Delen:
Wat is de Shannon-index en waar is het voor?
de Shannon-index, Ook bekend in de literatuur als Shannon-Weaver, wordt het gebruikt om de specifieke biodiversiteit te kwantificeren. Het symbool H 'wordt gebruikt om het weer te geven, en de waarden ervan oscilleren tussen positieve getallen, meestal tussen 2, 3 en 4. In de literatuur is deze index een van de meest populaire voor het meten van biodiversiteit..
De index houdt rekening met de hoeveelheid soorten die in de steekproef voorkomen en de relatieve hoeveelheid individuen die voor elk van de soorten bestaat. Dat wil zeggen, overweeg de rijkdom en overvloed van de soort.
Aangezien de bij de berekening betrokken formule een logaritme betreft, is er geen maximale waarde voor de index. De minimumwaarde is echter nul, wat de afwezigheid van diversiteit aangeeft - de bestaande toestand in een monocultuur, bijvoorbeeld, waar er maar één soort is.
Waarden lager dan 2 worden geïnterpreteerd als ecosystemen met een relatief lage diversiteit aan soorten, terwijl die groter zijn dan 3 hoog zijn. De woestijngebieden zijn voorbeelden van verschillende ecosystemen.
De wouden van de tropen en de riffen daarentegen zijn ecosystemen met een vrij grote biodiversiteit van soorten.
index
- 1 Historisch perspectief
- 2 Definitie
- 3 formule
- 4 voordelen
- 5 Uniformiteit
- 6 Toepasbaarheid
- 7 Referenties
Historisch perspectief
De Shannon-index werd voorgesteld door Claude Elwood Shannon (1916 - 2001), met het doel een maatregel te vinden die entropie kon kwantificeren. Deze onderzoeker was een wiskundige en elektrotechnisch ingenieur, afkomstig uit de Verenigde Staten.
Er is enige verwarring met de echte naam van de index. De volledige naam is de Shannon-Weiner-index. Bij veel gelegenheden noemen de auteurs hem echter de Shannon-Weaver-index.
Deze fout is gedeeltelijk opgetreden omdat Claude Shannon meerdere keren in samenwerking met de wiskundige Warren Weaver heeft gewerkt.
definitie
Diversiteit is een van de belangrijkste parameters die worden gebruikt om ecosystemen te beschrijven.
De Shannon-index is een index die de diversiteit van soorten tracht te meten, rekening houdend met de uniformiteit ervan. Het is een toepassing van de informatietheorie en is gebaseerd op het idee dat de grootste diversiteit overeenkomt met een grotere onzekerheid bij het willekeurig kiezen van een specifieke soort..
Met andere woorden, de index formuleert de uniformiteit van de waarden van belang door middel van alle soorten in het monster.
Het kan de volgende minimale en maximale waarden aannemen: nul geeft aan dat er maar één soort is, terwijl de logaritme van S (totaal aantal soorten in de steekproef) betekent dat alle soorten worden vertegenwoordigd door hetzelfde aantal individuen.
Stel dat we een hypothetisch ecosysteem hebben met slechts twee soorten. Laten we ook denken dat ze op dezelfde frequentie staan (ze komen even vaak voor). De onzekerheid is dus 50%, omdat de twee alternatieven evengoed mogelijk zijn.
De identificatie die de zekerheid geeft, is de eenheid van informatie, die "bit" wordt genoemd. Als we bijvoorbeeld vier equifrequente soorten hebben, zal de diversiteit twee bits zijn.
formule
Wiskundig berekenen we de Shannon-index aan de hand van de volgende uitdrukking:
H ' = - Σ pi ln pi
In de uitdrukking van de index, de variabele pi vertegenwoordigt de proportionele overvloed van de soort ik, berekend als het drooggewicht van de soort, op zijn beurt gedeeld door het totale droge gewicht in het monster.
Op deze manier kwantificeert de index de onzekerheid in de voorspelling van de identiteit van de soort van een individu die willekeurig uit een steekproef wordt genomen.
