SIMPSON-HAKEMISTO: KAAVA, TULKINTA JA ESIMERKKI - BIOLOGIA - 2025

Simpson indeksi on kaava käytetään mittaamaan monimuotoisuus yhteisö. Sitä käytetään yleisesti biologisen monimuotoisuuden, toisin sanoen, elävien asioiden monimuotoisuuden mittaamiseen tietyssä paikassa. Tämä hakemisto on kuitenkin hyödyllinen myös muun muassa elementtien, kuten koulujen, paikkojen, monimuotoisuuden mittaamiseen.

Ekologiassa Simpson-indeksiä (muiden indeksien lisäksi) käytetään usein kvantifioimaan elinympäristön biologinen monimuotoisuus. Tämä ottaa huomioon elinympäristössä olevien lajien lukumäärän sekä kunkin lajin runsauden.

Liittyvät käsitteet

Ennen kuin keskustelemme Simpsonin monimuotoisuusindeksistä yksityiskohtaisemmin, on tärkeää ymmärtää muutama peruskäsite, kuten alla yksityiskohtaisesti esitetään:

Biologinen monimuotoisuus

Biologinen monimuotoisuus on tietyllä alueella esiintyvä suuri joukko eläviä asioita, se on ominaisuus, joka voidaan määrittää monin eri tavoin. Moninaisuutta mitattaessa otetaan huomioon kaksi päätekijää: varallisuus ja oikeudenmukaisuus.

Rikkaus on tietyllä alueella läsnä olevien erilaisten organismien lukumäärä; eli elinympäristössä olevien lajien lukumäärä.

Monimuotoisuus ei kuitenkaan riipu vain lajien rikkaudesta, vaan myös kunkin lajin runsaudesta. Oikeudenmukaisuus vertaa kunkin läsnä olevan lajin populaatiokoon samankaltaisuutta.

rikkaus

Luontotyyppinäytteestä otettujen lajien lukumäärä on rikkauden mitta. Mitä enemmän lajeja on näytteessä, sitä rikkaampi näyte on.

Lajien rikkaus ei sinänsä mittaa mitata kunkin lajin yksilöiden lukumäärää.

Tämä tarkoittaa, että lajeille, joissa on vähän yksilöitä, annetaan sama paino kuin monille yksilöille. Siksi päivänkakkarallä on niin paljon vaikutusta elinympäristön rikkauteen kuin 1000 samassa paikassa elävällä perhosella.

oikeudenmukaisuus

Tasapuolisuus on mittaa alueen rikkauden muodostavien eri lajien suhteellisesta runsaudesta; Toisin sanoen, tietyssä elinympäristössä kunkin lajin yksilöiden lukumäärällä on myös vaikutus paikan biologiseen monimuotoisuuteen.

Yhteisöä, jossa hallitsee yksi tai kaksi lajia, pidetään vähemmän monimuotoisena kuin yhteisöä, jossa läsnä olevilla lajeilla on samanlainen runsaus.

Määritelmä

Lajien rikkauden ja oikeudenmukaisuuden lisääntyessä monimuotoisuus kasvaa. Simpson Diversity Index on monimuotoisuuden mitta, joka ottaa huomioon sekä vaurauden että oikeudenmukaisuuden.

Ekologit, biologit, jotka tutkivat lajeja ympäristössään, ovat kiinnostuneita tutkittavien elinympäristöjen lajien monimuotoisuudesta. Tämä johtuu siitä, että monimuotoisuus on yleensä verrannollinen ekosysteemin vakauteen: mitä suurempi monimuotoisuus, sitä suurempi vakaus.

Vakaimmissa yhteisöissä on suuri määrä lajeja, jotka jakautuvat melko tasaisesti suurissa populaatioissa. Saastuminen vähentää monimuotoisuutta suosimalla muutamia hallitsevia lajeja. Monimuotoisuus on siksi tärkeä tekijä lajien suojelun onnistuneessa hallinnassa.

