Shannon-Wiener diversiteitsindex

We hechten veel waarde aan biodiversiteit. Maar hoe weten we eigenlijk of een gebied een hoge biodiversiteit kent? Dit kan men berekenen met behulp van de Shannon-Wiener index. Hoe men dit simpel kan berekenen wordt duidelijk in dit artikel.

Biodiversiteit

We hechten veel waarde aan biodiversiteit. Biodiversiteit is een maat voor de verscheidenheid aan levensvormen. Hoe hoger de biodiversiteit, hoe gezonder het ecosysteem. Het is namelijk zo dat een ecosysteem dat meer verscheidenheid kent, beter bestand is tegen invloeden van buitenaf. Het ecosysteem is zodoende in staat meer diensten aan ons te verlenen. Zo zuivert het bijvoorbeeld water, denk aan de veengronden in de Weerribben, of voorziet het ons van hout.
Daarnaast zijn natuurgebieden met een hoge biodiversiteit vaak een lust voor het oog. We vinden het mooi om een grote variëteit aan organisme te zien.

Hoe komt biodiversiteit tot stand?

Er zijn meerdere oorzaken voor de hoge biodiversiteit in een bepaald gebied. Ik heb hier twee artikelen over geschreven, de eerste gaat in op de ecologische oorzaken die biodiversiteit verklaren, de andere gaat in op de biogeografische redenen die ten gronde liggen van biodiversiteit.

Shannon-Wiener Index

Maar wanneer is een gebied divers? Hoe kunnen wij meten dat een bepaald gebied meer divers is dan het andere? De wetenschapper Shannon heeft hier een oplossing voor verzonnen. Hij heeft een bepaalde formule samengesteld waarmee de biodiversiteit van een gebied wordt uitgedrukt als een getal. Deze formule houdt rekening met het aantal soorten en de gelijkmatige verspreiding van de organisme.
Om de Shannon-Wiener index te kunnen gebruiken is wel velddata nodig. Het is dus vereist dat er metingen in het veld worden gedaan. Met behulp van veldinventarisaties en de Shannon Index kan men bijvoorbeeld het verschil in biodiversiteit zien tussen een vervuild en een niet vervuild stuk grond.

Hoe werkt het?

De formule lijkt op het eerste gezicht wat lastig:
H = -Σ Pi(lnPi)

H is dus de mate van biodiversiteit. Pi is het aandeel van een soort in het totale aantal organisme. Dit aandeel wordt vermenigvuldigd met het natuurlijke logaritme van dit aandeel. Vervolgens wordt dit opgeteld van alle soorten, bijvoorbeeld de P van de huismus, de P van de kraai, enzovoorts. Dit getal wordt vermenigvuldigd met -1 en dan weten wij H. Het is dus niet zo’n lastige formule als het lijkt!

Het is nog makkelijker om gebruik te maken van een schema. In de eerste kolom zet men de soortnamen van de in het gebied gevonden soorten. In de tweede kolom wordt het aantal individuen van de soort weergegeven. Het kan bijvoorbeeld zo zijn dat er 84 individuen van de eerste soort, en 4 van de tweede soort aanwezig waren. In de derde kolom zet men het aandeel dat deze soort heeft in het totaal aantal individuen. In onderstaan voorbeeld deelt men dus het aantal individuen van de desbetreffende soort door 256, ofwel het totaal aantal individuen. Zo is 84/256=0.3281. Van de gevonden individuen in het gebied is dus 32% van soort 1. In de vierde kolom nemen we het natuurlijk logaritme (ln) van de waarden in de derde kolom. De vijfde kolom geeft de vermenigvuldiging van de derde en vierde kolom weer, zo krijgen we Pi ln(Pi). Zoals we weten moeten we deze waarden accumuleren om H te krijgen. In ons voorbeeld is dat -1.3661. Nu rest nog één laatste stap om H te verkrijgen. We moeten dit nog vermenigvuldigen met -1, of het minteken “wegpoetsen”. De waarde van H is dus 1.3661.

Wat weten we nu precies?

De waarde van H varieert van ongeveer 1,5 tot 3,5. Hoe hoger de waarde van H hoe hoger de biodiversiteit is. In ons geval hebben we dus een zeer arm ecosysteem. We moeten altijd voorzichtig zijn met H, omdat deze geen absolute weergave geeft van de biodiversiteit. Het gebruikt immers het aantal soorten, maar ook hun hoeveelheid. Vaak wordt de index gebruikt om twee vrijwel identieke gebieden te onderzoeken. Op deze manier kan bijvoorbeeld het effect van vervuiling worden aangetoond of allicht kan het een indicatie geven dat de vervuiling het gebied negatief beïnvloedt.

Lees verder

• Ecologische biodiversiteitstheorieën
• Biogeografische biodiversiteitstheorieën