Chỉ số Shannon là gì và nó dùng để làm gì?

các Chỉ số Shannon, Còn được biết đến trong tài liệu là Shannon-Weaver, nó được sử dụng để định lượng đa dạng sinh học cụ thể. Ký hiệu H 'được sử dụng để biểu thị nó và các giá trị của nó dao động giữa các số dương, thường là giữa 2, 3 và 4. Trong tài liệu, chỉ số này là một trong những phép đo đa dạng sinh học phổ biến nhất.

Chỉ số có tính đến số lượng loài tồn tại trong mẫu và số lượng cá thể tương đối tồn tại cho mỗi loài. Đó là, chiêm ngưỡng sự phong phú và phong phú của loài.

Vì công thức liên quan đến tính toán của nó liên quan đến logarit, không có giá trị tối đa cho chỉ mục. Tuy nhiên, giá trị tối thiểu bằng 0, cho thấy sự vắng mặt của sự đa dạng - điều kiện hiện có trong một nền độc canh, ví dụ, nơi chỉ có một loài.

Các giá trị thấp hơn 2 được hiểu là các hệ sinh thái có độ đa dạng loài tương đối thấp, trong khi các giá trị lớn hơn 3 là cao. Các vùng sa mạc là ví dụ của các hệ sinh thái đa dạng.

Ngược lại, rừng của vùng nhiệt đới và rạn san hô là những hệ sinh thái có sự đa dạng sinh học khá cao của các loài.

Chỉ số

• 1 quan điểm lịch sử
• 2 Định nghĩa
• 3 công thức
• 4 Ưu điểm
• 5 Đồng nhất
• 6 khả năng áp dụng
• 7 tài liệu tham khảo

Quan điểm lịch sử

Chỉ số Shannon được đề xuất bởi Claude Elwood Shannon (1916 - 2001), với mục đích tìm ra một biện pháp có thể định lượng entropy. Nhà nghiên cứu này là một nhà toán học và kỹ sư điện, một người gốc Hoa Kỳ.

Có một số nhầm lẫn với tên thật của chỉ số. Tên đầy đủ là chỉ số Shannon-Weiner. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, các tác giả gọi ông là chỉ số Shannon-Weaver.

Lỗi này xảy ra, một phần, bởi vì Claude Shannon đã hợp tác với nhà toán học Warren Weaver trong nhiều trường hợp.

Định nghĩa

Tính đa dạng là một trong những thông số quan trọng nhất được sử dụng để mô tả các hệ sinh thái.

Chỉ số Shannon là một chỉ số tìm cách đo lường sự đa dạng của các loài, xem xét tính đồng nhất của chúng. Nó là một ứng dụng của lý thuyết thông tin, và dựa trên ý tưởng rằng sự đa dạng lớn nhất tương ứng với sự không chắc chắn lớn hơn trong việc chọn một loài cụ thể một cách ngẫu nhiên..

Nói cách khác, chỉ số hình thành tính đồng nhất của các giá trị quan trọng bằng tất cả các loài trong mẫu.

Nó có thể lấy các giá trị tối thiểu và tối đa sau: zero chỉ ra rằng chỉ có một loài, trong khi logarit của S (tổng số loài trong mẫu) có nghĩa là tất cả các loài được đại diện bởi cùng một số lượng cá thể.

Giả sử chúng ta có một hệ sinh thái giả thuyết chỉ có hai loài. Chúng ta cũng nghĩ rằng chúng có cùng tần số (chúng đều phổ biến như nhau). Do đó, độ không đảm bảo là 50%, vì hai phương án đều có thể như nhau.

Nhận dạng mang lại sự chắc chắn là đơn vị thông tin, được gọi là "bit". Nếu chúng ta có, ví dụ, bốn loài tương đương, sự đa dạng sẽ là hai bit.

Công thức

Về mặt toán học, chúng tôi tính toán chỉ số Shannon bằng các biểu thức sau:

H ' = - pi ln pi

Trong biểu thức của chỉ số, biến pi đại diện cho sự phong phú tỷ lệ của loài tôi, được tính bằng trọng lượng khô của loài, lần lượt chia cho tổng trọng lượng khô trong mẫu.

Theo cách này, chỉ số định lượng sự không chắc chắn trong dự đoán danh tính của một loài được lấy ngẫu nhiên từ một mẫu.

Ngoài ra, cơ sở của logarit được sử dụng trong biểu thức có thể được lựa chọn tự do bởi nhà nghiên cứu. Chính Shannon đã thảo luận về logarit ở các cơ sở 2, 10 và e, trong đó mỗi đơn vị tương ứng với các đơn vị đo lường khác nhau.

Do đó, các đơn vị là chữ số nhị phân hoặc bit, chữ số thập phân và chữ số tự nhiên, cho các cơ sở 2, 10 và e, tương ứng.

Ưu điểm

Chỉ số Shannon là một trong những chỉ số được sử dụng nhiều nhất trong nghiên cứu sinh thái, vì ứng dụng của nó mang những lợi thế nhất định, so với các chỉ số đa dạng khác tương đối phổ biến.

Đầu tiên, chỉ số không bị ảnh hưởng đáng kể bởi kích thước mẫu. Một số nghiên cứu đã cố gắng tìm ra ảnh hưởng của cỡ mẫu và đã kết luận rằng, thực sự, kích thước của mẫu có ảnh hưởng rất nhỏ về mặt đo lường sự đa dạng của loài.

Thứ hai, việc áp dụng chỉ số dẫn đến việc nắm bắt một lượng lớn thông tin, chỉ trong một biểu thức toán học. Đây là một tính năng rất hữu ích nếu bạn muốn truyền đạt một lượng thông tin đáng kể đến nhiều đối tượng.

Ngoài ra, việc đặt một chỉ mục "trong bối cảnh" là rất quan trọng cho việc giải thích nó. Phần đầu tiên bao gồm việc nhận ra các giá trị tối đa và tối thiểu mà nó ném ra. Trong chỉ mục Shannon, thật dễ dàng để hình dung rằng mức tối đa tương ứng với Nhật ký S, ở đâu S là của cải và tối thiểu là 0.

Đồng nhất

Chỉ số Shannon dựa trên một khái niệm rất phù hợp trong sinh thái học: tính đồng nhất. Tham số này đề cập đến mức độ mà các loài được đại diện trong suốt mẫu.

Các cực trị bao gồm một loài chiếm ưu thế duy nhất và các loài khác có số lượng rất thấp (giá trị đồng nhất gần bằng 0), cho tất cả các loài được biểu thị bằng số lượng bằng nhau (giá trị đồng nhất gần bằng 1).

Tính đồng nhất đóng vai trò cơ bản trong phân tích sinh thái về sự đa dạng. Ví dụ, trong các cộng đồng đồng đều hơn, chỉ số Shannon trở nên nhạy cảm hơn với sự giàu có.

Khả năng ứng dụng

Các chỉ số đa dạng được sử dụng rộng rãi trong giám sát, từ quan điểm của hệ sinh thái và bảo tồn các loài có nguy cơ tuyệt chủng.

Các chỉ số về đa dạng loài có đặc thù là tóm tắt một lượng lớn dữ liệu quan trọng có thể được sử dụng để suy ra các đặc điểm của quần thể.

Chỉ số này đã được sử dụng để nghiên cứu các tác động khác nhau của nhiễu loạn và căng thẳng lên sự đa dạng của các cộng đồng, cả động vật và thực vật, vì nó cung cấp thông tin phức tạp dựa trên số lượng loài và tính đồng nhất.

Cuối cùng, mối liên hệ giữa sự đa dạng của các hệ sinh thái và khả năng phục hồi của các hệ sinh thái đã là một chủ đề tranh luận rộng rãi. Một số nghiên cứu đã chứng thực phương pháp này.

Tài liệu tham khảo

1. Gliessman, S. R. (2002). Nông học: quá trình sinh thái trong nông nghiệp bền vững. CATIE.
2. Núñez, E. F. (2008). Các hệ thống Silvopastoral được thành lập với Pinus radiata D. Don và Betula alba L. ở Galicia. Đại học tổng hợp Santiago de Compostela.
3. Jorgensen, S. E. (2008). Bách khoa toàn thư về sinh thái học, được chỉnh sửa bởi Sven Erik Jorgensen, Brian D. Fath.
4. Kelly, A. (2016). Phát triển các số liệu cho công bằng, đa dạng và cạnh tranh: Các biện pháp mới cho các trường học và đại học. Routledge.
5. Pal, R., & Choudhury, A.K (2014). Giới thiệu về thực vật phù du: sự đa dạng và sinh thái. Mùa xuân.
6. Pla, L. (2006). Đa dạng sinh học: Suy luận dựa trên chỉ số và sự giàu có của Shannon. Liên tỉnh, 31(8), 583-590.
7. Pyron, M. (2010) Đặc trưng cho cộng đồng. Kiến thức giáo dục thiên nhiên 3 (10): 39