562 / 999.000
D (polje 2) = 0.9 -> Simpsonov indeks za polje 2
Zatim:
1-D (polje 1) = 1- 0,3
1-D (polje 1) = 0,7 -> Simpsonov indeks raznolikosti za polje 1
1-D (polje 2) = 1- 0.9
1-D (polje 2) = 0,1 -> Simpsonov indeks raznolikosti za polje 2
Konačno:
1 / D (polje 1) = 1 / 0,3
1 / D (polje 1) = 3,33 -> recipročni Simpsonov indeks za polje 1
1 / D (polje 2) = 1 / 0,9
1 / D (polje 2) = 1,11 -> recipročni Simpsonov indeks za polje 2
Ove tri različite vrijednosti predstavljaju istu biološku raznolikost. Zbog toga je važno odrediti koji se indeks koristio kako bi se napravila bilo kakva usporedna studija raznolikosti.
Vrijednost za Simpson indeks od 0,7 nije isto što i vrijednost 0,7 za Simpson indeks raznolikosti. Simpsonov indeks daje veću težinu najobilnijim vrstama u uzorku, a dodavanje rijetkih vrsta uzorku uzrokuje samo male promjene vrijednosti D.
Reference
- He, F., & Hu, XS (2005). Hubbellov osnovni parametar biološke raznolikosti i Simpsonov indeks raznolikosti. Pisma ekologije, 8 (4), 386–390.
- Hill, MO (1973). Raznolikost i ravnomjernost: objedinjujuća nota i njezine posljedice. Ekologija, 54 (2), 427–432.
- Ludwig, J. i Reynolds, J. (1988). Statistička ekologija: temelj u metodama i računarstvu (1. sv.) John Wiley & Sinovi.
- Magurran, A. (2013). Mjerenje biološke raznolikosti. John Wiley & Sinovi.
- Morris, EK, Caruso, T., Buscot, F., Fischer, M., Hancock, C., Maier, TS,… Rillig, MC (2014). Odabir i uporaba indeksa raznolikosti: Uvidi u ekološku primjenu iz Njemačkih istraživanja biološke raznolikosti. Ekologija i evolucija, 4 (18), 3514–3524.
- Simpson, EH (1949). Mjerenje raznolikosti. Priroda, 163 (1946), 688.
- Van Der Heijden, MGA, Klironomos, JN, Ursic, M., Moutoglis, P., Streitwolf-Engel, R., Boller, T.,… Sanders, IR (1998). Mikorizna raznolikost gljivica određuje biološku raznolikost biljaka, varijabilnost ekosustava i produktivnost. Priroda, 396 (6706), 69-72.