Hva er Shannon-indeksen og hva er den til?

1499
David Holt

De Shannon-indeks, også kjent i litteraturen som Shannon-Weaver, brukes den til å kvantifisere spesifikk biologisk mangfold. Symbolet H 'brukes til å representere det, og verdiene varierer 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 utvalget og det relative antallet individer som er for hver av artene. Det vil si at den vurderer artenes rikdom og overflod.

Kilde: Pixabay.com

Siden formelen som er involvert i beregningen innebærer en logaritme, er det ingen maksimumsverdi for indeksen. Imidlertid er minimumsverdien null, noe som indikerer fraværet av mangfold - tilstanden som eksisterer i en monokultur, for eksempel der det bare er en art..

Verdier mindre enn 2 tolkes som økosystemer med relativt lav artsmangfold, mens verdier større enn 3 er høye. Ørkenregioner er eksempler på lite varierte økosystemer.

Tropiske skoger og skjær er derimot økosystemer med en ganske høy biologisk mangfold av arter.

Artikkelindeks

  • 1 Historisk perspektiv
  • 2 Definisjon
  • 3 Formel
  • 4 Fordeler
  • 5 Ensartethet
  • 6 Brukbarhet
  • 7 Referanser

Historisk perspektiv

Shannon-indeksen ble foreslått av Claude Elwood Shannon (1916 - 2001), med sikte på å finne et mål 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-indeks. Imidlertid refererer forfatterne ved mange anledninger til det som 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 til å beskrive økosystemer.

Shannon-indeksen er en indeks som søker å måle mangfoldet av arter, med tanke på deres ensartethet. Det er en anvendelse av informasjonsteori, og er basert på ideen om at større mangfold tilsvarer større usikkerhet ved tilfeldig valg av en bestemt art.

Med andre ord formulerer indeksen ensartetheten av viktighetsverdier på tvers av alle arter i utvalget..

Det kan ta følgende minimums- og maksimumsverdier: null indikerer at det bare er en art, mens logaritmen til S (totalt antall arter i utvalget) betyr at alle arter 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 hyppige). Dermed er usikkerheten 50%, siden de to alternativene er like mulige.

Identifikasjonen som gir sikkerhet er enheten for informasjon, kalt "bit". Hvis vi for eksempel har fire like mange arter, vil mangfoldet være to biter.

Formel

Matematisk beregner vi Shannon-indeksen ved hjelp av følgende uttrykk:

H ' = - Σ pi ln pi

I indeksuttrykket, variabelen pi representerer proporsjonal overflod av arten Jeg, beregnet som tørrvekten til arten, delt i sin tur av den totale tørrvekten i prøven.

På denne måten kvantifiserer indeksen usikkerheten i spådommen om identiteten til arten til et individ som er tatt tilfeldig fra et utvalg..

Videre kan basen til logaritmen som brukes i uttrykket velges fritt av forskeren. Shannon selv diskuterte logaritmer i base 2, 10 og og, hvor hver tilsvarte forskjellige måleenheter.

Enhetene er således binære sifre eller bits, desimaltegn og naturlige sifre, for basene 2, 10 og og, henholdsvis.

Fordel

Shannon-indeksen er en av de mest brukte i økologisk forskning, siden applikasjonen har visse fordeler, sammenlignet med de andre mangfoldsindeksene som er relativt populære..

For det første påvirkes ikke indeksen vesentlig av utvalgsstørrelsen. Ulike studier har søkt å finne effekten av prøvestørrelsen, og har konkludert med at prøvestørrelsen faktisk har en veldig liten effekt på målingene av artens mangfold..

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 dens tolkning. Den første delen er å gjenkjenne maksimums- og minimumsverdiene den returnerer. I Shannon-indeksen er det lett å se at maksimum tilsvarer Loggen S, hvor S er rikdom og minimum er 0.

Ensartethet

Shannon-indeksen er basert på et veldig relevant begrep innen økologi: ensartethet. Denne parameteren refererer til i hvilken grad arten er representert gjennom hele prøven..

Ekstremene inkluderer en enkelt dominerende art og andre arter som er tilstede i svært lave tall (ensartethetsverdier nær 0), til alle arter representert med like mange (uniformitetsverdier nær 1).

Uniformitet spiller en grunnleggende rolle i den økologiske analysen av mangfold. For eksempel, i mer ensartede samfunn, blir Shannon-indeksen mer følsom for rikdom.

Anvendbarhet

Mangfoldighetsindekser er mye brukt i overvåking, sett fra økologi og bevaring av truede arter..

Artsdiversitetsindekser har det spesielle å oppsummere en stor og viktig mengde data som kan brukes til å utlede populasjonsegenskaper..

Denne indeksen har blitt brukt til å studere de forskjellige effektene av forstyrrelser og stress på mangfoldet av samfunn, både av dyr og planter, siden den gir kompleks informasjon basert på antall arter og ensartethet..

Til slutt har koblingen mellom mangfoldet av økosystemer og deres motstandskraft vært gjenstand for bred debatt. Noen studier har vært i stand til å bekrefte denne tilnærmingen.

Referanser

  1. Gliessman, S. R. (2002). Agroøkologi: økologiske prosesser i bærekraftig jordbruk. CATIE.
  2. Núñez, E. F. (2008). Silvopastoralsystemer etablert med Pinus radiata D. Don og Betula alba L. i Galicia. Santiago de Compostela universitet.
  3. Jorgensen, S. E. (2008). Encyclopedia of ecology, redigert av Sven Erik Jorgensen, Brian D. Fath.
  4. Kelly, A. (2016). Utvikling av beregninger for egenkapital, mangfold og konkurranse: Nye tiltak for skoler og universiteter. Routledge.
  5. Pal, R., og Choudhury, A. K. (2014). En introduksjon til planteplanktoner: mangfold og økologi. Springer.
  6. Pla, L. (2006). Biologisk mangfold: Slutning basert på Shannon-indeks og rikdom. Intercience31(8), 583-590.
  7. Pyron, M. (2010) Karakteriserende fellesskap. Naturopplæring Kunnskap 3 (10): 39

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.