Indicele Shannon , de asemenea , cunoscut în literatura de specialitate ca Shannon-Weaver, este utilizat pentru a cuantifica biodiversitatea specifică. Simbolul H 'este utilizat pentru a-l reprezenta, iar valorile sale variază între numere pozitive, în general între 2, 3 și 4. În literatura de specialitate, acest indice este unul dintre cele mai populare pentru măsurarea biodiversității.
Indicele ia în considerare numărul de specii care există în eșantion și numărul relativ de indivizi pentru fiecare dintre specii. Adică are în vedere bogăția și abundența speciilor.
Sursa: pixabay.com
Deoarece formula implicată în calculul său implică un logaritm, nu există o valoare maximă pentru index. Cu toate acestea, valoarea minimă este zero, ceea ce indică absența diversității - condiția care există într-o monocultură, de exemplu, unde există o singură specie.
Valorile mai mici de 2 sunt interpretate ca ecosisteme cu o diversitate relativ redusă a speciilor, în timp ce valorile mai mari de 3 sunt mari. Regiunile deșertice sunt exemple de ecosisteme nu foarte diverse.
În schimb, pădurile tropicale și recifele sunt ecosisteme cu o biodiversitate destul de mare de specii.
Perspectiva istorica
Indicele Shannon a fost propus de Claude Elwood Shannon (1916 - 2001), cu scopul de a găsi o măsură care să poată cuantifica entropia. Acest cercetător a fost un matematician și inginer electric, originar din Statele Unite.
Există o oarecare confuzie cu numele real al indexului. Numele complet este indexul Shannon-Weiner. Cu toate acestea, în multe ocazii, autorii se referă la acesta drept indicele Shannon-Weaver.
Această eroare s-a produs, în parte, pentru că Claude Shannon a lucrat în mai multe rânduri cu matematicianul Warren Weaver.
Definiție
Diversitatea este unul dintre cei mai importanți parametri folosiți pentru descrierea ecosistemelor.
Indicele Shannon este un indice care urmărește măsurarea diversității speciilor, având în vedere uniformitatea acestora. Este o aplicație a teoriei informației și se bazează pe ideea că o mai mare diversitate corespunde unei incertitudini mai mari în alegerea aleatorie a unei specii specifice.
Cu alte cuvinte, indexul formulează uniformitatea valorilor de importanță la toate speciile din eșantion.
Poate lua următoarele valori minime și maxime: zero indică faptul că există o singură specie, în timp ce logaritmul lui S (numărul total de specii din eșantion) înseamnă că toate speciile sunt reprezentate de același număr de indivizi.
Să presupunem că avem un ecosistem ipotetic cu doar două specii. Să ne gândim, de asemenea, că au aceeași frecvență (sunt echivalente). Astfel, incertitudinea este de 50%, deoarece cele două alternative sunt la fel de posibile.
Identificarea care dă siguranța este unitatea informațională, numită „bit”. Dacă avem, de exemplu, patru specii echivalente, diversitatea va fi de doi biți.
Formulă
Matematic, calculăm indicele Shannon cu ajutorul următoarei expresii:
În expresia indexului, variabila pi reprezintă abundența proporțională a speciei i, calculată ca greutatea uscată a speciei, împărțită, la rândul ei, de greutatea totală uscată din eșantion.
În acest fel, indicele cuantifică incertitudinea în predicția identității speciilor unui individ care este preluat la întâmplare dintr-un eșantion.
Mai mult, baza logaritmului utilizat în expresie poate fi aleasă liber de către cercetător. Shannon însuși a discutat despre logaritmele în bazele 2, 10 și e, unde fiecare a corespuns la unități de măsură diferite.
Astfel, unitățile sunt cifre binare sau biți, cifre zecimale și cifre naturale, pentru bazele 2, 10 și, respectiv, e.
Avantaj
Indicele Shannon este unul dintre cele mai utilizate în cercetarea ecologică, deoarece aplicarea sa are anumite avantaje, în comparație cu ceilalți indici de diversitate care sunt relativ populari.
În primul rând, indicele nu este afectat în mod semnificativ de dimensiunea eșantionului. Mai multe studii au căutat să găsească efectul mărimii eșantionului și au ajuns la concluzia că, într-adevăr, mărimea eșantionului are un efect foarte ușor asupra măsurătorilor diversității speciilor.
În al doilea rând, aplicarea indexului conduce la captarea unei cantități mari de informații, într-o singură expresie matematică. Aceasta este o caracteristică foarte utilă dacă doriți să comunicați o cantitate semnificativă de informații unui public larg.
Mai mult, introducerea unui indice „în context” este crucială pentru interpretarea sa. Prima parte este să recunoaștem valorile maxime și minime pe care le returnează. În indexul Shannon, este ușor de observat că maximul corespunde Log J, unde S este avere și minimul este 0.
Uniformitate
Indicele Shannon se bazează pe un concept foarte relevant în ecologie: uniformitatea. Acest parametru se referă la gradul în care speciile sunt reprezentate pe întregul eșantion.
Extremele includ o singură specie dominantă și alte specii prezente în număr foarte redus (valori de uniformitate apropiate de 0), la toate speciile reprezentate cu numere egale (valori de uniformitate apropiate de 1).
Uniformitatea joacă un rol fundamental în analiza ecologică a diversității. De exemplu, în comunități mai uniforme, indicele Shannon devine mai sensibil la bogăție.
aplicabilitate
Indicii diversității sunt utilizați pe scară largă în monitorizare, din punct de vedere al ecologiei și conservării speciilor pe cale de dispariție.
Indicii diversității speciilor au particularitatea de a rezuma o cantitate mare și importantă de date care pot fi utilizate pentru a deduce caracteristicile populației.
Acest indice a fost utilizat pentru a studia diferitele efecte ale tulburărilor și stresului asupra diversității comunităților, atât a animalelor, cât și a plantelor, deoarece oferă informații complexe bazate pe numărul de specii și uniformitate.
În cele din urmă, legătura dintre diversitatea ecosistemelor și rezistența acestora a fost subiectul unor dezbateri ample. Unele studii au reușit să coroboreze această abordare.
Referințe
- Gliessman, SR (2002). Agroecologie: procese ecologice în agricultură durabilă. Catie.
- Núñez, EF (2008). Sisteme silvopastorale stabilite cu Pinus radiata D. Don și Betula alba L. în Galicia. Universitatea Santiago de Compostela.
- Jorgensen, SE (2008). Enciclopedia ecologiei, editat de Sven Erik Jorgensen, Brian D. Fath.
- Kelly, A. (2016). Dezvoltarea metricilor pentru echitate, diversitate și concurență: noi măsuri pentru școli și universități. Routledge.
- Pal, R., & Choudhury, AK (2014). O introducere în fitoplanctone: diversitate și ecologie. Springer.
- Pla, L. (2006). Biodiversitate: inferență bazată pe indicele și bogăția Shannon. Interciencia, 31 (8), 583-590.
- Pyron, M. (2010) Caracterizarea comunităților. Cunoașterea educației naturii 3 (10): 39