Ποιος είναι ο δείκτης Shannon και ποιο είναι αυτό;

Το Δείκτη Shannon, Επίσης γνωστή στη βιβλιογραφία ως Shannon-Weaver, χρησιμοποιείται για τον ποσοτικό προσδιορισμό της συγκεκριμένης βιοποικιλότητας. Το σύμβολο Η 'χρησιμοποιείται για να το αντιπροσωπεύει και οι αξίες του κυμαίνονται μεταξύ θετικών αριθμών, γενικά μεταξύ 2, 3 και 4. Στη βιβλιογραφία, ο δείκτης αυτός είναι ένας από τους πιο δημοφιλείς για τη μέτρηση της βιοποικιλότητας.

Ο δείκτης λαμβάνει υπόψη την ποσότητα των ειδών που υπάρχουν στο δείγμα και τη σχετική ποσότητα ατόμων που υπάρχουν για κάθε είδος. Δηλαδή, σκεφτείτε τον πλούτο και την αφθονία του είδους.

Δεδομένου ότι ο τύπος που αφορά τον υπολογισμό του περιλαμβάνει έναν λογάριθμο, δεν υπάρχει μέγιστη τιμή για τον δείκτη. Ωστόσο, η ελάχιστη τιμή είναι μηδέν, υποδεικνύοντας την απουσία διαφοροποίησης - την υπάρχουσα κατάσταση σε μια μονοκαλλιέργεια, για παράδειγμα, όπου υπάρχει μόνο ένα είδος.

Οι τιμές μικρότερες από 2 ερμηνεύονται ως οικοσυστήματα με σχετικά μικρή ποικιλία ειδών, ενώ αυτά μεγαλύτερα από 3 είναι υψηλά. Οι περιοχές της ερήμου αποτελούν παραδείγματα διαφόρων οικοσυστημάτων.

Τα δάση των τροπικών και των υφάλων, αντίθετα, είναι οικοσυστήματα με αρκετά μεγάλη βιοποικιλότητα ειδών.

Ευρετήριο

• 1 Ιστορική προοπτική
• 2 Ορισμός
• 3 Φόρμουλα
• 4 Πλεονεκτήματα
• 5 Ομοιογένεια
• 6 Εφαρμογή
• 7 Αναφορές

Ιστορική προοπτική

Ο δείκτης Shannon προτάθηκε από τον Claude Elwood Shannon (1916 - 2001), με σκοπό την εξεύρεση ενός μέτρου που θα μπορούσε να ποσοτικοποιήσει την εντροπία. Αυτός ο ερευνητής ήταν μαθηματικός και ηλεκτρολόγος μηχανικός, ντόπιος των Ηνωμένων Πολιτειών.

Υπάρχει κάποια σύγχυση με το πραγματικό όνομα του ευρετηρίου. Το πλήρες όνομα είναι ο δείκτης Shannon-Weiner. Ωστόσο, σε πολλές περιπτώσεις οι συγγραφείς τον αναφέρουν ως δείκτη Shannon-Weaver.

Αυτό το σφάλμα συνέβη, εν μέρει, επειδή ο Claude Shannon εργάστηκε σε συνεργασία με τον μαθηματικό Warren Weaver σε αρκετές περιπτώσεις.

Ορισμός

Η ποικιλομορφία είναι μία από τις σημαντικότερες παραμέτρους που χρησιμοποιούνται για την περιγραφή οικοσυστημάτων.

Ο δείκτης Shannon είναι ένας δείκτης που επιδιώκει να μετρήσει την ποικιλία των ειδών, λαμβάνοντας υπόψη την ομοιομορφία τους. Είναι μια εφαρμογή της θεωρίας των πληροφοριών και βασίζεται στην ιδέα ότι η μεγαλύτερη ποικιλία αντιστοιχεί σε μεγαλύτερη αβεβαιότητα στην επιλογή ενός συγκεκριμένου είδους τυχαία..

