PNAS：SEM探究全球岛屿种面积关系模型

夏天来了

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Journal: PNAS

2019 IF: 9.58

First published: May 30, 2019

Link:https://www.pnas.org/content/116/25/12337.short

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The increase in species richness with island area (ISAR)

物种数量随岛屿面积增大是非常经典的的种面积关系。

Island species–area relationship (ISAR)通常符合幂律分布，即

logS = logC + zlogA

S为物种数，C为常数，logC为截距，z为斜率，A为面积。

612个岛屿数据的meta分析表明幂律分布可显著的拟合75%的数据，且在所有20个SARs模型中最优。

本文利用结构模型方程(Structural Equation Model, SEM)研究了151个全球ISAR数据集参数变化带来的影响。

SEMs非常适合评估多元假设，因为预测变量的直接和间接影响可以同时测试，它允许用户从观察数据推断因果关系。

而在多元线性回归中，检验的是一个响应变量是否是一组预测变量的线性函数，而在SEMs中，我们检验的是内生变量是否由一组其他变量(可以是内生变量和外生变量的组合)引起。

本文的SEMs采用R中的piecewiseSEM包实现。

具体方法为piecewise structural equation modeling (piecewise SEM)。

该方法能够在考虑随机效应的同时，对一个多层结构网络的整体拟合进行测试，包括间接效应的估计。

—Begin—

logC和z在统计学上一般没有显著的双变量相关性，但是作者发现随着物种数量的增加，logC和z出现了负相关。

采用向后筛选法(a backward stepwise selection)和AICc指数得到了SEM模型。A红色为负相关，黑色为正相关。可见logC和z之间存在明显的负相关。B效应量也说明了logC和z之间的负相关(-1)。Gamma多样性与植物对logC和z都具有正相关关系。

对C海洋和D大陆群岛的分析得到了近似的结果。

不同类型岛屿，不同gamma多样性对应的logC和z。

SEM结果表明ISAR截距与斜率呈负相关，与群岛物种丰富度具有一定的函数关系，并受物种差异、数量和分布的影响。

这些结果表明局域尺度(岛内部)过程在确定ISAR形式中起着重要作用。岛内过程对岛内物种多样性格局的影响要强于大陆物种池对岛内物种多样性格局的影响。

这些发现对利用和解释ISARs作为生物地理学、生态学和自然保护领域的工具具有重要意义。