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Methods in Ecology and Evolution最新文献

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Identifying important species in meta-communities 确定元群落中的重要物种
IF 6.3 2区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2024-07-23 DOI: 10.1111/2041-210X.14384
Guillaume Rollin, Susanne Kortsch, José Lages, Benoit Gauzens

随着生物多样性危机的不断加剧,确定哪些物种对防止其他物种灭绝具有特别重要的意义已成为一个紧迫的问题。然而,大多数检测这些重要物种的方法都是在局部(即群落)水平上进行的,没有考虑物种在景观中分散的潜在影响。由于栖息地破碎化对生物多样性有重要影响,我们需要一些方法来更好地评估地方和空间过程如何相互作用以确定重要物种,从而更好地为保护工作提供信息。我们提出了一种改进的 PageRank 算法,用于确定物种在元群落中的重要性。物种的重要性被定义为元群落中的物种在两组网络中传播养分的能力:描述本地营养相互作用的食物网和代表物种在不同生境斑块间移动的景观网络。我们发现,无论是在局部尺度(栖息地斑块内)还是在更大尺度(景观)上,扩散和营养联系共同决定了不同物种的重要性。更确切地说,我们观察到:(i)在孤立群落和元群落之间,被认为是重要物种的物种会发生变化;(ii)一个物种在元群落中的重要性取决于其生境斑块在景观网络中的位置。物种的重要性受内在因素(扩散能力、营养位置)和外在因素(斑块在景观网络中的位置)的影响。我们的研究结果表明,在确定重要物种时,需要在更大范围内考虑空间因素。
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Higher-order dissimilarity in biodiversity: Identifying dissimilarities of spatial or temporal dissimilarity structures 生物多样性中的高阶差异:识别空间或时间异质性结构的异质性
IF 6.3 2区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2024-07-17 DOI: 10.1111/2041-210X.14363
Ryosuke Nakadai, Keita Fukasawa, Taku Kadoya, Fumiko Ishihama

阐明生物多样性模式及其背景过程对生物多样性科学至关重要。基于多变量生物量计算的差异性是生物多样性的一个主要组成部分。随着生物多样性时空信息的增加,相似性研究的范围也不断扩大,涵盖了不同层次和类型的生物多样性时空面(如基因、群落和生态系统功能),并开发了多种成对相似性指数。然而,在生物多样性组成模式的时空结构比较研究中,如探索类群间生物地理边界共性的研究中,与传统研究相比,需要进一步发展相似性概念,以考虑更高的相似性维度:相似性结构的相似性。本研究提出了一个新颖的通用概念--高阶相似性(HOD),用于定量评估不同数据集之间的空间或时间相似性结构的相似性,并提出了 HOD 作为操作指标的具体实现方法,同时说明了通过 HOD 解决科学和实际问题的潜力。通过将 HOD 概念应用于实际模式,如长期和/或大空间假定监测数据集,我们进一步展示了 HOD 概念的优势。我们关于 HOD 的概念框架扩展了现有的生物多样性科学框架,具有多功能性,在从不断增加的生物多样性数据中获取更有价值的信息方面有许多潜在应用。
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A Monte Carlo resampling framework for implementing goodness-of-fit tests in spatial capture-recapture models 在空间捕获-重捕模型中实施拟合优度检验的蒙特卡罗重采样框架
IF 6.3 2区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2024-07-15 DOI: 10.1111/2041-210X.14386
Yan Ru Choo, Chris Sutherland, Alison Johnston

