Što je Shannon indeks i za što je namijenjen?



Shannonov indeks, Također poznat u literaturi kao Shannon-Weaver, koristi se za kvantificiranje specifične bioraznolikosti. Simbol H 'se koristi za prikazivanje, a njegove vrijednosti osciliraju između pozitivnih brojeva, općenito između 2, 3 i 4. U literaturi je ovaj indeks jedan od najpopularnijih za mjerenje bioraznolikosti..

Indeks uzima u obzir količinu vrsta koje postoje u uzorku i relativnu količinu pojedinaca koji postoje za svaku od vrsta. To znači promišljati bogatstvo i obilje vrste.

Budući da formula uključena u njen izračun uključuje logaritam, ne postoji maksimalna vrijednost indeksa. Međutim, minimalna vrijednost je nula, što ukazuje na odsutnost raznolikosti - postojeće stanje u monokulturi, na primjer, gdje postoji samo jedna vrsta.

Vrijednosti niže od 2 tumače se kao ekosustavi s relativno niskom raznolikošću vrsta, dok su one veće od 3 visoke. Pustinjske regije su primjeri različitih ekosustava.

Nasuprot tome, šume tropa i grebena su ekosustavi s prilično visokom biološkom raznolikošću vrsta..

indeks

  • 1 Povijesna perspektiva
  • 2 Definicija
  • 3 Formula
  • 4 Prednosti
  • 5 Ujednačenost
  • 6 Primjenjivost
  • 7 Reference

Povijesna perspektiva

Shannonov indeks predložio je Claude Elwood Shannon (1916. - 2001.) s ciljem pronalaženja mjere koja bi mogla kvantificirati entropiju. Ovaj je istraživač bio matematičar i inženjer elektrotehnike, rodom iz Sjedinjenih Država.

Postoji zbunjenost s pravim imenom indeksa. Puno ime je Shannon-Weiner indeks. Međutim, autori ga u više navrata nazivaju indeksom Shannon-Weaver.

Do te je pogreške došlo djelomično jer je Claude Shannon u nekoliko navrata surađivao s matematičarem Warrenom Weaverom.

definicija

Raznolikost je jedan od najvažnijih parametara za opisivanje ekosustava.

Shannonov indeks je indeks koji nastoji izmjeriti raznolikost vrsta, s obzirom na njihovu ujednačenost. To je primjena teorije informacija i temelji se na ideji da najveća raznolikost odgovara većoj nesigurnosti u odabiru određene vrste nasumce..

Drugim riječima, indeks formulira ujednačenost važnih vrijednosti pomoću svih vrsta u uzorku.

Može uzeti sljedeće minimalne i maksimalne vrijednosti: nula označava da postoji samo jedna vrsta, dok je logaritam od S (ukupan broj vrsta u uzorku) znači da sve vrste predstavljaju isti broj jedinki.

Pretpostavimo da imamo hipotetski ekosustav sa samo dvije vrste. Uzmimo također da su na istoj frekvenciji (jednako su uobičajeni). Dakle, nesigurnost je 50%, budući da su dvije alternative jednako moguće.

Identifikacija koja daje izvjesnost je jedinica informacije koja se naziva "bit". Ako imamo, na primjer, četiri jednakovrijedne vrste, raznolikost će biti dva bita.

formula

Matematički izračunavamo Shannonov indeks pomoću sljedećeg izraza:

H ' = - Σ pobožan ln pobožan

U izrazu indeksa, varijabla pobožan predstavlja proporcionalno obilje vrste ja, Izračunava se kao suha masa vrste, koja se zauzvrat dijeli s ukupnom težinom suhe tvari u uzorku.

Na taj način indeks kvantificira nesigurnost u predviđanju identiteta vrste pojedinca koja se uzima nasumce iz uzorka.

Osim toga, istraživač može slobodno odabrati bazu logaritma korištenog u izrazu. Shannon je sam raspravljao o logaritmima u osnovama 2, 10 i i, gdje je svaki odgovarao različitim jedinicama mjera.

Dakle, jedinice su binarne znamenke ili bitovi, decimalne znamenke i prirodne znamenke za baze 2, 10 i i, odnosno.

korist

Shannonov indeks jedan je od najkorištenijih u ekološkom istraživanju, budući da njegova primjena ima određene prednosti u usporedbi s drugim indeksima raznolikosti koji su relativno popularni..

Prvo, veličina indeksa ne utječe značajno na veličinu uzorka. Nekoliko je studija pokušalo pronaći učinak veličine uzorka i zaključilo je da veličina uzorka ima vrlo blagi učinak u pogledu mjerenja raznolikosti vrsta..

Drugo, primjena indeksa dovodi do hvatanja velike količine informacija, u samo jednom matematičkom izrazu. Ovo je vrlo korisna značajka ako želite prenijeti značajnu količinu informacija široj publici.

Osim toga, stavljanje indeksa "u kontekst" ključno je za njegovo tumačenje. Prvi dio sastoji se u prepoznavanju maksimalnih i minimalnih vrijednosti koje baca. U Shannonovu indeksu lako je zamisliti da maksimum odgovara Logu S, gdje S je bogatstvo, a minimum 0.

ravnomjernost

Shannonov indeks temelji se na vrlo relevantnom konceptu u ekologiji: ujednačenost. Ovaj se parametar odnosi na stupanj u kojem su vrste zastupljene u cijelom uzorku.

Ekstremi obuhvaćaju jednu dominantnu vrstu i druge vrste prisutne u vrlo malim brojevima (vrijednosti ujednačenosti blizu 0), za sve vrste predstavljene jednakim brojem (vrijednosti ujednačenosti blizu 1)..

Ujednačenost igra temeljnu ulogu u ekološkoj analizi različitosti. Na primjer, u ujednačenijim zajednicama, Shannonov indeks postaje osjetljiviji na bogatstvo.

primjenjivost

Indeksi raznolikosti su široko korišteni u praćenju, sa stajališta ekologije i očuvanja ugroženih vrsta.

Indeksi raznolikosti vrsta imaju osobitost da sumiraju veliku i važnu količinu podataka koji se mogu koristiti za zaključivanje karakteristika populacije.

Ovaj indeks korišten je za proučavanje različitih učinaka poremećaja i stresa na raznolikost zajednica, i životinja i biljaka, budući da pruža složene informacije na temelju broja vrsta i ujednačenosti.

Konačno, veza između raznolikosti ekosustava i otpornosti ekosustava bila je predmet široke rasprave. Neka su istraživanja potvrdila ovaj pristup.

reference

  1. Gliessman, S.R. (2002). Agroekologija: ekološki procesi u održivoj poljoprivredi. CATIE.
  2. Núñez, E. F. (2008). Silvopastoralni sustavi uspostavljeni s Pinus radiata D. Don i Betula alba L. u Galiciji. Sveučilište Santiago de Compostela.
  3. Jorgensen, S.E. (2008). Enciklopedija ekologije koju je uredio Sven Erik Jorgensen, Brian D. Fath.
  4. Kelly, A. (2016). Razvijanje metrike za pravednost, raznolikost i konkurenciju: Nove mjere za škole i sveučilišta. Routledge.
  5. Pal, R., & Choudhury, A.K. (2014). Uvod u fitoplanktone: raznolikost i ekologija. skakač.
  6. Pla, L. (2006). Bioraznolikost: Zaključak temeljen na Shannonovu indeksu i bogatstvu. Interscience, 31(8), 583-590.
  7. Pyron, M. (2010) Karakterizacija zajednica. Prirodoslovno znanje 3 (10): 39