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

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.

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.

Рабочее окно программы PAST. Данные и меню анализа разнообразия

Рис. 16. Рабочее окно программы PAST. Данные и меню анализа разнообразия

Рабочее окно программы PAST

Рис. 17. Рабочее окно программы PAST.

Данные и диалоговое окно с результатами вычислений индексов разнообразия.

График можно скопировать или распечатать.

  • [1] Подробнее см.: Ивантер Э. В., Коросов А. В. Введение в количественную биологию: учебное пособие. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2011. 2 Эффективный прием заполнения пропусков в Excel описан здесь: URL: http://office-guru.ru/excel/kak-v-excel-zapolnit-pustye-jacheiki-nuljami-ili-znachenijami-iz-jacheek-vyshe-nizhe-361.html.
  • [2] Hammer О., Harper D. A. T., Ryan P. D. 2001. PAST: Paleontological Statistics Software Package for Education and Data Analysis. Palaeontologia Electronica 4(1): 9pp. URL: http://palaeo-electronica.org/2001_l/past/issuel_01.htm. 2 URL: http://folk.uio.no/ohammer/past/; URL: hm2.uio.no/norlex/past/download.html.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >