Plik Indeks Shannona, znany również w literaturze jako Shannon-Weaver, służy do ilościowego określania określonej różnorodności biologicznej. Do jego przedstawienia używa się symbolu H ', a jego wartości wahają się między liczbami dodatnimi, zwykle między 2, 3 i 4. W literaturze ten wskaźnik jest jednym z najpopularniejszych do pomiaru bioróżnorodności.
Wskaźnik uwzględnia liczbę gatunków, które istnieją w próbie i względną liczbę osobników dla każdego gatunku. Oznacza to, że kontempluje bogactwo i obfitość gatunków.
Ponieważ formuła używana do obliczania obejmuje logarytm, nie ma maksymalnej wartości indeksu. Jednak minimalna wartość wynosi zero, co wskazuje na brak różnorodności - stan istniejący na przykład w monokulturze, gdzie występuje tylko jeden gatunek..
Wartości mniejsze niż 2 są interpretowane jako ekosystemy o stosunkowo małej różnorodności gatunkowej, podczas gdy wartości większe niż 3 są wysokie. Regiony pustynne to przykłady niezbyt zróżnicowanych ekosystemów.
Natomiast lasy tropikalne i rafy to ekosystemy o dość dużej różnorodności biologicznej gatunków.
Indeks artykułów
Indeks Shannona został zaproponowany przez Claude'a Elwooda Shannona (1916-2001) w celu znalezienia miary, która mogłaby określić ilościowo entropię. Ten badacz był matematykiem i inżynierem elektrykiem, pochodzącym ze Stanów Zjednoczonych.
Istnieje pewne zamieszanie z rzeczywistą nazwą indeksu. Pełna nazwa to indeks Shannon-Weiner. Jednak w wielu przypadkach autorzy nazywają to indeksem Shannona-Weavera..
Ten błąd wystąpił częściowo, ponieważ Claude Shannon współpracował przy kilku okazjach z matematykiem Warrenem Weaverem.
Różnorodność jest jednym z najważniejszych parametrów służących do opisu ekosystemów.
Indeks Shannona to indeks, który ma na celu zmierzenie różnorodności gatunków, biorąc pod uwagę ich jednolitość. Jest to zastosowanie teorii informacji i opiera się na założeniu, że większa różnorodność odpowiada większej niepewności przy losowym wyborze określonego gatunku.
Innymi słowy, indeks określa jednolitość wartości ważności dla wszystkich gatunków w próbie..
Może przyjmować następujące wartości minimalne i maksymalne: zero oznacza, że istnieje tylko jeden gatunek, a logarytm S (łączna liczba gatunków w próbce) oznacza, że wszystkie gatunki są reprezentowane przez taką samą liczbę osobników.
Załóżmy, że mamy hipotetyczny ekosystem z tylko dwoma gatunkami. Pomyślmy też, że są one na tej samej częstotliwości (są jednakowe). Zatem niepewność wynosi 50%, ponieważ obie alternatywy są jednakowo możliwe.
Identyfikacja, która daje pewność, to jednostka informacji zwana „bitem”. Jeśli mamy na przykład cztery równo częste gatunki, różnorodność będzie wynosić dwa bity.
Matematycznie obliczamy indeks Shannona za pomocą następującego wyrażenia:
H ' = - Σ Liczba Pi ln Liczba Pi
W wyrażeniu indeksu zmienna Liczba Pi reprezentuje proporcjonalną liczebność gatunku ja, obliczona jako sucha masa gatunku, podzielona z kolei przez całkowitą suchą masę próbki.
W ten sposób wskaźnik określa ilościowo niepewność w przewidywaniu tożsamości gatunku osobnika, która jest pobierana losowo z próbki..
Ponadto podstawa logarytmu użytego w wyrażeniu może być dowolnie wybrana przez badacza. Sam Shannon omówił logarytmy o podstawie 2, 10 i i, gdzie każdy odpowiadał innym jednostkom miary.
Zatem jednostkami są cyfry binarne lub bity, cyfry dziesiętne i cyfry naturalne dla podstaw 2, 10 i i, odpowiednio.
Indeks Shannona jest jednym z najczęściej stosowanych w badaniach ekologicznych, ponieważ jego zastosowanie ma pewne zalety w porównaniu z innymi wskaźnikami różnorodności, które są stosunkowo popularne..
Po pierwsze, wielkość próby nie wpływa znacząco na indeks. W różnych badaniach próbowano określić wpływ wielkości próby i stwierdzono, że rzeczywiście wielkość próby ma bardzo niewielki wpływ na pomiary różnorodności gatunków.
Po drugie, zastosowanie indeksu prowadzi do uchwycenia dużej ilości informacji w jednym wyrażeniu matematycznym. Jest to bardzo przydatna funkcja, jeśli chcesz przekazać znaczną ilość informacji szerokiemu gronu odbiorców..
Ponadto umieszczenie indeksu „w kontekście” ma kluczowe znaczenie dla jego interpretacji. Pierwsza część polega na rozpoznaniu wartości maksymalnych i minimalnych, które zwraca. W indeksie Shannona łatwo zauważyć, że maksimum odpowiada dziennikowi S, gdzie S to bogactwo, a minimum to 0.
Indeks Shannona opiera się na bardzo istotnym pojęciu w ekologii: jednolitości. Ten parametr odnosi się do stopnia, w jakim gatunki są reprezentowane w całej próbce..
Ekstremalne obejmują pojedynczy gatunek dominujący i inne gatunki występujące w bardzo małej liczbie (wartości jednorodności bliskie 0), do wszystkich gatunków reprezentowanych przez równe liczby (wartości jednorodności bliskie 1).
Jednolitość odgrywa fundamentalną rolę w ekologicznej analizie różnorodności. Na przykład w bardziej jednolitych społecznościach indeks Shannona staje się bardziej wrażliwy na bogactwo.
Wskaźniki różnorodności są szeroko stosowane w monitoringu, z punktu widzenia ekologii i ochrony gatunków zagrożonych wyginięciem..
Wskaźniki różnorodności gatunków mają tę szczególną cechę, że podsumowują dużą i ważną ilość danych, które można wykorzystać do wnioskowania o cechach populacji..
Wskaźnik ten został wykorzystany do zbadania różnych skutków zakłóceń i stresu na różnorodność zbiorowisk, zarówno zwierząt, jak i roślin, ponieważ dostarcza kompleksowych informacji w oparciu o liczbę gatunków i jednolitość..
Wreszcie związek między różnorodnością ekosystemów a ich odpornością był przedmiotem szerokiej debaty. Niektóre badania potwierdziły to podejście.
Jeszcze bez komentarzy