El índex de Shannon, també conegut en la literatura com Shannon-Weaver, s'usa per quantificar la biodiversitat específica. Es fa servir el símbol H'per representar-lo, i els seus valors oscil·len entre nombre positius, generalment entre 2, 3 i 4. En la literatura, aquest índex és un dels més populars per al mesurament de la biodiversitat.
L'índex té en compte la quantitat d'espècies que hi ha a la mostra i la quantitat relativa d'individus que hi ha per a cadascuna de les espècies. És a dir, contempla la riquesa i l'abundància de les espècies.
Font: pixabay.com
Com la fórmula implicada en el seu càlcul, involucra un logaritme, no hi ha un valor màxim per a l'índex. No obstant això, el valor mínim és zero, indicant l'absència de diversitat - la condició existent en un monocultiu, per exemple, on només hi ha una espècie.
S'interpreta que valors menors a 2 són ecosistemes amb una diversitat d'espècies relativament baixa, mentre que els majors a 3 són alts. Les regions de desert són exemples d'ecosistemes poc diversos.
Els boscos de l'tròpic i els esculls, en contrast, són ecosistemes amb una biodiversitat d'espècies bastant elevada.
perspectiva històrica
L'índex de Shannon va ser proposat per Claude Elwood Shannon (1916 - 2001), amb l'objectiu de trobar una mesura que pogués quantificar l'entropia. Aquest investigador era un matemàtic i enginyer elèctric, oriünd dels Estats Units.
Existeix certa confusió amb el nom real de l'índex. El nom complet és índex de Shannon-Weiner. No obstant això, en moltes ocasions els autors es refereixen a ell com índex de Shannon-Weaver.
Aquest error va ocórrer, en part, perquè Claude Shannon va treballar en col·laboració amb el matemàtic Warren Weaver en diverses ocasions.
definició
La diversitat és un dels paràmetres més importants que s'usa per descriure als ecosistemes.
L'índex de Shannon és un índex que busca mesurar la diversitat d'espècies, considerant la uniformitat de les mateixes. És una aplicació de la teoria de la informació, i es basa en la idea que la major diversitat correspon a una major incertesa en triar de manera aleatòria a una espècie en específic.
En altres paraules, l'índex formula la uniformitat dels valors d'importància per mitjà de totes les espècies de la mostra.
Pot prendre els següents valors mínims i màxims: el zero indica que només hi ha una espècie, mentre que el logaritme de S (nombre total d'espècies en la mostra) vol dir que totes les espècies estan representades pel mateix nombre d'individus.
Suposem que tenim un ecosistema hipotètic amb només dues espècies. Pensem, a més, que es troben en la mateixa freqüència (són equifrecuentes). Així, la incertesa és de l'50%, ja que les dues alternatives són igualment possibles.
La identificació que atorga la certesa és la unitat d'informació, denominada "bit". Si tenim, per exemple, quatre espècies equifrecuentes, la diversitat serà de dos bits.
fórmula
Matemàticament, l'índex de Shannon ho calculem per mitjà de la següent expressió:
En l'expressió de l'índex, la variable pi representa l'abundància proporcional de l'espècie i, calculada com el pes sec de l'espècie, dividit, al seu torn pel pes sec total en la mostra.
D'aquesta manera, l'índex quantifica la incertesa en la predicció de la identitat de l'espècie d'un individu que és pres a l'atzar d'una mostra.
A més, la base de l'logaritme usat en l'expressió pot ser triada lliurement per l'investigador. El mateix Shannon va discutir els logaritmes en base 2, 10 i e, on cada un corresponia a diferents unitats de mesures.
Així, les unitats són dígits binaris o bits, dígits decimals, i dígits naturals, per a les bases 2, 10 i e, respectivament.
avantatges
L'índex de Shannon és un dels més usats en les investigacions ecològiques, ja que la seva aplicació comporta certs avantatges, comparats amb els altres índexs de diversitat que són relativament populars.
Primer, l'índex no és afectat de manera significativa per la grandària de la mostra. Diversos estudis han buscat trobar l'efecte de la mida de la mostra i han arribat a la conclusió que, realment, la grandària de la mostra té un efecte molt lleu en conte als mesuraments de la diversitat de les espècies.
Segon, l'aplicació de l'índex comporta a la captura d'una gran quantitat d'informació, en només una expressió matemàtica. Això és una característica molt útil si es vol comunicar una quantitat significativa d'informació a una audiència àmplia.
A més, posar un índex "en context" és crucial per a la seva interpretació. La primer part consisteix a reconèixer els valors màxims i mínims que llança. En l'índex de Shannon és fàcil visualitzar que el màxim correspon a l'Log S, on S és la riquesa i el mínim és 0.
uniformitat
L'índex de Shannon està basat en un concepte molt rellevant en ecologia: la uniformitat. Aquest paràmetre fa referència a el grau en què les espècies estan representades al llarg de la mostra.
Els extrems abasten una sola espècie dominant i altres espècies presents en nombre molt baixos (valors d'uniformitat propers a l'0), a totes les espècies representades per nombres iguals (valors d'uniformitat propers a l'1).
La uniformitat té un paper fonamental en l'anàlisi ecològic de la diversitat. Per exemple, en comunitats més uniformes, l'índex de Shannon es torna més sensible a la riquesa.
aplicabilitat
Els índexs de diversitat són àmpliament usats en el monitoratge, des del punt de vista de l'ecologia i de la conservació d'espècies en perill.
Els índexs de diversitat d'espècies tenen la particularitat de resumir una quantitat gran i important de dades que pot ser usada per a inferir característiques de la població.
Aquest índex s'ha utilitzat per estudiar els diferents efectes de les pertorbacions i l'estrès en la diversitat de comunitats, tant d'animals com de plantes, ja que proveeix informació complexa basada en el nombre d'espècies i en la uniformitat.
Finalment, el llaç existent entre la diversitat dels ecosistemes i la resiliència dels mateixos ha estat tema d'ampli debat. Alguns estudis han aconseguit corroborar aquest plantejament.
referències
- Gliessman, Sr. (2002). Agroecologia: processos ecològics en agricultura sostenible. CATIE.
- Núñez, EF (2008). Sistemes silvopastorals establerts amb Pinus radiata D. Don i Betula alba L. a Galícia. Universitat Santiago de Compostel·la.
- Jorgensen, ES (2008). Encyclopedia of ecology, edited by Sven Erik Jorgensen, Brian D. Fath.
- Kelly, A. (2016). Developing Metrics for Equity, Diversity and Competition: New measures for schools and universities. Routledge.
- Pal, R., & Choudhury, AK (2014). An introduction to phytoplanktons: diversity and ecology. Springer.
- Pla, L. (2006). Biodiversitat: Inferència basada en l'índex de Shannon i la riquesa. Interciència, 31 (8), 583-590.
- Pyron, M. (2010) Characterizing Communities. Nature Education Knowledge 3 (10): 39