Chia sẻ:
Simpson Index Định nghĩa, Công thức, Giải thích và Ví dụ
các Chỉ số của Simpson nó là một công thức được sử dụng để đo lường sự đa dạng của một cộng đồng. Nó thường được sử dụng để đo lường đa dạng sinh học, nghĩa là sự đa dạng của các sinh vật sống ở một nơi nhất định. Tuy nhiên, chỉ số này cũng hữu ích để đo lường sự đa dạng của các yếu tố như trường học, địa điểm, trong số các yếu tố khác.
Trong sinh thái học, chỉ số Simpson thường được sử dụng (trong số các chỉ số khác) để định lượng sự đa dạng sinh học của môi trường sống. Điều này có tính đến số lượng loài có trong môi trường sống, cũng như sự phong phú của từng loài.
Chỉ số
- 1 khái niệm liên quan
- 1.1 Đa dạng sinh học
- 1.2 Sự giàu có
- 1.3 Công bằng
- 2 Định nghĩa
- 3 công thức
- 4 diễn giải
- 4.1 Chỉ số đối ứng của Simpson (1 / D)
- 5 ví dụ tính toán chỉ số đa dạng Simpson
- 6 tài liệu tham khảo
Khái niệm liên kết
Trước khi phân tích chỉ số đa dạng Simpson chi tiết hơn, điều quan trọng là phải hiểu một số khái niệm cơ bản được nêu chi tiết dưới đây:
Đa dạng sinh học
Đa dạng sinh học là sự đa dạng lớn của các sinh vật tồn tại trong một khu vực cụ thể, nó là một tài sản có thể được định lượng theo nhiều cách khác nhau. Có hai yếu tố chính được tính đến khi đo lường sự đa dạng: sự giàu có và sự công bằng.
Sự giàu có là thước đo số lượng sinh vật khác nhau có mặt trong một khu vực cụ thể; đó là số lượng loài có trong môi trường sống.
Tuy nhiên, sự đa dạng không chỉ phụ thuộc vào sự phong phú của loài mà còn phụ thuộc vào sự phong phú của từng loài. Công bằng so sánh sự tương đồng giữa các kích thước quần thể của từng loài hiện tại.
Giàu có
Số lượng loài được lấy trong một mẫu môi trường sống là thước đo của sự giàu có. Càng nhiều loài có mặt trong một mẫu, mẫu sẽ càng phong phú.
Bản thân sự phong phú của các loài như một thước đo không tính đến số lượng cá thể trong mỗi loài.
Ở trên có nghĩa là cùng một trọng lượng được trao cho các loài có ít cá thể như những loài có nhiều cá thể. Do đó, một loài cúc có ảnh hưởng nhiều đến sự phong phú của môi trường sống vì nó sẽ có 1000 cây bơ sống ở cùng một nơi.
Công bằng
Sự công bằng là thước đo sự phong phú tương đối của các loài khác nhau tạo nên sự phong phú của một khu vực; nghĩa là, trong một môi trường sống nhất định, số lượng cá thể của mỗi loài cũng sẽ có ảnh hưởng đến đa dạng sinh học của nơi này..
Một cộng đồng bị chi phối bởi một hoặc hai loài được coi là ít đa dạng hơn một cộng đồng mà các loài hiện diện có sự phong phú tương tự.
Định nghĩa
Khi sự giàu có và công bằng của các loài tăng lên, sự đa dạng tăng lên. Chỉ số đa dạng Simpson là thước đo của sự đa dạng có tính đến cả sự giàu có và sự công bằng.
Các nhà sinh thái học, nhà sinh vật học nghiên cứu các loài trong môi trường của họ, quan tâm đến sự đa dạng của các loài trong môi trường sống mà họ nghiên cứu. Điều này là do sự đa dạng thường tỷ lệ thuận với sự ổn định của hệ sinh thái: sự đa dạng càng lớn, sự ổn định càng lớn.
