Simpson Index Definition, Formel, Interpretation und Beispiel

Die Simpsons Index Es ist eine Formel, die verwendet wird, um die Vielfalt einer Gemeinschaft zu messen. Es wird häufig verwendet, um die Biodiversität zu messen, dh die Vielfalt der Lebewesen an einem bestimmten Ort. Dieser Index ist jedoch auch nützlich, um die Vielfalt von Elementen wie Schulen, Orten und anderen zu messen.

In der Ökologie wird der Simpson-Index häufig (neben anderen Indizes) verwendet, um die Biodiversität eines Habitats zu quantifizieren. Dies berücksichtigt sowohl die Anzahl der im Habitat vorhandenen Arten als auch die Häufigkeit jeder Art.

Index

• 1 Assoziierte Konzepte
  • 1.1 Biologische Vielfalt
  • 1.2 Reichtum
  • 1.3 Gleichheit
• 2 Definition
• 3 Formel
• 4 Interpretation
  • 4.1 Simpsons reziproker Index (1 / D)
• 5 Simpson-Diversitätsindex-Berechnungsbeispiel
• 6 Referenzen

Assoziierte Konzepte

Bevor Sie den Simpson-Diversity-Index genauer analysieren, ist es wichtig, einige grundlegende Konzepte zu verstehen, die im Folgenden erläutert werden:

Biologische Vielfalt

Biologische Vielfalt ist die große Vielfalt von Lebewesen, die in einem bestimmten Gebiet existieren, es ist eine Eigenschaft, die auf viele verschiedene Arten quantifiziert werden kann. Bei der Messung der Vielfalt werden zwei Hauptfaktoren berücksichtigt: Wohlstand und Fairness.

Reichtum ist ein Maß für die Anzahl der verschiedenen Organismen in einem bestimmten Bereich; das heißt, die Menge an Arten in einem Lebensraum.

Die Vielfalt hängt jedoch nicht nur vom Artenreichtum, sondern auch von der Häufigkeit jeder Art ab. Equitability vergleicht die Ähnlichkeit zwischen den Populationsgrößen jeder der vorhandenen Arten.

Reichtum

Die Anzahl der in einer Habitatprobe aufgenommenen Arten ist ein Maß für den Wohlstand. Je mehr Arten in einer Probe vorhanden sind, desto reicher wird die Probe.

Der Artenreichtum selbst berücksichtigt nicht die Anzahl der Individuen in jeder Art.

Das oben Gesagte bedeutet, dass Arten, die wenige Individuen haben, dasselbe Gewicht haben wie Individuen, die viele Individuen haben. Ein Gänseblümchen hat also einen so großen Einfluss auf den Lebensraum wie 1000 Butterblumen, die am selben Ort leben.

Eigenkapital

Gerechtigkeit ist ein Maß für die relative Häufigkeit der verschiedenen Arten, die den Reichtum eines Gebiets ausmachen; Das heißt, dass in einem bestimmten Lebensraum die Anzahl der Individuen jeder Art auch Auswirkungen auf die Artenvielfalt des Ortes haben wird.

Eine Gemeinschaft, die von einer oder zwei Arten dominiert wird, gilt als weniger vielfältig als eine Gemeinschaft, in der die Arten in ähnlicher Häufigkeit vorkommen.

Definition

Mit dem Reichtum und der Fairness der Spezies steigt die Vielfalt. Der Simpson Diversity Index ist ein Maß für Vielfalt, das sowohl Wohlstand als auch Fairness berücksichtigt.

Ökologen, Biologen, die die Arten in ihrer Umgebung untersuchen, interessieren sich für die Artenvielfalt in den untersuchten Lebensräumen. Dies liegt daran, dass die Diversität in der Regel proportional zur Stabilität des Ökosystems ist: Je größer die Diversität, desto größer die Stabilität.

Die stabilsten Gemeinschaften haben eine große Anzahl von Arten, die in Populationen guter Größe ziemlich gleichmäßig verteilt sind. Verschmutzung reduziert oft die Vielfalt, indem sie einige dominante Arten begünstigt. Vielfalt ist daher ein wichtiger Faktor für den erfolgreichen Artenschutz.

Formel

Es ist wichtig zu beachten, dass der Begriff "Simpson Diversity Index" tatsächlich verwendet wird, um auf einen der drei eng verwandten Indizes zu verweisen.

Der Simpson-Index (D) misst die Wahrscheinlichkeit, dass zwei Individuen, die zufällig aus einer Probe ausgewählt werden, zu derselben Art (oder derselben Kategorie) gehören.

Es gibt zwei Versionen der Formel zur Berechnung von D. Einer der beiden ist gültig, aber Sie müssen konsistent sein.

Wo:

- n = die Gesamtzahl von Organismen einer bestimmten Spezies.

- N = die Gesamtzahl von Organismen von allen Arten.

Der Wert von D liegt zwischen 0 und 1:

- Wenn der Wert von D 0 ergibt, bedeutet dies unendliche Vielfalt.

- Wenn der Wert von D 1 ergibt, bedeutet dies, dass es keine Diversität gibt.

