Shannon-indeksi, joka tunnetaan myös kirjallisuudessa Shannon-Weaver, käytetään määrällisesti tiettyjä biologisen monimuotoisuuden. Symbolia H 'käytetään kuvaamaan sitä, ja sen arvot värähtelevät positiivisten lukujen välillä, yleensä välillä 2, 3 ja 4. Kirjallisuudessa tämä indeksi on yksi suosituimmista biologisen monimuotoisuuden mittaamisessa.
Indeksissä otetaan huomioon näytteessä olevien lajien lukumäärä ja kunkin lajin yksilöiden suhteellinen lukumäärä. Toisin sanoen se harkitsee lajien rikkautta ja runsautta.
Lähde: pixabay.com
Koska laskentaan liittyvä kaava sisältää logaritmin, indeksille ei ole enimmäisarvoa. Minimiarvo on kuitenkin nolla, mikä osoittaa monimuotoisuuden puuttumisen - tilanne, joka esiintyy esimerkiksi monokulttuurissa, jossa on vain yksi laji.
Alle 2-arvoja tulkitaan ekosysteemeiksi, joilla on suhteellisen alhainen lajien monimuotoisuus, kun taas yli 3 -arvot ovat korkeita. Aavikon alueet ovat esimerkkejä ei erityisen monimuotoisista ekosysteemeistä.
Trooppiset metsät ja riutat ovat sitä vastoin ekosysteemejä, joilla on melko suuri lajien biologinen monimuotoisuus.
Historiallinen näkökulma
Claude Elwood Shannon (1916 - 2001) ehdotti Shannon-indeksiä tavoitteena löytää toimenpide, joka voisi määrittää entropian. Tämä tutkija oli matemaatikko ja sähköinsinööri, kotoisin Yhdysvalloista.
Hakemiston todelliseen nimeen liittyy jonkin verran sekaannusta. Koko nimi on Shannon-Weiner-hakemisto. Kirjailijat viittaavat siihen kuitenkin useaan otteeseen Shannon-Weaver-hakemistona.
Tämä virhe tapahtui osittain siksi, että Claude Shannon työskenteli useaan otteeseen yhteistyössä matemaatikon Warren Weaverin kanssa.
Määritelmä
Monimuotoisuus on yksi tärkeimmistä parametreista, joita käytetään kuvaamaan ekosysteemejä.
Shannon-indeksi on hakemisto, jolla pyritään mittaamaan lajien monimuotoisuutta ottaen huomioon niiden yhdenmukaisuus. Se on informaatioteorian sovellus ja perustuu ajatukseen, että suurempi monimuotoisuus vastaa suurempaa epävarmuutta tietyn lajin satunnaisessa valinnassa.
Toisin sanoen indeksi määrittelee tärkeysarvojen yhdenmukaisuuden kaikkien näytteessä olevien lajien välillä.
Se voi ottaa seuraavat vähimmäis- ja enimmäisarvot: nolla osoittaa, että lajeja on vain yksi, kun taas S: n logaritmi (näytteessä olevien lajien kokonaismäärä) tarkoittaa, että kaikkia lajeja edustaa sama lukumäärä yksilöitä.
Oletetaan, että meillä on hypoteettinen ekosysteemi, jossa on vain kaksi lajia. Ajatellaan myös, että ne ovat samalla taajuudella (ne ovat yhtä usein). Siten epävarmuus on 50%, koska nämä kaksi vaihtoehtoa ovat yhtä mahdollinen.
Varmuuden antava tunnistus on tietoyksikkö, nimeltään “bitti”. Jos meillä on esimerkiksi neljä yhtäjaksoista lajia, monimuotoisuus on kaksi bittiä.
Kaava
Matemaattisesti lasketaan Shannon-indeksi seuraavan lausekkeen avulla:
Indeksin ilmaisussa muuttuja pi edustaa lajien i suhteellista runsautta, laskettuna lajin kuivapainona, jaettuna puolestaan näytteen kokonaispainolla.
Tällä tavalla indeksi kvantifioi epävarmuuden ennustettaessa yksilön lajien identiteettiä, joka otetaan satunnaisesti näytteestä.
Lisäksi tutkija voi vapaasti valita lausekkeessa käytetyn logaritmin perustan. Shannon itse keskusteli logaritmeista kannoissa 2, 10 ja e, joissa kukin vastasi erilaisia mittayksiköitä.
