تحليل تشابه تواجد الأنواع في خلايا الشبكة بالأرضيات باستخدام R

تعتبر عملية تحليل توزيع الأنواع البيولوجية ومقارنتها من خلال البيانات البيئية من الأمور المهمة في علم البيئة، حيث تساعد في فهم التنوع البيولوجي وإدارته بشكل أفضل. في هذا المقال، سنتناول كيفية استخدام مكتبة ggplot2 في لغة R لتصور أوجه التشابه في وجود الأنواع بين خلايا شبكة 5×5 كم والعينات البيئية. سنتعلم كيفية إعداد البيانات، حساب تشابه الأنواع، ثم عرض النتائج بطريقة بصرية واضحة.

إعداد البيانات

للبدء، يجب عليك تجهيز إطارين للبيانات. الأول، ref_df، يحتوي على معلومات حول الأنواع، بالإضافة إلى إحداثيات خطوط الطول والعرض. الثاني هو sample_df، الذي يمثل حالة الحضور والغياب لكل نوع في كل عينة. يُستخدم نظام التمثيل 0/1 ليشير إلى عدم وجود النوع أو وجوده في العينة المحددة.

للتحويل من إحداثيات الموقع إلى شبكة 5×5 كم، يمكنك استخدام طريقة حسابية لتحويل خطوط الطول والعرض إلى إحداثيات شبكة. يتم ذلك باستخدام دالة مثل mutuate وfloor:

Grid_size %>%
  mutate(lon_grid = floor(lon / grid_size) * grid_size + grid_size / 2,
         lat_grid = floor(lat / grid_size) * grid_size + grid_size / 2)

هذه العملية ستسمح لك بتقسيم المجال الجغرافي إلى خلايا مربعة، كل منها يمثل وحدة جغرافية بمساحة 25 كيلومتر مربع.

حساب التشابه

بعد تجهيز البيانات، الخطوة التالية هي حساب تشابه الأنواع لكل خلية مربعة مقارنة بالعينة. يمكن استخدام معامل Dice-Sorensen الذي يعتبر مفيدًا في تحديد أوجه التشابه بين مجموعتين من الأنواع. يُحسب هذا المعامل من خلال النظر في الحضور والغياب، مما يسمح فهم مدى تشابه الأنواع في كل خلية.

إذا كنت تواجه مشكلة في ظهور أنماط غريبة مثل الخطوط العمودية عند رسم خلايا الشبكة، قد يكون السبب هو طريقة إنشاء الشبكة ذات الأبعاد الصغيرة. استخدام شبكة أكبر، مثل 8×8 كم، قد يساعد في تجنب تلك التشويشات وتقديم عرض أكثر وضوحًا.

التصور باستخدام ggplot2

لإجراء التحليل البصري باستخدام ggplot2، يمكنك البدء بإنشاء المخطط من البيانات المحسوبة سابقًا التي تتضمن أبعاد الشبكة وتشابه الأنواع. من خلال ggplot، يمكنك استخدام الجداول الحرارية أو مخططات التشتت لإظهار العلاقات المختلفة بكل وضوح.

فيما يلي مثال على كيفية رسم خريطة الشبكة مع معلومات التشابه:

ggplot(data = your_data) +
  geom_tile(aes(x = lon_grid, y = lat_grid, fill = similarity_score)) +
  scale_fill_gradient(low = "blue", high = "red") +
  coord_fixed() + 
  theme_minimal()

يسمح هذا النوع من التصور برؤية الأجزاء المتشابهة وأخرى بأوجه تشابه قليلة في الأنواع بشكل واضح.

استنتاجات

تعتبر مكتبة ggplot2 أداة قوية وفعالة لتصور البيانات البيئية بشكل مرئي. من خلال هذا المثال، تم عرض كيفية إعداد بيانات الأنواع والمقارنة بينها عبر هيكل شبكي، وتحليل النتائج لحساب التشابه. إن فهم أوجه التشابه بين الأنواع في خزانات البيانات يمكن أن يساعد في دعم جهود الحماية والتخطيط البيئي.

بالتالي، باستخدام ggplot2، تستطيع تصور أوجه تشابه وجود الأنواع في خلايا 5×5 كم والعينات البيئية بصورة واضحة. هذا يساعد في تحقيق فهم أعمق للتنوع البيولوجي والاهتمام بحماية الأنظمة البيئية.