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Inferring community properties of benthic macroinvertebrates in streams using Shannon index and exergy

Frontiers of Earth Science 2014年第1期8卷 44-57页

作者： Tuyen Van NGUYEN Woon-Seok CHO hungsoo kim Il Hyo JUNG YongKuk kim Tae-Soo CHON Department of Mathematics Pusan National University Busan 609-735 Korea Department of Biological Sciences Pusan National University Busan 609-735 Korea DSPENALO National Robotics Research Center Pusan National University Busan 609-735 Korea Department of Mathematics Kyungpook National University Daegu 702-701 Korea

Definition of ecological integrity based on community analysis has long been a critical issue in risk assessment for sustainable ecosystem management. In this work, two indices （i.e., Shannon index and exergy） were selected for the analysis of community properties of benthic macroinvertebrate community in streams in Korea. For this purpose, the means and variances of both indices were analyzed. The results found an extra scope of structural and functional properties in communities in response to environmental variabilities and anthropogenic disturbances. The combination of these two parameters （four indices） was feasible in identification of disturbance agents （e.g., industrial pollution or organic pollution） and specifying states of communities. The four-aforemen- tioned parameters （means and variances of Shannon index and exergy） were further used as input data in a self- organizing map for the characterization of water quality. Our results suggested that Shannon index and exergy in combination could be utilized as a suitable reference system and would be an efficient tool for assessment of the health of aquatic ecosystems exposed to environmental disturbances.

关键词： benthic macroinvertebrates ecological integ-rity anthropogenic pollution self-organizing map

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