Siten yksiköt ovat binaarinumeroita tai bittejä, desimaalilukuja ja luonnollisia numeroita emäksille 2, 10 ja e.
Etu
Shannon-indeksi on yksi ekologisessa tutkimuksessa eniten käytetyistä, koska sen soveltamisella on tiettyjä etuja verrattuna muihin monimuotoisuusindekseihin, jotka ovat suhteellisen suosittuja.
Ensinnäkin näytteen koko ei vaikuta indeksiin merkittävästi. Useissa tutkimuksissa on yritetty löytää näytteen koon vaikutusta ja ne ovat päätellyt, että näytteen koosta on todellakin erittäin pieni vaikutus lajien monimuotoisuuden mittauksiin.
Toiseksi hakemiston soveltaminen johtaa suuren määrän tiedon kaappaamiseen vain yhdessä matemaattisessa lausekkeessa. Tämä on erittäin hyödyllinen ominaisuus, jos haluat välittää huomattavan määrän tietoa laajalle yleisölle.
Lisäksi indeksin asettaminen "kontekstiin" on ratkaisevan tärkeää sen tulkinnan kannalta. Ensimmäinen osa on tunnistaa sen palauttamat maksimiarvot ja minimiarvot. Shannon-indeksissä on helppo nähdä, että maksimiarvo vastaa Log S: tä, missä S on varallisuus ja minimi on 0.
tasaisuus
Shannon-indeksi perustuu ekologisesti erittäin merkitykselliseen käsitteeseen: yhtenäisyys. Tämä parametri viittaa siihen, missä määrin lajit ovat edustettuina koko näytteessä.
Äärimmäisyyksiin kuuluvat yksi hallitseva laji ja muut lajit, joita esiintyy hyvin pienellä määrällä (yhdenmukaisuusarvot lähellä 0), kaikille lajeille, joita edustaa yhtä suuri määrä (yhdenmukaisuusarvot lähellä yhtä).
Yhtenäisyydellä on keskeinen rooli monimuotoisuuden ekologisessa analyysissa. Esimerkiksi yhdenmukaisemmissa yhteisöissä Shannon-indeksi muuttuu herkemmäksi varallisuudelle.
sovellettavuus
Monimuotoisuusindeksejä käytetään laajalti seurannassa ekologian ja uhanalaisten lajien säilyttämisen kannalta.
Lajien monimuotoisuusindekseillä on erityispiirteet tiivistää suuri ja tärkeä määrä tietoa, jota voidaan käyttää päätelmään populaation ominaispiirteistä.
Tätä indeksiä on käytetty häiriöiden ja stressin erilaisten vaikutusten tutkimiseen yhteisöjen, sekä eläinten että kasvien, monimuotoisuuteen, koska se tarjoaa monimutkaista tietoa lajien lukumäärästä ja yhdenmukaisuudesta.
Lopuksi, yhteydestä ekosysteemien monimuotoisuuden ja niiden kestävyyden välillä on käyty laajaa keskustelua. Jotkut tutkimukset ovat voineet vahvistaa tätä lähestymistapaa.
Viitteet
- Gliessman, SR (2002). Agroekologia: ekologiset prosessit kestävässä maataloudessa. CATIE.
- Núñez, EF (2008). Pinus radiata D. Donin ja Betula alba L.: n kanssa Galiciaan perustetut silvopastoraaliset järjestelmät. Santiago de Compostelan yliopisto.
- Jorgensen, SE (2008). Ekologinen tietosanakirja, toimittanut Sven Erik Jorgensen, Brian D. Fath.
- Kelly, A. (2016). Oikeuden, monimuotoisuuden ja kilpailun mittareiden kehittäminen: Uusia toimenpiteitä kouluille ja yliopistoille. Routledge.
- Pal, R., ja Choudhury, AK (2014). Johdatus kasviplanktoneihin: monimuotoisuus ja ekologisuus. Springer.
- Pla, L. (2006). Biodiversiteetti: Shannon-indeksiin ja vaurauteen perustuvat päätelmät. Interciencia, 31 (8), 583 - 590.
- Pyron, M. (2010) Karakterisoiva yhteisöt. Luontokasvatustiedot 3 (10): 39