Kaava

Tärkeää on, että termiä "Simpson-monimuotoisuusindeksi" käytetään tosiasiallisesti viittaamaan mihin tahansa kolmesta läheisesti toisiinsa liittyvästä indeksistä.

Simpson-indeksi (D) mittaa todennäköisyyttä, että kaksi satunnaisesti valittua yksilöä näytteestä kuuluu samaan lajiin (tai samaan luokkaan).

Kaavasta on kaksi versiota D: n laskemiseksi. Kumpi tahansa niistä on kelvollinen, mutta sinun on oltava johdonmukainen.

Missä:

- n = tietyn lajin organismien kokonaismäärä.

- N = kaikkien lajien organismien kokonaismäärä.

D-arvo on välillä 0 - 1:

- Jos D: n arvo antaa 0, se tarkoittaa ääretöntä monimuotoisuutta.

- Jos D: n arvo antaa 1, se tarkoittaa, että monimuotoisuutta ei ole.

Tulkinta

Indeksi kuvaa todennäköisyyttä, että kaksi yksilöä, jotka sijaitsevat samalla alueella ja valitaan sattumanvaraisesti, ovat samoja lajeja. Simpson-hakemisto vaihtelee välillä 0 - 1, kuten tämä:

- Mitä lähempänä D-arvoa on 1, sitä alhaisempi on elinympäristön monimuotoisuus.

- Mitä lähempänä D-arvo on 0, sitä suurempi on elinympäristön monimuotoisuus.

Eli mitä suurempi D: n arvo, sitä pienempi on monimuotoisuus. Tätä ei ole helppo tulkita intuitiivisesti ja se voi aiheuttaa sekaannusta, minkä vuoksi päästiin yhteisymmärrykseen vähentää D: n arvo yhdestä, jättäen se seuraavasti: 1- D

Tässä tapauksessa indeksin arvo vaihtelee myös välillä 0 - 1, mutta mitä suurempi arvo, sitä suurempi näytteen monimuotoisuus.

Tämä on järkevämpää ja helpompi ymmärtää. Tässä tapauksessa indeksi edustaa todennäköisyyttä, että kaksi satunnaisesti valittua yksilöä otoksesta kuuluu eri lajeihin.

Toinen tapa ratkaista Simpson-hakemiston "vasta-intuitiivisen" luonteen ongelma on ottaa hakemiston vastavuoroisuus; eli 1 / D.

Simpsonin vastavuoroinen indeksi (1 / D)

Tämän indeksin arvo alkaa yhdellä pienimmällä mahdolli- sella luvulla. Tämä tapaus edustaa yhteisöä, joka sisältää vain yhden lajin. Mitä suurempi arvo, sitä suurempi monimuotoisuus.

Enimmäisarvo on näytteessä olevien lajien lukumäärä. Esimerkiksi: jos näytteessä on viisi lajia, vastavuoroisen Simpson-indeksin enimmäisarvo on 5.

Termiä "Simpson-monimuotoisuusindeksi" käytetään usein löysästi. Tämä tarkoittaa, että kolme edellä kuvattua indeksiä (Simpsonin indeksi, Simpsonin monimuotoisuusindeksi ja Simpsonin vastavuoroinen indeksi), jotka ovat niin läheisesti toisiinsa liittyviä, on mainittu eri kirjoittajien mukaan samalla termillä.

Siksi on tärkeää määrittää, mitä indeksiä on käytetty tietyssä tutkimuksessa, jos halutaan tehdä monimuotovertailut.

Joka tapauksessa yhteisöä, jossa hallitsee yksi tai kaksi lajia, pidetään vähemmän monimuotoisena kuin sellaista, jossa useilla eri lajeilla on samanlainen runsaus.

Esimerkki Simpson-monimuotoisuusindeksin laskemisesta

Kahdessa eri kentässä olevista villikukista otetaan näytteet ja saadaan seuraavat tulokset:

Ensimmäinen näyte on oikeudenmukaisempi kuin toinen. Tämä johtuu siitä, että peltojen yksilöiden kokonaismäärä on jakautunut melko tasaisesti kolmen lajin kesken.

