Statistische Versuchsauswertung

Hallo zusammen,

ich sehe mich nun zum ersten Mal damit konfrontiert, einen Versuch statistisch auswerten zu müssen.

Ich habe zwei Varianten eines Pilzes (P1, P2), mit jeweils vier Wiederholungen (a-d), bei acht verschiedenen Temperaturen (0°C, 5°C…35°C) liegen und messe in regelmäßigen Abständen das Wachstum der Pilze (Termin1, Termin2,…). Was mich interessiert ist, ob sich die beiden Pilzvarianten im Wachstum unterscheiden. Anhand der Rohdaten nach zwei Messungen ist schon ziemlich klar, dass eine Variante schneller wächst - aber dies muss nun statistisch abgesichert werden.

Welche Testverfahren muss/sollte ich anwenden?

Ich denke mal den Shapiro-Wilk-Test zu Beginn, um auf Normalverteilung zu prüfen. Aber dann wirds bei mir leider schon sehr unklar…

Vielen Dank schonmal für Vorschläge und Hilfe.

Viele Grüße
Alex

Hallo,

Das Pilzwachstum folgt einer Kurve - die ist aus theoretischen Überlegungen wahrscheinlich exponentiell.

Die Pilzmasse M (oder was auch immer gemessen wird) in Abhängigkeit der Zeit t sollte sich damit modellieren lassen als

M(t) = M0 * ek*t

Dich interessiert nun, ob die Wachstumskonstante, k, für die beiden Pilzsorten unterschiedlich ist.

Im Prinzip fittest Du die Parameter der Funktion (M0 [Anfangsmenge; könnte für beide Sorten den selben Wert haben] und k) anhand der vorliegenden Daten. So bekommst du Schätzwerte und Fehler für die beiden k’s, die sich dann über einen Nullhypothesentest vergleichen lassen.

Eine „moderne“ Methode wäre die Verwendung Allgemeiner Nichtlinearer Modelle, einfacher und gut genug wäre aber die Nutzung transformierter Werte mit den Allgemeinen Linearen Modellen. In diesem Fall läuft dein Problem praktisch auf die altertümliche ANCOVA (Analysis of CoVAriance) hinaus, die die Steigungen verschiedener Geraden vergleicht). Die Transformation ist schlicht der Logarithmus:

log(M(t)) = log(M0 * ekt)
= log(M0) + log(ekt)
= log(M0) + k*t

Die logarithmierten Werte liegen auf einer Geraden mit dem Achsenabschnitt log(M0) und der Steigung k. Der Test testet, ob die Steigungen der beiden Geraden unterschiedlich sind.

Voraussetzung für den Test ist die Normalverteilung und Varianzhomogenität der Residuen aus dem Fit. Allerdings ist der Test auch recht robust gegen Abweichungen von diesen Voraussetzungen. Ein formaler Test ist IMHO nicht so sehr sinnvoll hier. Schau dir einfach ein paar „diagnostische Plots“ der Residuen an (Streuungen über Sorten, Zeiten und Temperaturen; Streuung in Abh. der Vorhersagewerte; Normal-Quantilen-Plot). Wenn es da keine extremen Auffälligkeiten gibt, ist alles gut.

Die Temperaturen habe ich bis jetzt unterschlagen. Man kann die Temperatur einfach als weiteren Faktor in das Modell aufnehmen. Wahrscheinlich gibt es eine „optimale“ Temperatur, so dass die Temperatur quadratisch in das Modell eingehen sollte (man kann sie auch als kategoriale Variable einrechnen, aber das bindet viele Freiheitsgrade - insbesondere wenn bei vielen versch. Temp. gemessen wurde). Dann kann man weiter überlegen, ob es sogar eine Interaktion zwischen Pilzsorte und Temperatur gibt (d.h. ob die Sorten ggf. unterschiedliche Temp.optima haben). Dann werden die Ergebnisse u.U. aber schon schwer interpretierbar. Ggf. kann man dann aber die modellierten Waschtumskurven (zusammen mit den 95%-Konfidenzbändern) für die Sorten bei ausgewählten Bedingungen grafisch vergleichen.

VG
Jochen

Hallo Alex,

könnten wir noch etwas über den Versuchsaufbau erfahren?

das Wachstum der Pilze (Termin1, Termin2,…). Was mich

welcher Parameter für „Wachstum“ wird gemessen?

Ich habe zwei Varianten eines Pilzes (P1, P2), mit jeweils

Um welche Pilzart handelt es sich?
Wie unterscheiden sich die Varianten?
Wie wachsen sie?
Handelt es sich um bewegte Submerskulturen und es wird die optische Dichte dieser Suspension (oder Verdünnungen von ihr) gemessen?

Gruß

watergolf

Erweiterungen
Hi,

Die Temperaturen habe ich bis jetzt unterschlagen. Man kann
die Temperatur einfach als weiteren Faktor in das Modell
aufnehmen.

ebeso kann man die Gruppe als Faktor aufnehmen, dann erspart man sich das mühseligere Testen der Gruppen gegeneinander über die Parameter. dann wäre natürlich Gruppe*Temp auch interesant.

Wahrscheinlich gibt es eine „optimale“ Temperatur,
so dass die Temperatur quadratisch in das Modell eingehen
sollte (man kann sie auch als kategoriale Variable einrechnen,
aber das bindet viele Freiheitsgrade - insbesondere wenn bei
vielen versch. Temp. gemessen wurde).

Kommt drauf an. Man könnte es auch als metrische Variable modellieren oder im Sinne einer Dose-response auswerten.
Hier will ich speziell dich Jochen auf MCPMod hinwesen (http://cran.r-project.org/web/packages/MCPMod/index…) ein ziemlich pfiffiges Ding.

Grüße,
JPL