Bovendien kan de basis van de logaritme die in de uitdrukking wordt gebruikt vrij worden gekozen door de onderzoeker. Shannon zelf heeft de logaritmen besproken in basen 2, 10 en en, waarbij elk correspondeerde met verschillende maateenheden.
De eenheden zijn dus binaire cijfers of bits, decimale cijfers en natuurlijke cijfers voor de bases 2, 10 en en, respectievelijk.
voordeel
De Shannon-index is een van de meest gebruikte in ecologisch onderzoek, omdat de toepassing ervan bepaalde voordelen heeft, vergeleken met de andere indices van diversiteit die relatief populair zijn.
Ten eerste wordt de index niet significant beïnvloed door de steekproefomvang. Verschillende studies hebben geprobeerd het effect van de steekproefomvang te vinden en hebben geconcludeerd dat de grootte van het monster in werkelijkheid een zeer gering effect heeft op de metingen van de diversiteit van de soort..
Ten tweede leidt de toepassing van de index tot het vastleggen van een grote hoeveelheid informatie, in slechts één wiskundige uitdrukking. Dit is een zeer nuttige functie als u een aanzienlijke hoeveelheid informatie aan een breed publiek wilt communiceren.
Bovendien is het plaatsen van een index "in context" cruciaal voor zijn interpretatie. Het eerste deel bestaat uit het herkennen van de maximale en minimale waarden die het werpt. In de Shannon-index is het gemakkelijk om te visualiseren dat het maximum overeenkomt met het logboek S, waarin S is de rijkdom en het minimum is 0.
uniformiteit
De Shannon-index is gebaseerd op een zeer relevant concept in de ecologie: uniformiteit. Deze parameter verwijst naar de mate waarin de soort in het monster is vertegenwoordigd.
De extremen dekken een enkele dominante soort en andere soorten die in zeer kleine aantallen voorkomen (uniformiteit dicht bij 0), voor alle soorten met gelijke aantallen (uniformiteit dicht bij 1).
Uniformiteit speelt een fundamentele rol in de ecologische analyse van diversiteit. In meer uniforme gemeenschappen wordt de Shannon-index bijvoorbeeld gevoeliger voor welvaart.
toepasselijkheid
Diversiteitsindices worden veel gebruikt bij monitoring, vanuit het oogpunt van ecologie en het behoud van bedreigde soorten.
De indices van soortendiversiteit hebben de bijzonderheid om een grote en belangrijke hoeveelheid gegevens samen te vatten die kunnen worden gebruikt om kenmerken van de populatie af te leiden..
Deze index is gebruikt om de verschillende effecten van verstoringen en stress op de diversiteit van gemeenschappen, zowel dieren als planten, te bestuderen, omdat het complexe informatie oplevert op basis van het aantal soorten en uniformiteit.
Ten slotte is het verband tussen de diversiteit van ecosystemen en de veerkracht van ecosystemen een onderwerp van brede discussie geweest. Sommige studies hebben deze aanpak bevestigd.
referenties
- Gliessman, S. R. (2002). Agroecology: ecologische processen in duurzame landbouw. CATIE.
- Núñez, E. F. (2008). Silvopastoral-systemen opgezet met Pinus radiata D. Don en Betula alba L. in Galicië. Universiteit van Santiago de Compostela.
- Jorgensen, S. E. (2008). Encyclopedia of ecology, uitgegeven door Sven Erik Jorgensen, Brian D. Fath.
- Kelly, A. (2016). Het ontwikkelen van statistieken voor gelijkheid, diversiteit en concurrentie: nieuwe maatregelen voor scholen en universiteiten. Routledge.
- Pal, R., & Choudhury, A.K. (2014). Een introductie tot fytoplanktonen: diversiteit en ecologie. Springer.
- Pla, L. (2006). Biodiversiteit: inferentie op basis van de Shannon-index en rijkdom. Interscience, 31(8), 583-590.
- Pyron, M. (2010) Community's karakteriseren. Nature Education Knowledge 3 (10): 39