Tarkasteltaessa taulukon arvoja ilmenee epätasainen henkilöiden jakauma kussakin kentässä. Rikkauden kannalta molemmat kentät ovat kuitenkin samat, koska niissä on 3 lajia; näin ollen heillä on sama vauraus.

Sitä vastoin toisessa näytteessä suurin osa yksilöistä on perhosia, hallitsevia lajeja. Tällä alalla on vähän koiranputkea ja voikukkia; siksi kenttää 2 pidetään vähemmän monimuotoisena kuin kenttää 1.

Yllä olevaa havaitaan paljaalla silmällä. Sitten laskenta suoritetaan käyttämällä kaavaa:

Niin:

D (kenttä 1) = 334,450 / 1 000x (999)

D (kenttä 1) = 334 450/999 000

D (kenttä 1) = 0,3 -> Simpson-indeksi kentälle 1

D (kenttä 2) = 868,562 / 1 000x (999)

D (kenttä 2) = 868 562/999 000

D (kenttä 2) = 0,9 -> Simpson-indeksi kentälle 2

Sitten:

1-D (kenttä 1) = 1 - 0,3

1-D (kenttä 1) = 0,7 -> Simpson-monimuotoisuusindeksi kentälle 1

1-D (kenttä 2) = 1- 0,9

1-D (kenttä 2) = 0,1 -> Simpson-monimuotoisuusindeksi kentälle 2

Lopuksi:

1 / D (kenttä 1) = 1 / 0,3

1 / D (kenttä 1) = 3,33 -> vastavuoroinen Simpson-hakemisto kentälle 1

1 / D (kenttä 2) = 1 / 0,9

1 / D (kenttä 2) = 1,11 -> vastavuoroinen Simpson-hakemisto kentälle 2

Nämä 3 erilaista arvoa edustavat samaa biologista monimuotoisuutta. Siksi on tärkeää määrittää, mitä indekseistä on käytetty monimuotoisuuden vertailevaan tutkimukseen.

Simpson-indeksin arvo 0,7 ei ole sama kuin arvo 0,7 Simpsonin monimuotoisuusindeksillä. Simpson-indeksi antaa enemmän painoa näytteen runsaiimmille lajeille, ja harvinaisten lajien lisääminen näytteeseen aiheuttaa vain pieniä muutoksia D-arvossa.

Viitteet

1. He, F., & Hu, XS (2005). Hubbellin biologisen monimuotoisuuden perusparametri ja Simpson-monimuotoisuusindeksi. Ecology Letters, 8 (4), 386–390.
2. Hill, MO (1973). Monimuotoisuus ja tasaisuus: Yhdistävä merkintä ja sen seuraukset. Ecology, 54 (2), 427–432.
3. Ludwig, J. & Reynolds, J. (1988). Tilastollinen ekologia: menetelmien ja tietojenkäsittelyn perusteet (1. ^vaihe). John Wiley & Sons.
4. Magurran, A. (2013). Biologisen monimuotoisuuden mittaaminen. John Wiley & Sons.
5. Morris, EK, Caruso, T., Buscot, F., Fischer, M., Hancock, C., Maier, TS,… Rillig, MC (2014). Monimuotoisuusindeksien valinta ja käyttö: Näkemyksiä ekologisista sovelluksista Saksan biologisen monimuotoisuuden tutkimuslaitoksista. Ecology and Evolution, 4 (18), 3514–3524.
6. Simpson, EH (1949). Monimuotoisuuden mittaus. Nature, 163 (1946), 688.
7. Van Der Heijden, MGA, Klironomos, JN, Ursic, M., Moutoglis, P., Streitwolf-Engel, R., Boller, T.,… Sanders, IR (1998). Mykorrhizal-sieni-monimuotoisuus määrittelee kasvien biologisen monimuotoisuuden, ekosysteemien vaihtelevuuden ja tuottavuuden. Nature, 396 (6706), 69-72.