A Shannon-indexet, amelyet a szakirodalomban Shannon-Weaver néven is ismertek, a specifikus biodiverzitás számszerűsítésére használnak. A H 'szimbólumot használják annak ábrázolására, és értékei pozitív számok között válnak, általában 2, 3 és 4 között. Az irodalomban ez a mutató az egyik legnépszerűbb a biodiverzitás mérésére.
Az index figyelembe veszi a mintában lévõ fajok számát és az egyes fajok relatív számát. Vagyis fontolóra veszi a fajok gazdagságát és bőségét.
Forrás: pixabay.com
Mivel a számításában szereplő képlet logaritmust tartalmaz, az indexnek nincs maximális értéke. A minimális érték azonban nulla, jelezve a sokféleség hiányát - ez a helyzet például egy monokultúrában, ahol csak egy faj van.
A 2-nél kevesebb értéket olyan ökoszisztémáknak kell tekinteni, amelyekben a fajok sokfélesége viszonylag alacsony, míg a 3-nál nagyobb értékek magasak. A sivatagi régiók példái a nem nagyon változatos ökoszisztémáknak.
A trópusi erdők és a zátonyok ezzel szemben olyan ökoszisztémák, amelyekben a fajok meglehetősen magas biológiai sokféleséggel rendelkeznek.
Történelmi perspektíva
A Shannon-indexet Claude Elwood Shannon (1916 - 2001) javasolta azzal a céllal, hogy olyan intézkedést találjon, amely képes az entrópiát számszerűsíteni. Ez a kutató matematikus és villamosmérnök volt, eredetileg az Egyesült Államokból származott.
Van némi zavar az index tényleges nevével. A teljes név Shannon-Weiner index. A szerzők azonban számos alkalommal Shannon-Weaver-indexként említik.
Ez a hiba részben azért történt, mert Claude Shannon többször együtt dolgozott Warren Weaver matematikussal.
Meghatározás
A sokféleség az ökoszisztémák leírására használt egyik legfontosabb paraméter.
A Shannon-index egy olyan index, amely a fajok sokféleségének mérésére törekszik, figyelembe véve azok egységességét. Ez az információelmélet alkalmazása, és azon az elképzelésen alapul, hogy a nagyobb változatosság nagyobb bizonytalanságnak felel meg egy adott faj véletlenszerű kiválasztásakor.
Más szóval, az index megfogalmazza a fontossági értékek egységességét a mintában szereplő összes faj esetében.
A következő minimális és maximális értékeket veheti igénybe: nulla azt jelzi, hogy csak egy faj van, míg az S logaritmusa (a mintában szereplő összes faj száma) azt jelenti, hogy az összes fajt azonos számú egyed képviseli.
Tegyük fel, hogy hipotetikus ökoszisztémánk van csak két fajjal. Gondoljuk azt is, hogy ugyanabban a frekvenciában vannak (egyenlő esélyek). Így a bizonytalanság 50%, mivel a két alternatíva ugyanúgy lehetséges.
Az azonosítás, amely megadja a bizonyosságot, az információ egység, úgynevezett „bit”. Ha például négy egyenlő gyakoriságú fajunk van, akkor a diverzitás két bit lesz.
Képlet
Matematikailag a Shannon-indexet a következő kifejezéssel számoljuk ki:
Az index kifejezésénél a pi változó az i fajok arányos mennyiségét képviseli, amelyet a faj száraz tömegének számítanak, és osztják egymással a mintában szereplő összes száraz tömeggel.
Ilyen módon az index számszerűsíti a mintából véletlenszerűen vett egyed fajának azonosságának előrejelzésében szereplő bizonytalanságot.
Ezenkívül a kifejezésben használt logaritmus alapját a kutató szabadon választhatja meg. Maga Shannon a logaritmusokat a 2., 10. és e. Alapban tárgyalta, ahol mindegyik különbözõ mértékegységeknek felel meg.
Így az egységek bináris számok vagy bitek, decimális számjegyek és természetes számok a 2., 10. és e bázishoz.
Előny
A Shannon-index az egyik leggyakrabban alkalmazott az ökológiai kutatásokban, mivel alkalmazása bizonyos előnyökkel jár, összehasonlítva a többi sokféleségi mutatóval, amelyek viszonylag népszerűek.
Először, az indexet nem befolyásolja jelentősen a minta mérete. Különböző tanulmányok célja a minta méretének meghatározása, és arra a következtetésre jutottak, hogy a minta mérete valóban nagyon csekély hatással van a fajok sokféleségének mérésére.
Másodszor, az index alkalmazása nagy mennyiségű információ rögzítéséhez vezet, csupán egy matematikai kifejezésben. Ez egy nagyon hasznos szolgáltatás, ha jelentős mennyiségű információt kíván közölni széles közönséggel.
Ezenkívül az index "kontextusba" helyezése kritikus jelentése annak értelmezéséhez. Az első rész a visszatérő maximális és minimális értékek felismerése. A Shannon-indexben könnyen belátható, hogy a maximum megfelel a Log S-nek, ahol S gazdagság és a minimum 0.
egyöntetűség
A Shannon-index egy nagyon releváns ökológiai koncepción alapul: az egységesség. Ez a paraméter arra utal, hogy a faj milyen mértékben képviselteti magát a mintában.
A szélsőségek tartalmazzák az egyetlen domináns fajt és a nagyon alacsony számban jelen lévő fajokat (az egységesség értéke közel 0), minden fajhoz azonos számot képviselve (az egységesség értéke közel 1).
Az egységesség alapvető szerepet játszik a sokféleség ökológiai elemzésében. Például egységesebb közösségekben a Shannon-index érzékenyebbé válik a gazdagságra.
Alkalmazhatóság
A sokféleségi mutatókat széles körben használják a monitorozásban, az ökológia és a veszélyeztetett fajok megóvása szempontjából.
A fajok sokféleségi mutatóinak sajátossága az, hogy nagy és fontos mennyiségű adatot foglalnak össze, amelyek felhasználhatók a populáció jellemzőinek következtetésére.
Ezt az indexet arra használják, hogy megvizsgálják a zavarok és a stressz különböző hatásait a közösségek sokféleségére, mind az állatok, mind a növények szempontjából, mivel összetett információkat szolgáltat a fajszám és az egységesség alapján.
Végül, az ökoszisztémák sokszínűsége és ellenálló képessége közötti kapcsolat széles vita tárgyát képezte. Néhány tanulmány megerősítette ezt a megközelítést.
Irodalom
- Gliessman, SR (2002). Agroökológia: ökológiai folyamatok a fenntartható mezőgazdaságban. CATIE.
- Núñez, EF (2008). A Pinus radiata D. Don és a Betula alba L. által Galíciában létrehozott silvopastoralis rendszerek. Santiago de Compostela Egyetem.
- Jorgensen, SE (2008). Ökológiai enciklopédia, szerkesztette: Sven Erik Jorgensen, Brian D. Fath.
- Kelly, A. (2016). A méltányosság, a sokféleség és a verseny mérésének kidolgozása: Új intézkedések az iskolák és az egyetemek számára. Routledge.
- Pal, R. és Choudhury, AK (2014). Bevezetés a fitoplanktonokba: sokféleség és ökológia. Springer.
- Pla, L. (2006). Biodiverzitás: A következtetés a Shannon-indexen és a gazdagságon alapul. Interciencia, 31 (8), 583-590.
- Pyron, M. (2010) Jellemző közösségek. Természetnevelési ismeretek 3 (10): 39