空间捕获-重捕(SCR)模型通过空间参照的相遇数据估算动物密度,已成为最广泛采用的密度估算方法。尽管空间捕获-再捕获方法的开发和应用发展迅速,但与生态学中其他类型的分层模型相比,评估模型拟合度的方法却很少受到关注。在此,我们开发了一种方法,利用蒙特卡罗模拟来测试频数主义 SCR 模型的拟合度(GoF)。我们从拟合模型中得出活动中心的概率分布。在此基础上,我们根据 SCR 参数估计值计算捕获历史中的预期遭遇,并通过蒙特卡罗模拟传播估计值和活动中心位置的不确定性。将这些测试统计数据汇总后就得到了计数数据,这样我们就可以用弗里曼-图基(Freeman-Tukey)测试法来检验拟合度。这些检验基于每个诱捕器中每个个体的总遭遇次数(FT-ind-trap)、每个个体的总遭遇次数(FT-individuals)和每个诱捕器的总遭遇次数(FT-traps)的汇总统计。我们评估了这些 GoF 检验在一系列违反假设的情况下诊断缺乏拟合的能力。FT-陷阱对探测概率中未模拟的空间和陷阱异质性反应最强(功率 = 0.53-0.56),而 FT-ind-traps 对可探测性中的随机个体差异(功率 = 0.88)和非空间离散差异(功率 = 0.35)反应最强。这些测试的目的是诊断检测参数拟合不良的情况,对密度中未模拟的异质性不敏感(功率 = <0.001)。我们证明,当检测子模型中存在未建模的异质性时,这些 GoF 检验能够检测出拟合不足。我们证明,当检测子模型中存在未模拟的异质性时,这些 GoF 检验能够检测出缺乏拟合度。当联合使用时,检验结果的组合在某些情况下还能推断出缺乏拟合度的类型。我们的蒙特卡罗抽样方法可以扩展到更广泛的 GoF 检验,从而为开发更多用于 SCR 的 GoF 方法提供了一个平台。
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move2: R package for processing movement data move2:处理运动数据的 R 软件包
IF 6.3 2区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2024-07-11 DOI: 10.1111/2041-210X.14383
Bart Kranstauber, Kamran Safi, Anne K. Scharf

研究动物运动是了解生态过程和研究全球变化影响的关键。收集运动数据的关键重要性推动了技术的发展,因此,运动轨迹的收集速度达到了前所未有的水平。为了分析日益增多的运动轨迹,在数据存储、分析和可视化之间架起桥梁的软件包至关重要。为了便于分析,关键是要保留元数据以及整个轨迹和辅助传感器测量的投影、测量单位和属性。同时,软件需要足够灵活,以适应来自不同来源和跟踪技术的数据。在此,我们将介绍新开发的 R 软件包 move2,该软件包有助于运动轨迹的导入、操作、分析和可视化。该软件包可以使用近年来开发的新编程技术,是在过去十年中使用 move 软件包的经验基础上开发的。该软件包与 Movebank "生态系统 "紧密结合,是 MoveApps 中的一种关键数据格式,并提供从 movebank 直接下载的选项。然而,move2 允许整合任何来源的运动数据源,为 R 中的运动数据分析提供了一个通用的入口点。
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Principles in experimental design for evaluating genomic forecasts 评估基因组预测的实验设计原则
IF 6.3 2区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2024-07-10 DOI: 10.1111/2041-210X.14379
Katie E. Lotterhos

在过去的十年中,分子生态学、基因组学和全球变化交叉领域的预测模型发展迅速。这些 "基因组预测 "模型的共同目标是将基因组数据与环境和生态数据整合到一个模型中,对种群易受气候变化影响的程度进行定量预测。尽管方法学发展迅速,进行基因组预测的系统也越来越多,但预测本身却很少通过地面实况实验进行严格评估。本研究回顾了已完成的评估实验,介绍了有关基因组预测模型评估的重要术语,并讨论了设计和报告地面实况实验的重要因素。迄今为止,对基因组预测的实验评估发现,预测的准确性差异很大,但由于方法和实验设计不同,很难在共同基础上对研究进行比较。此外,由于训练数据和测试数据并不独立,一些评估可能会偏向于更高的性能。除了训练数据和测试数据之间的独立性之外,评价实验设计的重要因素还包括预测模型的构建和参数化、测试数据的适配性代用指标的选择、评价模型的构建、评价指标的选择、对新环境或基因型的外推程度以及预测的敏感性、不确定性和可重复性。虽然基因组预测方法越来越容易获得,但要评估其在特定研究系统中的局限性,还需要仔细规划和实验。精心设计的评估实验可以明确预测在管理中应用的稳健性。明确报告实验设计的基本要素将提高评估的严谨性,进而提高我们对模型在某些情况下有效而在其他情况下无效的原因的理解。
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Rapid, easy, sensitive, low-cost and on-site detection of environmental DNA and RNA using CRISPR-Cas13 利用 CRISPR-Cas13 快速、简便、灵敏、低成本地现场检测环境 DNA 和 RNA
IF 6.3 2区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2024-07-09 DOI: 10.1111/2041-210X.14369
Jiwei Yang, Shoma Matsushita, Fei Xia, Susumu Yoshizawa, Wataru Iwasaki

