אינדקס סימפסון: נוסחה, פרשנות ודוגמא - ביולוגיה - 2025

מדד סימפסון היא הנוסחה המשמשת למדידת המגוון של קהילה. משתמשים בו בדרך כלל למדידת המגוון הביולוגי, כלומר המגוון של היצורים החיים במקום נתון. עם זאת, מדד זה מועיל גם למדידת המגוון של האלמנטים כמו בתי ספר, מקומות, בין היתר.

באקולוגיה משתמשים לא פעם במדד סימפסון (בין מדדים אחרים) לכימות המגוון הביולוגי של בית גידול. זה לוקח בחשבון את מספר המינים הקיימים בבית הגידול, כמו גם את השפע של כל אחד מהמינים.

מושגים קשורים

לפני שנדון ביתר פירוט במדד המגוון של סימפסון, חשוב להבין כמה מושגי יסוד כמפורט להלן:

מגוון ביולוגי

המגוון הביולוגי הוא המגוון הגדול של היצורים החיים הקיימים בתחום מסוים, זהו מאפיין שניתן לכמת בדרכים רבות ושונות. ישנם שני גורמים עיקריים שנלקחים בחשבון בעת ​​מדידת הגיוון: עושר והגינות.

עושר הוא מדד למספר האורגניזמים השונים הנמצאים באזור מסוים; כלומר, מספר המינים שנמצאים בבית גידול.

עם זאת, הגיוון לא תלוי רק בעושר המינים, אלא גם בשפע של כל אחד מהמינים. ההגינות משווה את הדמיון בין גדלי האוכלוסייה של כל אחד מהמינים הנוכחים.

עוֹשֶׁר

מספר המינים שנלקחו במדגם בית גידול הוא מדד לעושר. ככל שיש יותר מינים במדגם, כך המדגם יהיה עשיר יותר.

עושר המינים כמדד בפני עצמו אינו לוקח בחשבון את מספר הפרטים בכל מין.

המשמעות היא שמינים עם מעט פרטים מקבלים משקל זהה לזה של אנשים רבים. לכן חיננית משפיעה באותה מידה על עושרו של בית גידול כמו 1000 גושי חמאה הגרים באותו מקום.

הֲגִינוּת

שיוויון הוא מדד לשפע היחסי של המינים השונים המרכיבים את עושרו של אזור; במילים אחרות, בסביבת גידול נתונה למספר האינדיבידואלים מכל מין ישפיע גם על המגוון הביולוגי של המקום.

קהילה שנשלטת על ידי מין אחד או שניים נחשבת פחות מגוונת מקהילה בה המינים המצויים יש שפע דומה.

הַגדָרָה

ככל שעושרם והגינותם של המינים גוברים, המגוון גובר. מדד המגוון של סימפסון הוא מדד לגיוון שלוקח בחשבון גם עושר וגם הוגנות.

אקולוגים, ביולוגים החוקרים מינים בסביבתם, מעוניינים במגוון המינים של בתי הגידול שהם חוקרים. הסיבה לכך היא שהגיוון בדרך כלל פרופורציונאלי ליציבות המערכת האקולוגית: ככל שהגיוון גדול יותר, כך היציבות גדולה יותר.

ביישובים היציבים ביותר יש מספר גדול של מינים המפוזרים באופן שווה למדי באוכלוסיות גדולות. זיהום מפחית לעתים קרובות את המגוון על ידי העדפה של כמה מינים דומיננטיים. הגיוון הוא אפוא גורם חשוב בניהול מוצלח של שימור המינים.

נוּסחָה

חשוב לציין שהמונח "מדד המגוון של סימפסון" משמש למעשה להתייחס לכל אחד משלושת המדדים הקשורים זה לזה.

מדד סימפסון (D) מודד את ההסתברות ששני אנשים שנבחרו באופן אקראי מדגם שייכים לאותו המין (או לאותה קטגוריה).

ישנן שתי גרסאות של הנוסחה לחישוב D. אחת מהן תקפה, אך עליכם להיות עקביים.

איפה:

- n = המספר הכולל של האורגניזמים של מין מסוים.

- N = המספר הכולל של האורגניזמים מכל המינים.

הערך של D נע בין 0 ל -1:

- אם הערך של D נותן 0, זה אומר גיוון אינסופי.

- אם הערך של D נותן 1, זה אומר שאין מגוון.

פרשנות

המדד הוא ייצוג של ההסתברות ששני פרטים, באותו אזור שנבחרו באופן אקראי, הם מאותו המין. מדד סימפסון נע בין 0 ל -1, כך:

- ככל שערך D קרוב יותר ל -1, כך מגוון הגידול בבית הגידול נמוך יותר.

- ככל שערך D קרוב יותר ל -0 כך גדל המגוון של בית הגידול.

כלומר, ככל שערכו של D גבוה יותר, כך המגוון נמוך יותר. זה לא קל לפרש בצורה אינטואיטיבית ויכול ליצור בלבול, וזו הסיבה שהושגה הסכמה לחיסור הערך של D מ -1, והשאירה אותו כדלקמן: 1- D

במקרה זה, ערך המדד נע גם הוא בין 0 ל -1, אך כעת, ככל שהערך גבוה יותר, כך גדל המגוון של המדגם.

זה הגיוני יותר וקל יותר להבנה. במקרה זה, המדד מייצג את ההסתברות ששני אנשים שנבחרו באופן אקראי מדגם שייכים למינים שונים.

