[R] Vegan 패키지의 envfit 함수를 결과를 해석해보자

미생물 분석과 환경분석의 분석 법은 거의 동일한것 같다.환경 데이터를 분석하는 실험실에서 미생물도 다루는것을 보면 알 수 있다. 그래서 환경 데이터 분석에 쓰이는 R 패키지가 미생물 분석에도 많이 쓰인다.

이 중 주로 NMDS plot과 다른 환경 변수 사이의 상관관계를 분석할때 사용되는 envfit package을 살펴보자

 

🟦 Envfit이란?

• envfit (Fits an Environmental Vector or Factor onto an Ordination)
• Vegan 패키지의의 함수중 하나로 상관관계를 위해 사용됨
  • 주로 환경 데이터 분석에서 활용  +) 미생물 분석에도 활용
• input파일을 총 두 가지 이며, 하나는 metadata와 하나는 각 샘플마나 어떤 생물(혹은 미생물의 경우 OTU, ASV)정보를 담고있는 테이블이다. 

 

🟦 Envfit 로 만든 그림 해석하기 

• 구글로 envif 패키지를 사용한 논문을 검색하여 이해가 쉬운 이미지를 가지고 왔다. 예시는 아래와 같다.
• 본문
  • 어류 군집 구조와 조사지점별 관계를 서열법 (ordi-nation)으로 분석하기 위하여 R 환경의 Vegan package (Oksanen 2013)에서 ‘metaMDS’ 함수를 사용하여 비모수다차원척도법 (non-metric multidimensional scaling, NMDS) (Kruscal 1964)을 적용하였다. 분석용 입력 자료는 종별 개체수를 log(S+1)로 전환하여 사용하였다.
  • 조사지점 사이 거리는 Bray-Curits (Bray and Curtis 1957) 방식으로 산출하였다. 조사지 환경 요인과 2차원으로 도식화 된 NMDS결과의 상관관계를 분석하기 위하여 함수 Vegan package (Oksanen 2013)의 함수 ‘envfit’를 사용하여 상관계수와 유의수준을 산출하였다.

Fig. 2. Ordination biplot derived from the first two axes of principal component analysis (PCA) of the environ-mental factors at each study site in the Mangyeong River. Eigen values of both axes are 7.11 and 3.29, explained 74.7% of total variation. Abbreviations of environmental factors are provided in Table 1 and site codes are in Fig. 1.

 

| 이제 그림이 어떠한 것을 뜻하는지 알아보자 

• 각각의 ○, ●, ▲(SX-FX 혹은 SX-M)는 환경 분석을 조사한 지점들을 뜻한다.
  • 이를 보면 S-F계열은 왼쯕에, S-M계열은 축의 오른쪽에 위치해 있음을 알 수 있다
• 화살표로 표시된 진한 영문 글자는 환경요인이다
  • 식생 피도 (VG)가 왼쪽 가운데에 위치하였고, 수심 (WD)과 진흙 (MD)이 왼쪽 위에 배열되었다. 잔자갈 (gravel) (GV)은 왼쪽 아래에 배열되었다. 용존산소 (DO), pH (PH), 유속 (WV), 잔돌 (CB)은 오른쪽 중앙에 배열되었고, 수온 (WT), 하도 폭 (CW), 전기전도도 (EC)가 오른쪽 위에 위치한다

 

| 그렇다면 이 그림은 어떻게 해석하는 것일까?

간단하게 보면 조사지점과 환경요인의 관계를 살펴보는것이다

1. S1-F1, S1-F2 및 S2-F1가 있는 왼쪽 중앙 부는 AG(식생 피도) 화살표와 MD(진흙), WD(수심)화살표가 가리키는 것을 볼 수 있다
   • 즉, S1-F1, S1-F2 및 S2-F1구역은 AG, MD,WD와 상관관계가 높고
   • 이는  이 조사구역이 식생 피도가 높고 수심이 깊으며 바닥이 진흙이 깔린 곳이 많았다는 뜻이다
2. 왼쪽 위에 위치한 S2-F2와 S1-F3는 식생 피도(AG)가 높지만 하상이 잔자갈(GV)과 왕자갈로 구성되고 수심이 얕은 곳이었다.
3. S2-M과 S1-M은  식생이 드물고 용존산소(DO), pH, 전기전도도(EC)가 높고 하상이 잔돌로 이루어진 곳이었다. 특히 본류인 조사지점 S1-M은 하도 폭이 넓고 수온이 높았다.

 

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즉, 그림은 복잡하지만 해석은 쉽다. 화살표가 가리키는 방향에 어떠한 샘플이 있다면 그 샘플과 화살표에 해당하는 변수가 관련이 있다는 것이다.

다음으로는 Envif 패키지를 이용해 직접 NMDS plot을 그려보도록 하자.

>>  예제 데이터로 Envif 그리기 <<

 

 

 

 

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| 논문 출처

1. Kim, Seog Hyun, Cheon, Hyoung Tae, & Cho, Kang-Hyun. (2015). Fish Community Structure of the Former Channel Isolated by Channelization in the Mangyeong River, Korea: Implications for Connectivity Restoration. Ecology and Resilient Infrastructure, 2(1), 22–32. https://doi.org/10.17820/ERI.2015.2.1.022

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David W Waite