对物种分布进行环境 DNA(eDNA)监测已成为生态学、保护生物学和渔业领域确定各种生物(包括重要、受威胁和入侵物种)存在和分布的重要工具。然而,eDNA 检测的灵敏度仍有待提高,需要耗时的实时聚合酶链反应(qPCR)步骤和昂贵的机器。在本研究中,我们报告了一种基于 CRISPR-Cas13 的快速、简便、灵敏、低成本和现场检测 eDNA 的方法。这种检测鲤鱼(Cyprinus carpio)和青鳉(Oryzias latipes)核酸的方法采用两步法,首先进行重组酶聚合酶扩增(RPA),然后使用 Cas13 核酸酶进行裂解,从而有效识别线粒体 DNA 或 RNA。我们的研究结果表明,在检测微量 eDNA 方面,基于 Cas13 的方法比基于 qPCR 的方法灵敏度更高。当与环境 RNA(eRNA)的反转录相结合时,我们的方法将检测灵敏度提高了约一个数量级。使用快速核酸提取液和横向流动条,基于 Cas13 的检测方法可实现现场检测 eDNA。基于 Cas13 的 eDNA 和 eRNA 检测只需极少的培训,并可在 1 小时内完成,无需离心和 qPCR 仪器。基于 Cas13 的方法具有便携性、准确性以及设计引物和 CRISPR RNA(crRNA)的相对简便性,这突出表明它有可能拓宽 eDNA 和 eRNA 在生物多样性保护等各个领域的应用。
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FLApy: A Python package for evaluating the 3D light availability heterogeneity within forest communities FLApy:用于评估森林群落内三维光照可用性异质性的 Python 软件包
IF 6.3 2区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2024-07-09 DOI: 10.1111/2041-210X.14382
Bin Wang, Cameron Proctor, Zhiliang Yao, Ninglv Li, Qifei Chen, Wenjun Liu, Suhui Ma, Chuanbao Jing, Zhaoyu Zhou, Weihong Liu, Yufeng Ma, Zimu Wang, Zhiming Zhang, Luxiang Lin

光照可用性(LAv)决定了一系列时空尺度上的生物和生态过程。量化三维(3D)空间中 LAv 的空间模式可以促进对微气候的了解,而微气候对精细尺度的物种分布至关重要。然而,目前仍缺乏可靠的工具来评估森林中 LAv 的时空异质性。在此,我们提出了森林光照分析器 python 软件包(FLApy),这是一个开源计算工具,专门用于分析跨多个空间尺度的森林内 LAv 变化。FLApy 可由 Python 自由调用,便于将激光雷达点云数据处理为由体素构建的三维数据容器,并通过高性能合成半球算法进行与 LAv 机制相关的遍历计算。此外,FLApy 还包含 37 个指标,使用户能够快速导出和可视化 LAv 模式,并在两种尺度(体素尺度和三维集群尺度)上评估 LAv 的异质性,以实现一系列精细尺度的生态研究目的。为了验证 FLApy 的功效,我们使用了一个模拟点云数据集来模拟森林(树冠郁闭度不同)。此外,为了评估真实世界的森林,我们利用来自隘老山保护区内三个亚热带常绿阔叶林动态地块的无人机数据,执行了 FLApy 的标准工作流程。我们的研究结果表明,从 FLApy 中得出的一系列指数可以有力地描述不同森林环境中光供应的异质性。此外,与传统的监测技术相比,FLApy 提供的指标在我们的实地评估中表现出更好的通用性。FLApy 为生态学家提供了一种在多个尺度上快速量化林下光照三维机制的解决方案,解决了传统人工方法与当代生态研究精度要求之间的差距。此外,FLApy 还为建立和扩展基于三维微环境的异质性指数提供了强有力的支持,增强了我们对未知三维结构模式的理解。预期结果表明,FLApy 将在三维背景下增强我们对森林内部气候条件的了解,在划分微生境和开发详细的三维尺度物种分布模型方面发挥关键作用。
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Robust point and variance estimation for meta-analyses with selective reporting and dependent effect sizes 对具有选择性报告和依赖效应大小的荟萃分析进行稳健的点和方差估计
IF 6.3 2区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2024-07-09 DOI: 10.1111/2041-210X.14377
Yefeng Yang, Malgorzata Lagisz, Coralie Williams, Daniel W. A. Noble, Jinming Pan, Shinichi Nakagawa

