BIOSTATISTIKA
L07
Více prediktorů: aditivní model a korelace prediktorů
Ilustrace vytvořená pomocí AI. Fotografie zahrad: Cao et al. (2025), CC BY 4.0.
Která klimatická stopa nese vlastní informaci?
Ilustrace vytvořená pomocí AI.
Odpovězte samostatně na tři krátké otázky. Na telefonu neuvidíte odpovědi ostatních; společné výsledky otevřeme až po hlasování.
Výsledky nelze vložit při otevření prezentace přímo ze souboru.
Spusťte prezentaci přes místní webový server nebo použijte odkaz níže.
Správná odpověď: Odhadnutou průměrnou hmotnost Adélií.
Při referenci Adélie představuje intercept její odhadnutý průměr; v datech L06 je přibližně 3 701 g.
Správná odpověď: Odhadnutý průměr Gentoo je přibližně o 1 375 g vyšší než průměr Adélií.
Koeficient druhu je rozdíl jeho odhadnutého průměru vůči referenci Adélie, nikoli samostatný průměr ani rozdíl každé dvojice jedinců.
Správná odpověď: Alespoň jeden druhový průměr se liší od některého dalšího.
Které dvojice se liší, určí až párová porovnání. Samotné srovnání druhů neprokazuje příčinu.
Po absolvování této přednášky budete schopni:
summary() od sekvenčního testu v anova().\[ \text{odezva} = \beta_0 + \beta_1 x + \varepsilon \]
Novinka: jedna odezva, několik prediktorů současně — a s nimi jiná otázka.
🌍 128 populací z různých míst → 🪴 stejná zahrada v Šanghaji → 🌿 průměrná tloušťka listu
Křídlatka: Jasper Shide / Wikimedia Commons, CC0. Zahrady: obr. 1b z Cao et al. (2025), CC BY 4.0.
Klima se liší mezi zdrojovými populacemi. Co je tedy jednou nezávislou informací?
A Jeden změřený list nebo jedna rostlina
B Průměr jedné zdrojové populace
128 populačních průměrů (řádků)
Jednotlivé rostliny poskytly měření, ale klima původu je společné celé populaci.
55 populací z původního areálu (Čína, Japonsko) a 73 ze zavlečeného areálu (Evropa, Severní Amerika).
| Úroveň | Role |
|---|---|
| rostlina | měření listů |
| populace | řádek analýzy |
| zahrada | společné aktuální prostředí |
Klima původu: CHELSA-BIOCLIM 2.1, 1981–2010, Brun et al. (2022), CC0.
Ve dvojici popište:
−0,00913 mm na 1 °C
O 5 °C teplejší původ odpovídá podle modelu přibližně o 0,046 mm tenčímu listu.
Hledáme náhodný mrak kolem nuly — bez oblouku, vln, trychtýře nebo samostatných pásů.
Při nízkých až středních odhadech leží residua spíš pod nulou, potom nad ní: přímka něco nezachytila. Co by to mohlo být?
Stejná odezva
🌿 Tloušťka listu
Jiná osa x
🌞 Maximum nejteplejšího měsíce
−0,00950 mm na 1 °C maxima
průměrná teplota nebo maximum?
Oba samostatné vztahy jsou záporné.
Nese každá teplota vlastní informaci, nebo obě totéž?
+ ve formuli?tloustka_listu_mm ~ teplota_rocni_C + teplota_max_C
A) Oba prediktory vstupují do jednoho modelu.
B) Sečteme naměřené teploty.
C) Oba koeficienty musí být kladné.
Znaménko určuje složení modelu, ne sčítání jednotek ani směr efektu.
Průměrná teplota Při stejné maximální teplotě:
−0,00528 mm / °C
Maximální teplota Při stejné průměrné teplotě:
−0,00475 mm / °C
„Při stejné hodnotě ostatních prediktorů“ je součást významu koeficientu.
Skutečná populace CN35: průměrná teplota 15,25 °C; maximum 29,85 °C.
| Parametr | Odhad |
|---|---|
| intercept (mm) | 0,5899 |
| průměrná teplota (mm / °C) | −0,00528 |
| maximum (mm / °C) | −0,00475 |
\[0{,}5899\] \[+\,(-0{,}00528)\times 15{,}25\] \[+\,(-0{,}00475)\times 29{,}85\] \[= \mathbf{0{,}368}\ \text{mm}\]
\[ \begin{aligned} \widehat{\text{tloušťka}} &= \text{intercept} + \text{příspěvek průměrné teploty}\\ &\quad + \text{příspěvek maxima} \end{aligned} \]
\(\hat\beta_0\)
intercept modelu
\(\hat\beta_1 x_1\)
první příspěvek
\(\hat\beta_2 x_2\)
druhý příspěvek
\[ \widehat{y} = \hat\beta_0 + \hat\beta_1 x_1 + \hat\beta_2 x_2 \]
Vyberte dvě dvojice. Proč by spolu měly souviset?
🌡️ průměrná teplota ↔︎ 🌞 maximum
🌡️ průměrná teplota ↔︎ ❄️ minimum
🌧️ roční srážky ↔︎ ☔ nejvlhčí měsíc
🌡️ teplota ↔︎ 🌧️ srážky
Čtěte: pozice buňky → znaménko → velikost → biologický smysl.
Nejsilnější z vašich dvojic: roční srážky ↔︎ nejvlhčí měsíc (r = 0,93) a průměrná ↔︎ maximální teplota (r = 0,85).
Hledejte body se skoro stejnou maximální teplotou, ale rozdílnou průměrnou teplotou.
