Що таке індекс Шеннона і для чого він призначений?



The Індекс Шеннона, Також відома в літературі як Шеннон-Уівер, вона використовується для кількісного визначення специфічного біорізноманіття. Символ H 'використовується для його представлення, і його значення коливаються між позитивними числами, як правило, між 2, 3 і 4. У літературі цей показник є одним з найбільш популярних для вимірювання біорізноманіття..

Індекс враховує кількість видів, що існують у зразку, і відносну кількість особин, що існують для кожного з видів. Тобто, споглядати багатство і достаток виду.

Оскільки формула, що бере участь у її розрахунку, включає в себе логарифм, не існує максимального значення для індексу. Однак мінімальне значення дорівнює нулю, що вказує на відсутність різноманітності - існуючий стан в монокультурі, наприклад, де є тільки один вид.

Значення, менші ніж 2, інтерпретуються як екосистеми з відносно низькою різноманітністю видів, тоді як ті, що перевищують 3, є високими. Пустельні регіони є прикладами різноманітних екосистем.

Ліси тропіків і рифи, навпаки, є екосистемами з досить високим біорізноманіттям видів.

Індекс

  • 1 Історична перспектива
  • 2 Визначення
  • 3 Формула
  • 4 Переваги
  • 5 Рівномірність
  • 6 Застосовність
  • 7 Посилання

Історична перспектива

Індекс Шеннона був запропонований Клодом Елвудом Шенноном (1916 - 2001), з метою пошуку міри, яка могла б кількісно оцінити ентропію. Цей дослідник був математиком і інженером-електриком, уродженцем Сполучених Штатів.

Існує деяка плутанина з реальним ім'ям індексу. Повна назва - індекс Шеннона-Вайнера. Однак у багатьох випадках автори називають його індексом Шеннона-Уівера.

Ця помилка частково виникла через те, що Клод Шеннон кілька разів працював у співпраці з математиком Уорреном Уівер..

Визначення

Різноманітність є одним з найважливіших параметрів, що використовуються для опису екосистем.

Індекс Шеннона - це індекс, який намагається виміряти різноманітність видів, враховуючи їх однорідність. Це застосування теорії інформації, і ґрунтується на ідеї, що найбільша різноманітність відповідає більшій невизначеності у виборі конкретного виду випадковим чином..

Іншими словами, індекс формулює однорідність значень важливості за допомогою всіх видів у зразку.

Вона може приймати наступні мінімальні і максимальні значення: нуль вказує, що існує тільки один вид, в той час як логарифм S (загальна кількість видів у зразку) означає, що всі види представлені однаковою кількістю особин.

Припустимо, що ми маємо гіпотетичну екосистему лише з двома видами. Давайте також подумаємо, що вони знаходяться на одній частоті (вони однаково поширені). Таким чином, невизначеність становить 50%, оскільки дві альтернативи однаково можливі.

Ідентифікація, що дає впевненість, є одиницею інформації, яка називається "біт". Якщо ми маємо, наприклад, чотири однорідкі види, різноманітність буде двома бітами.

Формула

Математично обчислюємо індекс Шеннона за допомогою такого виразу:

H ' = - Σ pi ln pi

У виразі індексу змінна pi являє пропорційну чисельність виду i, розраховують як суху масу виду, розділену, у свою чергу, на загальну суху масу в зразку.

Таким чином, індекс кількісно визначає невизначеність в прогнозуванні ідентичності виду особи, що беруться випадковим чином з вибірки.

Крім того, основу логарифму, що використовується у виразі, може вільно вибирати дослідник. Сам Шеннон обговорював логарифми в основах 2, 10 і e, де кожен відповідав різним одиницям заходів.

Таким чином, одиницями є двійкові розряди або біти, десяткові цифри і натуральні цифри, для баз 2, 10 і e, відповідно.

Переваги

Індекс Шеннона є одним з найбільш використовуваних в екологічних дослідженнях, оскільки його застосування має певні переваги порівняно з іншими показниками різноманітності, які є відносно популярними..

По-перше, на індекс суттєво не впливає розмір вибірки. Кілька досліджень прагнули знайти вплив розміру вибірки і дійшли висновку, що, дійсно, розмір зразка має дуже незначний ефект з точки зору вимірювань різноманітності видів..

По-друге, застосування індексу призводить до захоплення великої кількості інформації, тільки в одному математичному вираженні. Це дуже корисна функція, якщо ви хочете передати значну кількість інформації широкій аудиторії.

Крім того, для його тлумачення вирішальне значення має введення індексу "в контексті". Перша частина полягає у визначенні максимальних та мінімальних значень, які він викидає. У індексі Шеннона легко уявити, що максимум відповідає журналу S, де S це багатство, а мінімум - 0.

Рівномірність

Індекс Шеннона базується на дуже релевантній концепції в екології: однорідність. Цей параметр відноситься до ступеня, в якому види представлені в усьому зразку.

Екстремуми охоплюють один домінуючий вид і інші види, що присутні в дуже низьких числах (значення рівномірності, близькі до 0), для всіх видів, представлених рівними числами (значення рівномірності, близькі до 1).

Рівномірність відіграє фундаментальну роль в екологічному аналізі різноманітності. Наприклад, у більш рівномірних спільнотах індекс Шеннона стає більш чутливим до багатства.

Застосовність

Індекси різноманітності широко використовуються в моніторингу, з точки зору екології та збереження зникаючих видів.

Індекси видового різноманіття мають особливість у підведенні великої і важливої ​​кількості даних, які можуть бути використані для виведення характеристик населення.

Цей показник використовувався для вивчення різних наслідків порушень і наголосу на різноманітності спільнот, як тварин, так і рослин, оскільки він надає комплексну інформацію на основі кількості видів і однорідності.

Нарешті, зв'язок між різноманітністю екосистем і стійкістю екосистем є предметом широких дебатів. Деякі дослідження підтвердили цей підхід.

Список літератури

  1. Гліссман, С. Р. (2002). Агроекологія: екологічні процеси в стійкому сільському господарстві. CATIE.
  2. Núñez, E. F. (2008). Сільвопасторальні системи встановлені з Pinus radiata D. Don та Betula alba L. у Галичині. Університет Сантьяго-де-Компостела.
  3. Jorgensen, S.E. (2008). Енциклопедія екології, під редакцією Свена Еріка Йоргенсена, Брайана Д. Фатха.
  4. Kelly, A. (2016). Розробка метрик для справедливості, різноманітності та конкуренції: нові заходи для шкіл та університетів. Routledge.
  5. Pal, R., & Choudhury, A.K. (2014). Вступ до фітопланктонів: різноманітність та екологія. Springer.
  6. Pla, L. (2006). Біорізноманіття: Висновок, заснований на індексі Шеннона і багатстві. Interciencia, 31(8), 583-590.
  7. Pyron, M. (2010) Характеристика спільнот. Природа Освіта Знання 3 (10): 39