Preparando e analizando dados

Upload de dados e pacotes

Contexto

Esta é a última atividade do primeiro módulo da disciplina de Ecologia Numérica, lecionada pelo Prof. Dr. Felipe Pimentel Lopes de Melo. No o início da disciplina, fomos instruídos a criar uma “comunidade Culinária” durante uma aula, uma atividade que rendeu alguns dados para serem usados durante o período letivo nas atividades posteriores. Dito isto, nos códigos, textos e gráficos subsequentes, faço uma análise comparativa das comunidades culinárias obtidas pelos métodos de transecto e quadrantes, com o propósito de concluir esse módulo.

Instalei o pacote ‘vegan’ pelo comando install.packages("vegan"). Este pacote contem várias funções muito importantes para o estudo de comunidades em ecologia. Instalei o pacote ‘hillR’ pelo comando install.packages("hillR"), para que eu possa rodar os números de Hill. Junto a este também instalei o ‘tidyverse’ pela função install.packages("tidyverse"), para que eupossa rodar a função pipe %>%, assim como o ‘betapart’ pelo install.packages("betapart"). Instalei o pacote ‘cowplot’ pelo comando install.packages("cowplot"), ‘ggplot’ pelo comando install.packages("ggplot2") e o ‘ggrepel’ pelo comando install.packages("ggrepel"), para que os gráficos necessários sejam construídos. Outro pacote foi o ‘kableExtra’, que instalei usando o install.packages("kableExtra"), que usei apenas modificar o layout das tabelas.

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Abrindo o banco de dados

q1 q2 q3 q4 q5 q6 q7 q8 q9 q10 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10
arroz_c 0 1 7 6 1 4 4 1 1 5 3 8 5 6 3 0 0 0 0 3
arroz_e 1 0 0 1 0 0 8 4 0 3 0 1 8 1 1 0 0 0 1 0
milho 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ervilha 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
feijao_preto 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0
carioca_c 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 1
carioca_e 0 0 0 2 2 0 0 0 0 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
mac_paraf 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
mac_tubo 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
mac_espag 0 0 0 3 1 0 0 0 6 4 16 9 0 0 0 0 2 2 1 0

Separando os dados

Separei os dados de acordo com o método de amostragem.

q1 q2 q3 q4 q5 q6 q7 q8 q9 q10
arroz_c 0 1 7 6 1 4 4 1 1 5
arroz_e 1 0 0 1 0 0 8 4 0 3
milho 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ervilha 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0
feijao_preto 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
carioca_c 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0
carioca_e 0 0 0 2 2 0 0 0 0 8
mac_paraf 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
mac_tubo 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
mac_espag 0 0 0 3 1 0 0 0 6 4
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10
arroz_c 3 8 5 6 3 0 0 0 0 3
arroz_e 0 1 8 1 1 0 0 0 1 0
milho 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ervilha 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
feijao_preto 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0
carioca_c 0 0 0 0 0 2 0 0 0 1
carioca_e 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
mac_paraf 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
mac_tubo 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
mac_espag 16 9 0 0 0 0 2 2 1 0

Análise de dados

Agora faço uma análise breve desses dados:

Dimensão

Amostragem aleatória

O resultado mostra que a matriz de dados de base_q possui 10 linhas e 10 colunas.

## [1] 10 10

Amostragem por transecto

O resultado mostra que a matriz de dados de base_t possui 10 linhas e 10 colunas.

## [1] 10 10

Riqueza por amostra

Número de espécies por cada amostra.

Amostragem aleatória

##  q1  q2  q3  q4  q5  q6  q7  q8  q9 q10 
##   1   1   3   5   3   1   3   2   2   4

Amostragem por transecto

##  t1  t2  t3  t4  t5  t6  t7  t8  t9 t10 
##   2   3   4   2   2   1   2   1   2   2

Indivíduos por amostra

Diz o número de indivíduos por amostra.

Amostragem aleatória

##  q1  q2  q3  q4  q5  q6  q7  q8  q9 q10 
##   1   1   9  13   4   4  13   5   7  20

Amostragem por transecto

##  t1  t2  t3  t4  t5  t6  t7  t8  t9 t10 
##  19  18  20   7   4   2   3   2   2   4

Abundância por espécie

Diz o número de indivíduos por espécie.

Amostragem aleatória

##      arroz_c      arroz_e        milho      ervilha feijao_preto    carioca_c 
##           30           17            0            2            0            2 
##    carioca_e    mac_paraf     mac_tubo    mac_espag 
##           12            0            0           14

Amostragem por transecto

##      arroz_c      arroz_e        milho      ervilha feijao_preto    carioca_c 
##           28           12            0            1            6            3 
##    carioca_e    mac_paraf     mac_tubo    mac_espag 
##            0            1            0           30

Índices de diversidade

Shannon-Wiener (H’)

Amostragem aleatória

Aqui a espécie 1 (‘arroz_c’) é a que possui maior valor, possivelmente por ser a mais abundante dentre todas as espécies.

