Den Shannon index , även känd i litteraturen som Shannon-Weaver, används för att kvantifiera specifika biologiska mångfalden. Symbolen H 'används för att representera den, och dess värden svänger mellan positiva siffror, vanligtvis mellan 2, 3 och 4. I litteraturen är detta index ett av de mest populära för mätning av biologisk mångfald.
Indexet tar hänsyn till antalet arter som finns i provet och det relativa antalet individer för var och en av arterna. Det vill säga den överväger artens rikedom och överflöd.
Källa: pixabay.com
Eftersom formeln som är involverad i dess beräkning involverar en logaritm finns det inget maximivärde för indexet. Men minimivärdet är noll, vilket indikerar frånvaron av mångfald - tillståndet som finns i en monokultur, till exempel, där det bara finns en art.
Värden mindre än 2 tolkas som ekosystem med relativt låg artsdiversitet, medan värden större än 3 är höga. Ökenregioner är exempel på inte så olika ekosystem.
Tropiska skogar och rev är däremot ekosystem med en relativt hög biologisk mångfald av arter.
Historiskt perspektiv
Shannon-indexet föreslogs av Claude Elwood Shannon (1916 - 2001) med syftet att hitta ett mått som kunde kvantifiera entropin. Denna forskare var en matematiker och elektrotekniker, ursprungligen från USA.
Det är viss förvirring med indexets faktiska namn. Det fullständiga namnet är Shannon-Weiner-index. Men vid många tillfällen hänvisar författarna till det som Shannon-Weaver-indexet.
Detta fel inträffade delvis eftersom Claude Shannon arbetade i samarbete med matematikern Warren Weaver vid flera tillfällen.
Definition
Mångfald är en av de viktigaste parametrarna som används för att beskriva ekosystem.
Shannon-indexet är ett index som försöker mäta mångfalden av arter med tanke på deras enhetlighet. Det är en tillämpning av informationsteori och bygger på idén att större mångfald motsvarar större osäkerhet när man slumpvis väljer en specifik art.
Med andra ord formulerar indexet enhetligheten i viktvärdena för alla arter i provet.
Det kan ta följande minimi- och maximivärden: noll indikerar att det bara finns en art, medan logaritm av S (totalt antal arter i provet) betyder att alla arter representeras av samma antal individer.
Anta att vi har ett hypotetiskt ekosystem med bara två arter. Låt oss också tänka att de har samma frekvens (de är likvärdiga). Osäkerheten är således 50%, eftersom de två alternativen är lika möjliga.
Identifieringen som ger säkerheten är informationsenheten, kallad ”bit”. Om vi till exempel har fyra likvärdiga arter kommer mångfalden att vara två bitar.
Formel
Matematiskt beräknar vi Shannon-indexet med hjälp av följande uttryck:
Vid uttrycket av indexet representerar variabeln pi det proportionella överflödet av arter i, beräknat som artens torrvikt, i sin tur dividerat med den totala torrvikten i provet.
På detta sätt kvantifierar index osäkerheten i förutsägelsen av identiteten för arten hos en individ som tas slumpmässigt från ett prov.
Vidare kan basen för logaritmen som används i uttrycket fritt väljas av forskaren. Shannon diskuterade själv logaritmer i bas 2, 10 och e, där var och en motsvarade olika måttenheter.
Således är enheterna binära siffror eller bitar, decimalsiffror och naturliga siffror för baserna 2, 10 respektive e.
Fördel
Shannon-indexet är ett av de mest använda inom ekologisk forskning, eftersom dess tillämpning har vissa fördelar jämfört med andra mångfaldsindex som är relativt populära.
För det första påverkas inte indexet väsentligt av provets storlek. Flera studier har försökt hitta effekten av provstorleken och har kommit fram till att provstorleken verkligen har en mycket liten effekt på mätningarna av artens mångfald.
För det andra leder tillämpningen av indexet till en stor mängd information, i bara ett matematiskt uttryck. Detta är en mycket användbar funktion om du vill kommunicera en betydande mängd information till en bred publik.
Dessutom är det avgörande för tolkningen att sätta ett index "i sammanhang". Den första delen är att känna igen de högsta och lägsta värden som den returnerar. I Shannon-indexet är det lätt att se att det maximala motsvarar Log S, där S är rikedom och minimum är 0.
Enhetlighet
Shannon-indexet är baserat på ett mycket relevant koncept inom ekologi: enhetlighet. Denna parameter refererar till i vilken grad arterna representeras i hela provet.
Extremema inkluderar en enda dominerande art och andra arter som finns i mycket låga antal (enhetliga värden nära 0), för alla arter representerade av lika antal (enhetliga värden nära 1).
Enhet spelar en grundläggande roll i den ekologiska analysen av mångfalden. I mer enhetliga samhällen blir Shannon-indexet till exempel mer känsligt för rikedom.
Tillämplighet
Mångfaldsindex används i stor utsträckning för övervakning, med tanke på ekologi och bevarande av hotade arter.
Artens mångfaldsindex har det speciella att sammanfatta en stor och viktig mängd data som kan användas för att dra slutsatsen om populationens egenskaper.
Detta index har använts för att studera de olika effekterna av störningar och stress på mångfalden i samhällen, både djur och växter, eftersom det ger komplex information baserat på antalet arter och enhetlighet.
Slutligen har kopplingen mellan mångfalden i ekosystem och deras motståndskraft varit föremål för bred debatt. Vissa studier har kunnat bekräfta denna strategi.
referenser
- Gliessman, SR (2002). Agroekologi: ekologiska processer i hållbart jordbruk. CATIE.
- Núñez, EF (2008). Silvopastoral system etablerade med Pinus radiata D. Don och Betula alba L. i Galicien. Santiago de Compostela universitet.
- Jorgensen, SE (2008). Encyclopedia of ecology, redigerad av Sven Erik Jorgensen, Brian D. Fath.
- Kelly, A. (2016). Utveckla mått för jämlikhet, mångfald och konkurrens: Nya åtgärder för skolor och universitet. Routledge.
- Pal, R., & Choudhury, AK (2014). En introduktion till fytoplanktoner: mångfald och ekologi. Springer.
- Pla, L. (2006). Biodiversitet: Inferens baserat på Shannon-indexet och förmögenheten. Interciencia, 31 (8), 583-590.
- Pyron, M. (2010) Characterizing Communities. Naturutbildningskunskap 3 (10): 39