Indice de diversité de Simpson

Définition de l'indice de diversité de Simpson

L'indice de diversité de Simpson a été créé par Edward Hugh Simpson, un scientifique anglais, en 1949. Il est important de noter qu'il est différent de l'indice de similarité de Simpson, fondé par le scientifique américain George Gaylord Simpson en 1960. En écologie, l'indice de diversité de Simpson est utilisé pour mesurer le niveau de biodiversité d'une zone donnée. Plus précisément, il s'intéresse à la diversité des espèces présentes. Pour la déterminer, l'indice de diversité de Simpson prend en compte deux facteurs : la richesse et la régularité.

Richesse d'un écosystème

La richesse en espèces fait référence au nombre total d'espèces présentes dans un écosystème. Plus il y a d'espèces dans un écosystème, plus le niveau de richesse est élevé. La mesure de la richesse seule ne permet pas de prendre en compte l'abondance relative des espèces. Pour la mesurer, il faut s'intéresser à la régularité des espèces.

Exemple de richesse dans un écosystème

Un bon exemple de richesse en espèces est l'écosystème le plus riche en biodiversité de la planète : la forêt amazonienne. L'Amazonie abrite une très grande quantité d'espèces vivantes dans le monde, dont un tiers de toutes les espèces d'arbres tropicaux. L'Amazonie abrite plus de trois millions d'espèces différentes d'organismes, dont 1300 espèces d'oiseaux, plus de 400 espèces de mammifères, près de 400 espèces de reptiles, plus de 2500 espèces d'arbres et, selon les prévisions, plus de 2,5 millions d'espèces d'insectes, dont beaucoup n'ont pas encore été découvertes. Comme la plupart des sites les plus riches en biodiversité du monde, l'Amazonie est gravement menacée par la destruction de l'habitat, qui a considérablement augmenté ces dernières années.

L'équilibre dans un écosystème

La régularité des espèces fait référence à la taille relative de la population de chaque espèce présente dans un écosystème. Il est important de mesurer la régularité, car un écosystème dominé de façon écrasante par une seule espèce ou un petit nombre d'espèces présente une diversité bien moindre qu'un écosystème réparti de façon plus équilibrée entre de nombreuses espèces différentes.

Exemple de péréquation dans un écosystème

Le Pantanal brésilien, par exemple, est un écosystème très diversifié avec de nombreuses espèces et un niveau élevé de biodiversité. Cependant, l'écosystème présente une abondance écrasante de deux grandes espèces de vertébrés - le caïman yacare(Caiman yacare), dont le nombre est estimé à près de 10 millions (Fig. 2), et le capybara(Hydrochoerus hydrochaeris).

Dans le cas du caïman yacare, cette domination écrasante empêche les autres espèces de crocodiliens de prendre pied de façon significative dans l'écosystème du Pantanal, la seule autre espèce proche étant le caïman nain de Cuvier(Paleosuchus palpebrosus), qui est relégué en marge du Pantanal en nombre relativement faible, en raison de la domination du caïman yacare dans la région. Cela contraste avec l'Amazonie, qui abrite cinq des six espèces de caïmans existantes, et parfois quatre espèces dans une même zone d'habitat !

Formule de l'indice de diversité de Simpson

Pour déterminer la diversité d'une zone, nous devons utiliser l'une des équations associées à l'indice de diversité de Simpson. Dans l'équation suivante, "N" indique le nombre total d'organismes, "n" la population de chaque espèce et "D" l'indice de diversité de la zone (un chiffre plus élevé indique un écosystème plus diversifié).

\[D = \frac{\sum{n_i(n_i-1)}}{N(N-1)}\]

Exemple d'indice de diversité de Simpson

À l'aide de l'équation ci-dessus, nous allons déterminer l'indice de diversité de chacun de ces écosystèmes et déterminer quelle zone présente le niveau de diversité le plus élevé. Suis les instructions et essaie de trouver les réponses par toi-même.

Écosystème A (rivière Adélaïde)

Ecosystème B (zones humides du Pantanal)

Ecosystème A (rivière Adélaïde)

\[D = \frac{24995000+1599960000+249500+561750+8997000}{49250(49250-1)} = \frac{1634763250}{2425316250} = 0,67\]

Écosystème B (zones humides du Pantanal)

\[D = \frac{999999000000+62250+249500+15996000+99990000+249500 +999999000000}{2015250(2015250-1)} = \frac{2000114547250}{4061230547250} = 0,49\]

Comme tu peux le voir, l'indice de diversité de la rivière Adélaïde est de 0,67, alors qu'il est de 0,49 pour les zones humides du Pantanal, ces dernières ont donc un niveau de diversité inférieur à celui de la rivière Adélaïde.

L'indice de diversité de Shannon

L'indice de diversité de Shannon, également connu sous le nom d'indice de Shannon-Wiener, est une autre façon de mesurer la biodiversité d'une zone. Cet indice utilise la formule de l'entropie créée par Claude Shannon et l'utilise dans le contexte de la biodiversité. Comme l'indice de diversité de Simpson, l'indice de diversité de Shannon tient compte à la fois de la richesse et de la régularité des espèces. L'indice est noté"H" et utilise l'équation suivante, où Pi indique la proportion de chaque espèce :

\[H = -\sum{[p_i \cdot \ln(p_i)]}\].

Pour déterminer "H", nous devons suivre les étapes suivantes :

1.) Détermine la somme de tous les organismes de l'échantillon.

2.) Détermine la proportion que chaque espèce occupe par rapport à la population totale d'organismes (Pi).

3.) Pour chaque "Pi", multiplie par ln(Pi).

4.) Détermine la somme de tous les résultats, qui est ton "H".

Exemple

Écosystème (fleuve Zambèze)

Notre "H" (indice de diversité de Shannon) est donc de 1,21.

Lequel est le meilleur ? L'indice de diversité de Simpson ou l'indice de diversité de Shannon ?

Les deux indices ont leur utilité et peuvent être aussi importants l'un que l'autre, selon les circonstances. L'indice de diversité de Simpson a tendance à mettre davantage l'accent sur la régularité, alors que l'indice de diversité de Shannon se préoccupe davantage de la richesse des espèces. Ainsi, l'indice de diversité de Simpson accorde une plus grande valeur à la dominance des espèces que l'indice de diversité de Shannon.