Shannon indeks, poznat u literaturi kao Shannon-Weaver, koristi se za kvantificiranje specifične biološke raznolikosti. Za predstavljanje ga koristi simbol H ', a njegove vrijednosti kreću se između pozitivnih brojeva, uglavnom između 2, 3 i 4. U literaturi je ovaj indeks jedan od najpopularnijih za mjerenje biološke raznolikosti.
Indeks uzima u obzir broj vrsta koje postoje u uzorku i relativni broj jedinki za svaku od vrsta. Odnosno, razmišlja o bogatstvu i obilju vrsta.
Izvor: pixabay.com
Budući da formula uključena u njegov izračun uključuje logaritam, ne postoji maksimalna vrijednost za indeks. Međutim, minimalna vrijednost je nula, što ukazuje na odsutnost raznolikosti - uvjet koji postoji, primjerice, u monokulturi, gdje postoji samo jedna vrsta.
Vrijednosti manje od 2 tumače se kao ekosustavi s relativno malom raznolikošću vrsta, dok su vrijednosti veće od 3 visoke. Pustinjske regije primjeri su ne baš raznolikih ekosustava.
Tropske šume i grebeni, nasuprot tome, su ekosustavi s prilično visokom biološkom raznolikošću vrsta.
Povijesna perspektiva
Shannonov indeks predložio je Claude Elwood Shannon (1916. - 2001.), s ciljem pronalaska mjere koja bi mogla kvantificirati entropiju. Ovaj je istraživač bio matematičar i inženjer elektrotehnike, podrijetlom iz Sjedinjenih Država.
Postoji izvjesna konfuzija sa stvarnim nazivom indeksa. Puno ime je Shannon-Weiner indeks. Međutim, u mnogim prilikama autori ga nazivaju indeksom Shannon-Weaver.
Do ove je pogreške došlo dijelom i zbog toga što je Claude Shannon u nekoliko navrata radio u suradnji s matematičarom Warrenom Weaverom.
Definicija
Raznolikost je jedan od najvažnijih parametara koji se koristi za opisivanje ekosustava.
Shannonov indeks je indeks kojim se nastoji izmjeriti raznolikost vrsta, uzimajući u obzir njihovu ujednačenost. To je primjena teorije informacija, a temelji se na ideji da veća raznolikost odgovara većoj nesigurnosti u nasumičnom odabiru određene vrste.
Drugim riječima, indeks formulira ujednačenost vrijednosti važnosti za sve vrste u uzorku.
Može uzeti sljedeće minimalne i maksimalne vrijednosti: nula znači da postoji samo jedna vrsta, dok logaritam S (ukupni broj vrsta u uzorku) znači da su sve vrste predstavljene istim brojem jedinki.
Pretpostavimo da imamo hipotetički ekosustav sa samo dvije vrste. Pomislimo i da su u istoj frekvenciji (jednaki su). Dakle, neizvjesnost je 50%, jer su dvije mogućnosti podjednako moguće.
Identifikacija koja daje sigurnost je jedinica informacija, koja se naziva "bit". Ako imamo, na primjer, četiri jednake vrste, raznolikost će biti dva bita.
Formula
Matematički izračunamo Shannonov indeks pomoću sljedećeg izraza:
U izrazu indeksa, varijabla pi predstavlja proporcionalno obilje vrsta i, izračunato kao suha masa vrste, podijeljeno zauzvrat s ukupnom suhom masom u uzorku.
Na taj način indeks kvantificira neizvjesnost u predviđanju identiteta vrsta jedinke koja se uzima nasumično iz uzorka.
Nadalje, istraživač može slobodno odabrati osnovu logaritma koji se koristi u izrazu. Shannon je sam raspravljao o logaritamima u bazama 2, 10 i e, pri čemu je svaka odgovarala različitim mjernim jedinicama.
Dakle, jedinice su binarne znamenke ili bitovi, decimalne znamenke i prirodne znamenke za baze 2, 10 i e.
Prednost
Shannonov indeks jedan je od najkorištenijih u ekološkim istraživanjima, jer njegova primjena ima određene prednosti u odnosu na ostale indekse raznolikosti koji su relativno popularni.
Prvo, na indeks ne utječe značajno veličina uzorka. Različite studije pokušale su pronaći utjecaj veličine uzorka i zaključile su da doista veličina uzorka ima vrlo blagi učinak na mjerenja raznolikosti vrsta.
Drugo, primjena indeksa dovodi do skupljanja velike količine informacija, u samo jednom matematičkom izrazu. Ovo je vrlo korisna značajka ako želite priopćiti značajnu količinu informacija širokoj publici.
Nadalje, stavljanje indeksa "u kontekst" presudno je za njegovu interpretaciju. Prvi dio je prepoznavanje maksimalnih i minimalnih vrijednosti koje vraća. U Shannonovom indeksu lako je vidjeti da maksimum odgovara Log S, gdje je S bogatstvo, a minimum 0.
ravnomjernost
Shannonov indeks zasnovan je na vrlo relevantnom konceptu u ekologiji: jednoličnosti. Ovaj se parametar odnosi na stupanj u kojem su vrste predstavljene u cijelom uzorku.
Ekstremi uključuju jednu dominantnu vrstu i ostale vrste prisutne u vrlo malom broju (vrijednosti jednoličnosti blizu 0), a sve vrste predstavljene jednakim brojevima (vrijednosti uniformnosti blizu 1).
Uniformnost igra temeljnu ulogu u ekološkoj analizi različitosti. Na primjer, u uniformnijim zajednicama, Shannonov indeks postaje osjetljiviji na bogatstvo.
Primjenjivost
Indeksi raznolikosti široko se koriste u praćenju, sa stanovišta ekologije i očuvanja ugroženih vrsta.
Indeksi raznolikosti vrsta imaju posebnost zbrajanja velike i važne količine podataka pomoću kojih se može zaključiti karakteristika populacije.
Ovaj indeks korišten je za proučavanje različitih učinaka poremećaja i stresa na raznolikost zajednica, kako životinja, tako i biljaka, jer pruža složene informacije na temelju broja vrsta i uniformnosti.
Konačno, veza između raznolikosti ekosustava i njihove otpornosti bila je predmetom široke rasprave. Neke studije su uspjele potkrijepiti ovaj pristup.
Reference
- Gliessman, SR (2002). Agroekologija: ekološki procesi u održivoj poljoprivredi. CATIE.
- Núñez, EF (2008). Silvopastoralni sustavi uspostavljeni Pinus radiata D. Don i Betula alba L. u Galiciji. Sveučilište Santiago de Compostela.
- Jorgensen, SE (2008). Enciklopedija ekologije, uredili Sven Erik Jorgensen, Brian D. Fath.
- Kelly, A. (2016). Razvoj metrika za jednakost, raznolikost i konkurenciju: Nove mjere za škole i sveučilišta. Routledge.
- Pal, R., i Choudhury, AK (2014). Uvod u fitoplanktone: raznolikost i ekologija. Springer.
- Pla, L. (2006). Biološka raznolikost: zaključak na temelju Shannonovog indeksa i bogatstva. Interciencia, 31 (8), 583-590.
- Pyron, M. (2010) Karakteriziranje zajednica. Znanje o obrazovanju u prirodi 3 (10): 39