Apakah indeks Shannon dan apakah itu?



The Indeks Shannon, Juga dikenali dalam kesusasteraan sebagai Shannon-Weaver, ia digunakan untuk mengukur biodiversiti tertentu. Simbol H 'digunakan untuk mewakilinya, dan nilai-nilainya berayun antara bilangan positif, secara amnya di antara 2, 3 dan 4. Dalam kesusasteraan, indeks ini adalah salah satu yang paling popular untuk pengukuran keanekaragaman hayati.

Indeks ini mengambil kira jumlah spesies yang ada dalam sampel dan jumlah relatif individu yang wujud untuk masing-masing spesies. Iaitu, merenungkan kekayaan dan kelimpahan spesies.

Oleh kerana formula yang terlibat dalam pengiraannya melibatkan logaritma, tiada nilai maksimum indeks. Walau bagaimanapun, nilai minimum adalah sifar, menunjukkan ketiadaan kepelbagaian - keadaan sedia ada dalam monokultur, contohnya, di mana hanya terdapat satu spesies.

Nilai yang lebih rendah daripada 2 ditafsirkan sebagai ekosistem dengan kepelbagaian spesies yang agak rendah, manakala yang lebih besar daripada 3 adalah tinggi. Kawasan padang pasir adalah contoh ekosistem yang pelbagai.

Sebaliknya, hutan tropika dan terumbu karang adalah ekosistem dengan spesies biodiversiti yang agak tinggi.

Indeks

  • 1 Perspektif sejarah
  • 2 Definisi
  • 3 Formula
  • 4 Kelebihan
  • 5 Keseragaman
  • 6 Pemakaian
  • 7 Rujukan

Perspektif sejarah

Indeks Shannon dicadangkan oleh Claude Elwood Shannon (1916 - 2001), dengan tujuan mencari ukuran yang boleh mengukur entropi. Penyelidik ini adalah jurutera matematik dan elektrik, yang berasal dari Amerika Syarikat.

Terdapat beberapa kekeliruan dengan nama sebenar indeks. Nama penuh ialah indeks Shannon-Weiner. Walau bagaimanapun, pada banyak kesempatan penulis merujuk kepadanya sebagai indeks Shannon-Weaver.

Kesalahan ini berlaku, sebahagiannya, kerana Claude Shannon bekerjasama dengan ahli matematik Warren Weaver pada beberapa kali.

Definisi

Kepelbagaian adalah salah satu parameter terpenting yang digunakan untuk menggambarkan ekosistem.

Indeks Shannon adalah indeks yang bertujuan untuk mengukur kepelbagaian spesies, mengingat keseragaman mereka. Ini adalah penerapan teori maklumat, dan berdasarkan idea bahawa kepelbagaian terbesar sepadan dengan ketidakpastian yang lebih besar dalam memilih spesies spesifik secara rawak..

Dalam erti kata lain, indeks merumuskan keseragaman nilai-nilai penting melalui semua spesies dalam sampel.

Ia boleh mengambil nilai minimum dan maksimum berikut: sifar menunjukkan bahawa hanya terdapat satu spesies, manakala logaritma S (jumlah spesis dalam sampel) bermakna semua spesies diwakili oleh bilangan individu yang sama.

Katakan kita mempunyai ekosistem hipotetikal dengan hanya dua spesies. Mari kita juga fikir mereka berada pada kekerapan yang sama (mereka sama-sama sama). Oleh itu, ketidakpastian adalah 50%, kerana kedua-dua alternatif adalah sama.

Pengenalpastian yang memberikan kepastian adalah unit maklumat yang dipanggil "bit". Sekiranya kita mempunyai, contohnya, empat spesies yang sama, kepelbagaian akan menjadi dua bit.

Formula

Secara matematik, kita mengira indeks Shannon dengan menggunakan ungkapan berikut:

H ' = - Σ pi ln pi

Dalam ungkapan indeks, pemboleh ubah pi mewakili kelimpahan proporsi spesis i, dikira sebagai berat kering spesies, dibahagikan, seterusnya, oleh jumlah berat kering dalam sampel.

Dengan cara ini, indeks mengukur ketidakpastian dalam ramalan identiti spesies individu yang diambil secara rawak dari sampel.

