Intervalos de confianza bootstrap del índice de biodiversidad de Shannon

Abstract

Un aspecto que ha recibido poca atención en los estudios de biodiversidad, es el de asociar a los índices estimados una medida de confiabilidad, una alternativa es el método de remuestreo (bootstrap). Se busca escoger el mejor método para construir intervalos de confianza (IC) bootstrap con probabilidad conocida (1-») para el índice de biodiversidad de Shannon (H”™). Se usaron muestras de seis formaciones de Beard del bosque seco tropical del estado Falcón, Venezuela. Para cada formación, se generaron B=5000 muestras bootstrap para calcular IC con 95% de confiabilidad por los métodos: estándar, de percentiles simples, de percentiles de desvíos, y de percentiles corregidos. La comparación de estos métodos se basó en la amplitud y en la forma del intervalo. Los sitios seleccionados (n=185) presentaron valores de H”™ desde 0.557 hasta 4.097 correspondientes a riquezas específicas de 8 a 129. La distribución empírica mostró una ligera asimetría positiva. Al comparar los IC obtenidos para las seis formaciones presentes en Falcón, el método que mejor reproduce el carácter asimétrico de la distribución original es el de los percentiles corregidos con parámetros de forma: 0.458 para los Desiertos, 0.501 para los Espinares, 0.548 para las Selvas Veraneras, 0.652 para los Cardonales, 0.659 para los Bosques de Galería y 0.914 para los Arbustales. El método utilizado puede aplicarse también a otros índices de biodiversidad asociando así una medida de confiabilidad al promedio.

Whatever the index used to quantify biodiversity, an aspect that has received little attention in biodiversity studies is that of associating estimated indexes with confidence levels. One option could be the "bootstrap" method, which does not require normality assumption and may be used with any sample size. The aim is to choose the best approach to construct bootstrap confidence intervals (BCI) with known probability for the Shannon biodiversity index (H´). Six Falcon state dry tropical forest Beard formations were chosen to compare four bootstrap techniques. For each combination, B=5000 bootstrap samples were generated to calculate a CI estimate of 95% for the following methods: the standard BCI, the simple percentile BCI, the percentile difference BCI, and the bias corrected BCI percentile. The comparison was based on interval length and shape. The 185 selected sites had biodiversity indexes from H´=0.557 to H´=4.097, and richness from 8 to 129 species. The empirical distribution showed a slightly positive asymmetry. The percentile biased corrected method stood up in practice to the theoretical expectations, and its results are consistent with various sizes of the original sample. The percentile bias corrected procedure reproduces the asymmetric empirical distribution with shape index of 0.458 for desert, 0.501 for thorn woodland, 0.548 for seasonal forest, 0.652 for cactus scrub, 0.659 for gallery forests, and 0.914 for dry evergreen bushland. This method may be applied to other biodiversity indexes in order to establish average confidence levels in point estimation.