심슨 지수는 커뮤니티의 다양성을 측정하는 데 사용되는 식이다. 일반적으로 생물 다양성, 즉 주어진 장소에서 생물의 다양성을 측정하는 데 사용됩니다. 그러나이 지수는 학교, 장소 등과 같은 요소의 다양성을 측정하는 데에도 유용합니다.
생태학에서 심슨 지수 (다른 지수 중)는 종종 서식지의 생물 다양성을 정량화하는 데 사용됩니다. 이것은 서식지에 존재하는 종의 수와 각 종의 풍부함을 고려합니다.
관련 개념
Simpson Diversity Index를 더 자세히 논의하기 전에 아래에 자세히 설명 된 몇 가지 기본 개념을 이해하는 것이 중요합니다.
생물학적 다양성
생물학적 다양성은 특정 지역에 존재하는 매우 다양한 생물이며 다양한 방식으로 정량화 할 수있는 속성입니다. 다양성을 측정 할 때 고려되는 두 가지 주요 요소는 부와 공정성입니다.
풍부함은 특정 지역에 존재하는 다양한 유기체의 수를 측정 한 것입니다. 즉, 서식지에 존재하는 종의 수입니다.
그러나 다양성은 종의 풍부함뿐만 아니라 각 종의 풍부도에 달려 있습니다. 공정성은 존재하는 각 종의 개체군 크기 간의 유사성을 비교합니다.
부
서식지 표본에서 채취 한 종의 수는 풍부함의 척도입니다. 샘플에 더 많은 종이 존재할수록 샘플이 더 풍부 해집니다.
척도로서의 종 풍부도 자체는 각 종의 개체 수를 고려하지 않습니다.
즉, 개체 수가 적은 종은 개체 수가 많은 종과 동일한 가중치가 부여됩니다. 따라서 데이지는 같은 장소에 사는 1000 마리의 미나리와 마찬가지로 서식지의 풍요 로움에 많은 영향을 미칩니다.
공평
공평성은 지역의 풍요 로움을 구성하는 다양한 종의 상대적인 풍부도를 측정 한 것입니다. 즉, 주어진 서식지에서 각 종의 개체 수는 장소의 생물 다양성에 영향을 미칩니다.
하나 또는 두 개의 종이 지배하는 지역 사회는 존재하는 종들이 비슷한 풍부함을 가진 지역 사회보다 덜 다양하다고 간주됩니다.
정의
종의 풍부함과 공정성이 증가함에 따라 다양성이 증가합니다. Simpson Diversity Index는 부와 공정성을 모두 고려한 다양성의 척도입니다.
환경에서 종을 연구하는 생물학자인 생태 학자들은 그들이 연구하는 서식지의 종 다양성에 관심이 있습니다. 이는 일반적으로 다양성이 생태계의 안정성에 비례하기 때문입니다. 다양성이 클수록 안정성이 커집니다.
가장 안정적인 지역 사회에는 많은 수의 종들이 많은 집단에 상당히 고르게 분포되어 있습니다. 오염은 종종 소수의 지배적 인 종을 선호하여 다양성을 감소시킵니다. 따라서 다양성은 종 보전의 성공적인 관리에 중요한 요소입니다.
공식
중요한 것은 "Simpson 다양성 지수"라는 용어가 실제로 밀접하게 관련된 세 가지 지수 중 하나를 가리키는 데 사용된다는 것입니다.
심슨 지수 (D)는 표본에서 무작위로 선택된 두 개체가 동일한 종 (또는 동일한 범주)에 속할 확률을 측정합니다.
D를 계산하는 공식에는 두 가지 버전이 있습니다. 둘 중 하나가 유효하지만 일관성이 있어야합니다.
어디:
-n = 특정 종의 총 유기체 수.
-N = 모든 종의 총 유기체 수.
D 값의 범위는 0 ~ 1입니다.
-D의 값이 0이면 무한한 다양성을 의미합니다.
-D의 값이 1이면 다양성이 없음을 의미합니다.
해석
지수는 같은 지역에 있고 무작위로 선택된 두 개체가 같은 종에 속할 확률을 나타냅니다. Simpson 지수의 범위는 다음과 같습니다.
-D 값이 1에 가까울수록 서식지 다양성이 낮아집니다.
-D 값이 0에 가까울수록 서식지의 다양성이 커집니다.