Με άλλα λόγια, ο δείκτης διαμορφώνει την ομοιομορφία των σημαντικών τιμών μέσω όλων των ειδών του δείγματος.

Μπορεί να λάβει τις ακόλουθες ελάχιστες και μέγιστες τιμές: το μηδέν δείχνει ότι υπάρχει μόνο ένα είδος, ενώ ο λογάριθμος του S (ο συνολικός αριθμός των ειδών στο δείγμα) σημαίνει ότι όλα τα είδη αντιπροσωπεύονται από τον ίδιο αριθμό ατόμων.

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε ένα υποθετικό οικοσύστημα με μόνο δύο είδη. Ας θεωρήσουμε επίσης ότι είναι στην ίδια συχνότητα (είναι εξίσου συνηθισμένες). Έτσι, η αβεβαιότητα είναι 50%, καθώς οι δύο εναλλακτικές λύσεις είναι εξίσου δυνατές.

Η αναγνώριση που δίνει τη βεβαιότητα είναι η μονάδα πληροφοριών, που ονομάζεται "bit". Αν έχουμε, για παράδειγμα, τέσσερα εξίσου είδη, η ποικιλία θα είναι δύο κομμάτια.

Φόρμουλα

Μαθηματικά, υπολογίζουμε τον δείκτη Shannon με την ακόλουθη έκφραση:

Η ' = - Σ pi ln pi

Στην έκφραση του δείκτη, η μεταβλητή pi αντιπροσωπεύει την αναλογική αφθονία του είδους i, υπολογιζόμενη ως το ξηρό βάρος του είδους, διαιρούμενο, με τη σειρά του, με το συνολικό ξηρό βάρος στο δείγμα.

Με αυτόν τον τρόπο, ο δείκτης ποσοτικοποιεί την αβεβαιότητα στην πρόβλεψη της ταυτότητας του είδους ενός ατόμου που λαμβάνεται τυχαία από ένα δείγμα.

Επιπλέον, η βάση του λογαρίθμου που χρησιμοποιείται στην έκφραση μπορεί να επιλεγεί ελεύθερα από τον ερευνητή. Ο ίδιος ο Shannon συζήτησε τους λογαρίθμους στις βάσεις 2, 10 και ε, όπου καθένα αντιστοιχεί σε διαφορετικές μονάδες μέτρων.

Έτσι, οι μονάδες είναι δυαδικά ψηφία ή δυαδικά ψηφία, δεκαδικά ψηφία και φυσικά ψηφία, για τις βάσεις 2, 10 και ε, αντίστοιχα.

Πλεονεκτήματα

Ο δείκτης Shannon είναι ένας από τους πιο δημοφιλείς στην οικολογική έρευνα, καθώς η εφαρμογή του έχει ορισμένα πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τους άλλους δείκτες ποικιλομορφίας που είναι σχετικά δημοφιλείς.

Πρώτον, ο δείκτης δεν επηρεάζεται σημαντικά από το μέγεθος του δείγματος. Αρκετές μελέτες προσπάθησαν να βρουν την επίδραση του μεγέθους του δείγματος και κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το μέγεθος του δείγματος έχει πολύ μικρό αντίκτυπο όσον αφορά τις μετρήσεις της ποικιλότητας του είδους.

Δεύτερον, η εφαρμογή του δείκτη οδηγεί στη σύλληψη ενός μεγάλου αριθμού πληροφοριών σε μία μόνο μαθηματική έκφραση. Αυτό είναι ένα πολύ χρήσιμο χαρακτηριστικό εάν θέλετε να επικοινωνήσετε ένα σημαντικό αριθμό πληροφοριών σε ένα ευρύ κοινό.

