MicroNiche: 生态位概念及计算

Journal: FEMS Microbiology Ecology

Published: 26 June 2020

Link: https://academic.oup.com/femsec/article-abstract/96/8/fiaa131/5863182?redirectedFrom=fulltext

之前已经介绍过生态位计算：

spaa: 计算生态位宽度

indicspecies:计算物种与样本之间关系的强度与生态位宽度

最近又出了一个R包MicroNiche也可以使用。但是他包含的方法不如spaa丰富。

MicroNiche已经被提交到CRAN，直接下载使用即可~

本文主要介绍一下生态位的概念和在微生物中使用时的条件。

生态位是一个在生态学中有着悠久历史的基本概念。它被认为是生物体在食物网中的位置及其所依赖的资源的整合。它很快与竞争排斥原则以及两个截然不同的物种如果占据同一个生态位就不能共存的观念联系起来，因为在这个体系中，一个物种总是会被逼到灭绝的境地。

随着时间的推移，生态位被正式定义为一个物种与两个(或更多)环境属性之间的关系在多维空间中形成的面积(或体积)。由于生态位在本质上依赖于环境，竞争相同资源的两个物种的生态位不可能在空间上完全重叠。

在微生物学中，术语“生态位”通常用来解释环境属性和物种相互作用如何决定微生物的丰度和/或活性。生态位概念为生物学家提供了一个框架来解释物种与其环境、物种与物种之间的相互作用，或同时解释两者之间的关系。

Levins(1968) 提出得BN指数是第一个被广泛使用的指数。

它是对给定各种可用资源状态(R)的第i种资源的资源使用(p)的比例相似性的度量。如果一个物种平等地利用所有资源，BN为1，该物种被认为是具有广泛的、非歧视性生态位的通才（generalist）。如果一个物种的BN趋近于1/R，它就被认为是具有狭窄的、歧视性生态位的专家（specialist）。

Levins的BN假设所有资源都是同样丰富，这为实际应用带来了局限。

Hurlbert(1978)对BN进行了改进，其中第i个资源的可用性(r)可能有所不同:

Feinsinger (1981)后来简化了这个概念，在资源可用性不同的情况下，通过衡量资源使用的比例相似度(PS)进行了简化：

Levins的生态位重叠指数(Levins’ niche overlap，LO)是物种i和物种j对资源r的比例利用的成对比较:

值为1表示完全的重叠。

MicroNiche可计算上述几个指数。

在对微生物群落的研究中，pi和pj可以被认为是类群i和j的相对丰度，ri被认为是任何给定环境变量的相对值。R被认为是测量生态位所跨越的环境的总和。

文章主体部分构建了in silico群落和环境群落来验证上述方法的适用性。

主要验证了三个假设：

a)一个分类单元是否可被视为通才（generalist）或专家（specialist）;

b)两个类群的生态位重叠的程度；

c)环境属性在决定一个分类单元的空间分布中的作用。

在此不再赘述。