דרך נוספת להתגבר על בעיית האופי "האינטואיטיבי" של מדד סימפסון היא לקחת את ההדדיות של המדד; כלומר, 1 / ד.

מדד ההדדי של סימפסון (1 / D)

הערך של מדד זה מתחיל ב -1 בתור הנתון הנמוך ביותר האפשרי. מקרה זה ייצג קהילה המכילה רק מין אחד. ככל שהערך גבוה יותר, המגוון גדול יותר.

הערך המקסימאלי הוא מספר המינים במדגם. לדוגמא: אם ישנם חמישה מינים במדגם, הערך המרבי של מדד סימפסון ההדדי הוא 5.

המונח "מדד המגוון של סימפסון" מיושם לרוב באופן רופף. משמעות הדבר היא ששלושת המדדים שתוארו לעיל (מדד סימפסון, מדד הגיוון של סימפסון ומדד הדדי של סימפסון), כשהם קשורים כל כך מקרוב, צוטטו תחת אותו מונח על פי מחברים שונים.

לכן חשוב לקבוע באיזה מדד נעשה שימוש במחקר מסוים אם יש לערוך השוואה בין גיוון.

בכל מקרה, קהילה שנשלטת על ידי מין אחד או שניים נחשבת למגוונת פחות מזו בה יש כמה מינים שונים בשפע דומה.

דוגמה לחישוב מדד המגוון של סימפסון

נדגמים פרחי בר שנמצאים בשני שדות שונים והתוצאות הבאות מתקבלות:

המדגם הראשון שווה יותר מהשני. הסיבה לכך היא שמספר היחידים בשדה מופץ באופן שווה למדי בין שלושת המינים.

כאשר מתבוננים בערכים בטבלה, ניתן להבחין באי-השוויון בהתפלגות הפרטים בכל תחום. עם זאת, מבחינת העושר, שני השדות שווים מכיוון שיש להם 3 מינים כל אחד; כתוצאה מכך, יש להם אותה עושר.

לעומת זאת, במדגם השני רוב האנשים הם גזעי חמאה, המין הדומיננטי. בשדה זה יש מעט חינניות ומיני האריה; לפיכך, תחום 2 נחשב פחות מגוון משדה 1.

האמור לעיל הוא מה שנצפה בעין בלתי מזוינת. ואז החישוב מתבצע על ידי יישום הנוסחה:

כך:

D (שדה 1) = 334.450 / 1.000x (999)

D (שדה 1) = 334,450 / 999,000

D (שדה 1) = 0.3 -> מדד סימפסון לשדה 1

D (שדה 2) = 868.562 / 1.000x (999)

D (שדה 2) = 868,562 / 999,000

D (שדה 2) = 0.9 -> מדד סימפסון לשדה 2

לאחר מכן:

1-D (שדה 1) = 1- 0.3

1-D (שדה 1) = 0.7 -> מדד הגיוון של סימפסון לשדה 1

1-D (שדה 2) = 1- 0.9

1-D (שדה 2) = 0.1 -> מדד הגיוון של סימפסון לשדה 2

סוף סוף:

1 / D (שדה 1) = 1 / 0.3

1 / D (שדה 1) = 3.33 -> מדד סימפסון הדדי לשדה 1

1 / D (שדה 2) = 1 / 0.9

1 / D (שדה 2) = 1.11 -> מדד סימפסון הדדי לשדה 2

שלושת הערכים השונים מייצגים את אותו מגוון ביולוגי. לפיכך, חשוב לקבוע באיזה אחד מהמדדים נעשה שימוש כדי לבצע כל מחקר השוואתי של המגוון.

ערך למדד סימפסון 0.7 אינו זהה לערך 0.7 למדד סימפסון המגוון. מדד סימפסון נותן משקל רב יותר למין השופע ביותר במדגם, והוספת מינים נדירים לדגימה גורמת רק לשינויים קטנים בערך ה- D.

הפניות

1. He, F., & Hu, XS (2005). הפרמטר הבסיסי של המגוון הביולוגי של האבל ומדד המגוון של סימפסון. מכתבי אקולוגיה, 8 (4), 386–390.
2. היל, מיזורי (1973). גיוון ושוויון: סימון מאחד ותוצאותיו. אקולוגיה, 54 (2), 427–432.
3. לודוויג, ג'יי וריינולדס, ג'יי (1988). אקולוגיה סטטיסטית: המנה ראשונה ב שיטות מחשוב (1 ^st ). ג'ון וויילי ובניו.
4. מגורן, א '(2013). מדידת גיוון ביולוגי. ג'ון וויילי ובניו.
5. מוריס, א.כ., קרוזו, ט., בוסקוט, פ., פישר, מ., הנקוק, ג., מאייר, TS, … ריליג, מ.ק (2014). בחירה ושימוש במדדי גיוון: תובנות ליישומים אקולוגיים ממחקרי הגיוון הביולוגי הגרמני. אקולוגיה והתפתחות, 4 (18), 3514–3524.
6. סימפסון, EH (1949). מדידת המגוון. טבע, 163 (1946), 688.
7. Van Der Heijden, MGA, Klironomos, JN, Ursic, M., Moutoglis, P., Streitwolf-Engel, R., Boller, T., … Sanders, IR (1998). מגוון פטריות Mycorrhizal קובע את המגוון הביולוגי של הצומח, את השונות במערכת האקולוגית ואת הפרודוקטיביות. טבע, 396 (6706), 69-72.