Definição, fórmula, interpretação e exemplo do índice de Simpson

O Índice de Simpson é uma fórmula usada para medir a diversidade de uma comunidade. É comumente usado para medir a biodiversidade, isto é, a diversidade de seres vivos em um determinado lugar. No entanto, esse índice também é útil para medir a diversidade de elementos, como escolas, locais, entre outros.

Na ecologia, o índice de Simpson é frequentemente usado (entre outros índices) para quantificar a biodiversidade de um habitat. Isso leva em consideração a quantidade de espécies presentes no habitat, bem como a abundância de cada espécie.

Índice

• 1 Conceitos associados
  • 1.1 Diversidade biológica
  • 1.2 Riqueza
  • 1.3 Equitabilidade
• 2 Definição
• 3 Fórmula
• 4 Interpretação
  • 4.1 Índice recíproco de Simpson (1 / D)
• 5 Exemplo de cálculo do índice de diversidade Simpson
• 6 referências

Conceitos associados

Antes de analisar o índice de diversidade de Simpson em mais detalhes, é importante entender alguns conceitos básicos que são detalhados abaixo:

Diversidade biológica

Diversidade biológica é a grande variedade de seres vivos que existem em uma área particular, é uma propriedade que pode ser quantificada de muitas maneiras diferentes. Existem dois fatores principais que são levados em conta quando se mede a diversidade: riqueza e justiça.

A riqueza é uma medida do número de diferentes organismos presentes em uma área particular; isto é, a quantidade de espécies presentes em um habitat.

No entanto, a diversidade depende não apenas da riqueza de espécies, mas também da abundância de cada espécie. Equitabilidade compara a similaridade entre os tamanhos populacionais de cada uma das espécies presentes.

Riqueza

O número de espécies capturadas em uma amostra de habitat é uma medida de riqueza. Quanto mais espécies estiverem presentes em uma amostra, mais rica será a amostra.

A riqueza das espécies como medida em si não leva em conta o número de indivíduos em cada espécie.

O acima indica que o mesmo peso é dado às espécies que têm poucos indivíduos como aqueles que têm muitos indivíduos. Portanto, uma margarida tem tanta influência sobre a riqueza de um habitat quanto teria 1000 ranúnculos que vivem no mesmo lugar.

Equidade

Equidade é uma medida da abundância relativa das diferentes espécies que compõem a riqueza de uma área; isto é, que em um determinado habitat o número de indivíduos de cada espécie também terá um efeito sobre a biodiversidade do local.

Uma comunidade dominada por uma ou duas espécies é considerada menos diversa do que uma comunidade em que as espécies presentes têm abundância semelhante.

Definição

À medida que a riqueza e a justiça das espécies aumentam, a diversidade aumenta. O índice de diversidade Simpson é uma medida de diversidade que leva em consideração a riqueza e a justiça.

Ecologistas, biólogos que estudam as espécies em seu ambiente, estão interessados ​​na diversidade de espécies nos habitats que estudam. Isso ocorre porque a diversidade é geralmente proporcional à estabilidade do ecossistema: quanto maior a diversidade, maior a estabilidade.

As comunidades mais estáveis ​​possuem um grande número de espécies que são distribuídas de maneira bastante uniforme em populações de bom tamanho. A poluição geralmente reduz a diversidade, favorecendo algumas espécies dominantes. A diversidade é, portanto, um fator importante no gerenciamento bem-sucedido da conservação de espécies.

Fórmula

É importante notar que o termo "índice de diversidade Simpson" é realmente usado para se referir a qualquer um dos três índices intimamente relacionados.

O índice de Simpson (D) mede a probabilidade de que dois indivíduos selecionados aleatoriamente de uma amostra pertençam à mesma espécie (ou à mesma categoria).

Existem duas versões da fórmula para calcular D. Qualquer uma das duas é válida, mas você precisa ser consistente.

Onde:

- n = o número total de organismos de uma espécie particular.

- N = o número total de organismos de todas as espécies.

O valor de D varia entre 0 e 1:

- Se o valor de D for 0, significa diversidade infinita.

- Se o valor de D for 1, significa que não há diversidade.

