ดัชนีแชนนอนยังเป็นที่รู้จักในวรรณคดีเป็น Shannon-ทอผ้าที่ใช้ในการวัดปริมาณเฉพาะความหลากหลายทางชีวภาพ สัญลักษณ์ H 'ใช้แทนค่านี้และค่าของมันจะแกว่งไปมาระหว่างจำนวนบวกโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 2, 3 และ 4 ในวรรณคดีดัชนีนี้เป็นหนึ่งในดัชนีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดสำหรับการวัดความหลากหลายทางชีวภาพ
ดัชนีจะพิจารณาจำนวนชนิดที่มีอยู่ในตัวอย่างและจำนวนญาติของแต่ละชนิด นั่นคือการพิจารณาความสมบูรณ์และความอุดมสมบูรณ์ของสายพันธุ์
ที่มา: pixabay.com
เนื่องจากสูตรที่เกี่ยวข้องกับการคำนวณเกี่ยวข้องกับลอการิทึมจึงไม่มีค่าสูงสุดสำหรับดัชนี อย่างไรก็ตามค่าต่ำสุดคือศูนย์แสดงถึงการไม่มีความหลากหลาย - สภาพที่มีอยู่ในพืชเชิงเดี่ยวเช่นที่มีสิ่งมีชีวิตเพียงชนิดเดียว
ค่าที่น้อยกว่า 2 ถูกตีความว่าเป็นระบบนิเวศที่มีความหลากหลายของสายพันธุ์ค่อนข้างต่ำในขณะที่ค่าที่มากกว่า 3 นั้นสูง พื้นที่ทะเลทรายเป็นตัวอย่างของระบบนิเวศที่ไม่หลากหลายมากนัก
ในทางตรงกันข้ามป่าเขตร้อนและแนวปะการังเป็นระบบนิเวศที่มีความหลากหลายทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิตค่อนข้างสูง
มุมมองทางประวัติศาสตร์
ดัชนีแชนนอนเสนอโดย Claude Elwood Shannon (1916-2001) โดยมีจุดประสงค์เพื่อหามาตรการที่สามารถหาปริมาณเอนโทรปีได้ นักวิจัยคนนี้เป็นนักคณิตศาสตร์และวิศวกรไฟฟ้ามีพื้นเพมาจากสหรัฐอเมริกา
มีความสับสนกับชื่อจริงของดัชนี ชื่อเต็มคือ Shannon-Weiner index อย่างไรก็ตามในหลาย ๆ ครั้งผู้เขียนอ้างว่าเป็นดัชนี Shannon-Weaver
ข้อผิดพลาดนี้เกิดขึ้นส่วนหนึ่งเป็นเพราะ Claude Shannon ทำงานร่วมกับ Warren Weaver นักคณิตศาสตร์หลายต่อหลายครั้ง
คำนิยาม
ความหลากหลายเป็นตัวแปรที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งที่ใช้อธิบายระบบนิเวศ
ดัชนีแชนนอนเป็นดัชนีที่ใช้วัดความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตโดยพิจารณาจากความสม่ำเสมอ เป็นการประยุกต์ใช้ทฤษฎีข้อมูลและตั้งอยู่บนแนวคิดที่ว่าความหลากหลายที่มากขึ้นสอดคล้องกับความไม่แน่นอนที่มากขึ้นในการสุ่มเลือกสิ่งมีชีวิตที่เฉพาะเจาะจง
กล่าวอีกนัยหนึ่งดัชนีจะกำหนดความสม่ำเสมอของค่าความสำคัญในทุกสายพันธุ์ในตัวอย่าง
สามารถใช้ค่าต่ำสุดและค่าสูงสุดดังต่อไปนี้: ศูนย์บ่งชี้ว่ามีเพียงชนิดเดียวในขณะที่ลอการิทึมของ S (จำนวนสปีชีส์ทั้งหมดในตัวอย่าง) หมายความว่าสิ่งมีชีวิตทั้งหมดแสดงด้วยจำนวนบุคคลเท่ากัน
สมมติว่าเรามีระบบนิเวศสมมุติที่มีสิ่งมีชีวิตเพียงสองชนิด ลองคิดดูว่าพวกมันอยู่ในความถี่เดียวกัน (เท่ากัน) ดังนั้นความไม่แน่นอนคือ 50% เนื่องจากทางเลือกทั้งสองมีความเป็นไปได้เท่าเทียมกัน
การระบุที่ให้ความแน่นอนคือหน่วยของข้อมูลที่เรียกว่า "บิต" ตัวอย่างเช่นหากเรามีสิ่งมีชีวิตที่เท่าเทียมกันสี่ชนิดความหลากหลายจะเป็นสองบิต
สูตร
ในทางคณิตศาสตร์เราคำนวณดัชนีแชนนอนโดยใช้นิพจน์ต่อไปนี้:
ในการแสดงออกของดัชนีตัวแปร pi แสดงถึงความอุดมสมบูรณ์ตามสัดส่วนของสิ่งมีชีวิต i ซึ่งคำนวณเป็นน้ำหนักแห้งของสายพันธุ์หารด้วยน้ำหนักแห้งทั้งหมดในตัวอย่าง
ด้วยวิธีนี้ดัชนีจะวัดปริมาณความไม่แน่นอนในการทำนายเอกลักษณ์ของชนิดของบุคคลที่สุ่มตัวอย่างจากกลุ่มตัวอย่าง
นอกจากนี้ฐานของลอการิทึมที่ใช้ในนิพจน์สามารถเลือกได้อย่างอิสระโดยผู้วิจัย แชนนอนเองได้พูดถึงลอการิทึมในฐาน 2, 10 และ e ซึ่งแต่ละอันสอดคล้องกับหน่วยการวัดที่แตกต่างกัน
