シャノン指数もシャノンウィーバーとして文献で知られているが、特定の生物多様性を定量化するために使用されます。記号H 'はそれを表すために使用され、その値は正の数、一般的には2、3から4の間で変動します。文献では、この指標は生物多様性の測定で最も人気のあるものの1つです。
インデックスでは、サンプルに存在する種の数と、各種の個体の相対数が考慮されます。つまり、種の豊かさと豊かさを考えています。
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計算に含まれる式には対数が含まれるため、インデックスの最大値はありません。ただし、最小値はゼロであり、多様性がないことを示します。たとえば、単一栽培で存在する条件で、種が1つしかない場合です。
2未満の値は、種の多様性が比較的低い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、それほど多様ではない生態系の例です。
対照的に、熱帯林とサンゴ礁は、種の生物多様性がかなり高い生態系です。
歴史的展望
シャノン指数は、エントロピーを定量化できる指標を見つけることを目的として、クロードエルウッドシャノン（1916〜2001）によって提案されました。この研究者は、もともとは米国出身の数学者および電気技師でした。
インデックスの実際の名前といくつかの混乱があります。フルネームはShannon-Weinerインデックスです。ただし、多くの場合、著者はそれをシャノンウィーバーインデックスと呼んでいます。
このエラーの一部は、クロードシャノンが数学者ウォーレンウィーバーと共同で数回働いたことが原因です。
定義
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、多様性が大きいほど、特定の種をランダムに選択する際の不確実性が大きくなるという考えに基づいています。
つまり、インデックスは、サンプル内のすべての種にわたる重要度値の均一性を公式化します。
次の最小値と最大値をとることができます。ゼロは1つの種しか存在しないことを示し、Sの対数（サンプル内の種の総数）は、すべての種が同じ数の個体によって表されることを意味します。
2種類のみの架空の生態系があるとします。また、それらが同じ頻度であると考えてみましょう（頻度は同じです）。したがって、2つの選択肢が同等に可能であるため、不確実性は50％です。
確実性を与える識別は、「ビット」と呼ばれる情報の単位です。たとえば、4つの等頻度の種がある場合、多様性は2ビットになります。
式
数学的には、次の式を使用してシャノンインデックスを計算します。
指数の表現では、変数piは種iの比例存在量を表し、種の乾燥重量をサンプルの全乾燥重量で割ったものとして計算されます。
このようにして、インデックスは、サンプルからランダムに取得された個人の種のアイデンティティの予測における不確実性を定量化します。
さらに、表現に使用される対数の底は、研究者が自由に選択できます。シャノン自身、2、10、eを底とする対数について議論しました。それぞれ、異なる測定単位に対応します。
したがって、単位は、それぞれ2、10、eを底とする2進数字またはビット、10進数字、および自然数字です。
利点
シャノン指数は、比較的人気のある他の多様性指数と比較して、その用途に一定の利点があるため、生態学研究で最も使用されている指数の1つです。
まず、インデックスはサンプルのサイズに大きな影響を受けません。いくつかの研究は、サンプルサイズの影響を見出すことを目指しており、実際、サンプルサイズは種の多様性の測定に非常にわずかな影響を与えると結論付けています。
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得できます。これは、大量の情報を幅広い聴衆に伝えたい場合に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、その解釈にとって重要です。最初の部分は、それが返す最大値と最小値を認識することです。シャノンインデックスでは、最大値がLog Sに対応していることが簡単にわかります。Sは富で、最小値は0です。
均一
シャノン指数は、生態学において非常に関連性の高い概念である均一性に基づいています。このパラメーターは、種がサンプル全体で表される度合いを示します。
極端な例には、単一の優占種と非常に少ない数で存在する他の種（0に近い均一性値）から、等しい数（1に近い均一性値）で表されるすべての種が含まれます。
均一性は、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、より均一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。
適用性
生態学と絶滅危惧種の保護の観点から、多様性指標はモニタリングで広く使用されています。
種多様性指数は、集団の特徴を推測するために使用できる大量の重要なデータを要約するという特殊性を持っています。
このインデックスは、種と数の均一性に基づいて複雑な情報を提供するため、動植物の両方のコミュニティの多様性に対する障害とストレスのさまざまな影響を研究するために使用されてきました。
最後に、生態系の多様性とその回復力の間のリンクは、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裏付けることができました。
参考文献
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