Index de Shannon

L'indice Shannon mesure la biodiversité des écosystèmes

Quel est l'indice Shannon?

Il Index de Shannon, Également connu dans la littérature sous le nom de Shannon-Weaver, il est utilisé pour mesurer la biodiversité spécifique, c'est-à-dire la quantité de micro-organismes et d'organismes différents dans un écosystème.

Le symbole H 'est utilisé pour le représenter, et ses valeurs varient entre les nombres positifs, généralement entre 2, 3 et 4. Dans la littérature, cet indice est l'un des plus populaires pour la mesure de la biodiversité.

L'indice prend en compte la quantité d'espèces qui existent dans l'échantillon et le nombre relatif d'individus pour chacune des espèces. C'est-à-dire qu'il envisage la richesse et l'abondance d'espèces.

Comme la formule impliquée dans son calcul implique un logarithme, il n'y a pas de valeur maximale pour l'index. Cependant, la valeur minimale est nulle, indiquant l'absence de diversité - la condition existant dans une monoculture, par exemple, où il n'y a qu'une seule espèce-.

Il est interprété que les valeurs inférieures à 2 sont des écosystèmes avec une diversité relativement faible d'espèces, tandis que celles de plus de 3 sont élevées. Les régions du désert sont des exemples de petits écosystèmes divers.

Les forêts tropiques et les récifs, en revanche, sont des écosystèmes avec une biodiversité d'espèces assez élevées.

Perspective historique

L'indice Shannon a été proposé par Claude Elwood Shannon (1916-2001), dans le but de trouver une mesure qui pourrait quantifier l'entropie. Ce chercheur était mathématicien et ingénieur électricien, originaire des États-Unis.

Il y a une certaine confusion avec le vrai nom de l'index. Le nom complet est l'index Shannon-Weiner. Cependant, à plusieurs reprises, les auteurs le désignent comme un index de Shannon-wever.

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Cette erreur s'est produite, en partie, car Claude Shannon a travaillé en collaboration avec le mathématicien Warren Weaver à plusieurs reprises.

Définition

La diversité est l'un des paramètres les plus importants utilisés pour décrire les écosystèmes.

L'indice Shannon est un indice qui cherche à mesurer la diversité des espèces, compte tenu de leur uniformité. Il s'agit d'une application de la théorie de l'information et est basée sur l'idée que la plus grande diversité correspond à une plus grande incertitude dans le choix de manière aléatoire d'une espèce spécifique.

En d'autres termes, l'indice formule l'uniformité des valeurs d'importance à travers toutes les espèces de l'échantillon.

Vous pouvez prendre les valeurs minimales et maximales suivantes: zéro indique qu'il n'y a qu'une seule espèce, tandis que le logarithme de S (Nombre total d'espèces dans l'échantillon) signifie que toutes les espèces sont représentées par le même nombre d'individus.

Supposons que nous ayons un écosystème hypothétique avec seulement deux espèces. Pensons également qu'ils sont sur la même fréquence (ils sont acquis). Ainsi, l'incertitude est de 50%, car les deux alternatives sont également possibles.

L'identification accordée par la certitude est l'unité d'information, appelée "bit". Si nous avons, par exemple, quatre espèces equifectives, la diversité sera de deux bits.

Formule

Mathématiquement, l'indice de Shannon est calculé par l'expression suivante:

H ' = - σ pi LN pi

Dans l'expression de l'index, la variable pi représente l'abondance proportionnelle des espèces Toi, calculé comme le poids sec de l'espèce, divisé, à son tour, par le poids sec total dans l'échantillon.

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De cette façon, l'indice quantifie l'incertitude dans la prédiction de l'identité de l'espèce d'un individu qui est prélevé au hasard d'un échantillon.

De plus, la base du logarithme utilisé dans l'expression peut être choisie librement par le chercheur. Shannon lui-même a discuté des logarithmes des bases 2, 10 et et, où chacun correspondait à différentes unités de mesures.

Ainsi, les unités sont des chiffres ou des bits binaires, des chiffres décimaux et des chiffres naturels, pour les bases 2, 10 et et, respectivement.

avantage

L'indice Shannon est l'un des plus utilisés dans la recherche écologique, car son application implique certains avantages, par rapport aux autres indices de diversité relativement populaires.

- Premièrement, l'indice n'est pas significativement affecté par la taille de l'échantillon. Plusieurs études ont cherché à trouver l'effet de la taille de l'échantillon et ont conclu que, vraiment, la taille de l'échantillon a un très léger effet à l'esprit les mesures de la diversité de l'espèce.

- Deuxièmement, l'application d'index conduit à la capture d'une grande quantité d'informations, dans une seule expression mathématique. C'est une caractéristique très utile si vous souhaitez communiquer une quantité importante d'informations à un large public.

- De plus, mettre un indice de "contexte" est crucial pour l'interprétation. La première partie consiste à reconnaître les valeurs maximales et minimales qu'il lance. Dans l'index Shannon, il est facile de visualiser que le maximum correspond au journal S, où S C'est la richesse et le minimum est 0.

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Uniformité

L'indice Shannon est basé sur un concept très pertinent en écologie: l'uniformité. Ce paramètre fait référence à la mesure dans laquelle les espèces sont représentées tout au long de l'échantillon.

Les extrêmes couvrent une seule espèce dominante et d'autres espèces présentes en nombre très faible (valeurs d'uniformité proches de 0), à toutes les espèces représentées par des nombres égaux (valeurs d'uniformité proches de 1).

L'uniformité a un rôle fondamental dans l'analyse écologique de la diversité. Par exemple, dans des communautés plus uniformes, l'indice de Shannon devient plus sensible à la richesse.

Applicabilité

Les indices de diversité sont largement utilisés dans la surveillance, du point de vue de l'écologie et de la conservation des espèces menacées.

Les taux de diversité des espèces ont la particularité de résumer une quantité importante et importante de données qui peuvent être utilisées pour déduire les caractéristiques de la population.

Cet indice a été utilisé pour étudier les différents effets des perturbations et du stress dans la diversité des communautés, des animaux et des plantes, car il fournit des informations complexes en fonction du nombre d'espèces et d'uniformité.

Enfin, le lien entre la diversité des écosystèmes et leur résilience a fait l'objet d'un large débat. Certaines études ont réussi à corroborer cette approche.

Les références

1. Núñez, e. F. Systèmes silvopastoraux établis avec Pinus radiata D. Don et Betula Alba L. en Galice. Université Santiago de Compostela.
2. Kelly, un. Développer des mesures pour l'équité, la diversité et la compétition: nouvelles mesures pour les écoles et l'université. Routier.