Définition de l'indice Simpson, formule, interprétation et exemple



Le Indice de Simpson c'est une formule qui sert à mesurer la diversité d'une communauté. Il est couramment utilisé pour mesurer la biodiversité, c'est-à-dire la diversité des êtres vivants dans un lieu donné. Cependant, cet indice est également utile pour mesurer la diversité des éléments tels que les écoles, les lieux, entre autres.

En écologie, l'indice de Simpson est souvent utilisé (parmi d'autres indices) pour quantifier la biodiversité d'un habitat. Cela prend en compte la quantité d'espèces présentes dans l'habitat, ainsi que l'abondance de chaque espèce.

Index

  • 1 concepts associés
    • 1.1 Diversité biologique
    • 1.2 Richesse
    • 1.3 Equitabilité
  • 2 définition
  • 3 Formule
  • 4 Interprétation
    • 4.1 Indice réciproque de Simpson (1 / D)
  • 5 exemple de calcul de l'indice de diversité Simpson
  • 6 références

Concepts associés

Avant d'analyser plus en détail l'indice de diversité de Simpson, il est important de comprendre certains concepts de base détaillés ci-dessous:

La diversité biologique

La diversité biologique est la grande diversité des êtres vivants qui existent dans une région particulière, c'est une propriété qui peut être quantifiée de différentes manières. Deux facteurs principaux sont pris en compte pour mesurer la diversité: la richesse et l’équité.

La richesse est une mesure du nombre d'organismes différents présents dans une zone donnée; c'est-à-dire la quantité d'espèces présentes dans un habitat.

Cependant, la diversité dépend non seulement de la richesse en espèces, mais aussi de l’abondance de chaque espèce. L'équitabilité compare la similarité entre les tailles de population de chacune des espèces présentes.

Richesse

Le nombre d'espèces prises dans un échantillon d'habitat est une mesure de la richesse. Plus il y a d'espèces présentes dans l'échantillon, plus l'échantillon sera riche.

La richesse des espèces en tant que mesure en soi ne prend pas en compte le nombre d'individus dans chaque espèce.

Ce qui précède signifie que le même poids est accordé aux espèces qui ont peu d'individus que celles qui ont beaucoup d'individus. Par conséquent, une marguerite a autant d'influence sur la richesse d'un habitat que 1000 renoncules qui vivent au même endroit.

Équité

L'équité est une mesure de l'abondance relative des différentes espèces qui constituent la richesse d'une zone; c'est-à-dire que dans un habitat donné, le nombre d'individus de chaque espèce aura également un effet sur la biodiversité du lieu.

Une communauté dominée par une ou deux espèces est considérée comme moins diverse qu'une communauté dans laquelle les espèces présentes ont une abondance similaire.

Définition

À mesure que la richesse et l’équité de l’espèce augmentent, la diversité augmente. L'indice de diversité de Simpson est une mesure de la diversité qui prend en compte à la fois la richesse et l'équité.

Les écologistes, biologistes qui étudient les espèces dans leur environnement, s'intéressent à la diversité des espèces dans les habitats qu'ils étudient. En effet, la diversité est généralement proportionnelle à la stabilité de l’écosystème: plus la diversité est grande, plus la stabilité est grande.

Les communautés les plus stables ont un grand nombre d'espèces qui sont réparties de manière assez uniforme dans des populations de bonne taille. La pollution réduit souvent la diversité en favorisant quelques espèces dominantes. La diversité est donc un facteur important dans la gestion efficace de la conservation des espèces.

Formule

Il est important de noter que le terme "indice de diversité de Simpson" est utilisé pour désigner l'un des trois indices étroitement liés.

L'indice de Simpson (D) mesure la probabilité que deux individus choisis au hasard dans un échantillon appartiennent à la même espèce (ou à la même catégorie).

Il existe deux versions de la formule pour calculer D. L'une ou l'autre est valide, mais vous devez être cohérent.

Où:

- n = le nombre total de organismes d'une espèce particulière.

- N = le nombre total de organismes de toutes les espèces.

La valeur de D est comprise entre 0 et 1:

- Si la valeur de D donne 0, cela signifie une diversité infinie.

- Si la valeur de D donne 1, cela signifie qu'il n'y a pas de diversité.

Interprétation

L'indice est une représentation de la probabilité que deux individus, dans la même région et choisis au hasard, appartiennent à la même espèce. La plage de l’indice Simpson va de 0 à 1, comme ceci:

- Plus la valeur de D est proche de 1, plus la diversité de l'habitat est faible.

- Plus la valeur de D est proche de 0, plus la diversité de l'habitat est grande.