즉, D의 값이 높을수록 다양성이 낮아집니다. 이것은 직관적으로 해석하기가 쉽지 않고 혼란을 야기 할 수 있습니다. 그래서 1에서 D의 값을 빼고 다음과 같이 두는 합의에 도달했습니다. 1- D
이 경우 인덱스 값도 0에서 1 사이이지만 이제 값이 높을수록 샘플의 다양성이 커집니다.
이것은 더 이해하기 쉽고 이해하기 쉽습니다. 이 경우 지수는 표본에서 무작위로 선택된 두 개체가 서로 다른 종에 속할 확률을 나타냅니다.
Simpson 지수의 "반 직관적"성격의 문제를 극복하는 또 다른 방법은 지수의 역수를 취하는 것입니다. 즉, 1 / D입니다.
심슨의 역수 지수 (1 / D)
이 지수의 값은 가능한 가장 낮은 수치 인 1로 시작합니다. 이 경우는 한 종만 포함 된 공동체를 나타냅니다. 값이 높을수록 다양성이 커집니다.
최대 값은 샘플의 종 수입니다. 예를 들어, 표본에 5 개의 종이있는 경우 상호 Simpson 지수의 최대 값은 5입니다.
"심슨 다양성 지수"라는 용어는 종종 느슨하게 적용됩니다. 이는 위에서 설명한 세 가지 지표 (심슨 지수, 심슨 다양성 지수, 심슨 상호 지수)가 매우 밀접하게 관련되어 있으며 다른 저자에 따라 동일한 용어로 인용되었음을 의미합니다.
따라서 다양성 비교가 필요한 경우 특정 연구에서 어떤 지수가 사용되었는지 확인하는 것이 중요합니다.
어쨌든 하나 또는 두 종이 지배하는 공동체는 여러 다른 종이 비슷한 풍부를 가진 공동체보다 덜 다양하다고 간주됩니다.
심슨 다양성 지수 계산의 예
두 개의 다른 분야에있는 야생화를 샘플링하여 다음과 같은 결과를 얻습니다.
첫 번째 샘플은 두 번째 샘플보다 더 공평합니다. 이것은 밭에있는 개체의 총 수가 세 종 사이에 상당히 균등하게 분포하기 때문입니다.
표의 값을 관찰하면 각 분야에서 개인 분포의 불평등이 입증됩니다. 그러나 풍요의 관점에서 볼 때 두 분야는 각각 3 종이 있기 때문에 동일합니다. 결과적으로 그들은 같은 부를 가지고 있습니다.
대조적으로, 두 번째 샘플에서는 대부분의 개인이 지배적 인 종인 미나리입니다. 이 분야에는 데이지와 민들레가 거의 없습니다. 따라서 필드 2는 필드 1보다 덜 다양하다고 간주됩니다.
위는 육안으로 관찰되는 것입니다. 그런 다음 계산은 다음 공식을 적용하여 수행됩니다.
그래서:
D (필드 1) = 334.450 / 1.000x (999)
D (필드 1) = 334,450 / 999,000
D (필드 1) = 0.3-> 필드 1의 심슨 인덱스
D (필드 2) = 868.562 / 1.000x (999)
D (필드 2) = 868,562 / 999,000
D (필드 2) = 0.9-> 필드 2의 심슨 인덱스
그때:
1-D (필드 1) = 1- 0.3
1-D (필드 1) = 0.7-> 필드 1에 대한 Simpson 다양성 지수
1-D (필드 2) = 1- 0.9
1-D (필드 2) = 0.1-> 필드 2에 대한 Simpson 다양성 지수
드디어:
1 / D (필드 1) = 1 / 0.3
1 / D (필드 1) = 3.33-> 필드 1에 대한 상호 심슨 인덱스
1 / D (필드 2) = 1 / 0.9
1 / D (필드 2) = 1.11-> 필드 2에 대한 상호 심슨 인덱스
이 세 가지 가치는 동일한 생물 다양성을 나타냅니다. 따라서 다양성에 대한 비교 연구를 위해 어떤 지표가 사용되었는지 확인하는 것이 중요합니다.
Simpson 지수 0.7의 값은 Simpson 다양성 지수의 값 0.7과 동일하지 않습니다. Simpson 지수는 표본에서 가장 풍부한 종에 더 많은 가중치를 부여하고 희귀종을 표본에 추가하면 D 값이 약간만 변합니다.
참고 문헌
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