シャノン指数とは何ですか？それは何のためにありますか？

の シャノン指数, Shannon-Weaverとも呼ばれる文献では、特定の生物多様性を定量化するために使用されています。記号H 'はそれを表すのに使われ、その値は正の数の間で、一般に2、3と4の間で振動します。文献では、この指数は生物多様性の測定に最も人気のあるものの1つです。.

この指数は、サンプル中に存在する種の量とそれぞれの種に存在する個体の相対量を考慮に入れます。それは、種の豊かさと豊かさを考えることです.

その計算に含まれる式は対数を含むため、インデックスの最大値はありません。ただし、最小値はゼロで、多様性がないことを示しています。たとえば、種が1つしかない場合など、単一栽培における既存の状態です。.

2より小さい値は比較的多様性の低い種の生態系として解釈され、3より大きい値は高いです。砂漠地帯は多様な生態系の例です.

対照的に、熱帯地方とサンゴ礁の森林は、生物多様性がかなり高い種の生態系です。.

索引

歴史的展望

Shannon指数は、エントロピーを定量化できる尺度を見つけることを目的として、Claude Elwood Shannon（1916 - 2001）によって提案されました。この研究者は、米国出身の数学者および電気技師でした。.

インデックスの本名と混乱があります。そのフルネームはShannon-Weinerのインデックスです。しかし、多くの場合、著者は彼をShannon-Weaverインデックスと呼んでいます。.

このエラーは、Claude Shannonが数学者Warren Weaverといくつかの場面で協力して作業したために発生しました。.

多様性は、生態系を説明するために使用される最も重要なパラメータの1つです。.

シャノン指数は、種の均一性を考慮して、種の多様性を測定しようとする指数です。これは情報理論の応用であり、最大の多様性は特定の種を無作為に選ぶ際のより大きな不確実性に対応するという考えに基づいています。.

言い換えれば、この指標はサンプル中のすべての種によって重要度の値の均一性を定式化します。.

次の最小値と最大値を取ることができます。ゼロは、種が1つしかないことを示し、対数は S （サンプル内の種の総数）は、すべての種が同数の個体によって表されることを意味します.

2つの種しかない仮説的な生態系があるとします。また、それらは同じ頻度であると考えましょう（それらは等しく一般的です）。したがって、不確実性は50％です。これは、2つの選択肢が同等に可能であるためです。.

確実性を与える識別情報は、「ビット」と呼ばれる情報の単位です。たとえば、4つの同じ種がある場合、多様性は2ビットになります。.

数学的には、次の式でShannonインデックスを計算します。

H ' = - Σ パイ ln パイ

インデックスの式では、変数パイ種の割合の割合を表す 私は, 種の乾燥重量をサンプルの総乾燥重量で割った値として計算.

このようにして、指数は、サンプルから無作為に取られた個人の種の同一性の予測における不確実性を定量化します。.

また、式に使用されている対数の底は研究者が自由に選択できます。 Shannon自身が2、10と10の対数の対数について議論しました。 e, それぞれが異なる測定単位に対応する場合.

したがって、基数2、10、および10の場合、単位は2進数またはビット、10進数、および自然数です。 e, それぞれ.

シャノン指数はその応用が比較的一般的である多様性の他の指数と比較してある利点を持っているので、生態学的研究において最も使用されているものの１つである。.

第一に、指数はサンプルサイズによって大きな影響を受けない。いくつかの研究はサンプルの大きさの影響を見つけることを目指していて、そして実際には、サンプルの大きさは種の多様性の測定に関して非常にわずかな影響があると結論を下しました.

次に、インデックスを適用すると、1つの数式で大量の情報を取り込むことができます。大量の情報を幅広い視聴者に伝えたい場合、これは非常に便利な機能です。.

さらに、インデックスを「コンテキスト内」に置くことは、その解釈にとって非常に重要です。最初の部分はそれがスローする最大値と最小値を認識することにあります。シャノン指数では、最大値が対数に対応することを視覚化するのは簡単です。 S, どこで S 富であり、最小値は0です。.

シャノン指数は、生態学において非常に関連性のある概念、すなわち均一性に基づいています。このパラメータは、サンプル全体で種がどの程度表されているかを表します。.

極値は、単一の優勢な種および非常に少ない数（０に近い均一性の値）で存在する他の種を、等しい数（１に近い均一性の値）で表されるすべての種に対してカバーする。.

一様性は多様性の生態学的分析において基本的な役割を果たす。たとえば、より一様なコミュニティでは、シャノン指数は富に対してより敏感になります。.

生態学および絶滅危惧種の保全の観点から、多様性指数はモニタリングに広く使用されています。.

種の多様性の指標には、個体群の特性を推測するために使用できる大量かつ重要な量のデータを要約するという特殊性があります。.

それは種の数と一様性に基づいて複雑な情報を提供するので、このインデックスは、混乱とストレスがコミュニティ、動物と植物の両方の多様性に及ぼす影響を研究するために使用されてきました.

最後に、生態系の多様性と生態系の回復力との関連性は、幅広い議論の対象となっています。いくつかの研究はこのアプローチを確証しました.

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