piecewiseSEM: Stückweise Strukturgleichungsmodellierung in R für Ökologie, Evolution und Systematik

Zusammenfassung Ökologen und Evolutionsbiologen verlassen sich auf ein zunehmend ausgefeiltes Set statistischer Werkzeuge zur Beschreibung komplexer natürlicher Systeme. Eines dieser Werkzeuge, das in den biologischen Wissenschaften bedeutend an Bedeutung gewonnen hat, sind Strukturgleichungsmodelle (SEM), eine Form der Pfadanalyse, die komplexe multivariate Beziehungen zwischen einer Reihe von miteinander verknüpften Variablen auflöst. Die Bewertung von SEM basierte historisch auf Kovarianzen zwischen Variablen, nicht auf den Werten der einzelnen Datenpunkte. Während dieser Ansatz eine Vielzahl von Modellformen erlaubt, begrenzt er die Einbeziehung detaillierter Spezifikationen. Jüngste Entwicklungen ermöglichen die gleichzeitige Implementierung von nicht-normalen Verteilungen, Zufallseffekten und unterschiedlichen Korrelationsstrukturen mittels lokaler Schätzung, doch ist dieser Prozess noch nicht automatisiert und daher kann die Auswertung bei komplexen Modellen sehr aufwendig sein. Hier stelle ich das vollständig dokumentierte, quelloffene Paket piecewiseSEM vor, eine praktische Implementierung der bestätigenden Pfadanalyse für die Programmiersprache R. Das Paket erweitert diese Methode auf alle aktuellen (generalisierten) linearen, (phylogenetischen) kleinsten Quadrate- und Mixed-Effects-Modelle und basiert auf vertrauter R-Syntax. Ich präsentiere zudem zwei Beispielanwendungen: eine mit Zufallseffekten und zeitlicher Autokorrelation, und eine zweite mit phylogenetisch unabhängigen Kontrasten. Mein Ziel ist es, eine benutzerfreundliche und handhabbare Implementierung von SEM anzubieten, die zugleich die ökologischen und methodischen Prozesse widerspiegelt, welche die Daten erzeugen.