多樣性指數(shù):辛普森指數(shù)和香農(nóng)-維納指數(shù)

【導讀】多樣性指數(shù)是一種量化指標,可反映數(shù)據(jù)集中有多少種不同類型,并且可以同時考慮到這些種類的個體分布之間的系統(tǒng)性關系暂吉,例如豐富性,差異性或均勻性缎患。常用的多樣性指數(shù)有辛普森多樣性指數(shù)(Simpson's Diversity Index)和香農(nóng)-維納指數(shù)(Shannon Wiener Diversity Index)慕的。

一)辛普森多樣性指數(shù)(Simpson's Diversity Index):

? ? ? ? 辛普森在1949年提出過這樣的問題:在無限大小的群落中,隨機取樣得到同樣的個體標本挤渔,它們的概率是什么呢肮街?如果在加拿大北部寒帶森林中,隨機選取兩株樹判导,屬同一種的概率就很高嫉父。相反沛硅,如果在熱帶雨林隨機取樣,兩株樹同一種的概率很低绕辖,他從這個想法出發(fā)得出多樣性指數(shù):辛普森多樣性指數(shù)(Simpson's Diversity Index)摇肌。計算公式如公式1:

公式1:辛普森多樣性指數(shù)計算公式

? ? ? ? 舉個例子,表1中Species為物種種類仪际,Number為每個物種的個體數(shù)n围小,可計算得到總個體N及各物種n*(n-1)的和:

表1:物種辛普森多樣性指數(shù)的計算中間過程

? ? ? ? 代入Simpson's Diversity Index的計算公式1中,可得:D= 1 - 64/15*14 = 0.7

二)香農(nóng)-維納指數(shù)(Shannon Wiener Diversity Index)

? ? ? ? 用來描述種的個體出現(xiàn)的紊亂和不確定性弟头,不確定性越高吩抓,多樣性也就越高涉茧,該指數(shù)能夠描述兩方面的信息①種類豐富度赴恨;②種類中個體分配上的均勻性(evenness)。

? ? ? ? 計算公式如下:

? ? ? ? H=-∑[(pi)×ln(pi)]? (物種的豐富度)

? ? ? ? S = 物種數(shù) (物種豐富度)

? ? ? ? Hmax=ln(S) (最大多樣可能性)

? ? ? ? E = Evenness =?H/Hmax (均勻性)

? ? ? ? 其中:pi表示物種i在總樣本中的比例伴栓。

? ? ? ? 表2為香農(nóng)維納指數(shù)的計算樣例:

表2:香農(nóng)-維納指數(shù)計算過程
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