Индексът Шенън, известен още в литературата като Шанън-Уивър, се използва за количествено определяне на специфичното биоразнообразие. Символът H 'се използва за представянето му и стойностите му варират между положителните числа, обикновено между 2, 3 и 4. В литературата този индекс е един от най-популярните за измерване на биоразнообразието.
Индексът отчита броя на видовете, които съществуват в извадката, и относителния брой индивиди за всеки от видовете. Тоест, той обмисля богатството и изобилието на вида.
Източник: pixabay.com
Тъй като формулата, включена в неговото изчисляване, включва логаритъм, няма максимална стойност за индекса. Минималната стойност обаче е нула, което показва липсата на разнообразие - условието, което съществува в монокултурата, например, когато има само един вид.
Стойности по-малки от 2 се интерпретират като екосистеми със сравнително ниско видово разнообразие, докато стойностите по-големи от 3 са високи. Пустинните региони са примери за не много разнообразни екосистеми.
За разлика от тях тропическите гори и рифове са екосистеми с доста високо биологично разнообразие от видове.
Историческа перспектива
Индексът на Шенън е предложен от Клод Елууд Шанън (1916 - 2001), с цел да се намери мярка, която би могла да определи количествено ентропията. Този изследовател е бил математик и електротехник, родом от Съединените щати.
Има известно объркване с действителното име на индекса. Пълното име е индексът Шанън-Вайнер. Въпреки това, в много случаи авторите го наричат индекса на Шанън-Уивър.
Тази грешка възникна отчасти, защото Клод Шенън работи в сътрудничество с математика Уорън Уивър няколко пъти.
дефиниция
Разнообразието е един от най-важните параметри, използвани за описание на екосистемите.
Индексът Шенън е индекс, който се стреми да измери разнообразието на видовете, като се има предвид тяхната еднородност. Това е приложение на теорията на информацията и се основава на идеята, че по-голямото разнообразие съответства на по-голямата несигурност при произволен избор на конкретен вид.
С други думи, индексът формулира еднаквостта на стойностите на важността за всички видове в пробата.
Може да вземе следните минимални и максимални стойности: нулата показва, че има само един вид, докато логаритъмът на S (общ брой на видовете в пробата) означава, че всички видове са представени от един и същ брой индивиди.
Да предположим, че имаме хипотетична екосистема само с два вида. Нека също така да мислим, че те са с една и съща честота (те са еднакви). Така несигурността е 50%, тъй като двете алтернативи са еднакво възможни.
Идентификацията, която дава сигурност е информационната единица, наречена „бит“. Ако имаме например четири равномерни вида, разнообразието ще бъде два бита.
формула
Математически изчисляваме индекса на Шенън чрез следния израз:
В израза на индекса променливата pi представлява пропорционалното изобилие на вид i, изчислено като сухо тегло на вида, разделено от своя страна на общото сухо тегло в пробата.
По този начин индексът количествено определя несигурността в прогнозата за идентичността на вида на индивид, която се взема на случаен принцип от извадка.
Освен това основата на логаритма, използван в израза, може да бъде свободно избран от изследователя. Самият Шанън обсъжда логаритми в база 2, 10 и e, където всяка от тях отговаря на различни мерни единици.
По този начин единиците са двоични цифри или битове, десетични цифри и естествени цифри, съответно за бази 2, 10 и e.
предимство
Индексът Шенън е един от най-използваните в екологичните изследвания, тъй като неговото приложение носи определени предимства в сравнение с останалите индекси на разнообразието, които са сравнително популярни.
Първо, индексът не се влияе значително от размера на извадката. Различни проучвания се стремят да намерят ефекта от размера на пробата и стигнаха до извода, че действително размерът на извадката има много лек ефект върху измерванията на разнообразието на вида.
Второ, прилагането на индекса води до улавяне на голямо количество информация, само в един математически израз. Това е много полезна функция, ако искате да предадете значителен обем информация на широка аудитория.
Освен това поставянето на индекс "в контекст" е от решаващо значение за неговото тълкуване. Първата част е да се разпознаят максималните и минимални стойности, които тя връща. В индекса на Шенън е лесно да се види, че максимумът съответства на Log S, където S е богатство, а минимумът е 0.
еднаквост
Индексът на Шенън се основава на много уместна концепция в екологията: еднообразие. Този параметър се отнася до степента, в която видовете са представени в цялата проба.
Крайностите включват един доминиращ вид и други видове, присъстващи в много нисък брой (стойности за равномерност, близки до 0), за всички видове, представени с равни числа (стойности за равномерност, близки до 1).
Униформеността играе основна роля в екологичния анализ на многообразието. Например в по-еднообразни общности индексът Шенън става по-чувствителен към богатството.
Приложимост
Индексите на многообразието се използват широко при наблюдение от гледна точка на екологията и опазването на застрашените видове.
Индексите за разнообразие на видовете имат особеността да обобщават голям и важен обем данни, които могат да бъдат използвани за извеждане на характеристиките на популацията.
Този индекс е използван за изследване на различните ефекти на смущения и стрес върху многообразието на общностите, както на животни, така и на растения, тъй като предоставя сложна информация въз основа на броя на видовете и еднородността.
И накрая, връзката между многообразието на екосистемите и тяхната устойчивост беше обект на широк дебат. Някои изследвания успяха да потвърдят този подход.
Препратки
- Gliessman, SR (2002). Агроекология: екологични процеси в устойчивото земеделие. CATIE.
- Núñez, EF (2008). Силвопасторални системи, създадени с Pinus radiata D. Don и Betula alba L. в Галисия. Университет Сантяго де Компостела.
- Jorgensen, SE (2008). Енциклопедия на екологията, редактирана от Свен Ерик Йоргенсен, Брайън Д. Фат.
- Кели, А. (2016). Разработване на показатели за справедливост, разнообразие и конкуренция: нови мерки за училищата и университетите. Routledge.
- Pal, R., & Choudhury, AK (2014). Въведение в фитопланктоните: разнообразие и екология. Springer.
- Пла, Л. (2006). Биоразнообразие: извод въз основа на индекса на Шанън и богатството. Interciencia, 31 (8), 583-590.
- Pyron, M. (2010) Характеризиране на общностите. Природни знания 3 (10): 39