Επιπλέον, η τοποθέτηση ενός δείκτη "στο πλαίσιο" είναι ζωτικής σημασίας για την ερμηνεία του. Το πρώτο μέρος συνίσταται στην αναγνώριση των μέγιστων και ελάχιστων τιμών που ρίχνει. Στον δείκτη Shannon είναι εύκολο να απεικονιστεί ότι το μέγιστο αντιστοιχεί στο αρχείο καταγραφής S, όπου S είναι ο πλούτος και το ελάχιστο είναι 0.

Ομοιομορφία

Ο δείκτης Shannon βασίζεται σε μια πολύ σχετική αντίληψη στην οικολογία: ομοιομορφία. Αυτή η παράμετρος αναφέρεται στον βαθμό στον οποίο αντιπροσωπεύονται τα είδη σε όλο το δείγμα.

Τα άκρα καλύπτουν ένα μόνο κυρίαρχο είδος και άλλα είδη που υπάρχουν σε πολύ μικρό αριθμό (τιμές ομοιομορφίας κοντά στο 0), σε όλα τα είδη που αντιπροσωπεύονται από ίσους αριθμούς (τιμές ομοιομορφίας κοντά στο 1).

Η ομοιομορφία διαδραματίζει θεμελιώδη ρόλο στην οικολογική ανάλυση της διαφορετικότητας. Για παράδειγμα, σε πιο ομοιόμορφες κοινότητες, ο δείκτης Shannon γίνεται πιο ευαίσθητος στον πλούτο.

Εφαρμογή

Οι δείκτες ποικιλότητας χρησιμοποιούνται ευρέως στην παρακολούθηση, από την άποψη της οικολογίας και της διατήρησης των απειλούμενων ειδών.

Οι δείκτες της ποικιλομορφίας των ειδών έχουν την ιδιαιτερότητα να συνοψίζουν μια μεγάλη και σημαντική ποσότητα δεδομένων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να εξαχθούν χαρακτηριστικά του πληθυσμού.

Αυτός ο δείκτης έχει χρησιμοποιηθεί για να μελετήσει τις διάφορες επιπτώσεις των διαταραχών και τονίζει την ποικιλομορφία των κοινοτήτων, τόσο των ζώων όσο και των φυτών, καθώς παρέχει σύνθετες πληροφορίες με βάση τον αριθμό των ειδών και την ομοιομορφία.

Τέλος, ο δεσμός μεταξύ της ποικιλίας των οικοσυστημάτων και της ανθεκτικότητας των οικοσυστημάτων αποτέλεσε αντικείμενο ευρείας συζήτησης. Μερικές μελέτες επιβεβαίωσαν αυτή την προσέγγιση.

Αναφορές

1. Gliessman, S. R. (2002). Αγροοικολογία: οικολογικές διεργασίες στη βιώσιμη γεωργία. CATIE.
2. Núñez, Ε. F. (2008). Σιλβοποστορικά συστήματα που δημιουργήθηκαν με Pinus radiata D. Don και Betula alba L. στη Γαλικία. Πανεπιστήμιο Santiago de Compostela.
3. Jorgensen, S.E. (2008). Εγκυκλοπαίδεια οικολογίας, επιμέλεια του Sven Erik Jorgensen, Brian D. Fath.
4. Kelly, Α. (2016). Ανάπτυξη μετρήσεων για την ισότητα, την πολυμορφία και τον ανταγωνισμό: Νέα μέτρα για τα σχολεία και τα πανεπιστήμια. Routledge.
5. Pal, R., & Choudhury, Α. Κ. (2014). Εισαγωγή στα φυτοπλαγκτόνια: ποικιλομορφία και οικολογία. Springer.
6. Pla, L. (2006). Βιοποικιλότητα: Συμπεράσματα με βάση τον δείκτη Shannon και τον πλούτο. Interciencia, 31(8), 583-590.
7. Pyron, M. (2010) Χαρακτηρίζοντας Κοινότητες. Γνώση της Φυσικής Εκπαίδευσης 3 (10): 39