يستخدم مؤشر شانون ، المعروف أيضًا في الأدبيات باسم شانون ويفر ، لتقدير التنوع البيولوجي المحدد. يستخدم الرمز H 'لتمثيله ، وتتراوح قيمه بين أرقام موجبة ، بشكل عام بين 2 و 3 و 4. في الأدبيات ، يعد هذا المؤشر من أكثر المؤشرات شيوعًا لقياس التنوع البيولوجي.
يأخذ الفهرس في الاعتبار عدد الأنواع الموجودة في العينة والعدد النسبي للأفراد لكل نوع. أي أنه يفكر في ثراء ووفرة الأنواع.
المصدر: pixabay.com
نظرًا لأن الصيغة المتضمنة في حسابها تتضمن لوغاريتمًا ، فلا يوجد حد أقصى لقيمة الفهرس. ومع ذلك ، فإن الحد الأدنى للقيمة هو صفر ، مما يشير إلى غياب التنوع - الحالة الموجودة في الزراعة الأحادية ، على سبيل المثال ، حيث يوجد نوع واحد فقط.
يتم تفسير القيم الأقل من 2 على أنها أنظمة إيكولوجية ذات تنوع منخفض نسبيًا للأنواع ، بينما القيم الأكبر من 3 مرتفعة. المناطق الصحراوية هي أمثلة على النظم البيئية ليست شديدة التنوع.
وعلى النقيض من ذلك ، فإن الغابات الاستوائية والشعاب المرجانية هي أنظمة إيكولوجية ذات تنوع بيولوجي مرتفع إلى حد ما من الأنواع.
منظور تاريخى
تم اقتراح مؤشر شانون من قبل كلود إلوود شانون (1916-2001) ، بهدف إيجاد مقياس يمكنه قياس الإنتروبيا. كان هذا الباحث عالم رياضيات ومهندس كهربائي ، أصله من الولايات المتحدة.
يوجد بعض الالتباس مع الاسم الفعلي للفهرس. الاسم الكامل هو فهرس شانون وينر. ومع ذلك ، في العديد من المناسبات يشير المؤلفون إليه على أنه فهرس شانون ويفر.
حدث هذا الخطأ جزئيًا لأن كلود شانون عمل بالتعاون مع عالم الرياضيات وارين ويفر في عدة مناسبات.
تعريف
التنوع هو أحد أهم المعايير المستخدمة لوصف النظم البيئية.
مؤشر شانون هو مؤشر يسعى إلى قياس تنوع الأنواع ، مع مراعاة تماثلها. إنه تطبيق لنظرية المعلومات ، ويستند إلى فكرة أن التنوع الأكبر يتوافق مع قدر أكبر من عدم اليقين في الاختيار العشوائي لنوع معين.
بعبارة أخرى ، يصوغ الفهرس توحيد قيم الأهمية عبر جميع الأنواع في العينة.
يمكن أن تأخذ القيم الدنيا والقصوى التالية: يشير الصفر إلى وجود نوع واحد فقط ، بينما يشير لوغاريتم S (العدد الإجمالي للأنواع في العينة) إلى أن جميع الأنواع ممثلة بنفس العدد من الأفراد.
لنفترض أن لدينا نظامًا بيئيًا افتراضيًا به نوعان فقط. دعنا نفكر أيضًا أنهما في نفس التردد (هما متساويان). وبالتالي ، فإن عدم اليقين هو 50٪ ، لأن الخيارين ممكنان بشكل متساوٍ.
التعريف الذي يعطي اليقين هو وحدة المعلومات التي تسمى "بت". إذا كان لدينا ، على سبيل المثال ، أربعة أنواع متساوية ، فسيكون التنوع بتتين.
معادلة
رياضيا ، نحسب مؤشر شانون عن طريق التعبير التالي:
في التعبير عن المؤشر ، يمثل المتغير pi الوفرة النسبية للأنواع i ، محسوبة على أنها الوزن الجاف للأنواع ، مقسومًا ، بدوره ، على إجمالي الوزن الجاف في العينة.
وبهذه الطريقة ، يحدد المؤشر مقدار عدم اليقين في التنبؤ بهوية نوع الفرد المأخوذ عشوائيًا من عينة.
