Что такое индекс Шеннона и для чего он нужен?

Индекс Шеннона, Также известный в литературе как Шеннон-Уивер, он используется для количественной оценки конкретного биоразнообразия. Символ H 'используется для его представления, и его значения колеблются между положительными числами, обычно между 2, 3 и 4. В литературе этот индекс является одним из самых популярных для измерения биоразнообразия..

Индекс учитывает количество видов, которые существуют в образце, и относительное количество особей, которые существуют для каждого из видов. То есть созерцайте богатство и изобилие видов.

Поскольку формула, используемая для ее вычисления, включает логарифм, для индекса нет максимального значения. Однако минимальное значение равно нулю, что указывает на отсутствие разнообразия - существующее условие в монокультуре, например, где есть только один вид.

Значения ниже 2 интерпретируются как экосистемы с относительно низким разнообразием видов, в то время как значения выше 3 являются высокими. Пустынные районы являются примерами разнообразных экосистем.

Леса тропиков и рифов, напротив, представляют собой экосистемы с довольно высоким биологическим разнообразием видов..

индекс

• 1 Историческая перспектива
• 2 Определение
• 3 Формула
• 4 преимущества
• 5 Однородность
• 6 Применимость
• 7 ссылок

Историческая перспектива

Индекс Шеннона был предложен Клодом Элвудом Шенноном (1916 - 2001) с целью найти меру, которая могла бы количественно оценить энтропию. Этот исследователь был математик и инженер-электрик, уроженец Соединенных Штатов.

Существует некоторая путаница с реальным названием индекса. Полное имя - индекс Шеннона-Вейнера. Однако во многих случаях авторы называют его индексом Шеннона-Уивера..

Эта ошибка произошла отчасти потому, что Клод Шеннон несколько раз работал в сотрудничестве с математиком Уорреном Уивером..

определение

Разнообразие является одним из наиболее важных параметров, используемых для описания экосистем.

Индекс Шеннона - это индекс, который стремится измерить разнообразие видов, учитывая их однородность. Это приложение теории информации, основанное на идее, что наибольшее разнообразие соответствует большей неопределенности при выборе конкретного вида наугад..

Другими словами, индекс формулирует однородность значений важности по всем видам в выборке..

Может принимать следующие минимальные и максимальные значения: ноль означает, что существует только один вид, а логарифм S (общее количество видов в выборке) означает, что все виды представлены одинаковым числом особей.

Предположим, у нас есть гипотетическая экосистема только с двумя видами. Давайте также подумаем, что они на одной частоте (они одинаково распространены). Таким образом, неопределенность составляет 50%, поскольку обе альтернативы одинаково возможны.

Идентификация, которая дает уверенность, является единицей информации, называемой «бит». Если у нас есть, например, четыре одинаковых вида, разнообразие будет два бита.

формула

Математически мы вычисляем индекс Шеннона с помощью следующего выражения:

H ' = - Σ пи пер пи

В выражении индекса переменная пи представляет собой пропорциональную численность вида Я, рассчитывается как сухой вес вида, разделенный, в свою очередь, на общий сухой вес в образце.

Таким образом, индекс количественно определяет неопределенность в прогнозе идентичности вида особи, которая выбирается случайным образом из выборки..

Кроме того, основание логарифма, используемого в выражении, может быть свободно выбрано исследователем. Сам Шеннон обсуждал логарифмы в основаниях 2, 10 и и, где каждый соответствует различным единицам измерения.

Таким образом, единицами измерения являются двоичные цифры или биты, десятичные цифры и натуральные цифры для оснований 2, 10 и и, соответственно.

выгода

Индекс Шеннона является одним из наиболее используемых в экологических исследованиях, поскольку его применение несет определенные преимущества по сравнению с другими относительно популярными показателями разнообразия..

Во-первых, размер выборки существенно не влияет на индекс. Несколько исследований были направлены на то, чтобы выяснить влияние размера выборки, и пришли к выводу, что размер выборки действительно очень незначителен с точки зрения измерения разнообразия видов..

Во-вторых, применение индекса приводит к захвату большого количества информации только в одном математическом выражении. Это очень полезная функция, если вы хотите донести значительный объем информации до широкой аудитории..

Кроме того, размещение индекса «в контексте» имеет решающее значение для его интерпретации. Первая часть состоит в распознавании максимальных и минимальных значений, которые он выбрасывает. В индексе Шеннона легко представить, что максимум соответствует S, где S это богатство и минимум 0.

однородность

Индекс Шеннона основан на очень актуальной концепции в области экологии: однородности. Этот параметр относится к степени, в которой виды представлены по всей выборке.

Крайности охватывают один доминирующий вид и другие виды, присутствующие в очень низких количествах (значения однородности близки к 0), для всех видов, представленных равными числами (значения однородности близки к 1).

Однородность играет фундаментальную роль в экологическом анализе разнообразия. Например, в более однородных сообществах индекс Шеннона становится более чувствительным к богатству.

применимость

Индексы разнообразия широко используются в мониторинге с точки зрения экологии и сохранения исчезающих видов..

Особенностью индексов видового разнообразия является обобщение большого и важного количества данных, которые можно использовать для определения характеристик популяции..

Этот индекс был использован для изучения различных последствий нарушений и стресса для разнообразия сообществ, как животных, так и растений, поскольку он предоставляет сложную информацию, основанную на количестве видов и однородности.

Наконец, связь между разнообразием экосистем и устойчивостью экосистем была предметом широких дискуссий. Некоторые исследования подтвердили этот подход.

ссылки

1. Глисман С.Р. (2002). Агроэкология: экологические процессы в устойчивом сельском хозяйстве. ЦНИВО.
2. Нуньес, Е. Ф. (2008). Сильвопасторальные системы, созданные с помощью Pinus radiata D. Don и Betula alba L. в Галиции. Университет Сантьяго-де-Компостела.
3. Jorgensen, S.E. (2008). Энциклопедия экологии, под редакцией Свена Эрика Йоргенсена, Брайана Д. Фата.
4. Келли А. (2016). Разработка показателей справедливости, разнообразия и конкуренции: новые меры для школ и университетов. Routledge.
5. Pal, R. & Choudhury, A.K. (2014). Введение в фитопланктоны: разнообразие и экология. прыгун.
6. Пла, Л. (2006). Биоразнообразие: вывод на основе индекса Шеннона и богатства. Interscience, 31(8), 583-590.
7. Pyron, M. (2010) Характеризующие сообщества. Знание о природе образования 3 (10): 39