Den Shannon indeks , også kjent i litteraturen som Shannon-Weaver, blir brukt til å kvantifisere spesifikke mangfoldet. Symbolet H 'brukes til å representere det, og verdiene svinger mellom positive tall, vanligvis mellom 2, 3 og 4. I litteraturen er denne indeksen en av de mest populære for måling av biologisk mangfold.
Indeksen tar hensyn til antall arter som finnes i prøven og det relative antall individer for hver av artene. Det vil si at den overveier artenes rikdom og overflod.
Kilde: pixabay.com
Siden formelen som er involvert i beregningen innebærer en logaritme, er det ingen maksimalverdi for indeksen. Minimumsverdien er imidlertid null, noe som indikerer fraværet av mangfold - tilstanden som eksisterer i en monokultur, for eksempel der det bare er én art.
Verdier mindre enn 2 tolkes som økosystemer med relativt lite artsmangfold, mens verdier større enn 3 er høye. Ørkenområder er eksempler på lite forskjellige økosystemer.
Tropiske skoger og skjær er derimot økosystemer med et ganske høyt biologisk mangfold av arter.
Historisk perspektiv
Shannon-indeksen ble foreslått av Claude Elwood Shannon (1916 - 2001), med sikte på å finne et tiltak som kunne kvantifisere entropi. Denne forskeren var en matematiker og elektroingeniør, opprinnelig fra USA.
Det er en viss forvirring med det faktiske navnet på indeksen. Det fulle navnet er Shannon-Weiner-indeksen. Imidlertid omtaler forfatterne ved mange anledninger Shannon-Weaver-indeksen.
Denne feilen skjedde delvis fordi Claude Shannon jobbet i samarbeid med matematikeren Warren Weaver ved flere anledninger.
Definisjon
Mangfold er en av de viktigste parameterne som brukes for å beskrive økosystemer.
Shannon-indeksen er en indeks som søker å måle artsmangfoldet, med tanke på deres enhetlighet. Det er en anvendelse av informasjonsteori, og er basert på ideen om at større mangfold tilsvarer større usikkerhet ved tilfeldig valg av en spesifikk art.
Med andre ord, indeksen formulerer enhetligheten av viktighetsverdiene på tvers av alle artene i prøven.
Det kan ta følgende minimums- og maksimumsverdier: null indikerer at det bare er én art, mens logaritmen til S (totalt antall arter i prøven) betyr at alle artene er representert av samme antall individer.
Anta at vi har et hypotetisk økosystem med bare to arter. La oss også tenke at de har samme frekvens (de er like). Dermed er usikkerheten 50%, siden de to alternativene er like mulige.
Identifikasjonen som gir vissheten er informasjonsenheten, kalt "bit". Hvis vi for eksempel har fire like arter, vil mangfoldet være to biter.
Formel
Matematisk beregner vi Shannon-indeksen ved hjelp av følgende uttrykk:
Ved uttrykk av indeksen representerer variabelen pi den proporsjonale overflod av arter i, beregnet som tørrvekten til arten, delt igjen etter den totale tørrvekten i prøven.
På denne måten kvantifiserer indeksen usikkerheten i prediksjonen om identiteten til arten til et individ som er hentet tilfeldig fra en prøve.
Videre kan basen til logaritmen som brukes i uttrykket fritt velges av forskeren. Shannon diskuterte selv logaritmer i base 2, 10 og e, der hver tilsvarte forskjellige måleenheter.
Dermed er enhetene binære sifre eller biter, desimalesifre og naturlige sifre for henholdsvis basis 2, 10 og e.
Fordel
Shannon-indeksen er en av de mest brukte i økologisk forskning, siden anvendelsen har visse fordeler, sammenlignet med de andre mangfoldsindeksene som er relativt populære.
For det første påvirkes ikke indeksen vesentlig av størrelsen på utvalget. Ulike studier har forsøkt å finne effekten av prøvestørrelsen og har konkludert med at prøvestørrelsen faktisk har en veldig liten effekt på målingene av artsmangfoldet.
For det andre fører anvendelsen av indeksen til fangst av en stor mengde informasjon, i bare ett matematisk uttrykk. Dette er en veldig nyttig funksjon hvis du vil kommunisere en betydelig mengde informasjon til et bredt publikum.
Videre er det å sette en indeks "i sammenheng" avgjørende for tolkningen. Den første delen er å gjenkjenne maksimums- og minimumsverdiene som den returnerer. I Shannon-indeksen er det lett å se at maksimum tilsvarer Log S, hvor S er formue og minimum er 0.
ensartethet
Shannon-indeksen er basert på et veldig relevant konsept i økologi: uniformitet. Denne parameteren refererer til i hvilken grad artene er representert i hele prøven.
Ekstreme inkluderer en eneste dominerende art og andre arter som er til stede i veldig lave antall (ensartethetsverdier nær 0), for alle arter representert med like antall (ensartethetsverdier nær 1).
Uniformitet spiller en grunnleggende rolle i den økologiske analysen av mangfold. I mer enhetlige lokalsamfunn blir Shannon-indeksen for eksempel mer følsom for rikdom.
Gyldighet
Mangfoldindekser er mye brukt i overvåkning, med tanke på økologi og bevaring av truede arter.
Artsmangfoldindekser har det spesielle ved å oppsummere en stor og viktig mengde data som kan brukes til å utlede populasjonskarakteristikker.
Denne indeksen har blitt brukt til å studere de forskjellige effektene av forstyrrelser og stress på mangfoldet av samfunn, både dyr og planter, ettersom den gir kompleks informasjon basert på antall arter og enhetlighet.
Endelig har koblingen mellom mangfoldet i økosystemer og deres spenst vært gjenstand for bred debatt. Noen studier har kunnet bekrefte denne tilnærmingen.
referanser
- Gliessman, SR (2002). Agroekologi: økologiske prosesser i bærekraftig landbruk. CATIE.
- Núñez, EF (2008). Silvopastoral systemer etablert med Pinus radiata D. Don og Betula alba L. i Galicia. Santiago de Compostela universitet.
- Jorgensen, SE (2008). Encyclopedia of ecology, redigert av Sven Erik Jorgensen, Brian D. Fath.
- Kelly, A. (2016). Utvikling av metrics for equity, mangfold og konkurranse: Nye tiltak for skoler og universiteter. Routledge.
- Pal, R., & Choudhury, AK (2014). En introduksjon til planteplanktoner: mangfold og økologi. Springer.
- Pla, L. (2006). Biodiversitet: Inferanse basert på Shannon-indeksen og formuen. Interciencia, 31 (8), 583-590.
- Pyron, M. (2010) Characterizing Communities. Naturopplæringskunnskap 3 (10): 39