Jen průměrná teplota
0,00085 standardní chyba
Obě teploty
0,00159 standardní chyba
Nejistota se zvětšila.
Ilustrace vytvořená pomocí AI.
Jednoprediktorová otázka
Jaký je celkový vztah k průměrné teplotě?
Podmíněná otázka
Jaký je vztah k průměrné teplotě při stejné maximální teplotě?
Ani jeden koeficient není „jediný pravý“. Odpovídají na jiné otázky.
Která část klesajícího vztahu vzniká…
| Koeficienty z coef(), doplněné o biologickou roli | ||
|---|---|---|
| Parametr | Odhad | Biologická role |
| intercept (mm) | 0,31143 | průměr reference |
| zavlečené − původní (mm) | 0,10895 | rozdíl skupin |
| průměrná teplota (mm / °C) | 0,00149 | společný sklon |
Stejný sklon pro obě skupiny je znak aditivního modelu.
Referenční skupina modelu: původní populace.
Doplňte:
„Při stejném ______ se odhadovaná tloušťka…“
Doplňte:
„Při stejné ______ mají zavlečené populace…“
Napříč populacemi:
−0,00913 mm/°C
Při stejném původu:
+0,00149 mm/°C
Původ souvisí s teplotou i s tloušťkou listu. Celkový sklon proto mísí rozdíl mezi areály s případným vztahem k teplotě: konfundování.
Mění klima původu tloušťku listů křídlatky?
Víme Původ a klimatické proměnné nesou překrývající se informaci.
Podmíněné asociace se liší od celkového sklonu.
Ještě nevíme Jak se skupiny liší při stejné, daty podložené teplotě?
Vyberte podložené srovnání:
A) 21 °C
B) 1 °C
C) 14 °C
Obě skupiny mají poblíž pozorované populace.
| puvod | teplota_rocni_C |
|---|---|
| Původní | 14 |
| Zavlečené | 14 |
Teplotu držíme stejnou. Měníme pouze původ.
Odhad = intercept 0,31143 + posun zavlečených 0,10895 + sklon 0,00149 × teplota
\[ \begin{aligned} 0{,}31143 + 0 + 0{,}00149 \times 14\\ = \mathbf{0{,}332}\ \text{mm} \end{aligned} \]
\[ \begin{aligned} 0{,}31143 + 0{,}10895 + 0{,}00149 \times 14\\ = \mathbf{0{,}441}\ \text{mm} \end{aligned} \]
(Intercept) puvodZavlečené teplota_rocni_C
0.311426537 0.108947301 0.001490971
Jak přesně známe oba modelové průměry při 14 °C?
Potřebujeme intervaly spolehlivosti!
| Původ | Průměr (mm) | 95% interval |
|---|---|---|
| Původní | 0,332 | 0,321 – 0,344 |
| Zavlečené | 0,441 | 0,429 – 0,454 |
Intervaly obou průměrů se nepřekrývají: rozdíl mezi areály je zřetelný.
Napište jednu větu:
Ilustrace vytvořená pomocí AI.
Numericky platné
predict() vrátí číslo.
Empiricky podložené
V datech existují blízké kombinace obou prediktorů.
Dva jednotlivě možné údaje nemusí tvořit společně realistický scénář.
A) průměrná 14 °C, maximum 29 °C
B) průměrná 7 °C, maximum 33 °C
A má oporu: poblíž leží pozorované kombinace. B oporu nemá: oba údaje se v datech vyskytují, ale ne společně.
| Co se může změnit? | Ano / ne? |
|---|---|
| odhadnuté hodnoty | ? |
| koeficienty a jejich testy | ? |
výsledek anova() |
? |
| Koeficient | průměrná + maximum | maximum + průměrná |
|---|---|---|
| průměrná teplota | −0,00528 | −0,00528 |
| maximální teplota | −0,00475 | −0,00475 |
all.equal(): TRUE);all.equal(): TRUE);Podmíněná otázka modelu se pořadím zápisu nemění.
Ilustrace vytvořená pomocí AI.
Sekvenční test se ptá zleva doprava.
První prediktor dostane i sdílenou část.
Druhý prediktor dostane pouze informaci navíc.
| Pořadí | Termín | Součet čtverců | F | p |
|---|---|---|---|---|
| průměrná → max | průměrná | 0,20170 | 123,06 | < 2×10⁻¹⁶ |
| maximum po průměrné | 0,01326 | 8,09 | 0,005193 | |
| max → průměrná | maximum | 0,19679 | 120,07 | < 2×10⁻¹⁶ |
| průměrná po maximu | 0,01817 | 11,09 | 0,001142 |
Sdílená informace se započítá prvnímu termínu. Proto se řádky po prohození změní.
Nemění se koeficienty, residua, testy koeficientů
Mění se sekvenční součty čtverců, F a p v anova()
Přehazování pořadí není strategie výběru prediktorů ani cesta k „hezčí“ p-hodnotě.
1. Otázka
Biologická otázka a jednotka analýzy
2. Data
Prediktory prohlédněte i společně
3. Model
Koeficienty při stejných ostatních prediktorech
4. Predikce
Jen v podložené oblasti
5. Kontrola
Residua · nejistota · typ testu
6. Výklad
Zpět k biologii
Ilustrace vytvořená pomocí AI.
V zahradě stejné: aktuální podmínky pěstování
Mezi populacemi různé: klima místa původu, geografická a evoluční historie
Proto mluvíme o asociaci, ne o důkazu, že klima rozdíly způsobilo.
anova(), ne koeficienty v summary().Ilustrace vytvořená pomocí AI.
Jaký biologický vzorec by vyžadoval různé sklony pro obě skupiny?
To je otázka pro další lekci.