Interpretation

Der Index ist eine Darstellung der Wahrscheinlichkeit, dass zwei Individuen innerhalb derselben Region und zufällig ausgewählt von derselben Spezies sind. Der Bereich des Simpson-Indexes geht von 0 bis 1, wie folgt:

- Je näher der Wert von D an 1 kommt, desto geringer ist die Diversität des Lebensraums.

- Je näher der Wert von D an 0 kommt, desto größer ist die Vielfalt des Lebensraums.

Das heißt, je größer der Wert von D ist, desto geringer ist die Diversität. Dies ist nicht leicht intuitiv zu interpretieren und könnte zu Verwirrung führen, weshalb der Konsens erzielt wurde, den Wert von D auf 1 zu subtrahieren, und zwar wie folgt: 1- D

In diesem Fall oszilliert der Indexwert auch zwischen 0 und 1, aber je höher der Wert, desto größer ist die Diversität des Samples.

Dies macht mehr Sinn und ist leichter zu verstehen.In diesem Fall stellt der Index die Wahrscheinlichkeit dar, dass zwei Individuen, die zufällig aus einer Probe ausgewählt werden, zu verschiedenen Arten gehören.

Ein anderer Weg zur Überwindung des Problems der "kontraintuitiven" Natur des Simpson-Index besteht darin, den Kehrwert des Index zu nehmen; das heißt 1 / D.

Wechselseitiger Simpson Index (1 / D)

Der Wert dieses Index beginnt mit 1 als niedrigstmögliche Zahl. Dieser Fall würde eine Gemeinschaft darstellen, die nur eine Art enthält. Je höher der Wert, desto größer die Diversität.

Der Maximalwert ist die Anzahl der Arten in der Probe. Zum Beispiel: Wenn es fünf Arten in einer Stichprobe gibt, ist der maximale Wert des reziproken Simpson-Index 5.

Der Begriff "Simpson-Diversitätsindex" wird oft ungenau verwendet. Dies bedeutet, dass die drei oben beschriebenen Indizes (Simpson-Index, Simpson-Diversitätsindex und Simpson-Reziprok-Index), die so eng miteinander verwandt sind, unter dem gleichen Begriff nach verschiedenen Autoren zitiert wurden.

Daher ist es wichtig zu bestimmen, welcher Index in einer bestimmten Studie verwendet wurde, wenn Diversitätsvergleiche gewünscht sind.

In jedem Fall wird eine von einer oder zwei Arten dominierte Gemeinschaft als weniger vielfältig betrachtet als eine, in der mehrere verschiedene Arten eine ähnliche Häufigkeit aufweisen.

Beispiel für die Berechnung des Simpson-Diversitätsindex

Eine Probe der Wildblumen in zwei verschiedenen Feldern wird durchgeführt und die folgenden Ergebnisse erhalten:

Die erste Stichprobe ist fairer als die zweite. Dies liegt daran, dass die Gesamtzahl der Individuen auf dem Feld ziemlich gleichmäßig auf die drei Arten verteilt ist.

Wenn man die Werte in der Tabelle beobachtet, ist die Ungleichheit in der Verteilung der Individuen in jedem Feld offensichtlich. Unter dem Gesichtspunkt des Reichtums sind beide Felder gleich, weil sie jeweils 3 Arten haben; folglich haben sie den gleichen Reichtum.

Im Gegensatz dazu sind in der zweiten Stichprobe die meisten Individuen Butterblumen, die dominierende Art. Auf diesem Gebiet gibt es wenige Gänseblümchen und Löwenzahn; Daher wird davon ausgegangen, dass Feld 2 weniger vielfältig ist als Feld 1.

Das Obige wird mit bloßem Auge beobachtet. Dann wird die Berechnung nach der Formel durchgeführt:

Dann:

D (Feld 1) = 334,450 / 1000x (999)

D (Feld 1) = 334,450 / 999,000

D (Feld 1) = 0,3 -> Simpson-Index für Feld 1

D (Feld 2) = 868,562 / 1000x (999)

D (Feld 2) = 868,562 / 999,000

D (Feld 2) = 0,9 -> Simpson-Index für Feld 2

Dann:

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

1-D (Feld 1) = 0,7 -> Simpson-Diversitätsindex für Feld 1

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

1-D (Feld 2) = 0,1 -> Simpson-Diversitätsindex für Feld 2

Endlich:

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

1 / D (Feld 1) = 3,33 -> Simpsons reziproker Index für Feld 1

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

1 / D (Feld 2) = 1,11 -> Simpsons reziproker Index für Feld 2

Diese 3 verschiedenen Werte repräsentieren die gleiche Artenvielfalt. Daher ist es wichtig zu bestimmen, welcher der Indizes für eine vergleichende Studie der Diversität verwendet wurde.

Ein Wert des Simpson-Index von 0,7 ist nicht identisch mit einem Wert von 0,7 für den Simpson-Diversity-Index. Der Simpson-Index verleiht den am häufigsten vorkommenden Arten in einer Probe mehr Gewicht, und die Zugabe seltener Spezies zu einer Probe verursacht nur geringe Änderungen des Wertes von D.

Referenzen

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