ดังนั้นหน่วยจึงเป็นเลขฐานสองหรือบิตตัวเลขทศนิยมและหลักธรรมชาติสำหรับฐาน 2, 10 และ e ตามลำดับ
ความได้เปรียบ
ดัชนี Shannon เป็นหนึ่งในดัชนีที่ใช้มากที่สุดในการวิจัยทางนิเวศวิทยาเนื่องจากการประยุกต์ใช้มีข้อดีบางประการเมื่อเทียบกับดัชนีความหลากหลายอื่น ๆ ที่ได้รับความนิยมค่อนข้างสูง
ประการแรกดัชนีไม่ได้รับผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญจากขนาดของตัวอย่าง งานวิจัยหลายชิ้นพยายามหาผลของขนาดตัวอย่างและได้ข้อสรุปว่าแท้จริงแล้วขนาดของกลุ่มตัวอย่างมีผลเพียงเล็กน้อยต่อการวัดความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต
ประการที่สองการประยุกต์ใช้ดัชนีนำไปสู่การรวบรวมข้อมูลจำนวนมากในนิพจน์ทางคณิตศาสตร์เพียงชุดเดียว นี่เป็นคุณสมบัติที่มีประโยชน์มากหากคุณต้องการสื่อสารข้อมูลจำนวนมากไปยังผู้ชมจำนวนมาก
นอกจากนี้การใส่ดัชนี "ในบริบท" มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการตีความ ส่วนแรกคือการรับรู้ค่าสูงสุดและต่ำสุดที่ส่งกลับ ในดัชนี Shannon จะเห็นได้ง่ายว่าค่าสูงสุดตรงกับ Log S โดยที่ S คือความมั่งคั่งและค่าต่ำสุดคือ 0
เอกรูป
ดัชนีแชนนอนตั้งอยู่บนแนวคิดที่เกี่ยวข้องมากในระบบนิเวศ: ความสม่ำเสมอ พารามิเตอร์นี้หมายถึงระดับที่แสดงชนิดพันธุ์ตลอดทั้งตัวอย่าง
ความสุดขั้วรวมถึงสิ่งมีชีวิตที่โดดเด่นเพียงสายพันธุ์เดียวและสายพันธุ์อื่น ๆ ที่มีจำนวนต่ำมาก (ค่าความสม่ำเสมอใกล้เคียงกับ 0) สำหรับทุกสายพันธุ์ที่แสดงด้วยตัวเลขที่เท่ากัน (ค่าความสม่ำเสมอใกล้เคียงกับ 1)
ความสม่ำเสมอมีบทบาทพื้นฐานในการวิเคราะห์ความหลากหลายทางนิเวศวิทยา ตัวอย่างเช่นในชุมชนที่มีเครื่องแบบมากขึ้นดัชนี Shannon มีความอ่อนไหวต่อความมั่งคั่งมากขึ้น
การบังคับใช้
ดัชนีความหลากหลายถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการตรวจสอบจากมุมมองของนิเวศวิทยาและการอนุรักษ์สัตว์ใกล้สูญพันธุ์
ดัชนีความหลากหลายของสายพันธุ์มีความพิเศษในการสรุปข้อมูลจำนวนมากและสำคัญที่สามารถใช้ในการสรุปลักษณะประชากร
ดัชนีนี้ถูกใช้เพื่อศึกษาผลกระทบที่แตกต่างกันของการรบกวนและความเครียดต่อความหลากหลายของชุมชนทั้งสัตว์และพืชเนื่องจากให้ข้อมูลที่ซับซ้อนตามจำนวนชนิดและความสม่ำเสมอ
ในที่สุดความเชื่อมโยงระหว่างความหลากหลายของระบบนิเวศและความยืดหยุ่นของพวกมันเป็นประเด็นที่ถกเถียงกันอย่างกว้างขวาง การศึกษาบางชิ้นสามารถยืนยันแนวทางนี้ได้
อ้างอิง
- กลีสแมน, SR (2002). Agroecology: กระบวนการทางนิเวศวิทยาในเกษตรกรรมยั่งยืน. Catie
- Núñez, EF (2008). ระบบ Silvopastoral ก่อตั้งขึ้นโดย Pinus radiata D. Don และ Betula alba L. ในแคว้นกาลิเซีย มหาวิทยาลัย Santiago de Compostela
- Jorgensen, SE (2008). สารานุกรมนิเวศวิทยาแก้ไขโดย Sven Erik Jorgensen, Brian D. Fath
- Kelly, A. (2016). การพัฒนาเมตริกสำหรับความเสมอภาคความหลากหลายและการแข่งขัน: มาตรการใหม่สำหรับโรงเรียนและมหาวิทยาลัย เลดจ์
- Pal, R. , & Choudhury, AK (2014) ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับแพลงก์ตอนพืช: ความหลากหลายและระบบนิเวศ สปริงเกอร์
- ปลา, ล. (2549). ความหลากหลายทางชีวภาพ: การอนุมานตามดัชนีแชนนอนและความมั่งคั่ง อินเตอร์เซียนเซีย, 31 (8), 583-590
- Pyron, M. (2010) ลักษณะชุมชน. ความรู้ธรรมชาติศึกษา 3 (10): 39