第五章 用模拟数据测试Hmsc的性能-物种群落层次模型-《联合物种分布模型R程序包Hmsc教程》(R官网教程)

文摘   科学   2024-11-25 11:30   北京  
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2014年,Clark等人在文章 "More than the Sum of the Parts: Forest Climate Response from Joint Species Distribution Models" 中首次提出了联合物种分布模型(Joint Species Distribution ModelJSDM)。这一模型自问世后,迅速成为群落生态学领域的研究热点。相比传统的物种分布模型(Species Distribution ModelSDM),JSDM具备显著优势:传统SDM无法分析物种(或类群)间的相互作用(如竞争与共生),也无法充分利用现有的群落矩阵(如物种-地点矩阵、地点-环境矩阵、物种-系统发育矩阵以及物种-性状矩阵)对物种的空间格局进行综合分析。而JSDM通过整合物种丰度(Abundance)、环境协变量、物种性状、系统发育关系以及时空背景数据,能够实现生态学中的多变量分析,彻底改变了生态群落数据的分析和解释方式。

在联合物种分布模型中运用最广泛的就是物种群落分层模型(Hmsc)。关于物种群落分层模型(Hmsc)的教程主要有两个来源。一是Otso Ovaskainen团队(Gleb Tikhonov等人)于20212月在R官网上发布的物种群落分层模型(Hmsc)代码教程。笔者在阅读后深感启发,便将其翻译为中文,并命名为《联合物种分布模型R程序包Hmsc教程》,希望借此让更多人了解并掌握这一强大的模型工具。笔者翻译官网教程的初衷,是希望更多生态学研究者关注并使用这一模型解决实际问题。同时,本教程将免费开放,供感兴趣的同行参考学习。二是Otso Ovaskainen团队于2020年由剑桥出版社出版的专著 "Joint Species Distribution Modelling: With Applications in R",该书系统地讲解了联合物种分布模型的理论和应用,赖江山老师目前正带领笔者、王瑛、吴浩然、陈章敏、徐强翻译此书。关于JSDM书籍解读文章,大家可以关注“DE lab ECNU”公众号。在课程方面,大家可以参考笔者此前的报告《HelloBD》。

代码及全部《联合物种分布模型R程序包Hmsc教程》pdf教程:在“群落生态学”公众号聊天框回复“群落生态学”获取中文翻译教程及代码。

课程讲解PPT及讲义链接:《联合物种分布模型原理与实践》-报告资料共享(讲义)

视频讲解链接:https://space.bilibili.com/1979221372HelloBDB站空间:HelloBD40 - 群落生态学的联合建模-联合物种分布模型原理及实践

笔者计划将此前翻译的物种群落分层模型(Hmsc)教程全文逐章推送。本教程为中英双语版,便于读者结合原文阅读,共包含五章。由于翻译工作主要在20212022年间完成,彼时笔者仍为硕士阶段,因此难免有不足之处,敬请各位批评指正。

本节为《联合物种分布模型R程序包Hmsc教程》第五章内容,这部分内容探讨了 Hmsc 3.0 的性能测试,重点在于通过模拟数据验证模型的计算效率、参数估计能力和模型混合特性。本章节通过构建多种实验场景,包括基线模型、存在-不存在模式、大量物种和采样单位、空间结构化以及分层结构化数据,系统地生成模拟数据并拟合模型。在模型构建和拟合过程中,采用了高斯误差、probit 模型和对数正态泊松模型等方法,结合 MCMC 技术进行参数估计,同时设定多条链以保证结果的可靠性。随后,通过评估 MCMC 的混合特性、后验分布与真实值的偏差,以及模型计算时间,分析了模型在不同场景下的表现。研究发现,参数估计的准确性因场景和模型假设而异,例如大量采样单位能够显著提高特定参数的估计精度,而一些参数如系统发育信号在某些模型中较难恢复。这部分为 Hmsc 的实用性验证提供了细致的分析和重要参考。

正文

群落生态学
介绍生态学经典、前沿文献,传播生态学知识。
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