علاوة على ذلك ، يمكن للباحث اختيار قاعدة اللوغاريتم المستخدمة في التعبير بحرية. ناقش شانون نفسه اللوغاريتمات في الأساس 2 و 10 و e ، حيث يتوافق كل منها مع وحدات قياس مختلفة.
وبالتالي ، فإن الوحدات هي أرقام أو بتات ثنائية ، وأرقام عشرية ، وأرقام طبيعية ، للقواعد 2 و 10 و e على التوالي.
مميزات
يعد مؤشر شانون من أكثر المؤشرات استخدامًا في البحث البيئي ، نظرًا لأن تطبيقه يحمل مزايا معينة ، مقارنة بمؤشرات التنوع الأخرى الشائعة نسبيًا.
أولاً ، لا يتأثر المؤشر بشكل كبير بحجم العينة. سعت العديد من الدراسات إلى العثور على تأثير حجم العينة وخلصت إلى أن حجم العينة له تأثير طفيف جدًا على قياسات تنوع الأنواع.
ثانيًا ، يؤدي تطبيق الفهرس إلى التقاط كمية كبيرة من المعلومات ، في تعبير رياضي واحد فقط. هذه ميزة مفيدة للغاية إذا كنت ترغب في إيصال قدر كبير من المعلومات إلى جمهور عريض.
علاوة على ذلك ، فإن وضع فهرس "في السياق" أمر بالغ الأهمية لتفسيره. الجزء الأول هو التعرف على القيم القصوى والدنيا التي يتم إرجاعها. في مؤشر شانون ، من السهل ملاحظة أن الحد الأقصى يتوافق مع Log S ، حيث S هي الثروة والحد الأدنى هو 0.
التوحيد
يعتمد مؤشر شانون على مفهوم وثيق الصلة بالبيئة: التوحيد. تشير هذه المعلمة إلى الدرجة التي يتم بها تمثيل الأنواع في العينة.
تشمل النهايات نوعًا مهيمنًا واحدًا وأنواعًا أخرى موجودة بأعداد منخفضة جدًا (قيم انتظام قريبة من 0) ، لجميع الأنواع ممثلة بأعداد متساوية (قيم انتظام قريبة من 1).
يلعب التوحيد دورًا أساسيًا في التحليل البيئي للتنوع. على سبيل المثال ، في المجتمعات الأكثر اتساقًا ، يصبح مؤشر شانون أكثر حساسية للثروة.
القابلية للتطبيق
تستخدم مؤشرات التنوع على نطاق واسع في المراقبة ، من وجهة نظر البيئة والحفاظ على الأنواع المهددة بالانقراض.
تتميز مؤشرات تنوع الأنواع بخصوصية تلخيص كمية كبيرة ومهمة من البيانات التي يمكن استخدامها لاستنتاج خصائص السكان.
تم استخدام هذا المؤشر لدراسة التأثيرات المختلفة للاضطرابات والإجهاد على تنوع المجتمعات ، سواء الحيوانات أو النباتات ، حيث أنه يوفر معلومات معقدة بناءً على عدد الأنواع والتوحيد.
أخيرًا ، كان الارتباط بين تنوع النظم البيئية ومرونتها موضوع نقاش واسع. تمكنت بعض الدراسات من تأكيد هذا النهج.
المراجع
- جليسمان ، ريال (2002). الزراعة الإيكولوجية: العمليات البيئية في الزراعة المستدامة. كاتي.
- نونيز ، إي أف (2008). تم إنشاء أنظمة Silvopastoral مع Pinus radiata D. Don و Betula alba L. في غاليسيا. جامعة سانتياغو دي كومبوستيلا.
- Jorgensen ، SE (2008). موسوعة علم البيئة ، حرره سفين إريك جورجينسن ، بريان د.
- كيلي ، أ. (2016). تطوير مقاييس العدالة والتنوع والمنافسة: مقاييس جديدة للمدارس والجامعات. روتليدج.
- Pal ، R. ، & Choudhury ، AK (2014). مقدمة إلى العوالق النباتية: التنوع والبيئة. سبرينغر.
- Pla ، L. (2006). التنوع البيولوجي: الاستدلال على أساس مؤشر شانون والثروة. Interciencia، 31 (8) ، 583-590.
- بايرون ، إم. (2010) تمييز المجتمعات معرفة تعليم الطبيعة 3 (10): 39