シンプソン指数は、コミュニティの多様性を測定するのに使用される式です。生物多様性、つまり特定の場所における生物の多様性を測定するために一般的に使用されます。ただし、このインデックスは、学校、場所などの要素の多様性を測定する場合にも役立ちます。
生態学では、シンプソン指数（他の指数の中でも特に）が生息地の生物多様性を定量化するためにしばしば使用されます。これは、生息地に存在する種の数と、各種の豊富さを考慮に入れています。
関連する概念
Simpson Diversity Indexについてさらに詳しく説明する前に、以下に説明するいくつかの基本的な概念を理解することが重要です。
生物学的多様性
生物多様性とは、特定の領域に存在する多種多様な生物であり、さまざまな方法で定量化できる特性です。多様性を測定する際に考慮に入れられる2つの主要な要素があります：富と公正です。
豊かさは、特定の地域に存在するさまざまな生物の数の尺度です。つまり、生息地に存在する種の数です。
しかし、多様性は種の豊富さに依存するだけでなく、各種の豊富さに依存します。公平性は、存在する各種の個体群サイズ間の類似性を比較します。
富
生息地サンプルで採取された種の数は、豊かさの尺度です。サンプルに存在する種が多いほど、サンプルは豊富になります。
それ自体の尺度としての種の豊富さは、各種の個体数を考慮に入れていません。
つまり、個体が少ない種は、個体が多い種と同じ重みが与えられます。したがって、同じ場所に住んでいる1000匹のキンポウゲと同じくらい、デイジーは生息地の豊かさに影響を与えます。
公平さ
公平性は、地域の豊かさを構成するさまざまな種の相対的な存在量の尺度です。つまり、特定の生息地では、各種の個体数も場所の生物多様性に影響を与えます。
1つまたは2つの種が優占する群集は、存在する種が同様の豊度を持つ群集よりも多様性が低いと見なされます。
定義
種の豊かさと公平さが増すにつれて、多様性が増します。シンプソン多様性指数は、富と公平性の両方を考慮した多様性の尺度です。
生態学者、環境で種を研究する生物学者は、彼らが研究する生息地の種の多様性に興味を持っています。これは、多様性は通常、生態系の安定性に比例するためです。多様性が大きいほど、安定性も高くなります。
最も安定したコミュニティーには多数の種があり、それらは大集団にかなり均等に分布しています。汚染は多くの場合、少数の優占種を支持することにより多様性を減少させます。したがって、多様性は種の保全の管理を成功させる上で重要な要素です。
式
重要なことに、「シンプソン多様性指数」という用語は、3つの密接に関連する指数のいずれかを指すために実際に使用されています。
シンプソン指数（D）は、サンプルからランダムに選択された2人の個人が同じ種（または同じカテゴリー）に属する確率を測定します。
Dを計算する式には2つのバージョンがあります。どちらか1つは有効ですが、一貫している必要があります。
どこ：
-n =特定の種の生物の総数。
-N =すべての種の生物の総数。
Dの値の範囲は0〜1です。
-Dの値が0の場合、それは無限の多様性を意味します。
-Dの値が1の場合、それは多様性がないことを意味します。
解釈
インデックスは、同じ領域内でランダムに選択された2人の個体が同じ種である確率の表現です。シンプソンインデックスの範囲は、次のように0〜1です。
-D値が1に近いほど、生息地の多様性は低くなります。
-D値が0に近いほど、生息地の多様性が大きくなります。
つまり、Dの値が高いほど、多様性は低くなります。これは直感的に解釈するのは容易ではなく、混乱を招く可能性があります。そのため、コンセンサスに達し、Dの値を1から差し引いて次のようにします。1- D
この場合、インデックス値の範囲も0〜1ですが、現在は値が大きいほど、サンプルの多様性が高くなります。
これはより意味があり、理解しやすくなります。この場合、インデックスは、サンプルからランダムに選択された2人の個人が異なる種に属する確率を表します。
シンプソンインデックスの「直感に反する」性質の問題を克服する別の方法は、インデックスの逆数を取ることです。つまり、1 / Dです。
シンプソンの逆数インデックス（1 / D）
このインデックスの値は、可能な最小の数値として1から始まります。このケースは、1つの種のみを含むコミュニティを表します。値が高いほど、多様性が大きくなります。
最大値は、サンプル内の種の数です。たとえば、サンプルに5つの種がある場合、相互シンプソンインデックスの最大値は5です。
「シンプソン多様性指数」という用語は、大まかに適用されます。これは、上記の3つのインデックス（シンプソンのインデックス、シンプソンの多様性インデックス、シンプソンの相互インデックス）が非常に密接に関連しており、異なる著者によると同じ用語で引用されていることを意味します。
したがって、多様性の比較を行う場合、特定の研究でどの指標が使用されたかを判断することが重要です。
いずれにせよ、1つまたは2つの種が優勢なコミュニティは、いくつかの異なる種が類似の存在量を持っているコミュニティよりも多様性が低いと見なされます。
シンプソン多様性指数の計算例
2つの異なるフィールドに存在する野生の花がサンプリングされ、次の結果が得られます。
最初のサンプルは2番目のサンプルよりも公平です。これは、野外の個体の総数が3種にかなり均等に分布しているためです。
表の値を観察すると、各フィールドの個人の分布の不平等が証明されます。ただし、豊かさの観点から見ると、3つの種があるため、両方のフィールドは同じです。その結果、彼らは同じ富を持っています。
対照的に、2番目のサンプルでは、ほとんどの個体が優占種であるキンポウゲです。この分野では、ヒナギクとタンポポはほとんどありません。したがって、フィールド2はフィールド1よりも多様性が低いと見なされます。
上記は肉眼で観察したものです。次に、次の式を適用して計算を実行します。
そう：
D（フィールド1）= 334.450 / 1.000x（999）
D（フィールド1）= 334,450 / 999,000
D（フィールド1）= 0.3->フィールド1のシンプソンインデックス
D（フィールド2）= 868.562 / 1.000x（999）
D（フィールド2）= 868,562 / 999,000
D（フィールド2）= 0.9->フィールド2のシンプソンインデックス
次に：
1-D（フィールド1）= 1- 0.3
1-D（フィールド1）= 0.7->フィールド1のシンプソン多様性インデックス
1-D（フィールド2）= 1- 0.9
1-D（フィールド2）= 0.1->フィールド2のシンプソン多様性インデックス
最後に：
1 / D（フィールド1）= 1 / 0.3
1 / D（フィールド1）= 3.33->フィールド1の逆シンプソンインデックス
1 / D（フィールド2）= 1 / 0.9
1 / D（フィールド2）= 1.11->フィールド2の逆シンプソンインデックス
これらの3つの異なる値は、同じ生物多様性を表しています。したがって、多様性の比較研究を行うために、どの指標が使用されたかを判断することが重要です。
シンプソンインデックスの値0.7は、シンプソンダイバーシティインデックスの値0.7と同じではありません。シンプソンインデックスは、サンプル内の最も豊富な種に大きな重みを与えます。サンプルに希少種を追加しても、Dの値はわずかしか変化しません。
参考文献
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