Interpretação

O índice é uma representação da probabilidade de que dois indivíduos, dentro da mesma região e selecionados aleatoriamente, sejam da mesma espécie. O intervalo do índice de Simpson vai de 0 a 1, assim:

- Quanto mais próximo o valor de D a 1 se aproxima, menor a diversidade do habitat.

- Quanto mais próximo o valor de D a 0 se aproxima, maior a diversidade do habitat.

Ou seja, quanto maior o valor de D, menor a diversidade. Isto não é fácil de interpretar intuitivamente e pode gerar confusão, razão pela qual o consenso foi alcançado para subtrair o valor de D para 1, sendo o seguinte: 1- D

Nesse caso, o valor do índice também oscila entre 0 e 1, mas agora, quanto maior o valor, maior a diversidade da amostra.

Isso faz mais sentido e é mais fácil de entender.Nesse caso, o índice representa a probabilidade de que dois indivíduos selecionados aleatoriamente de uma amostra pertençam a espécies diferentes.

Outra maneira de superar o problema da natureza "contra-intuitiva" do índice de Simpson é tomar o recíproco do índice; isto é, 1 / D.

Índice Recíproco de Simpson (1 / D)

O valor desse índice começa com 1 como o menor número possível. Este caso representaria uma comunidade que contém apenas uma espécie. Quanto maior o valor, maior a diversidade.

O valor máximo é o número de espécies na amostra. Por exemplo: se houver cinco espécies em uma amostra, o valor máximo do índice recíproco de Simpson é 5.

O termo "índice de diversidade de Simpson" é freqüentemente aplicado de forma imprecisa. Isto significa que os três índices descritos acima (índice de Simpson, índice de diversidade de Simpson e índice recíproco de Simpson), estando tão intimamente relacionados, foram citados sob o mesmo termo, de acordo com diferentes autores.

Portanto, é importante determinar qual índice foi usado em um estudo particular se as comparações de diversidade forem desejadas.

Em qualquer caso, uma comunidade dominada por uma ou duas espécies é considerada menos diversa do que aquela em que várias espécies diferentes têm uma abundância similar.

Exemplo de cálculo do índice de diversidade de Simpson

Uma amostragem das flores silvestres presentes em dois campos diferentes é realizada e os seguintes resultados são obtidos:

A primeira amostra tem mais justiça do que a segunda. Isso ocorre porque o número total de indivíduos no campo é bastante distribuído uniformemente entre as três espécies.

Ao observar os valores na tabela, a desigualdade na distribuição dos indivíduos em cada campo é evidente. No entanto, do ponto de vista da riqueza, ambos os campos são iguais porque têm três espécies cada; consequentemente, eles têm a mesma riqueza.

Em contraste, na segunda amostra, a maioria dos indivíduos é ranúnculo, a espécie dominante. Neste campo há poucas margaridas e dentes-de-leão; portanto, considera-se que o campo 2 é menos diverso do que o campo 1.

O acima é o que é observado a olho nu. Em seguida, o cálculo é realizado aplicando a fórmula:

Então:

D (campo 1) = 334,450 / 1,000x (999)

D (campo 1) = 334.450 / 999.000

D (campo 1) = 0,3 -> índice de Simpson para o campo 1

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

D (campo 2) = 868.562 / 999.000

D (campo 2) = 0,9 -> índice de Simpson para o campo 2

Então:

1-D (campo 1) = 1 a 0,3

1-D (campo 1) = 0,7 -> Índice de diversidade de Simpson para o campo 1

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

1-D (campo 2) = 0,1 -> índice de diversidade Simpson para o campo 2

Finalmente:

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

1 / D (campo 1) = 3,33 -> índice recíproco de Simpson para o campo 1

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

1 / D (campo 2) = 1,11 -> índice recíproco de Simpson para o campo 2

Estes 3 valores diferentes representam a mesma biodiversidade. Portanto, é importante determinar qual dos índices foi usado para fazer qualquer estudo comparativo da diversidade.

Um valor do índice de Simpson de 0,7 não é o mesmo que um valor de 0,7 para o índice de diversidade Simpson. O índice de Simpson dá mais peso às espécies mais abundantes em uma amostra, e a adição de espécies raras a uma amostra causa apenas pequenas mudanças no valor de D.

Referências

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