فهرس سيمبسون: الصيغة والتفسير والمثال - مادة الاحياء - 2025

في مؤشر سيمبسون هو الصيغة المستخدمة لقياس تنوع المجتمع. يستخدم عادة لقياس التنوع البيولوجي ، أي تنوع الكائنات الحية في مكان معين. ومع ذلك ، فإن هذا المؤشر مفيد أيضًا لقياس تنوع العناصر مثل المدارس والأماكن وغيرها.

في علم البيئة ، غالبًا ما يستخدم مؤشر Simpson (من بين مؤشرات أخرى) لتحديد التنوع البيولوجي للموئل. يأخذ هذا في الاعتبار عدد الأنواع الموجودة في الموائل ، وكذلك وفرة كل نوع.

المفاهيم المرتبطة

قبل مناقشة مؤشر سيمبسون للتنوع بمزيد من التفصيل ، من المهم فهم بعض المفاهيم الأساسية كما هو مفصل أدناه:

التنوع البيولوجي

التنوع البيولوجي هو التنوع الكبير للكائنات الحية الموجودة في منطقة معينة ، وهي خاصية يمكن قياسها بعدة طرق مختلفة. هناك عاملان رئيسيان يؤخذان في الاعتبار عند قياس التنوع: الثروة والإنصاف.

الثراء هو مقياس لعدد الكائنات الحية المختلفة الموجودة في منطقة معينة ؛ أي عدد الأنواع الموجودة في الموائل.

ومع ذلك ، فإن التنوع لا يعتمد فقط على ثراء الأنواع ، ولكن أيضًا على وفرة كل نوع. يقارن الإنصاف التشابه بين أحجام السكان لكل نوع من الأنواع الموجودة.

الثروة

عدد الأنواع المأخوذة في عينة الموائل هو مقياس للثراء. كلما زاد عدد الأنواع الموجودة في العينة ، زادت ثراء العينة.

ثراء الأنواع كتدبير في حد ذاته لا يأخذ في الاعتبار عدد الأفراد في كل نوع.

هذا يعني أن الأنواع التي بها عدد قليل من الأفراد تُمنح نفس الوزن مثل تلك التي لديها العديد من الأفراد. لذلك ، يكون للديزي تأثير كبير على ثراء الموطن مثل تأثير 1000 من الحوذان الذين يعيشون في نفس المكان.

الإنصاف

المساواة هي مقياس الوفرة النسبية للأنواع المختلفة التي تشكل ثراء المنطقة ؛ بمعنى آخر ، في موطن معين ، سيكون لعدد الأفراد من كل نوع تأثير أيضًا على التنوع البيولوجي للمكان.

يعتبر المجتمع الذي يسيطر عليه نوع أو نوعان أقل تنوعًا من المجتمع الذي توجد فيه الأنواع الموجودة في وفرة مماثلة.

تعريف

مع زيادة ثراء وعدالة الأنواع ، يزداد التنوع. مؤشر سيمبسون للتنوع هو مقياس للتنوع يأخذ في الاعتبار كلاً من الثروة والإنصاف.

يهتم علماء البيئة ، علماء الأحياء الذين يدرسون الأنواع في بيئتهم ، بتنوع الأنواع في الموائل التي يدرسونها. وذلك لأن التنوع يتناسب عادة مع استقرار النظام البيئي: فكلما زاد التنوع ، زاد الاستقرار.

تحتوي المجتمعات الأكثر استقرارًا على أعداد كبيرة من الأنواع التي يتم توزيعها بالتساوي إلى حد ما في أعداد كبيرة من السكان. غالبًا ما يقلل التلوث من التنوع من خلال تفضيل عدد قليل من الأنواع السائدة. لذلك فإن التنوع عامل مهم في الإدارة الناجحة لحفظ الأنواع.

معادلة

الأهم من ذلك ، أن مصطلح "مؤشر تنوع سيمبسون" يُستخدم للإشارة إلى أي من المؤشرات الثلاثة وثيقة الصلة.

