Ce este indicele Shannon și la ce servește?

4464
Anthony Golden

Indicele Shannon, cunoscut și în literatură sub numele de Shannon-Weaver, este folosit pentru a cuantifica biodiversitatea specifică. Simbolul H 'este folosit pentru a-l reprezenta, iar valorile sale variază între numere pozitive, în general între 2, 3 și 4. În literatură, acest indice este unul dintre cele mai populare pentru măsurarea biodiversității.

Indicele ia în considerare numărul de specii care există în eșantion și numărul relativ de indivizi care există pentru fiecare dintre specii. Adică contemplă bogăția și abundența speciilor.

Sursa: pixabay.com

Deoarece formula implicată în calculul său implică un logaritm, nu există o valoare maximă pentru index. Cu toate acestea, valoarea minimă este zero, indicând absența diversității - condiția existentă într-o monocultură, de exemplu, unde există o singură specie..

Valorile mai mici de 2 sunt interpretate ca ecosisteme cu diversitate relativ mică de specii, în timp ce valorile mai mari de 3 sunt ridicate. Regiunile deșertului sunt exemple de ecosisteme nu foarte diverse.

În schimb, pădurile tropicale și recifele sunt ecosisteme cu o biodiversitate destul de mare de specii.

Indice articol

  • 1 Perspectiva istorică
  • 2 Definiție
  • 3 Formula
  • 4 Avantaje
  • 5 Uniformitate
  • 6 Aplicabilitate
  • 7 Referințe

Perspectiva istorica

Indicele Shannon a fost propus de Claude Elwood Shannon (1916 - 2001), cu scopul de a găsi o măsură care să cuantifice entropia. Acest cercetător a fost matematician și inginer electric, originar din Statele Unite.

Există o oarecare confuzie cu numele real al indexului. Numele complet este indexul Shannon-Weiner. Cu toate acestea, în multe ocazii, autorii se referă la acesta drept indicele Shannon-Weaver..

Această eroare s-a produs, parțial, deoarece Claude Shannon a lucrat în colaborare cu matematicianul Warren Weaver de mai multe ori.

Definiție

Diversitatea este unul dintre cei mai importanți parametri utilizați pentru a descrie ecosistemele.

Indicele Shannon este un indice care caută să măsoare diversitatea speciilor, având în vedere uniformitatea acestora. Este o aplicație a teoriei informației și se bazează pe ideea că o diversitate mai mare corespunde unei incertitudini mai mari în alegerea aleatorie a unei specii specifice.

Cu alte cuvinte, indicele formulează uniformitatea valorilor de importanță pentru toate speciile din eșantion..

Poate lua următoarele valori minime și maxime: zero indică faptul că există o singură specie, în timp ce logaritmul S (numărul total de specii din eșantion) înseamnă că toate speciile sunt reprezentate de același număr de indivizi.

Să presupunem că avem un ecosistem ipotetic cu doar două specii. Să ne gândim, de asemenea, că sunt la aceeași frecvență (sunt echivalente). Astfel, incertitudinea este de 50%, deoarece cele două alternative sunt la fel de posibile.

Identificarea care oferă certitudinea este unitatea de informații, numită „bit”. Dacă avem, de exemplu, patru specii echivalente, diversitatea va fi de doi biți.

Formulă

Matematic, calculăm indicele Shannon cu ajutorul următoarei expresii:

H ' = - Σ pi ln pi

În expresia indexului, variabila pi reprezintă abundența proporțională a speciei eu, calculat ca greutate uscată a speciei, împărțit, la rândul său, la greutatea totală uscată din eșantion.

În acest fel, indicele cuantifică incertitudinea în predicția identității speciei unui individ care este preluată la întâmplare dintr-un eșantion..

Mai mult, baza logaritmului utilizat în expresie poate fi aleasă în mod liber de către cercetător. Shannon însuși a discutat logaritmii în baza 2, 10 și și, unde fiecare corespundea cu diferite unități de măsură.

Astfel, unitățile sunt cifre binare sau biți, cifre zecimale și cifre naturale, pentru bazele 2, 10 și și, respectiv.

Avantaj

Indicele Shannon este unul dintre cele mai utilizate în cercetarea ecologică, deoarece aplicarea sa prezintă anumite avantaje, în comparație cu ceilalți indici de diversitate care sunt relativ populari..

În primul rând, indicele nu este afectat în mod semnificativ de dimensiunea eșantionului. Diverse studii au căutat să găsească efectul mărimii eșantionului și au ajuns la concluzia că, într-adevăr, dimensiunea eșantionului are un efect foarte mic asupra măsurătorilor diversității speciilor.

În al doilea rând, aplicarea indexului conduce la captarea unei cantități mari de informații, într-o singură expresie matematică. Aceasta este o caracteristică foarte utilă dacă doriți să comunicați o cantitate semnificativă de informații unui public larg..

Mai mult, punerea unui index „în context” este crucială pentru interpretarea acestuia. Prima parte este de a recunoaște valorile maxime și minime pe care le returnează. În indexul Shannon este ușor de văzut că maximul corespunde jurnalului S, Unde S este bogăție și minimul este 0.

Uniformitate

Indicele Shannon se bazează pe un concept foarte relevant în ecologie: uniformitatea. Acest parametru se referă la gradul în care speciile sunt reprezentate pe tot eșantionul..

Extremele includ o singură specie dominantă și alte specii prezente în număr foarte mic (valori de uniformitate apropiate de 0), la toate speciile reprezentate prin numere egale (valori de uniformitate apropiate de 1).

Uniformitatea joacă un rol fundamental în analiza ecologică a diversității. De exemplu, în comunități mai uniforme, indicele Shannon devine mai sensibil la bogăție.

Aplicabilitate

Indicii diversității sunt utilizați pe scară largă în monitorizare, din punct de vedere al ecologiei și al conservării speciilor pe cale de dispariție..

Indicii diversității speciilor au particularitatea de a rezuma o cantitate mare și importantă de date care pot fi utilizate pentru a deduce caracteristicile populației..

Acest indice a fost utilizat pentru a studia diferitele efecte ale tulburărilor și stresului asupra diversității comunităților, atât a animalelor, cât și a plantelor, deoarece oferă informații complexe bazate pe numărul de specii și uniformitate..

În cele din urmă, legătura dintre diversitatea ecosistemelor și rezistența acestora a făcut obiectul unei ample dezbateri. Unele studii au reușit să confirme această abordare.

Referințe

  1. Gliessman, S. R. (2002). Agroecologie: procese ecologice în agricultura durabilă. CATIE.
  2. Núñez, E. F. (2008). Sisteme silvopastorale stabilite cu Pinus radiata D. Don și Betula alba L. în Galicia. Universitatea din Santiago de Compostela.
  3. Jorgensen, S. E. (2008). Enciclopedia ecologiei, editată de Sven Erik Jorgensen, Brian D. Fath.
  4. Kelly, A. (2016). Dezvoltarea valorilor pentru echitate, diversitate și concurență: noi măsuri pentru școli și universități. Routledge.
  5. Pal, R. și Choudhury, A. K. (2014). O introducere în fitoplancton: diversitate și ecologie. Springer.
  6. Pla, L. (2006). Biodiversitate: inferență bazată pe indicele și bogăția Shannon. Interstiinta31(8), 583-590.
  7. Pyron, M. (2010) Caracterizarea comunităților. Cunoștințe despre educația naturii 3 (10): 39

Nimeni nu a comentat acest articol încă.