Indeks Shannon , ki je v literaturi znan tudi kot Shannon-Weaver, se uporablja za količinsko opredelitev posebne biotske raznovrstnosti. Za predstavitev je uporabljen simbol H ', njegove vrednosti pa se gibljejo med pozitivnimi števili, običajno med 2, 3 in 4. V literaturi je ta indeks eden najbolj priljubljenih za merjenje biotske raznovrstnosti.
Indeks upošteva število vrst v vzorcu in relativno število posameznikov za vsako od vrst. Se pravi, razmišlja o bogastvu in številčnosti vrste.
Vir: pixabay.com
Ker formula, ki je vključena v njegov izračun, vključuje logaritem, za indeks ni največje vrednosti. Vendar je minimalna vrednost enaka nič, kar kaže na odsotnost raznolikosti - pogoj, ki obstaja na primer v monokulturi, kjer je samo ena vrsta.
Vrednosti, manjše od 2, se razlagajo kot ekosistemi z relativno majhno raznolikostjo vrst, medtem ko so vrednosti večje od 3 visoke. Puščavske regije so primeri ne zelo raznolikih ekosistemov.
Tropski gozdovi in grebeni so nasprotno ekosistemi s precej visoko biotsko raznovrstnostjo vrst.
Zgodovinska perspektiva
Indeks Shannon je predlagal Claude Elwood Shannon (1916 - 2001), da bi našel ukrep, ki bi lahko količinsko opredelil entropijo. Ta raziskovalec je bil matematik in inženir elektrotehnike, po rodu iz ZDA.
Nekaj zmede s dejanskim imenom indeksa. Polno ime je indeks Shannon-Weiner. Vendar pa ga avtorji večkrat omenjajo kot indeks Shannon-Weaver.
Deloma je do te napake prišlo, ker je Claude Shannon večkrat sodeloval z matematikom Warrenom Weaverjem.
Opredelitev
Raznolikost je eden najpomembnejših parametrov, ki se uporablja za opisovanje ekosistemov.
Indeks Shannon je indeks, ki želi izmeriti raznolikost vrst ob upoštevanju njihove enotnosti. Gre za uporabo teorije informacij in temelji na ideji, da večja raznolikost ustreza večji negotovosti pri naključni izbiri določene vrste.
Z drugimi besedami, indeks oblikuje enakomernost vrednosti pomembnosti za vse vrste v vzorcu.
Lahko sprejme naslednje minimalne in največje vrednosti: nič pomeni, da obstaja samo ena vrsta, medtem ko logaritem S (skupno število vrst v vzorcu) pomeni, da so vse vrste zastopane z istim številom posameznikov.
Recimo, da imamo hipotetični ekosistem s samo dvema vrstama. Pomislimo tudi, da so v isti frekvenci (so enakovredne). Tako je negotovost 50-odstotna, saj sta obe možnosti enaki.
Identifikacija, ki daje gotovost, je enota informacij, imenovana "bit". Če imamo na primer štiri enakovredne vrste, bo raznolikost dva bita.
Formula
Matematično izračunamo Shannonov indeks s pomočjo naslednjega izraza:
V izrazu indeksa spremenljivka pi predstavlja sorazmerno številčnost vrst i, izračunano kot suha teža vrste, deljena s skupno suho maso v vzorcu.
Indeks na ta način količinsko opredeli negotovost pri napovedovanju identitete vrste posameznika, ki je naključno odvzeta iz vzorca.
Poleg tega lahko raziskovalec poljubno izbere osnovo logaritma, uporabljenega v izrazu. Shannon je sam razpravljal o logaritmih v bazi 2, 10 in e, kjer je vsaka ustrezala različnim merskim enotam.
Tako so enote dvojiške ali bitov, decimalne števke in naravne števke za osnove 2, 10 in e.
Prednost
Indeks Shannon je eden najbolj uporabljenih v ekoloških raziskavah, saj njegova uporaba prinaša določene prednosti v primerjavi z drugimi indeksi raznolikosti, ki so relativno priljubljeni.
Prvič, velikost vzorca na indeks ne vpliva bistveno. Več raziskav je poskušalo ugotoviti učinek velikosti vzorca in ugotovilo je, da velikost vzorca dejansko zelo rahlo vpliva na meritve raznolikosti vrste.
Drugič, uporaba indeksa vodi do zajemanja velike količine informacij v samo enem matematičnem izrazu. To je zelo koristna funkcija, če želite sporočiti veliko količino informacij širokemu občinstvu.
Poleg tega je postavljanje indeksa "v kontekst" ključnega pomena za njegovo razlago. Prvi del je prepoznavanje največjih in najmanjših vrednosti, ki jih vrne. V indeksu Shannon je enostavno razbrati, da maksimum ustreza Log S, kjer je S bogastvo, najmanjši pa 0.
Enotnost
Indeks Shannon temelji na zelo pomembnem ekološkem konceptu: enotnost. Ta parameter se nanaša na stopnjo, do katere so vrste predstavljene v celotnem vzorcu.
Skrajni primeri vključujejo eno samo prevladujočo vrsto in druge vrste, ki so prisotne v zelo nizkem številu (vrednosti enakomernosti blizu 0), vse vrste pa so predstavljene z enakim številom (vrednosti enakomernosti blizu 1).
Enotnost igra temeljno vlogo pri ekološki analizi raznolikosti. Na primer, v bolj enotnih skupnostih je indeks Shannon bolj občutljiv na bogastvo.
Uporabnost
Indeksi raznolikosti se pogosto uporabljajo pri spremljanju z vidika ekologije in ohranjanja ogroženih vrst.
Indeksi raznolikosti vrst imajo posebnost, če povzamemo veliko in pomembno količino podatkov, ki jih je mogoče uporabiti za sklepanje o značilnostih prebivalstva.
Ta indeks je bil uporabljen za proučevanje različnih učinkov motenj in stresa na raznolikost skupnosti, tako živali kot rastlin, saj ponuja zapletene informacije glede na število vrst in enotnost.
Nazadnje je bila povezava med raznolikostjo ekosistemov in njihovo odpornostjo predmet široke razprave. Nekatere študije so ta pristop lahko potrdile.
Reference
- Gliessman, SR (2002). Agroekologija: ekološki procesi v trajnostnem kmetijstvu. CATIE.
- Núñez, EF (2008). Silvopastoralni sistemi, vzpostavljeni s Pinus radiata D. Don in Betula alba L. v Galiciji. Univerza Santiago de Compostela.
- Jorgensen, SE (2008). Enciklopedija ekologije, uredili Sven Erik Jorgensen, Brian D. Fath.
- Kelly, A. (2016). Razvoj meritev za pravičnost, raznolikost in konkurenco: novi ukrepi za šole in univerze. Routledge.
- Pal, R., & Choudhury, AK (2014). Uvod v fitoplanktone: raznolikost in ekologija. Springer.
- Pla, L. (2006). Biotska raznovrstnost: sklepanje na podlagi Shannonovega indeksa in bogastva. Interciencia, 31 (8), 583–590.
- Pyron, M. (2010) Karakterizacija skupnosti. Znanje o naravoslovju 3 (10): 39