يقيس مؤشر Simpson (D) احتمال أن يكون شخصان تم اختيارهما عشوائيًا من عينة ينتميان إلى نفس النوع (أو نفس الفئة).

هناك نسختان من الصيغة لحساب D. أحدهما صالح ، لكن يجب أن تكون متسقًا.

أين:

- n = العدد الإجمالي للكائنات الحية لنوع معين.

- N = العدد الإجمالي للكائنات الحية لجميع الأنواع.

تتراوح قيمة D من 0 إلى 1:

- إذا كانت قيمة D تساوي 0 ، فهذا يعني التنوع اللامتناهي.

- إذا كانت قيمة D تساوي 1 ، فهذا يعني أنه لا يوجد تنوع.

ترجمة

الفهرس هو تمثيل لاحتمال أن يكون فردين ، داخل نفس المنطقة ويتم اختيارهما عشوائيًا ، من نفس النوع. يتراوح مؤشر Simpson من 0 إلى 1 ، مثل هذا:

- كلما كانت قيمة D أقرب إلى 1 ، انخفض تنوع الموائل.

- كلما اقتربت قيمة D من 0 ، زاد تنوع الموائل.

أي أنه كلما زادت قيمة D ، انخفض التنوع. ليس من السهل تفسير ذلك بشكل حدسي ويمكن أن يسبب التباسًا ، ولهذا تم الاتفاق على طرح قيمة D من 1 ، وتركها على النحو التالي: 1- D

في هذه الحالة ، تتراوح قيمة المؤشر أيضًا من 0 إلى 1 ، ولكن الآن ، كلما ارتفعت القيمة ، زاد تنوع العينة.

هذا أكثر منطقية وأسهل في الفهم. في هذه الحالة ، يمثل الفهرس احتمال أن ينتمي شخصان تم اختيارهما عشوائيًا من عينة إلى نوعين مختلفين.

هناك طريقة أخرى للتغلب على مشكلة الطبيعة "غير البديهية" لمؤشر سيمبسون وهي أخذ المعاملة بالمثل في المؤشر ؛ وهذا هو ، 1 / ​​د.

مؤشر التبادلية سيمبسون (1 / د)

تبدأ قيمة هذا المؤشر بالرقم 1 كأدنى رقم ممكن. تمثل هذه الحالة مجتمعًا يحتوي على نوع واحد فقط. كلما زادت القيمة ، زاد التنوع.

القيمة القصوى هي عدد الأنواع في العينة. على سبيل المثال: إذا كان هناك خمسة أنواع في العينة ، فإن القيمة القصوى لمؤشر Simpson المتبادل هي 5.

غالبًا ما يتم تطبيق مصطلح "مؤشر تنوع سيمبسون" بشكل فضفاض. هذا يعني أن المؤشرات الثلاثة الموضحة أعلاه (مؤشر Simpson ، مؤشر التنوع Simpson ، ومؤشر Simpson المتبادل) ، المرتبطة ارتباطًا وثيقًا ، قد تم الاستشهاد بها تحت نفس المصطلح وفقًا لمؤلفين مختلفين.

لذلك ، من المهم تحديد المؤشر الذي تم استخدامه في دراسة معينة إذا كان يجب إجراء مقارنات التنوع.

على أي حال ، يعتبر المجتمع الذي يسيطر عليه نوع أو نوعان أقل تنوعًا من مجتمع تتشابه فيه الأنواع المختلفة.

مثال على حساب مؤشر التنوع سيمبسون

يتم أخذ عينات من الزهور البرية الموجودة في مجالين مختلفين ويتم الحصول على النتائج التالية:

العينة الأولى أكثر إنصافًا من الثانية. هذا لأن العدد الإجمالي للأفراد في هذا المجال موزع بالتساوي بين الأنواع الثلاثة.

