Hvad er Shannon-indekset og hvad er det til?

den Shannon indeks, Også kendt i litteraturen som Shannon-Weaver, bruges den til at kvantificere specifik biodiversitet. Symbolet H 'bruges til at repræsentere det, og dets værdier svinger mellem positive tal, generelt mellem 2, 3 og 4. I litteraturen er dette indeks en af ​​de mest populære til måling af biodiversitet.

Indekset tager højde for mængden af ​​arter, der findes i prøven, og den relative mængde individer, der findes for hver af arten. Det er at overveje artens rigdom og overflod.

Da den formel, der er involveret i beregningen, indebærer en logaritme, er der ingen maksimal værdi for indekset. Mindsteværdien er dog nul, hvilket angiver manglen på mangfoldighed - den eksisterende tilstand i en monokultur, for eksempel hvor der kun er en art.

Værdier lavere end 2 fortolkes som økosystemer med en relativt lav mangfoldighed af arter, mens de større end 3 er høje. Ørkenregionerne er eksempler på forskellige økosystemer.

Skovene i troperne og revene er derimod økosystemer med en temmelig høj biodiversitet af arter.

indeks

• 1 Historisk perspektiv
• 2 Definition
• 3 formel
• 4 fordele
• 5 Ensartethed
• 6 Anvendelighed
• 7 referencer

Historisk perspektiv

Shannon-indekset blev foreslået af Claude Elwood Shannon (1916 - 2001) med det formål at finde en foranstaltning, der kunne kvantificere entropi. Denne forsker var en matematiker og elektrisk ingeniør, en indfødt i USA.

Der er en vis forvirring med indeksets rigtige navn. Det fulde navn er Shannon-Weiner-indekset. Imidlertid henviser forfatterne mange gange til ham som Shannon Weaver-indeks.

Denne fejl opstod delvis, fordi Claude Shannon ved flere lejligheder arbejdede sammen med matematikeren Warren Weaver.

definition

Mangfoldighed er et af de vigtigste parametre, der bruges til at beskrive økosystemer.

Shannon-indekset er et indeks, der søger at måle forskelligheden af ​​arter, i betragtning af ensartetheden af ​​dem. Det er en anvendelse af informationsteori og er baseret på ideen om, at den største mangfoldighed svarer til større usikkerhed ved tilfældigt valg af en bestemt art..

Med andre ord formulerer indekset ensartetheden af ​​værdierne af betydning ved hjælp af alle arter i prøven.

Det kan tage følgende mindste og maksimale værdier: nul angiver, at der kun er en art, mens logaritmen til S (samlet antal arter i stikprøven) betyder, at alle arter er repræsenteret af samme antal individer.

Antag at vi har et hypotetisk økosystem med kun to arter. Lad os også tro at de er på samme frekvens (de er lige så almindelige). Således er usikkerheden 50%, da de to alternativer er lige mulige.

Den identifikation, der giver sikkerhed, er informationsenheden, kaldet "bit". Hvis vi for eksempel har fire ækvivalente arter, er mangfoldigheden to bits.

formel

Matematisk beregner vi Shannon-indekset ved hjælp af følgende udtryk:

H ' = - Σ pi ln pi

I udtrykket af indekset, variablen pi repræsenterer den proportionelle overflade af arten jeg, beregnet som tørvægten af ​​arten, opdelt på sin side af den totale tørvægt i prøven.

På denne måde kvantificerer indekset usikkerheden ved forudsigelsen af ​​identiteten af ​​en persons art, der er tilfældigt udtaget fra en prøve.

Desuden kan basen af ​​logaritmen anvendt i udtrykket vælges frit af forskeren. Shannon diskuterede selv logaritmerne i baserne 2, 10 og og, hvor hver svarede til forskellige måleenheder.

Således er enhederne binære cifre eller bit, decimaltal og naturlige cifre, for baserne 2, 10 og og, henholdsvis.

fordel

Shannon-indekset er en af ​​de mest anvendte i økologisk forskning, da dens anvendelse bærer visse fordele sammenlignet med de andre indekser af mangfoldighed, der er relativt populære.

For det første påvirkes indekset ikke signifikant af stikprøvestørrelsen. Flere undersøgelser har forsøgt at finde effekten af ​​stikprøvestørrelsen og har konkluderet, at størrelsen af ​​prøven virkelig har en meget lille effekt i forhold til målingerne af artens mangfoldighed.

For det andet fører anvendelsen af ​​indekset til indfangning af en stor mængde information, i kun ét matematisk udtryk. Dette er en meget nyttig funktion, hvis du vil kommunikere en betydelig mængde information til et bredt publikum.

Desuden er det afgørende for fortolkningen at sætte et indeks "i kontekst". Den første del består i at genkende de maksimale og minimale værdier, det kaster. I Shannon-indekset er det let at visualisere, at maksimum svarer til Log S, hvor S er rigdom og minimum er 0.

ensartethed

Shannon-indekset er baseret på et meget relevant begreb i økologi: ensartethed. Denne parameter refererer til den grad, som arten er repræsenteret i hele prøven.

Ekstremmene dækker en enkelt dominerende art og andre arter, der er til stede i meget lave tal (værdier af ensartethed tæt på 0), til alle arter repræsenteret af lige antal (værdier af ensartethed nær 1).

Ensartethed spiller en afgørende rolle i den økologiske analyse af mangfoldighed. For eksempel bliver Shannon-indekset mere følsomt for rigdom i mere ensartede samfund.

anvendelighed

Mangfoldighedsindekser anvendes i vid udstrækning i overvågning, ud fra økologisk synsvinkel og bevarelse af truede arter.

Indekserne for artens mangfoldighed har det særlige at opsummere en stor og vigtig mængde data, der kan bruges til at udlede egenskaberne af befolkningen.

Dette indeks er blevet brugt til at studere de forskellige virkninger af forstyrrelser og stress på mangfoldigheden af ​​lokalsamfund, både dyr og planter, da det giver komplekse oplysninger baseret på antallet af arter og ensartethed.

Endelig har sammenhængen mellem økosystemernes mangfoldighed og økosystemernes modstandsdygtighed været genstand for bred debat. Nogle undersøgelser har bekræftet denne tilgang.

referencer

1. Gliessman, S. R. (2002). Agroecology: økologiske processer i bæredygtigt landbrug. CATIE.
2. Núñez, E. F. (2008). Silvopastorale systemer etableret med Pinus radiata D. Don og Betula alba L. i Galicia. Santiago de Compostela Universitet.
3. Jorgensen, S. E. (2008). Encyclopædi af økologi, redigeret af Sven Erik Jørgensen, Brian D. Fath.
4. Kelly, A. (2016). Udvikling af målinger for egenkapital, mangfoldighed og konkurrence: Nye tiltag for skoler og universiteter. Routledge.
5. Pal, R., & Choudhury, A. K. (2014). En introduktion til planteplanktoner: mangfoldighed og økologi. Springer.
6. Pla, L. (2006). Biodiversitet: Indledning baseret på Shannon-indekset og rigdom. Interscience, 31(8), 583-590.
7. Pyron, M. (2010) Karakteriserende Fællesskaber. Natur Uddannelse Viden 3 (10): 39