##      arroz_c      arroz_e        milho      ervilha feijao_preto    carioca_c 
##    1.9508816    1.3345930    0.0000000    0.6931472    0.0000000    0.6931472 
##    carioca_e    mac_paraf     mac_tubo    mac_espag 
##    0.8675632    0.0000000    0.0000000    1.2396594

Amostragem por transecto

Este índice pertence ao intervalo de 0,1 (mínima) até 1,0 (máxima). Mais uma vez a espécie 1 (‘arroz_c’) é a que possui maior valor.

##      arroz_c      arroz_e        milho      ervilha feijao_preto    carioca_c 
##    1.7136049    1.0986123    0.0000000    0.0000000    0.0000000    0.6365142 
##    carioca_e    mac_paraf     mac_tubo    mac_espag 
##    0.0000000    0.0000000    0.0000000    1.1708964


Gini-Simpson (C)

Amostragem aleatória

##      arroz_c      arroz_e        milho      ervilha feijao_preto    carioca_c 
##    0.8377778    0.6851211    1.0000000    0.5000000    1.0000000    0.5000000 
##    carioca_e    mac_paraf     mac_tubo    mac_espag 
##    0.5000000    1.0000000    1.0000000    0.6836735

Amostragem por transecto

##      arroz_c      arroz_e        milho      ervilha feijao_preto    carioca_c 
##    0.8061224    0.5277778    1.0000000    0.0000000    0.0000000    0.4444444 
##    carioca_e    mac_paraf     mac_tubo    mac_espag 
##    1.0000000    0.0000000    1.0000000    0.6155556

Números de Hill

Os números de Hill surgem com o objetivo de suprir a falta de índices de diversidade que realmente demonstrassem a real diversidade, em contraparte aos índices de Shannon-Wiener e Gini-Simpson. Para isso, o novo parâmetro deveria atender aos pré-requisitos de duplicidade e linearidade, este parâmetro é o q, que representa o número que as abundâncias de cada espécie são elevadas, atribuindo pesos diferentes à estas. Por conseguinte:

  • Quando o q = 0 quer dizer que todas as abundâncias são elevadas a zero, portanto, todos os valores de abundância valem por 1. Isso faz com que todas as espécies tenham o mesmo tratamento, aumentando o peso das espécies raras. Corresponde ao índice de Diversidade Verdadeira de riqueza.

  • Quando o q = 1 todas as abundâncias são elevadas a um, então os valores apresentados correspondem às abundâncias encontradas em cada comunidade, por conseguinte, acaba exaltando as espécies mais comuns. Esse o correspondente ao índice de Diversidade Verdadeira de Exponencial de Shannon.

  • Quando q = 2 as abundâncias são elevadas a dois, dando mais peso às espécies dominantes. Corresponde ao inverso de Simpson.

Amostragem aleatória

Hill para q = 0

##      arroz_c      arroz_e        milho      ervilha feijao_preto    carioca_c 
##            9            5            0            2            0            2 
##    carioca_e    mac_paraf     mac_tubo    mac_espag 
##            3            0            0            4

Hill para q = 1

##      arroz_c      arroz_e        milho      ervilha feijao_preto    carioca_c 
##     7.034887     3.798449     1.000000     2.000000     1.000000     2.000000 
##    carioca_e    mac_paraf     mac_tubo    mac_espag 
##     2.381102     1.000000     1.000000     3.454437

Hill para q = 2

##      arroz_c      arroz_e        milho      ervilha feijao_preto    carioca_c 
##     6.164384     3.175824          Inf     2.000000          Inf     2.000000 
##    carioca_e    mac_paraf     mac_tubo    mac_espag 
##     2.000000          Inf          Inf     3.161290

Amostragem por transecto

Hill para q = 0

##      arroz_c      arroz_e        milho      ervilha feijao_preto    carioca_c 
##            6            5            0            1            1            2 
##    carioca_e    mac_paraf     mac_tubo    mac_espag 
##            0            1            0            5

Hill para q = 1

##      arroz_c      arroz_e        milho      ervilha feijao_preto    carioca_c 
##     5.548929     3.000000     1.000000     1.000000     1.000000     1.889882 
##    carioca_e    mac_paraf     mac_tubo    mac_espag 
##     1.000000     1.000000     1.000000     3.224882

Hill para q = 2

##      arroz_c      arroz_e        milho      ervilha feijao_preto    carioca_c 
##     5.157895     2.117647          Inf     1.000000     1.000000     1.800000 
##    carioca_e    mac_paraf     mac_tubo    mac_espag 
##          Inf     1.000000          Inf     2.601156

Referências