عند ملاحظة القيم الواردة في الجدول ، يتضح عدم المساواة في توزيع الأفراد في كل مجال. ومع ذلك ، من وجهة نظر الثراء ، كلا المجالين متساويان لأن لكل منهما 3 أنواع ؛ وبالتالي ، لديهم نفس الثروة.

في المقابل ، في العينة الثانية ، معظم الأفراد هم الحوذان ، النوع السائد. يوجد في هذا المجال عدد قليل من الإقحوانات والهندباء. لذلك ، يعتبر الحقل 2 أقل تنوعًا من الحقل 1.

ما سبق هو ما يلاحظ بالعين المجردة. ثم يتم الحساب عن طريق تطبيق الصيغة:

وبالتالي:

D (الحقل 1) = 334.450 / 1.000x (999)

D (الحقل 1) = 334،450 / 999،000

D (الحقل 1) = 0.3 -> فهرس Simpson للحقل 1

D (الحقل 2) = 868.562 / 1.000x (999)

D (الحقل 2) = 868.562 / 999.000

D (الحقل 2) = 0.9 -> فهرس Simpson للحقل 2

ثم:

1-D (حقل 1) = 1- 0.3

1-D (الحقل 1) = 0.7 -> فهرس تنوع Simpson للحقل 1

1-D (الحقل 2) = 1- 0.9

1-D (الحقل 2) = 0.1 -> فهرس تنوع Simpson للحقل 2

أخيرا:

1 / D (حقل 1) = 1 / 0.3

1 / D (الحقل 1) = 3.33 -> فهرس Simpson المتبادل للحقل 1

1 / D (الحقل 2) = 1 / 0.9

1 / D (الحقل 2) = 1.11 -> فهرس Simpson المتبادل للحقل 2

تمثل هذه القيم الثلاث المختلفة نفس التنوع البيولوجي. لذلك ، من المهم تحديد أي من المؤشرات تم استخدامه للتمكن من إجراء أي دراسة مقارنة للتنوع.

تختلف قيمة مؤشر Simpson 0.7 عن قيمة 0.7 لمؤشر التنوع Simpson. يعطي مؤشر Simpson وزناً أكبر للأنواع الأكثر وفرة في العينة ، وإضافة الأنواع النادرة إلى العينة يؤدي فقط إلى تغييرات طفيفة في قيمة D.

المراجع

1. هو ، إف ، وهو ، XS (2005). معلمة التنوع البيولوجي الأساسية لهابل ومؤشر تنوع سيمبسون. رسائل علم البيئة ، 8 (4) ، 386-390.
2. هيل ، ميزوري (1973). التنوع والتساوي: تدوين موحد ونتائجه. علم البيئة ، 54 (2) ، 427-432.
3. لودفيج ، جيه ورينولدز ، ج. (1988). علم البيئة الإحصائية: كتاب تمهيدي في الأساليب والحوسبة (1 ^st). جون وايلي وأولاده.
4. ماجوران ، أ. (2013). قياس التنوع البيولوجي. جون وايلي وأولاده.
5. Morris، EK، Caruso، T.، Buscot، F.، Fischer، M.، Hancock، C.، Maier، TS،… Rillig، MC (2014). اختيار واستخدام مؤشرات التنوع: رؤى للتطبيقات البيئية من مستكشفي التنوع البيولوجي الألماني. علم البيئة والتطور ، 4 (18) ، 3514–3524.
6. سيمبسون ، إي إتش (1949). قياس التنوع. الطبيعة ، 163 (1946) ، 688.
7. Van Der Heijden، MGA، Klironomos، JN، Ursic، M.، Moutoglis، P.، Streitwolf-Engel، R.، Boller، T.،… Sanders، IR (1998). يحدد التنوع الفطري للجذور الفطري التنوع البيولوجي للنبات ، وتنوع النظام البيئي والإنتاجية. الطبيعة، 396 (6706) ، 69-72.