Di samping itu, asas logaritma yang digunakan dalam ungkapan boleh dipilih secara bebas oleh penyelidik. Shannon sendiri membincangkan logaritma dalam asas 2, 10 dan e, di mana masing-masing berpadanan dengan pelbagai langkah yang berbeza.

Oleh itu, unit adalah digit biner atau bit, digit perpuluhan, dan digit semulajadi, untuk asas 2, 10 dan e, masing-masing.

Kelebihan

Indeks Shannon adalah salah satu yang paling banyak digunakan dalam penyelidikan ekologi, kerana aplikasinya mempunyai kelebihan tertentu, berbanding indeks kepelbagaian lain yang relatif popular.

Pertama, indeks tidak terjejas dengan ketara oleh saiz sampel. Beberapa kajian telah berusaha untuk mencari kesan saiz sampel dan telah membuat kesimpulan bahawa, sebenarnya, saiz sampel mempunyai kesan yang sangat sedikit dari segi pengukuran kepelbagaian spesies.

Kedua, penerapan indeks membawa kepada penangkapan sejumlah besar maklumat, hanya dalam satu ungkapan matematik. Ini adalah ciri yang sangat berguna jika anda ingin menyampaikan maklumat penting kepada khalayak luas.

Di samping itu, meletakkan indeks "dalam konteks" adalah penting untuk tafsirannya. Bahagian pertama terdiri daripada pengiktirafan nilai maksimum dan minimum yang dibuang. Dalam indeks Shannon, mudah untuk memvisualisasikan bahawa maksimum sepadan dengan Log S, di mana S adalah kekayaan dan minima adalah 0.

Keseragaman

Indeks Shannon didasarkan pada konsep yang sangat relevan dalam ekologi: keseragaman. Parameter ini merujuk kepada sejauh mana spesies tersebut diwakili di seluruh sampel.

Ekstrem ini meliputi spesies dominan tunggal dan spesies lain yang hadir dalam jumlah yang sangat rendah (nilai keseragaman yang hampir dengan 0), kepada semua spesies yang diwakili oleh nombor yang sama (nilai keseragaman yang hampir dengan 1).

Keseragaman memainkan peranan penting dalam analisis ekologi kepelbagaian. Contohnya, dalam komuniti yang lebih seragam, indeks Shannon menjadi lebih sensitif terhadap kekayaan.

Kebolehgunaan

Indeks kepelbagaian digunakan secara meluas dalam pemantauan, dari sudut pandangan ekologi dan pemuliharaan spesis terancam.

Indeks kepelbagaian spesies mempunyai ciri khas meringkaskan jumlah besar dan penting data yang dapat digunakan untuk menyimpulkan ciri-ciri penduduk.

Indeks ini telah digunakan untuk mengkaji kesan-kesan gangguan dan tekanan yang berbeza terhadap kepelbagaian masyarakat, baik haiwan dan tumbuhan, kerana memberikan maklumat yang rumit berdasarkan jumlah spesies dan keseragaman.

Akhirnya, hubungan antara kepelbagaian ekosistem dan ketahanan ekosistem telah menjadi subjek perbahasan luas. Beberapa kajian telah menyokong pendekatan ini.

Rujukan

  1. Gliessman, S. R. (2002). Agroekologi: proses ekologi dalam pertanian mampan. CATIE.
  2. Núñez, E. F. (2008). Sistem Silvopastoral ditubuhkan dengan Pinus radiata D. Don dan Betula alba L. di Galicia. Universiti Santiago de Compostela.
  3. Jorgensen, S. E. (2008). Ensiklopedia Ekologi, disunting oleh Sven Erik Jorgensen, Brian D. Fath.
  4. Kelly, A. (2016). Membangunkan Metrik untuk Ekuiti, Kepelbagaian dan Persaingan: Langkah baru untuk sekolah dan universiti. Routledge.
  5. Pal, R., & Choudhury, A. K. (2014). Pengenalan kepada fitoplankton: kepelbagaian dan ekologi. Springer.
  6. Pla, L. (2006). Keanekaragaman hayati: Inferensi berdasarkan indeks Shannon dan kekayaan. Interciencia, 31(8), 583-590.
  7. Pyron, M. (2010) Menonjolkan Komuniti. Pengetahuan Pendidikan Alam 3 (10): 39