Kaj je indeks Shannon in za kaj je?



The Shannonov indeks, Znan je tudi v literaturi kot Shannon-Weaver in se uporablja za količinsko opredelitev specifične biotske raznovrstnosti. Simbol H 'se uporablja za njegovo predstavitev in njegove vrednosti nihajo med pozitivnimi številkami, običajno med 2, 3 in 4. V literaturi je ta indeks ena izmed najbolj priljubljenih za merjenje biotske raznovrstnosti..

Indeks upošteva količino vrst, ki obstajajo v vzorcu, in relativno količino posameznikov, ki obstajajo za vsako vrsto. To pomeni, premišljevati o bogastvu in številčnosti vrste.

Ker formula, vključena v njen izračun, vključuje logaritem, za indeks ni največje vrednosti. Vendar je najnižja vrednost nič, kar kaže na odsotnost raznolikosti - obstoječe stanje v monokulturi, na primer tam, kjer je samo ena vrsta.

Vrednosti, nižje od 2, se razumejo kot ekosistemi z relativno nizko raznolikostjo vrst, medtem ko so tisti, ki so večji od 3, visoki. Puščavske regije so primeri različnih ekosistemov.

Nasprotno so gozdovi tropov in grebenov ekosistemi s precej visoko biotsko raznovrstnostjo vrst..

Indeks

  • 1 Zgodovinska perspektiva
  • 2 Opredelitev
  • 3 Formula
  • 4 Prednosti
  • 5 Izenačenost
  • 6 Uporaba
  • 7 Reference

Zgodovinska perspektiva

Shannonov indeks je predlagal Claude Elwood Shannon (1916 - 2001), s ciljem najti ukrep, ki bi lahko kvantificiral entropijo. Ta raziskovalec je bil matematik in inženir elektrotehnike, rojen v ZDA.

Obstaja nekaj zmede z dejanskim imenom indeksa. Polno ime je indeks Shannon-Weiner. Vendar pa ga avtorji večkrat omenjajo kot indeks Shannon-Weaver.

Do te napake je prišlo delno, ker je Claude Shannon večkrat sodeloval z matematikom Warrenom Weaverjem..

Opredelitev

Raznolikost je eden najpomembnejših parametrov, ki se uporabljajo za opis ekosistemov.

Shannonov indeks je indeks, ki skuša izmeriti raznolikost vrst, glede na njihovo enotnost. Gre za aplikacijo teorije informacij in temelji na ideji, da največja raznolikost ustreza večji negotovosti pri izbiri določene vrste naključno..

Z drugimi besedami, indeks določa enotnost pomembnih vrednosti s pomočjo vseh vrst v vzorcu.

Lahko sprejme naslednje minimalne in maksimalne vrednosti: nič pomeni, da obstaja samo ena vrsta, medtem ko je logaritem S (skupno število vrst v vzorcu) pomeni, da vse vrste predstavlja enako število posameznikov.

Recimo, da imamo hipotetični ekosistem z samo dvema vrstama. Mislimo tudi, da so na enaki frekvenci (enako pogosta). Tako je negotovost 50%, ker sta obe možnosti enako mogoči.

Identifikacija, ki daje gotovost, je enota informacije, imenovana "bit". Če imamo na primer štiri enakovredne vrste, bo raznolikost dva bita.

Formula

Matematično izračunamo Shannonov indeks z naslednjim izrazom:

H ' = - Σ pi In pi

V izrazu indeksa je spremenljivka pi predstavlja sorazmerno številčnost vrste i, Izračuna se kot suha masa vrste, ki se nato deli s skupno suho težo v vzorcu.

Na ta način indeks kvantificira negotovost pri napovedovanju identitete posameznikove vrste, ki se naključno vzame iz vzorca.

Poleg tega lahko raziskovalec sam izbere osnovo logaritma, uporabljenega v izrazu. Shannon je sam razpravljal o logaritmih v osnovah 2, 10 in e, kjer je vsak ustrezal različnim enotam ukrepov.

Tako so enote binarne številke ali bitov, decimalna števila in naravne številke za osnove 2, 10 in e, v tem zaporedju.

Prednosti

Shannonov indeks je eden izmed najbolj uporabljenih v ekoloških raziskavah, saj ima njegova uporaba določene prednosti, v primerjavi z drugimi indeksi raznolikosti, ki so relativno priljubljeni..

Najprej, velikost vzorca ne vpliva bistveno na indeks. Več študij je poskušalo najti učinek velikosti vzorca in ugotovilo, da ima velikost vzorca zelo majhen učinek v smislu meritev raznolikosti vrst..

Drugič, uporaba indeksa vodi do zajemanja velike količine informacij, v samo enem matematičnem izrazu. To je zelo uporabna funkcija, če želite sporočiti veliko količino informacij širši javnosti.

Poleg tega je uvrstitev indeksa v kontekst ključnega pomena za njegovo razlago. Prvi del se nanaša na prepoznavanje največjih in najmanjših vrednosti, ki jih vrne. V Shannonovem indeksu je enostavno prikazati, da maksimum ustreza dnevniku S, kjer S je bogastvo in minimum 0.

Enotnost

Shannonov indeks temelji na zelo pomembnem konceptu v ekologiji: enotnost. Ta parameter se nanaša na stopnjo, do katere so vrste zastopane v celotnem vzorcu.

Ekstremi zajemajo eno samo dominantno vrsto in druge vrste, ki so prisotne v zelo nizkem številu (vrednosti izenačenosti blizu 0), za vse vrste, ki jih predstavljajo enake številke (vrednosti enotnosti blizu 1)..

Enotnost igra temeljno vlogo pri ekološki analizi raznolikosti. Na primer, v bolj enotnih skupnostih postane Shannonov indeks bolj občutljiv na bogastvo.

Uporabnost. \ T

Indeksi raznolikosti se široko uporabljajo pri spremljanju, z vidika ekologije in ohranjanja ogroženih vrst.

Indeksi raznolikosti vrst imajo posebnost, da povzamejo veliko in pomembno količino podatkov, ki jih je mogoče uporabiti za sklepanje značilnosti populacije..

Ta indeks je bil uporabljen za preučevanje različnih učinkov motenj in poudarjanja raznolikosti skupnosti, tako živali kot rastlin, saj zagotavlja kompleksne informacije, ki temeljijo na številu vrst in enotnosti..

Nazadnje, povezava med raznolikostjo ekosistemov in odpornostjo ekosistemov je bila predmet široke razprave. Nekatere študije so potrdile ta pristop.

Reference

  1. Gliessman, S. R. (2002). Agroekologija: ekološki procesi v trajnostnem kmetijstvu. CATIE.
  2. Núñez, E. F. (2008). Silvopastoralni sistemi, vzpostavljeni z Pinus radiata D. Don in Betula alba L. v Galiciji. Univerza Santiago de Compostela.
  3. Jorgensen, S. E. (2008). Enciklopedija ekologije, ki jo je uredil Sven Erik Jorgensen, Brian D. Fath.
  4. Kelly, A. (2016). Razvoj metrik za enakost, raznolikost in konkurenco: novi ukrepi za šole in univerze. Routledge.
  5. Pal, R., & Choudhury, A. K. (2014). Uvod v fitoplanktone: raznolikost in ekologija. Springer.
  6. Pla, L. (2006). Biotska raznovrstnost: sklepanje, ki temelji na Shannonovem indeksu in bogastvu. Interciencia, 31(8), 583-590.
  7. Pyron, M. (2010) Karakterizacija skupnosti. Naravoslovno znanje 3 (10): 39