Các cộng đồng ổn định nhất có một số lượng lớn các loài phân bố khá đồng đều trong các quần thể có kích thước tốt. Ô nhiễm thường làm giảm sự đa dạng bằng cách ủng hộ một vài loài chiếm ưu thế. Do đó, sự đa dạng là một yếu tố quan trọng trong việc quản lý thành công bảo tồn loài.
Công thức
Điều quan trọng cần lưu ý là thuật ngữ "Chỉ số đa dạng của Simpson" thực sự được sử dụng để chỉ bất kỳ một trong ba chỉ số liên quan chặt chẽ.
Chỉ số Simpson (D) đo lường xác suất hai cá thể được chọn ngẫu nhiên từ một mẫu thuộc về cùng một loài (hoặc cùng loại).
Có hai phiên bản của công thức để tính D. Một trong hai phiên bản là hợp lệ, nhưng bạn phải nhất quán.
Ở đâu:
- n = tổng số sinh vật của một loài cụ thể.
- N = tổng số sinh vật của tất cả các loài.
Giá trị của D nằm trong khoảng từ 0 đến 1:
- Nếu giá trị của D cho 0, điều đó có nghĩa là sự đa dạng vô hạn.
- Nếu giá trị của D cho 1, điều đó có nghĩa là không có sự đa dạng.
Giải thích
Chỉ số là một đại diện cho xác suất hai cá thể, trong cùng một khu vực và được chọn ngẫu nhiên, là cùng một loài. Phạm vi của chỉ số Simpson đi từ 0 đến 1, như thế này:
- Giá trị của D đến 1 càng gần, sự đa dạng của môi trường sống càng thấp.
- Giá trị của D càng gần 0, sự đa dạng của môi trường sống càng lớn.
Nghĩa là, giá trị của D càng lớn thì độ đa dạng càng thấp. Điều này không dễ để giải thích bằng trực giác và có thể tạo ra sự nhầm lẫn, đó là lý do tại sao đạt được sự đồng thuận để trừ giá trị từ D xuống 1, như sau: 1- D
Trong trường hợp này, giá trị chỉ số cũng dao động trong khoảng từ 0 đến 1, nhưng bây giờ, giá trị càng cao, độ đa dạng của mẫu càng lớn.
Điều này có ý nghĩa hơn và dễ hiểu hơn. Trong trường hợp này, chỉ số biểu thị xác suất hai cá thể được chọn ngẫu nhiên từ một mẫu thuộc về các loài khác nhau.
Một cách khác để khắc phục vấn đề về bản chất "phản trực giác" của chỉ số Simpson là lấy đối ứng của chỉ số; đó là, 1 / D.
Chỉ số Simpson đối ứng (1 / D)
Giá trị của chỉ số này bắt đầu bằng 1 là số thấp nhất có thể. Trường hợp này sẽ đại diện cho một cộng đồng chỉ chứa một loài. Giá trị càng cao, sự đa dạng càng lớn.
Giá trị tối đa là số lượng loài trong mẫu. Ví dụ: nếu có năm loài trong một mẫu, thì giá trị tối đa của chỉ số Simpson đối ứng là 5.
Thuật ngữ "Chỉ số đa dạng của Simpson" thường được áp dụng không chính xác. Điều này có nghĩa là ba chỉ số được mô tả ở trên (chỉ số Simpson, chỉ số đa dạng Simpson và chỉ số đối ứng Simpson), có liên quan chặt chẽ với nhau, đã được trích dẫn theo cùng một thuật ngữ theo các tác giả khác nhau..
Do đó, điều quan trọng là xác định chỉ số nào đã được sử dụng trong một nghiên cứu cụ thể nếu bạn muốn so sánh sự đa dạng.
Trong mọi trường hợp, một cộng đồng bị chi phối bởi một hoặc hai loài được coi là ít đa dạng hơn một cộng đồng trong đó một số loài khác nhau có sự phong phú tương tự.