荟萃分析是以证据为基础的知识的定量综合,不仅影响研究趋势,还影响生物学的政策和实践。然而,选择性报告和统计依赖性这两个统计问题会严重扭曲荟萃分析的参数估计和推断。在此,我们重新分析了 448 项元分析,展示了一种新的两步程序,以应对生物元分析中经常同时出现的两个常见挑战:发表偏倚和非独立性。首先,我们在广义最小二乘法估计器下采用偏倚稳健加权方案,以获得对选择性报告更稳健的平均效应大小。然后,我们使用集群稳健方差估计来考虑统计依赖性,从而减少标准误差估计中的偏差,确保有效的统计推断。在存在选择性报告的情况下,我们方法的第一步在估计平均效应大小方面的表现与现有的发表偏倚调整方法相当。这种等效性在两种发表偏倚选择过程中都适用。第二步实现了与多层次元分析模型一致的标准误差估算,这是一种基准方法,可充分控制I类错误率,以处理多个统计依赖效应大小。对 448 项元分析的重新分析表明,忽略这两个问题往往会使效应大小平均高估 110%,标准误差平均低估 120%。为了便于实施,我们开发了一个网站,其中包括分步教程。用提出的方法作为敏感性分析来补充当前的荟萃分析工作流程,可以促进定量证据综合向更稳健的方法过渡。
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Avoid non-probability sampling to select population monitoring sites: Comment on McClure and Rolek (2023) 避免使用非概率抽样来选择种群监测点:对 McClure 和 Rolek(2023 年)的评论
IF 6.3 2区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2024-07-09 DOI: 10.1111/2041-210X.14380
Jan Perret, Fabien Laroche, Guillaume Papuga, Aurélien Besnard

由于不可能对研究区域内的所有地点进行调查,因此种群监测计划通常依赖于抽样调查。在这种情况下,为获得无偏见的种群趋势估计值,一般建议采用概率取样法选择监测点。不过,在实践中,不以概率抽样为基础的地点选择也很常见,例如在监测计划开始时选择个体数量最多的地点。尽管如此,这些方法仍有可能获得有偏差的趋势估计值。McClure & Rolek(2023 年)通过模拟,研究了三种非概率采样选址方法在某些特定条件下能否获得无偏的趋势估计值。对于其中的两种方法,即选择高质量地点和选择已知有人居住的地点,作者得出结论认为,获得有偏差的趋势估计值存在很大风险。对于第三种方法,即选择初始丰度最大的地点,他们发现可以获得无偏估计值的条件。他们的结论是,应修改使用概率抽样的一般建议。在此,我们要说明的是,尽管作者的研究结果完全正确,但并不能证明这一建议无效。首先,我们指出,作者在模拟中对种群的功能做了很强的假设,特别是所有地点的丰度年际变异是相似的,而这在大多数真实种群中是不可能的。我们通过简单的模拟表明,即使稍微放宽这一假设,作者的结果也会失效。我们还指出,对于作者提出的大多数假设,在研究开始时通常并不知道这些假设是否会得到遵守。此外,作者也没有提供证据表明,与概率抽样方法相比,根据高初始丰度选择地点会带来更精确的趋势估计。因此,这种方法的益处和风险都不得而知。我们的结论是,在提供证据证明基于丰度的地点选择能提高估算精度,以及明确确定在哪些情况下使用这种方法能提供无偏的估算结果之前,应继续使用概率取样法。
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Fast mvSLOUCH: Multivariate Ornstein–Uhlenbeck-based models of trait evolution on large phylogenies 快速 mvSLOUCH:基于多变量 Ornstein-Uhlenbeck 的大型系统进化性状进化模型
IF 6.3 2区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2024-07-08 DOI: 10.1111/2041-210X.14376
Krzysztof Bartoszek, John Tredgett Clarke, Jesualdo Fuentes-González, Venelin Mitov, Jason Pienaar, Marcin Piwczyński, Radosław Puchałka, Krzysztof Spalik, Kjetil Lysne Voje

PCMBase R 软件包是一个功能强大的计算工具,可以高效计算各种系统发育高斯模型的似然值。利用它的优势,我们重新设计了 R 软件包 mvSLOUCH。在这里,我们展示了如何利用新版本的软件包,通过使用多变量奥恩斯坦-乌伦贝克过程,在一个包含 1252 种维管束植物的大型数据集中深入研究性状的进化和适应。我们的分析结果表明,该建模框架有能力区分被子植物功能性状进化的各种替代假说。
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Methods in Ecology and Evolution
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