Chỉ số Đa dạng Simpson là gì?
Chỉ số Đa dạng Simpson (Simpson's Diversity Index) là một thước đo trong sinh thái học dùng để định lượng mức độ đa dạng sinh học của một môi trường sống. Nó phản ánh đồng thời cả độ giàu loài (số lượng loài khác nhau hiện diện) lẫn độ đồng đều (mức độ phân bố đều của các cá thể giữa các loài đó). Phiên bản được tính ở đây, thường viết là \( D = 1 - \frac{\sum n_i\,(n_i-1)}{N\,(N-1)} \), có giá trị từ 0 đến 1, trong đó giá trị càng gần 1 thì mức độ đa dạng càng cao.
Cách sử dụng công cụ
Hãy nhập số lượng cá thể đếm được của từng loài hoặc từng nhóm, phân tách bằng dấu phẩy — ví dụ 10, 20, 30, 40. Công cụ sẽ cộng tổng các số liệu, áp dụng công thức Simpson, rồi trả về chỉ số đa dạng kèm theo chỉ số Simpson gốc, chỉ số nghịch đảo (số loài hiệu dụng), tổng số cá thể N và độ giàu loài S.
Giải thích công thức
Công thức được dùng là:
$$ D = 1 - \frac{\sum n_i\,(n_i - 1)}{N\,(N - 1)} \qquad \text{where } n_i = \text{species counts},\ N = \textstyle\sum n_i $$Với mỗi loài \(i\) có số lượng \(n_i\), ta tính \(n_i(n_i-1)\). Cộng các giá trị này trên tất cả các loài rồi chia cho \(N(N-1)\), trong đó \(N\) là tổng số cá thể của toàn bộ mẫu. Phân số này chính là chỉ số Simpson (xác suất để hai cá thể lấy ngẫu nhiên cùng thuộc một loài). Lấy 1 trừ đi giá trị đó ta được Chỉ số Đa dạng Simpson, tức xác suất để hai cá thể ngẫu nhiên thuộc về hai loài khác nhau.
Ví dụ minh họa
Giả sử một mẫu có số lượng 1, 1, 1 (ba loài, mỗi loài một cá thể). Khi đó \(N = 3\), và \(\sum n_i(n_i-1) = 0+0+0 = 0\) vì mỗi giá trị \(n_i(n_i-1)\) đều bằng 0. Chỉ số Simpson:
$$ \frac{0}{3 \times 2} = 0, \quad \text{nên } D = 1 - 0 = 1 $$là mức đa dạng tối đa có thể đạt được khi dữ liệu hoàn toàn đồng đều.
Câu hỏi thường gặp
Số càng lớn có nghĩa là càng đa dạng không? Đúng vậy — với dạng \( D = 1 - \text{Chỉ số Simpson} \) được dùng ở đây, giá trị gần 1 nghĩa là độ đa dạng cao, còn giá trị gần 0 nghĩa là một loài chiếm ưu thế áp đảo.
Chỉ số nghịch đảo là gì? \(1/D'\) (trong đó \(D'\) là chỉ số Simpson) cho ra "số loài hiệu dụng" — tức số loài có độ phong phú bằng nhau cần có để tạo ra đúng chỉ số quan sát được.
Tôi có thể dùng tỷ lệ thay cho số lượng không? Công cụ này sử dụng công thức dựa trên số lượng với \(N(N-1)\), nên yêu cầu số liệu là các số nguyên. Nếu bạn có dữ liệu dạng tỷ lệ, hãy dùng dạng Gini-Simpson \( 1 - \sum p_i^2 \).
