ÍNDEX DE SIMPSON: FÓRMULA, INTERPRETACIÓ I EXEMPLE - BIOLOGIA - 2025

El índex de Simpson és una fórmula que s'utilitza per mesurar la diversitat d'una comunitat. Comunament es fa servir per mesurar la biodiversitat, és a dir, la diversitat d'éssers vius en un lloc determinat. No obstant això, aquest índex també és útil per mesurar la diversitat d'elements com escoles, llocs, entre d'altres.

En ecologia, sovint s'utilitza l'índex de Simpson (entre d'altres índexs) per quantificar la biodiversitat d'un hàbitat. Aquest té en compte la quantitat d'espècies presents en l'hàbitat, així com l'abundància de cada espècie.

conceptes associats

Abans d'analitzar l'índex de diversitat de Simpson amb més detall, és important comprendre alguns conceptes bàsics que es detallen a continuació:

diversitat biològica

La diversitat biològica és la gran varietat d'éssers vius que hi ha en una àrea particular, és una propietat que es pot quantificar de moltes maneres diferents. Hi ha dos factors principals que es tenen en compte a l'mesurar la diversitat: la riquesa i la equitativitat.

La riquesa és una mesura de la quantitat d'organismes diferents presents en una àrea particular; és a dir, la quantitat d'espècies presents en un hàbitat.

No obstant això, la diversitat no només depèn de la riquesa d'espècies, sinó també de l'abundància de cada espècie. La equitativitat compara la similitud entre les mides poblacionals de cadascuna de les espècies presents.

riquesa

El nombre d'espècies preses en una mostra d'hàbitat és una mesura de la riquesa. Com més espècies estiguin presents en una mostra, major riquesa tindrà la mostra.

La riquesa d'espècies com a mesura en si mateixa no té en compte el nombre d'individus que hi ha a cada espècie.

L'anterior vol dir que se li atorga el mateix pes a les espècies que tenen pocs individus com a les que tenen molts individus. Per tant, una margarida té tanta influència en la riquesa d'un hàbitat com l'haurien 1000 ranuncles que visquin a a el mateix lloc.

equitativitat

La equitativitat és una mesura de l'abundància relativa de les diferents espècies que componen la riquesa d'una àrea; és a dir, que en un hàbitat determinat la quantitat d'individus de cada espècie també tindrà un efecte sobre la biodiversitat de l'indret.

Una comunitat dominada per una o dues espècies es considera menys diversa que una comunitat en la qual les espècies presents tenen una abundància similar.

definició

A mesura que la riquesa i l'equitativitat de les espècies augmenten, la diversitat augmenta. L'índex de diversitat de Simpson és una mesura de la diversitat que té en compte tant la riquesa com la equitativitat.

Els ecòlegs, biòlegs que estudien les espècies en el seu ambient, estan interessats en la diversitat d'espècies dels hàbitats que estudien. Això es deu al fet que la diversitat sol ser proporcional a l'estabilitat de l'ecosistema: com més gran és la diversitat, més gran és l'estabilitat.

Les comunitats més estables tenen un gran nombre d'espècies que es distribueixen de manera bastant uniforme en poblacions de bona mida. La contaminació sovint redueix la diversitat a l'afavorir a unes poques espècies dominants. La diversitat és, per tant, un factor important en la gestió reeixida de la conservació d'espècies.

fórmula

És important destacar que el terme «índex de diversitat de Simpson» en realitat s'empra per referir-se a qualsevol dels tres índexs estretament relacionats.

L'índex de Simpson (D) mesura la probabilitat que dos individus seleccionats aleatòriament d'una mostra pertanyin a la mateixa espècie (oa la mateixa categoria).

Hi ha dues versions de la fórmula per calcular D. Qualsevol de les dues és vàlida, però cal ser consistent.

on:

- n = el nombre total d'organismes d'una espècie en particular.

- N = el nombre total d'organismes de totes les espècies.

El valor de D oscil·la entre 0 i 1:

- Si el valor de D dóna 0, vol dir diversitat infinita.

- Si el valor de D dia 1, vol dir que no hi ha diversitat.

interpretació

L'índex és una representació de la probabilitat que dos individus, dins d'una mateixa regió i seleccionats a l'atzar, siguin de la mateixa espècie. El rang de l'índex de Simpson va de 0 a 1, així:

- Com més s'acosta el valor de D a 1, menor és la diversitat de l'hàbitat.

- Com més s'acosta el valor de D a 0, més gran és la diversitat de l'hàbitat.

És a dir, com més gran és el valor de D, menor és la diversitat. Això no és fàcil d'interpretar de manera intuïtiva i podria generar confusió, raó per la qual es va arribar a el consens de restar el valor de D a 1, quedant de la següent manera: 1- D

En aquest cas, el valor de l'índex també oscil·la entre 0 i 1, però ara, com més gran és el valor, més gran és la diversitat de la mostra.