Ví dụ tính toán chỉ số đa dạng Simpson
Một mẫu hoa dại hiện diện ở hai lĩnh vực khác nhau được thực hiện và thu được các kết quả sau:
Mẫu đầu tiên có sự công bằng hơn mẫu thứ hai. Điều này là do tổng số cá thể trong lĩnh vực này phân bố khá đồng đều giữa ba loài.
Khi quan sát các giá trị trong bảng, sự bất bình đẳng trong phân phối của các cá nhân trong mỗi lĩnh vực là rõ ràng. Tuy nhiên, từ quan điểm của sự giàu có, cả hai lĩnh vực đều bình đẳng vì chúng có 3 loài; do đó, họ có cùng sự giàu có.
Ngược lại, trong mẫu thứ hai, hầu hết các cá thể là bơ, loài chiếm ưu thế. Trong lĩnh vực này có ít hoa cúc và bồ công anh; do đó, trường 2 được coi là ít đa dạng hơn trường 1.
Trên đây là những gì được quan sát bằng mắt thường. Sau đó, tính toán được thực hiện áp dụng công thức:
Sau đó:
D (trường 1) = 334,450 / 1.000x (999)
D (trường 1) = 334,450 / 999.000
D (trường 1) = 0,3 -> Chỉ số của Simpson cho trường 1
D (trường 2) = 868,562 / 1.000x (999)
D (trường 2) = 868,562 / 999.000
D (trường 2) = 0,9 -> Chỉ số của Simpson cho trường 2
Sau đó:
1-D (trường 1) = 1- 0,3
1-D (trường 1) = 0,7 -> Chỉ số đa dạng Simpson cho trường 1
1-D (trường 2) = 1- 0,9
1-D (trường 2) = 0,1 -> Chỉ số đa dạng Simpson cho trường 2
Cuối cùng:
1 / D (trường 1) = 1 / 0,3
1 / D (trường 1) = 3,33 -> Chỉ số đối ứng của Simpson cho trường 1
1 / D (trường 2) = 1 / 0,9
1 / D (trường 2) = 1,11 -> chỉ số Simpson đối ứng cho trường 2
3 giá trị khác nhau này đại diện cho cùng một đa dạng sinh học. Do đó, điều quan trọng là xác định chỉ số nào đã được sử dụng để thực hiện bất kỳ nghiên cứu so sánh nào về tính đa dạng.
Giá trị của chỉ số Simpson là 0,7 không giống với giá trị 0,7 cho chỉ số đa dạng Simpson. Chỉ số Simpson mang lại nhiều trọng lượng hơn cho các loài phong phú nhất trong mẫu và việc bổ sung các loài quý hiếm vào mẫu chỉ gây ra những thay đổi nhỏ trong giá trị của D.
Tài liệu tham khảo
- Ông, F., & Hu, X. S. (2005). Thông số đa dạng sinh học cơ bản của Hubbell và chỉ số đa dạng Simpson. Thư sinh thái, 8(4), 386-390.
- Đồi, M. O. (1973). Đa dạng và đồng đều: Một ký hiệu thống nhất và hậu quả của nó. Sinh thái học, 54(2), 427-432.
- Ludwig, J. & Reynold, J. (1988). Sinh thái học thống kê: Một mồi trong phương pháp và máy tính (1thứ). John Wiley & Sons.
- Magurran, A. (2013). Đo lường đa dạng sinh học. John Wiley & Sons.
- Morris, E. K., Caruso, T., Buscot, F., Fischer, M., Hancock, C., Maier, T. S., ... Rillig, M. C. (2014). Lựa chọn và sử dụng các chỉ số đa dạng: Thông tin chi tiết về các ứng dụng sinh thái từ Thám hiểm đa dạng sinh học Đức. Sinh thái và tiến hóa, 4(18), 3514-3524.
- Simpson, E. H. (1949). Đo lường sự đa dạng. Thiên nhiên, 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). Đa dạng nấm mycorrhizal xác định đa dạng sinh học thực vật, biến đổi hệ sinh thái và năng suất. Thiên nhiên, 396(6706), 69-72.