Архив

Актуальные выпуски:

Обзор краткого содержания статей

Выбор параметров просмотра

Многомерный статистический анализ экологических сообществ (обзор)

В.К. Шитиков, Т.Д. Зинченко

Раздел: Теоретические проблемы экологии

Современный подход к изучению экологии сообществ предполагает интеграцию и совместную обработку больших массивов наблюдений. При этом обычно привлекаются разнообразные показатели (популяционные, фенотипические, генетические, химические, ландшафтно-географические), которые характеризуются значительной временной и пространственной изменчивостью. Целью проводимого статистического анализа является выявление значимых связей таксономической структуры с характеристиками биотопов и факторами окружающей среды. В его основе обычно лежат многомерные методы, позволяющие выполнять оптимальное проецирование данных с большим числом переменных в пространствах с малой размерностью. В статье подробно рассматривается эволюция алгоритмов многомерного анализа, начиная с классической непрямой ординации на основе главных компонент (PCA) до современных интегрированных симметричных методов, нашедших применение в omics-технологиях. Выделяется класс алгоритмов, основанных на вычислении матриц дистанций, таких как метрическое (PCoA) и неметрическое (NMDS) многомерное шкалирование, а также рассматриваются достоинства и недостатки их использования. Обсуждается зависимость результатов анализа избыточности (RDA) и канонического анализа соответствий (ССА) от характера распределения исходных данных и даются рекомендации по их предварительной трансформации. Показана роль таких симметричных методов, как двухблочный алгоритм частных наименьших квадратов (2B-PLS) и анализ совместной инерции (CIA), которые путём разложения по осям многомерной ковариации позволяют установить, какие виды из разных комплексов наблюдений в наибольшей мере ассоциированы друг с другом. Прокрустов анализ (PCIA) широко используется для выявления изменений видового состава изучаемого региона до и после некоторого события (например, антропогенного воздействия). Обобщённые алгоритмы прокрустова и канонического анализа (GPA, RGCCA, DIABLO) работают с большим числом таблиц и позволяют исследовать динамику структуры сообществ за несколько последовательных периодов времени, а также наилучшим образом сформировать консенсусную конфигурацию. Даны ссылки на многочисленные примеры использования методов ординации в отечественной и зарубежной литературе. Показаны основные перспективы развития многомерных методов в экологии сообществ.

Ключевые слова: многомерная ординация, анализ главных компонент, анализ соответствий, неметрическое шкалирование, канонический анализ, двухблочные алгоритмы, прокрустов анализ, анализ совместной инерции

Статья опубликована в № 1 за 2019 год
DOI: 10.25750/1995-4301-2019-1-005-011