Indice di Shannon

L'indice di Shannon misura la biodiversità degli ecosistemi

Qual è l'indice di Shannon?

Lui Indice di Shannon, Conosciuto anche in letteratura come Shannon-Weaver, viene utilizzato per misurare la biodiversità specifica, cioè la quantità di diversi microrganismi e organismi in un ecosistema.

Il simbolo H 'viene utilizzato per rappresentarlo e i suoi valori vanno tra i numeri positivi, di solito tra 2, 3 e 4. In letteratura, questo indice è uno dei più popolari per la misurazione della biodiversità.

L'indice tiene conto della quantità di specie esistenti nel campione e del numero relativo di individui per ciascuna delle specie. Cioè, contempla la ricchezza e l'abbondanza di specie.

Poiché la formula coinvolta nel suo calcolo comporta un logaritmo, non esiste un valore massimo per l'indice. Tuttavia, il valore minimo è zero, indicando l'assenza di diversità, la condizione esistente in una monocoltura, ad esempio, dove esiste solo una specie-.

Si interpreta che i valori inferiori a 2 sono ecosistemi con una diversità relativamente bassa di specie, mentre quelli oltre 3 sono alti. Le regioni del deserto sono esempi di piccoli ecosistemi diversi.

Le foreste e le barriere dei tropici, al contrario, sono ecosistemi con una biodiversità di specie piuttosto alte.

Prospettiva storica

L'indice di Shannon fu proposto da Claude Elwood Shannon (1916-2001), con l'obiettivo di trovare una misura che potesse quantificare l'entropia. Questo ricercatore era un matematico ed ingegnere elettrico, originario degli Stati Uniti.

C'è un po 'di confusione con il vero nome dell'indice. Il nome completo è Shannon-Weiner Index. Tuttavia, in molte occasioni gli autori si riferiscono a lui come un indice di Shannon.

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Questo errore si è verificato, in parte, perché Claude Shannon ha lavorato in collaborazione con il matematico Warren Weaver in diverse occasioni.

Definizione

La diversità è uno dei parametri più importanti usati per descrivere gli ecosistemi.

L'indice di Shannon è un indice che cerca di misurare la diversità delle specie, considerando la loro uniformità. È un'applicazione della teoria dell'informazione e si basa sull'idea che la più grande diversità corrisponda a una maggiore incertezza nella scelta casuale di una specie specifica.

In altre parole, l'indice formula l'uniformità dei valori di importanza attraverso tutte le specie nel campione.

È possibile prendere i seguenti valori minimi e massimi: zero indica che esiste solo una specie, mentre il logaritmo di S (Numero totale di specie nel campione) significa che tutte le specie sono rappresentate dallo stesso numero di individui.

Supponiamo di avere un ecosistema ipotetico con solo due specie. Pensiamo anche che siano sulla stessa frequenza (sono equiposili). Pertanto, l'incertezza è del 50%, poiché le due alternative sono ugualmente possibili.

L'identificazione concessa dalla certezza è l'unità informativa, chiamata "bit". Se abbiamo, ad esempio, quattro specie equa, la diversità sarà di due bit.

Formula

Matematicamente, l'indice Shannon è calcolato dalla seguente espressione:

H ' = - σ pi ln pi

Nell'espressione dell'indice, la variabile pi rappresenta l'abbondanza proporzionale della specie Yo, calcolato come il peso a secco della specie, diviso, a sua volta, dal peso secco totale nel campione.

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In questo modo, l'indice quantifica l'incertezza nella previsione dell'identità della specie di un individuo che viene prelevato casualmente da un campione.

Inoltre, la base del logaritmo utilizzato nell'espressione può essere scelta liberamente dal ricercatore. Shannon stesso ha discusso dei logaritmi sulla base 2, 10 e E, dove ciascuno corrispondeva a diverse unità di misure.

Pertanto, le unità sono cifre binarie o bit, cifre decimali e cifre naturali, per le basi 2, 10 e E, rispettivamente.

Vantaggi

L'indice di Shannon è uno dei più utilizzati nella ricerca ecologica, poiché la sua applicazione comporta alcuni vantaggi, rispetto agli altri indici di diversità che sono relativamente popolari.

- Innanzitutto, l'indice non è significativamente influenzato dalla dimensione del campione. Diversi studi hanno cercato di trovare l'effetto della dimensione del campione e sono giunti alla conclusione che, in realtà, la dimensione del campione ha un effetto molto leggero in mente le misurazioni della diversità della specie.

- In secondo luogo, l'applicazione dell'indice porta alla cattura di una grande quantità di informazioni, in solo un'espressione matematica. Questa è una caratteristica molto utile se si desidera comunicare una quantità significativa di informazioni a un pubblico ampio.

- Inoltre, mettere un indice di "contesto" è fondamentale per l'interpretazione. La prima parte è riconoscere i valori massimi e minimi che lancia. Nell'indice Shannon è facile visualizzare che il massimo corrisponde al registro S, Dove S È ricchezza e il minimo è 0.

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Uniformità

L'indice Shannon si basa su un concetto molto rilevante in ecologia: uniformità. Questo parametro si riferisce al grado in cui le specie sono rappresentate in tutto il campione.

Gli estremi coprono una singola specie dominante e altre specie presenti in numeri molto bassi (valori di uniformità vicini a 0), a tutte le specie rappresentate da numeri uguali (valori di uniformità vicini a 1).

L'uniformità ha un ruolo fondamentale nell'analisi ecologica della diversità. Ad esempio, in comunità più uniformi, l'indice di Shannon diventa più sensibile alla ricchezza.

Applicabilità

Gli indici di diversità sono ampiamente utilizzati nel monitoraggio, dal punto di vista dell'ecologia e della conservazione delle specie in via di estinzione.

I tassi di diversità delle specie hanno la peculiarità di riassumere una grande e importante quantità di dati che possono essere utilizzati per dedurre le caratteristiche della popolazione.

Questo indice è stato usato per studiare i diversi effetti dei disturbi e dello stress nella diversità delle comunità, sia degli animali che delle piante, poiché fornisce informazioni complesse basate sul numero di specie e uniformità.

Infine, il legame tra la diversità degli ecosistemi e la loro resilienza è stato oggetto di ampio dibattito. Alcuni studi sono riusciti a confermare questo approccio.

Riferimenti

1. Núñez, e. F. Sistemi di silvopastoral stabiliti con pinus radiata d. Don e betula alba l. in Galizia. Università di Santiago de Compostela.
2. Kelly, a. Sviluppo di metriche per equità, diversità e concorrenza: nuove misure per le scuole e l'università. Routledge.