Índice de Simpson: Fórmula, Interpretação e Exemplo - Ciência - 2023

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o Índice de Simpson é uma fórmula usada para medir a diversidade de uma comunidade. É comumente usado para medir a biodiversidade, ou seja, a diversidade dos seres vivos em um determinado local. No entanto, este índice também é útil para medir a diversidade de elementos como escolas, locais, entre outros.

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

Conceitos associados

Antes de examinar o Índice de Diversidade Simpson em mais detalhes, é importante entender alguns conceitos básicos detalhados abaixo:

Diversidade Biológica

A diversidade biológica é a grande variedade de seres vivos que existem em uma determinada área, é uma propriedade que pode ser quantificada de muitas maneiras diferentes. Existem dois fatores principais que são levados em consideração ao medir a diversidade: riqueza e justiça.

A riqueza é uma medida do número de diferentes organismos presentes em uma determinada área; ou seja, o número de espécies presentes em um habitat.

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

Riqueza

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

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

Isso significa que espécies com poucos indivíduos recebem o mesmo peso que aquelas com muitos indivíduos. Portanto, uma margarida tem tanta influência na riqueza de um habitat quanto 1000 botões-de-ouro que vivem no mesmo lugar.

Justiça

A equitabilidade é uma medida da abundância relativa das diferentes espécies que constituem a riqueza de uma área; ou seja, em um determinado habitat o número de indivíduos de cada espécie também afetará 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

Conforme a riqueza e a justiça das espécies aumentam, a diversidade aumenta. O Índice de Diversidade Simpson é uma medida de diversidade que leva em conta a riqueza e a justiça.

Ecologistas, biólogos que estudam espécies em seu ambiente, estão interessados na diversidade de espécies dos habitats que estudam. Isso ocorre porque a diversidade geralmente é 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 grandes populações. A poluição freqüentemente reduz a diversidade, favorecendo algumas espécies dominantes. A diversidade é, portanto, um fator importante no manejo bem-sucedido da conservação das espécies.

Fórmula

É importante ressaltar que o termo "índice de diversidade de 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 em uma amostra pertençam à mesma espécie (ou à mesma categoria).

Existem duas versões da fórmula para calcular D. Qualquer uma 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 de 0 a 1:

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

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

Interpretação

O índice é uma representação da probabilidade de que dois indivíduos, dentro da mesma região e selecionados ao acaso, sejam da mesma espécie. O índice de Simpson varia de 0 a 1, assim:

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

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

Ou seja, quanto maior o valor de D, menor a diversidade. Isso não é fácil de interpretar intuitivamente e pode gerar confusão, razão pela qual se chegou ao consenso de subtrair o valor de D de 1, deixando-o da seguinte forma: 1- D

Nesse caso, o valor do índice também varia de 0 a 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 obter o recíproco do índice; ou seja, 1 / D.

Índice recíproco de Simpson (1 / D)

O valor deste índice começa com 1 como o menor valor 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 da 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 frequentemente aplicado de forma vaga. Isso significa que os três índices descritos acima (índice de Simpson, índice de diversidade de Simpson e índice recíproco de Simpson), sendo 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 comparações de diversidade devem ser feitas.

Em ambos os casos, uma comunidade dominada por uma ou duas espécies é considerada menos diversa do que aquela em que várias espécies diferentes têm abundância semelhante.

Exemplo de cálculo do índice de diversidade de Simpson

As flores silvestres presentes em dois campos diferentes são amostradas e os seguintes resultados são obtidos:

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

Ao observar os valores da tabela, fica evidenciada a desigualdade na distribuição dos indivíduos em cada campo. Porém, do ponto de vista da riqueza, os dois campos são iguais porque têm 3 espécies cada; conseqüentemente, eles têm a mesma riqueza.

Em contraste, na segunda amostra, a maioria dos indivíduos são botões de ouro, a espécie dominante. Neste campo existem poucas margaridas e dentes-de-leão; portanto, o campo 2 é considerado menos diverso do que o campo 1.

O acima exposto é o que se observa 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- 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 de Simpson para o campo 2

Finalmente:

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

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

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

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

Esses 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 de índice de Simpson de 0,7 não é o mesmo que um valor de 0,7 para o índice de diversidade de 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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