Matrizes, redes e ordenações: a detecção de estrutura em comunidades interativas

• Autores: Thomas M. Lewinsohn, Rafael D. Loyola, Paulo Inácio Prado
• Localización: Oecologia Brasiliensis, ISSN-e 1981-9366, Vol. 10, Nº. 1, 2006 (Ejemplar dedicado a: II Simpósio de Ecologia Teórica)
• Idioma: portugués
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    Neste artigo apresentamos três abordagens usuais para a detecção de padrões em comunidades de plantas e animais que interagem entre si por meio de processos ecológicos como a polinização, a frugivoria ou a herbivoria. Modelos estruturais simples revelam padrões de interação em gradientes, compartimentados ou aninhados; padrões intermediários entre um gradiente e compartimentos também são possíveis. De forma semelhante, o aninhamento no interior de compartimentos gera ainda um modelo estrutural combinado. Os padrões de interação podem ser visualizados e analisados sob a forma de matrizes, redes bipartidas ou gráficos de ordenação obtidos através de uma Análise de Correspondência.

    Neste trabalho, propomos que as diferenças entre os padrões de interação observados em comunidades representam resultados de diferentes processos ecológicos e evolutivos que atuam sobre tais comunidades. De maneira geral, a compartimentação deveria refletir o histórico da coevolução e os limites impostos às espécies presentes na comunidade, ao passo que diferenças na abundância e na capacidade de dispersão dessas espécies podem gerar uma estrutura aninhada. Portanto, ao invés de ser testada para um modelo estrutural a priori, a estrutura de comunidades ecológicas deve ser confrontada com uma gama inteira de padrões possíveis. Esperamos que as abordagens para a detecção de estruturas em comunidades interativas aqui apresentadas facilitem a elaboração de hipóteses ecológicas mais abrangentes e melhor formuladas.

    Palavras-chaves: Aninhamento, Compartimentação, Redes complexas, Matrizes, Estrutura de comunidades.

  • English

    In this paper we present a comprehensive approach to detect structural patterns in interactive communities of plant and animal species, linked by ecological processes such as pollination, frugivory or herbivory. Simple structural models can reveal gradient, compartmented or nested patterns of interaction; intermediate patterns between a gradient and compartments are also possible. Of special potential interest is a combined model, in which nested structures are embedded within compartments. Interaction patterns can be visualized and analyzed in different ways, either as matrices, as bipartite networks or as multivariate sets through correspondence analysis or other ordination procedures. We also propose that differences among patterns represent outcomes of distinct evolutionary and ecological processes that will be especially relevant in highly diversified communities. In general, compartmentation should reflect coevolutionary histories and constraints, whereas differences in species abundances or dispersal rates may generate nestedness. Hence, instead of choosing one model a priori, to be empirically verified, community structure should be probed for a suite of patterns. The comprehensive approach for detecting community structure that we advocate should help to improve ecological hypotheses on compositional patterns in interactive communities, as well as their attendant empirical tests in actual communities.

    Key words: Nestedness, Compartmentation, Complex networks, Matrices, Community structure.