Компьютерные программы для измерения и анализа биоразнообразия
Электронные таблицы
Электронные таблицы (в частности, MS Excel) являются популярным средством хранения и обработки данных. Простейшие процедуры математической обработки данных по биоразнообразию и 104
статистического анализа в этих программах также возможны.
Многие индексы разнообразия легко рассчитать при помощи формул и функций. Легко подсчитать сумму особей и число видов (функция СЧЕТЕСЛИ), при помощи простых формул вычислить индексы видового богатства Менхиника и Маргалефа, индекс Симпсона, Бергера — Паркера, показатели выравненное™. С информационно-статистическими индексами сложнее, если не использовать специальные макросы. Вычисление индексов общности в таких программах сложно признать целесообразным.
Наверное, главное значение электронных таблиц состоит в подготовке данных для специализированных программ. Для эффективной работы в электронных таблицах необходимо правильно организовать блок данных. Лучше, когда каждой переменной (место, время, численность каждого вида) соответствует отдельный столбец, каждому объекту (сообществу) — отдельная строка. Заголовки столбцов следует указывать в первой (единственной) строке. Такая организация упростит как сортировку данных в самой таблице, так и экспорт в специализированные статистические программы. И не забывайте писать нули[1] : компьютерные программы
«не любят» пустых ячеек. Если вы проводите расчеты в MS Excel, необходимо сохранять листы с исходными данными, результаты расчетов выводить на отдельный лист или книгу. Программа Past (Paleontological Statistics Software for Education and Data Analysis)[2] разработана специально для палеонтологических и экологических исследований. Это бесплатная статистическая программа, работающая без установки, имеющая простой интерфейс на английском языке (рис. 16, 17). Данные легко переносить через буфер обмена из электронных таблиц. Недостатки программы связаны с ее простотой. Выбор графических настроек невелик, результаты расчетов не сохраняются в особом файле (их можно только распечатать или скопировать в другое приложение). Ограниченный выбор методов анализа, растущий, однако, с каждой новой версией программы. Не функционирует привычное контекстное меню, вызываемое правой кнопкой мыши. По набору статистических методов Past пока уступает коммерческим статистическим программам с пользовательским графическим интерфейсом, но специально заточена под биоразнообразие. Только на английском языке. Регулярно появляются новые версии Программа Past
Расчет индексов альфа-разнообразия. Выделите все колонки с данными (при помощи клавиши Shift). В команде меню Diversity выберите пункт Diversity Indices. В полученном окне представлены наиболее употребительные индексы альфа-разнообразия. Результаты расчетов можно скопировать в буфер обмена (при помощи кнопки Copy data) и вставить в документ Microsoft Office.
Оценка статистической значимости различий индексов разнообразия. Выделите две колонки (например, наиболее контрастные по разнообразию). Выберите пункт Compare diversities. В полученном окне величина p(eq) указывает вероятность того, что различия в вычисленных индексах разнообразия случайны. Два значения p(eq) рассчитываются на основе двух разных процедур ресэмплига: bootstrap и рандомизации (permutation test). Значимость различий индексов Шеннона при помощи критерия Стью-дента можно оценить в пункте Diversity t test. Профили разнообразия легко построить при помощи пункта Diversity profiles. Щелкнув мышью на полученном графике, можно изменить некоторые графические настройки для данного объекта. Оценить связь видового богатства с объемом выборки можно при помощи метода разрежения (Diversity — Individual rarefaction). Модели рангового распределения видового обилия. Выделите одну колонку. В команде меню Models выберите пункт Abundance. Помимо графика, в окне представлены параметры модели. Значимость различий оценивается по критерию хи-квадрат. Программа позволяет тестировать четыре модели распределения: геометрическую (geometric), логарифмическую (log series), логнормальную (log-normal), модель разломанного стержня (broken stick). Бета-разнообразие можно измерить в пункте Beta diversity меню Diversity. Индексы общности и дистанции. Программа вычисляет их для строк, поэтому если в предыдущих вычислениях у вас столбцы соответствовали сообществам, то теперь надо поменять строки и столбцы местами — транспонировать данные при помощи команды Transpose в меню Edit — Rearrange. Матрицу сходства можно построить при помощи команды Similarity and distance indices в меню Statistics. Классификацию сообществ можно проводить при помощи команд Cluster analysis (иерархический кластерный анализ) или К-means (классификация методом К-средних) в меню Multivar (Многомерный анализ). В первом случае программа выводит только дендрограмму, предлагается лишь три алгоритма объединения, зато набор мер сходства здесь даже разнообразнее, чем в стандартных статистических программах. Ординацию сообществ также можно выполнить в меню Multivar. Реализованы различные методы: анализ соответствия (Correspondence), анализ соответствия с удаленным трендом (Detrended correspondence), анализ главных компонент (Principal components), анализ главных координат (Principal coordinates), многомерное неметрическое шкалирование (Non-metric MDS). В каждом методе можно вывести диаграмму рассеяния (scatter), сведения о дисперсии (eigenvalue), объясняемой каждой осью. Помимо этого, программа может вычислять много других статистических тестов. Все это делает ее отличным программным средством для разведочного анализа. Рис. 16. Рабочее окно программы PAST. Данные и меню анализа разнообразия Рис. 17. Рабочее окно программы PAST. Данные и диалоговое окно с результатами вычислений индексов разнообразия. График можно скопировать или распечатать.
