Vad är Shannon-indexet och vad är det för?

3132
Philip Kelley

De Shannon index, även känd i litteraturen som Shannon-Weaver, används den för att kvantifiera specifik biologisk mångfald. Symbolen H 'används för att representera den, och dess värden sträcker sig mellan positiva tal, i allmänhet mellan 2, 3 och 4. I litteraturen är detta index ett av de mest populära för att mäta biologisk mångfald.

Indexet tar hänsyn till antalet arter som finns i provet och det relativa antalet individer som finns för varje art. Det vill säga, det överväger artens rikedom och överflöd.

Källa: Pixabay.com

Eftersom formeln i beräkningen innefattar en logaritm finns det inget maximivärde för indexet. Minimivärdet är dock noll, vilket indikerar frånvaron av mångfald - det tillstånd som finns i en monokultur, till exempel där det bara finns en art..

Värden mindre än 2 tolkas som ekosystem med relativt låg artsdiversitet, medan värden större än 3 är höga. Ökenregioner är exempel på inte särskilt olika ekosystem.

Tropiska skogar och rev är däremot ekosystem med en ganska hög biologisk mångfald av arter.

Artikelindex

  • 1 Historiskt perspektiv
  • 2 Definition
  • 3 Formel
  • 4 Fördelar
  • 5 enhetlighet
  • 6 Tillämplighet
  • 7 Referenser

Historiskt perspektiv

Shannon-indexet föreslogs av Claude Elwood Shannon (1916 - 2001) i syfte att hitta ett mått som skulle kunna kvantifiera entropi. Denna forskare var en matematiker och elektrotekniker, ursprungligen från USA.

Det finns viss förvirring med indexets faktiska namn. Det fullständiga namnet är Shannon-Weiner-index. Men vid många tillfällen kallar författarna det som Shannon-Weaver-indexet..

Detta fel inträffade delvis eftersom Claude Shannon arbetade i samarbete med matematikern Warren Weaver vid flera tillfällen.

Definition

Mångfald är en av de viktigaste parametrarna som används för att beskriva ekosystem.

Shannon-indexet är ett index som försöker mäta mångfalden av arter, med tanke på deras enhetlighet. Det är en tillämpning av informationsteori och bygger på tanken att större mångfald motsvarar större osäkerhet vid slumpmässigt val av en specifik art.

Med andra ord formulerar indexet enhetligheten av viktighetsvärden för alla arter i provet..

Det kan ta följande minimi- och maxvärden: noll indikerar att det bara finns en art, medan logaritmen till S (totalt antal arter i provet) betyder att alla arter representeras av samma antal individer.

Antag att vi har ett hypotetiskt ekosystem med bara två arter. Låt oss också tänka att de har samma frekvens (de är lika ofta). Osäkerheten är således 50%, eftersom de två alternativen är lika möjliga.

Identifieringen som ger säkerhet är informationsenheten, kallad "bit". Om vi ​​till exempel har fyra ekvivalenta arter kommer mångfalden att vara två bitar.

Formel

Matematiskt beräknar vi Shannon-indexet med följande uttryck:

H ' = - Σ pi ln pi

I indexuttrycket, variabeln pi representerar artens proportionella överflöd i, beräknas som arten torrvikt, dividerad i sin tur med den totala torrvikten i provet.

På detta sätt kvantifierar index osäkerheten i förutsägelsen av identiteten hos en individs art som tas slumpmässigt från ett prov..

Dessutom kan basen för logaritmen som används i uttrycket fritt väljas av forskaren. Shannon själv diskuterade logaritmer i bas 2, 10 och och, där var och en motsvarade olika måttenheter.

Således är enheterna binära siffror eller bitar, decimalsiffror och naturliga siffror, för bas 2, 10 och och, respektive.

Fördel

Shannon-indexet är ett av de mest använda inom ekologisk forskning, eftersom dess tillämpning medför vissa fördelar jämfört med andra mångfaldsindex som är relativt populära..

För det första påverkas inte indexet signifikant av urvalsstorleken. Olika studier har försökt hitta effekten av provstorleken och har dragit slutsatsen att provstorleken verkligen har en mycket liten effekt på mätningarna av artens mångfald..

För det andra leder tillämpningen av index till att fånga en stor mängd information, i bara ett matematiskt uttryck. Detta är en mycket användbar funktion om du vill kommunicera en betydande mängd information till en bred publik..

Dessutom är det viktigt att sätta ett index "i sammanhang" för dess tolkning. Den första delen är att känna igen max- och minimivärden som den returnerar. I Shannon-indexet är det lätt att se att maximumet motsvarar Loggen S, var S är rikedom och lägsta är 0.

Enhetlighet

Shannon-indexet bygger på ett mycket relevant begrepp inom ekologi: enhetlighet. Denna parameter hänvisar till i vilken utsträckning arten representeras i hela provet..

Extremerna inkluderar en enda dominerande art och andra arter som finns i mycket låga antal (enhetlighetsvärden nära 0), till alla arter representerade av lika antal (enhetlighetsvärden nära 1).

Enhetlighet spelar en grundläggande roll i den ekologiska analysen av mångfald. I mer enhetliga samhällen blir till exempel Shannon-indexet mer känsligt för rikedom.

Tillämplighet

Mångfaldsindex används i stor utsträckning vid övervakning ur ekologi och bevarande av hotade arter..

Artsdiversitetsindex har det speciella att sammanfatta en stor och viktig mängd data som kan användas för att härleda populationsegenskaper..

Detta index har använts för att studera de olika effekterna av störningar och stress på mångfalden av samhällen, både hos djur och växter, eftersom det ger komplex information baserat på antal arter och enhetlighet..

Slutligen har kopplingen mellan mångfalden av ekosystem och deras motståndskraft varit föremål för bred debatt. Vissa studier har kunnat bekräfta detta tillvägagångssätt.

Referenser

  1. Gliessman, S. R. (2002). Agroekologi: ekologiska processer inom hållbart jordbruk. CATIE.
  2. Núñez, E. F. (2008). Silvopastoral system etablerade med Pinus radiata D. Don och Betula alba L. i Galicien. Santiago de Compostela-universitetet.
  3. Jorgensen, S. E. (2008). Encyclopedia of ecology, redigerad av Sven Erik Jorgensen, Brian D. Fath.
  4. Kelly, A. (2016). Utveckla mått för rättvisa, mångfald och konkurrens: Nya åtgärder för skolor och universitet. Routledge.
  5. Pal, R. och Choudhury, A. K. (2014). En introduktion till fytoplanktoner: mångfald och ekologi. Springer.
  6. Pla, L. (2006). Biodiversitet: Slutsats baserat på Shannon-index och rikedom. Intercience31(8), 583-590.
  7. Pyron, M. (2010) Karakteriserande gemenskaper. Naturutbildning Kunskap 3 (10): 39

Ingen har kommenterat den här artikeln än.