C'est-à-dire que plus la valeur de D est élevée, plus la diversité est faible. Ceci n’est pas facile à interpréter intuitivement et pourrait générer de la confusion, raison pour laquelle le consensus a été atteint pour soustraire la valeur de D à 1, à savoir: 1- D

Dans ce cas, la valeur d'index oscille également entre 0 et 1, mais maintenant, plus la valeur est élevée, plus la diversité de l'échantillon est grande.

Cela a plus de sens et est plus facile à comprendre.Dans ce cas, l'indice représente la probabilité que deux individus choisis au hasard parmi un échantillon appartiennent à des espèces différentes.

Un autre moyen de surmonter le problème de la nature «contre-intuitive» de l’indice Simpson est de prendre l’inverse de l’indice; c'est-à-dire 1 / D.

Indice Simpson réciproque (1 / D)

La valeur de cet index commence par 1 comme le plus petit nombre possible. Ce cas représenterait une communauté qui ne contient qu’une seule espèce. Plus la valeur est élevée, plus la diversité est grande.

La valeur maximale est le nombre d'espèces dans l'échantillon. Par exemple: s'il y a cinq espèces dans un échantillon, la valeur maximale de l'indice réciproque de Simpson est de 5.

Le terme "indice de diversité de Simpson" est souvent utilisé de manière imprécise. Cela signifie que les trois indices décrits ci-dessus (indice de Simpson, indice de diversité de Simpson et indice de réciprocité de Simpson), qui sont étroitement liés, ont été cités sous le même terme selon différents auteurs.

Par conséquent, il est important de déterminer quel indice a été utilisé dans une étude particulière si des comparaisons de diversité sont souhaitées.

En tout cas, une communauté dominée par une ou deux espèces est considérée comme moins diversifiée que celle dans laquelle plusieurs espèces différentes ont une abondance similaire.

Exemple de calcul de l'indice de diversité de Simpson

Un échantillonnage des fleurs sauvages présentes dans deux champs différents est effectué et les résultats suivants sont obtenus:

Le premier échantillon a plus d'équité que le second. En effet, le nombre total d'individus sur le terrain est réparti de manière assez égale entre les trois espèces.

En observant les valeurs du tableau, l’inégalité dans la distribution des individus dans chaque champ est évidente. Cependant, du point de vue de la richesse, les deux champs sont égaux car ils ont 3 espèces chacun; par conséquent, ils ont la même richesse.

En revanche, dans le deuxième échantillon, la plupart des individus sont des renoncules, l’espèce dominante. Dans ce domaine, il y a peu de pâquerettes et de pissenlits; Par conséquent, on considère que le champ 2 est moins diversifié que le champ 1.

Ce qui précède est ce qui est observé à l'œil nu. Ensuite, le calcul est effectué en appliquant la formule:

Ensuite:

D (champ 1) = 334 450/1 000 x (999)

D (domaine 1) = 334 450/999 000

D (champ 1) = 0,3 -> Indice de Simpson pour le champ 1

D (champ 2) = 868,562 / 1,000x (999)

D (domaine 2) = 868 562/999 000

D (champ 2) = 0,9 -> Indice de Simpson pour le champ 2

Alors:

1-D (champ 1) = 1- 0.3

1-D (champ 1) = 0.7 -> Indice de diversité de Simpson pour le champ 1

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

1-D (champ 2) = 0.1 -> Indice de diversité de Simpson pour le champ 2

Finalement:

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

1 / D (champ 1) = 3,33 -> Index réciproque de Simpson pour le champ 1

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

1 / D (champ 2) = 1,11 -> Indice réciproque de Simpson pour le champ 2

Ces 3 valeurs différentes représentent la même biodiversité. Il est donc important de déterminer lequel des indices a été utilisé pour effectuer une étude comparative de la diversité.

Une valeur de l'indice de Simpson de 0,7 n'est pas la même que la valeur de 0,7 pour l'indice de diversité de Simpson. L'indice de Simpson donne plus de poids aux espèces les plus abondantes dans un échantillon, et l'ajout d'espèces rares à un échantillon ne provoque que de faibles changements dans la valeur de D.

Références

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  4. Magurran, A. (2013). Mesurer la diversité biologique. John Wiley & Sons.
  5. Morris, E.K., Caruso, T., Buscot, F., M. Fischer, C. Hancock, T.S. Maier, ... Rillig, M. C. (2014). Choix et utilisation des indices de diversité: aperçu des applications écologiques des Exploratoires allemands de la biodiversité. Ecologie et Evolution, 4(18), 3514-3524.
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