Indeks Shannon

Wskaźnik Shannon mierzy różnorodność biologiczną ekosystemów

Co to jest indeks Shannon?

On Indeks Shannon, Znany również w literaturze jako Shannon-Weaver, służy do pomiaru określonej różnorodności biologicznej, to znaczy ilości różnych mikroorganizmów i organizmów w ekosystemie.

Symbol H 'służy do reprezentowania go, a jego wartości obejmują liczby dodatnie, zwykle między 2, 3 a 4. W literaturze ten wskaźnik jest jednym z najpopularniejszych do pomiaru różnorodności biologicznej.

Indeks uwzględnia ilość gatunków, które istnieją w próbce i względną liczbę osobników dla każdego z gatunków. Oznacza to, że rozważa bogactwo i obfitość gatunków.

Ponieważ wzór związany z jego obliczeniami obejmuje logarytm, nie ma maksymalnej wartości dla indeksu. Jednak minimalna wartość wynosi zero, co wskazuje na brak różnorodności -na przykład stan istniejący w monokulturze, gdzie jest tylko jeden gatunek-.

Interpretowane jest, że wartości mniejsze niż 2 są ekosystemami o stosunkowo niskiej różnorodności gatunków, podczas gdy osoby powyżej 3 są wysokie. Regiony pustynne są przykładami małych różnorodnych ekosystemów.

Natomiast tropiki i rafy są ekosystemami o różnorodności biologicznej dość wysokich gatunków.

Perspektywa historyczna

Wskaźnik Shannona został zaproponowany przez Claude Elwood Shannon (1916-2001), w celu znalezienia miary, który mógłby określić ilościowo entropię. Ten badacz był matematykiem i inżynierem elektrycznym, pochodzącym ze Stanów Zjednoczonych.

Istnieje pewne zamieszanie z prawdziwą nazwą indeksu. Pełna nazwa to Shannon-Weiner Indeks. Jednak przy wielu przypadkach autorzy nazywają go indeksem Shannon-Wever.

Może ci służyć: Taenia saginata: Charakterystyka, morfologia, cykl biologiczny

Ten błąd wystąpił częściowo, ponieważ Claude Shannon kilkakrotnie współpracował z matematykiem Warren.

Definicja

Różnorodność jest jednym z najważniejszych parametrów używanych do opisania ekosystemów.

Indeks Shannon to wskaźnik, który ma na celu zmierzenie różnorodności gatunków, biorąc pod uwagę ich jednolitość. Jest to zastosowanie teorii informacji i opiera się na idei, że największa różnorodność odpowiada większej niepewności w losowym wyborze określonego gatunku.

Innymi słowy, wskaźnik formułuje jednolitość wartości ważności przez wszystkie gatunki w próbce.

Możesz przyjąć następujące wartości minimum i maksymalne: zero wskazuje, że istnieje tylko jeden gatunek, podczas gdy logarytm S (Całkowita liczba gatunków w próbie) oznacza, że ​​wszystkie gatunki są reprezentowane przez tę samą liczbę osobników.

Załóżmy, że mamy hipotetyczny ekosystem z tylko dwoma gatunkami. Pomyślmy również, że są one na tej samej częstotliwości (są równe). Zatem niepewność wynosi 50%, ponieważ dwie alternatywy są równie możliwe.

Identyfikacja przyznana przez pewność jest jednostką informacyjną, zwaną „bit”. Jeśli mamy na przykład cztery gatunki nierówne, różnorodność będzie dwoma bitami.

Formuła

Matematycznie wskaźnik Shannona jest obliczany na podstawie następującego wyrażenia:

H ' = - σ Liczba Pi Ln Liczba Pi

W wyrażeniu indeksu zmienna Liczba Pi reprezentuje proporcjonalną liczebność gatunku Siema, obliczone jako sucha masa gatunku, z kolei podzielona przez całkowitą suchą masę w próbce.

Może ci służyć: fotoliza

W ten sposób wskaźnik określa niepewność w przewidywaniu tożsamości gatunku osoby, która jest losowo pobierana z próbki.

Ponadto podstawę logarytmu zastosowanego w wyrażeniu może być swobodnie wybierana przez naukowca. Sam Shannon omawiał logarytmy na bazie 2, 10 i I, gdzie każda z nich odpowiadała różnym jednostkom miar.

Zatem jednostki są cyframi binarnymi lub bitami, cyframi dziesiętnymi i cyframi naturalnymi dla podstaw 2, 10 i I, odpowiednio.

Zalety

Indeks Shannon jest jednym z najczęściej wykorzystywanych w badaniach ekologicznych, ponieważ jego zastosowanie pociąga za sobą pewne zalety, w porównaniu z innymi wskaźnikami różnorodności, które są stosunkowo popularne.

- Po pierwsze, wielkość próby nie ma znacząco na wskaźnik. Kilka badań starało się znaleźć efekt wielkości próby i doszło do wniosku, że tak naprawdę wielkość próby ma bardzo niewielki wpływ na pomiary różnorodności gatunku.

- Po drugie, aplikacja indeksu prowadzi do przechwytywania dużej ilości informacji, w wyrażeniu matematycznym. Jest to bardzo przydatna cecha, jeśli chcesz przekazać znaczną ilość informacji szerokiej publiczności.

- Ponadto umieszczenie indeksu „kontekstu” ma kluczowe znaczenie dla interpretacji. Pierwszą częścią jest rozpoznanie maksymalnych i minimalnych wartości, które wyrzuca. W indeksie Shannon łatwo jest wizualizować, że maksimum odpowiada dziennikowi S, Gdzie S To bogactwo, a minimum to 0.

Może ci służyć: czerwony fenol: cechy, przygotowanie, zastosowania

Jednolitość

Indeks Shannon oparty jest na bardzo istotnej koncepcji ekologii: jednolitość. Ten parametr odnosi się do stopnia, w jakim gatunki są reprezentowane w całej próbce.

Skrajności obejmują jeden dominujący gatunek i inne gatunki obecne w bardzo niskiej liczbie (wartości jednolitości bliskie 0), do wszystkich gatunków reprezentowanych przez równe liczby (wartości jednorodności bliskie 1).

Jednomierność odgrywa fundamentalną rolę w ekologicznej analizie różnorodności. Na przykład w bardziej jednolitych społecznościach indeks Shannona staje się bardziej wrażliwy na bogactwo.

Zastosowanie

Wskaźniki różnorodności są szeroko stosowane w monitorowaniu, z punktu widzenia ekologii i ochrony zagrożonych gatunków.

Wskaźniki różnorodności gatunków mają osobliwość podsumowania dużej i ważnej ilości danych, które można wykorzystać do wnioskowania o cechach populacji.

Wskaźnik ten został wykorzystany do badania różnych skutków zakłóceń i stresu w różnorodności społeczności, zarówno zwierząt, jak i roślin, ponieważ zapewnia złożone informacje oparte na liczbie gatunków i jednolitości.

Wreszcie związek między różnorodnością ekosystemów a ich odpornością był przedmiotem szerokiej debaty. Niektóre badania udało się potwierdzić to podejście.

Bibliografia

1. Núñez, e. F. Systemy silvopastoral ustanowione z Pinus radiata d. Don i Betula alba L. w Galicji. Santiago de Compostela University.
2. Kelly, a. Opracowywanie wskaźników kapitału własnego, różnorodności i konkurencji: nowe środki dla szkół i uniwersytetów. Routledge.