Això té més sentit i és més senzill d'entendre. En aquest cas, l'índex representa la probabilitat que dos individus seleccionats aleatòriament d'una mostra pertanyin a diferents espècies.

Una altra manera de superar el problema de la naturalesa "contra-intuïtiva" de l'índex de Simpson és prendre el recíproc de l'índex; és a dir, 1 / D.

Índex recíproc de Simpson (1 / D)

El valor d'aquest índex comença amb 1 com la xifra més baixa possible. Aquest cas representaria una comunitat que conté només una espècie. Com més gran sigui el valor, més gran serà la diversitat.

El valor màxim és el nombre d'espècies en la mostra. Per exemple: si hi ha cinc espècies en una mostra, llavors el valor màxim de l'índex recíproc de Simpson és de 5.

El terme "índex de diversitat de Simpson" sovint s'aplica de manera poc precisa. Això vol dir que els tres índexs descrits anteriorment (índex de Simpson, índex de diversitat de Simpson i índex recíproc de Simpson), a l'estar tan estretament relacionats, s'han citat sota el mateix terme segons diferents autors.

Per tant, és important determinar quin índex s'ha utilitzat en un estudi en particular si es volen fer comparacions de la diversitat.

En qualsevol cas, una comunitat dominada per una o dues espècies es considera menys diversa que una en la qual diverses espècies diferents tenen una abundància similar.

Exemple de càlcul de l'índex de diversitat de Simpson

Es realitza un mostreig de les flors silvestres presents en dos camps diferents i s'obtenen els següents resultats:

La primera mostra té més equitativitat que la segona. Això es deu al fet que el nombre total d'individus en el camp es distribueix de manera força uniforme entre les tres espècies.

A l'observar els valors a la taula s'evidencia la desigualtat en la distribució dels individus en cada camp. No obstant això, des del punt de vista de la riquesa ambdós camps són iguals perquè tenen 3 espècies cadascun; en conseqüència, tenen la mateixa riquesa.

En contrast, en la segona mostra la majoria dels individus són ranuncles, l'espècie dominant. En aquest camp hi ha poques margarides i dents de lleó; per tant, es considera que el camp 2 és menys divers que l'1.

L'anterior és el que s'ha observat a simple vista. Després es realitza el càlcul aplicant la fórmula:

llavors:

D (camp 1) = 334.450 / 1.000x (999)

D (camp 1) = 334.450 / 999.000

D (camp 1) = 0,3 -> índex de Simpson per al camp 1

D (camp 2) = 868.562 / 1.000x (999)

D (camp 2) = 868.562 / 999.000

D (camp 2) = 0,9 -> índex de Simpson per al camp 2

després:

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

1-D (camp 1) = 0,7 -> índex de diversitat de Simpson per al camp 1

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

1-D (camp 2) = 0,1 -> índex de diversitat de Simpson per al camp 2

finalment:

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

1 / D (camp 1) = 3,33 -> índex recíproc de Simpson per al camp 1

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

1 / D (camp 2) = 1,11 -> índex recíproc de Simpson per al camp 2

Aquests 3 valors diferents representen la mateixa biodiversitat. Per tant, és important determinar quin dels índexs s'ha utilitzat per poder fer qualsevol estudi comparatiu de la diversitat.

Un valor de l'índex de Simpson de 0,7 no és el mateix que un valor de 0,7 per a l'índex de diversitat de Simpson. L'índex de Simpson dóna més pes a les espècies més abundants en una mostra, i l'addició d'espècies rares a una mostra només causa petits canvis en el valor de D.

referències

1. He, F., & Hu, XS (2005). Hubbell 's fonamental biodiversity parameter and the Simpson diversity index. Ecology Letters, 8 (4), 386-390.
2. Hill, MO (1973). Diversity and Evenness: A Unifying Notation and Its Consequences. Ecology, 54 (2), 427-432.
3. Ludwig, J. & Reynolds, J. (1988). Statistical Ecology: A Primer in Methods and Computing (1 ^st). John Wiley & Sons.
4. Magurran, A. (2013). Measuring Biological Diversity. John Wiley & Sons.
5. Morris, EK, Caruso, T., Buscot, F., Fischer, M., Hancock, C., Maier, TS,… Rillig, MC (2014). Choosing and using La diversitat índexs: Insights for ecological applications from the German Biodiversity Exploratories. Ecology and Evolution, 4 (18), 3514-3524.
6. Simpson, EH (1949). Measurment of Diversity. Nature, 163 (1946), 688.
7. Van Der Heijden, MGA, Klironomos, JN, Ursic, M., Moutoglis, P., Streitwolf-Engel, R., Boller, T.,… Sanders, IR (1998). Mycorrhizal fungal diversity determinis plant biodiversity, ecosystem variability and productivity. Nature, 396 (6706), 69-72.