lo largo de carreteras y ríos, y cerca de ciudades o estaciones biológicas. - Al utilizar datos procedentes de museos se debe recordar que los especímenes no ...
Distribución y modelación espacial de las especies • El análisis de la distribución geográfica de los seres vivos resulta fundamental para comprender el proceso evolutivo de cada grupo taxonómico en tiempo y espacio • Los modelos de distribución de especies indican la idoneidad del hábitat para el desarrollo de poblaciones de una especie concreta o de una comunidad • La importancia de conocer dónde están las poblaciones actuales y potenciales de los diferentes taxones reside en la amenaza que constituye para la biodiversidad la pérdida de hábitat
• Utilizan información georeferenciada conjuntamente con diversos datos ambientales que actúan como predictores sobre la distribución de las especies
Representación de la distribución de las especies Tradicionalmente, la distribución de las especies se ha representado de manera cartográfica a partir de los puntos georreferenciados sobre mapas
Sin considerar los factores locales que la determinan
Modelos de Distribución de Especies (MDE) Usos • • • •
Detección temprana de plagas Exploración de la biodiversidad Diseño de áreas protegidas Evaluación de daños potenciales en cultivos por plagas
Tipos de Modelos • Presencia/Ausencia GLIM (Modelos Lineales Generalizados) CART ( Diagramas de Regresión) GDA (Análisis Discriminantes) • Presencia GARP (www.lifemapper.org/desktopgarp/) Bioclim (www.diva-gis.org) Domain (www.diva-gis.org) Maxent (https://www.cs.berkeley.edu/)
Limitaciones de los modelos • Hipótesis de pseudoequilibrio y representatividad Supone que la distribución de la especie es estable en el tiempo y el espacio, algo que normalmente se desconoce. • Relaciones bióticas La distribución de las especies responde a procesos complejos donde las relaciones bióticas tienen una gran influencia. • Ausencia de la componente espacial en el proceso No se tienen en cuenta las relaciones espaciales entre los puntos a partir de los cuales derivan. • Ausencia de la componente temporal en el proceso Los modelos de distribución de especies son fotografías fijas, de un instante y no reflejan ningún proceso histórico.
Fuentes de sesgo y error - La inclusión de falsas ausencias en el modelo puede sesgar seriamente el análisis, por lo que los datos de ausencia se deben manejar con mucho cuidado. -
Incorrecta identificación de las especies.
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Incorrecta referencia espacial.
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Los investigadores suelen muestrear en lugares de fácil acceso, a lo largo de carreteras y ríos, y cerca de ciudades o estaciones biológicas.
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Al utilizar datos procedentes de museos se debe recordar que los especímenes no se recolectaron para representar su distribución sino que las colecciones están generalmente sesgadas hacia especímenes raros y especies nuevas.
Funcionamiento práctico de los MDE Datos de entrada (input): 1. Datos biológicos: lista de puntos geográficos (coordenadas x e y / lat - long), en los que se ha encontrado la especie que queremos modelar. 2. Datos ambientales: mapa de variables ambientales que el modelo incluirá como “determinantes” de la localización de la especie. Datos de salida (output): Según el tipo de modelo, obtenemos un mapa de probabilidades de presencia de la especie o un mapa binario (0/1) de presencia de la especie (Mapas = distribución potencial de la especie) • Asunciones:
Las variables ambientales determinan la distribución de las especies
ALGORITMO
REGISTROS DE PRESENCIA
MODELO (espacio ecológico) VARIABLES AMBIENTALES
MODELO (espacio geográfico)
Transferido a SIG
Como seleccionar las variables? Incluir variables que cumplan simultáneamente tres condiciones: 1) Que sean potencialmente explicativas, es decir, que tengan una relación potencial con la distribución de la especie 2) Que muestren una variabilidad significativa en la zona de estudio 3) Que sean independientes o, al menos, no estén correlacionadas entre sí, especialmente si se busca una interpretación biológica de los resultados
Variables ambientales utilizadas • Variables climáticas • Información sobre edafología, litología y geología • Elevación • Variables obtenidas mediante teledetección, (índices de vegetación, temperatura en superficie o clasificaciones de la cubierta del suelo)
Evaluación del modelo La evaluación del resultado final de un modelo de distribución de especies se realiza mediante estadísticos que miden el desempeño y la consistencia del modelo (predictive performance) en cuanto a su capacidad de discriminar entre los datos de entrada (presencias y ausencias o pseudoausencias) y datos independientes de contraste.
MAXENT - Maximum Entropy - (Phillips et al., 2006)
• El enfoque de Maxent consiste en encontrar la distribución de probabilidad de máxima entropía que es la mas cercana a la distribución uniforme condicionada por las restricciones impuestas. • El programa consiste de un archivo jar, maxent.jar, el cual puede ser usado en cualquier computadora que tenga Java versión 1.4 o posterior. Maxent puede ser descargado, desde www.cs.princeton.edu/~schapire/maxent
Ventajas • Gratuito • Puede emplear tanto variables continuas como categóricas • Interpretación sencilla • Estadístico robusto (AUC) • Utiliza solo registros de presencia • Permite modelar condiciones climáticas futuras (cambio climático) • Permite modelar con bajo número de muestras
Uso de Maxent
Archivo de datos de puntos de presencia
Datos Bioclimáticos • Los datos de clima obtenidos a partir de la base de datos de WorldClim (Hijmans et al. 2007) (http://biogeo.berkeley.edu/worldclim). • Base de datos en forma de archivos raster, con 4 diferentes resoluciones: 1 km (30 seg) 5 km (2.5 min) 10 km (5 min) 20 km (10 min)
Escenarios de Modelación con WorldClim Actual (Base datos climáticos 1971-2010) Futuros • 2020 • 2050 • 2080
Temperatura promedio anual Rango medio diurno (temp max – temp min; promedio mensual) Isotermalidad (BIO1/BIO7) * 100 Estacionalidad en temperatura (coeficiente de variación) Temperatura máxima del trimestre más cálido Temperatura mínima del trimestre más frío Rango anual de temperatura (BIO5-BIO6) Temperatura media en el trimestre más lluvioso Temperatura promedio en el trimestre más seco Temperatura promedio en el trimestre más caluroso Temperatura promedio en el trimestre más frío Precipitación anual Precipitación en el trimestre más lluvioso Precipitación en el trimestre más seco Estacionalidad de la precipitación (Coeficiente de variación) Precipitación en el trimestre más lluvioso Precipitación en el trimestre más seco Precipitación en el trimestre más caluroso Precipitación en el trimestre más frío
¿Cómo elegir las variables a incluir en el modelo?
¿Dónde encontrar datos?
• Generalmente los Modelos de Distribución de Especies proporcionan resultados en una escala de idoneidad del hábitat de 0 a 100, o de probabilidad de presencia de 0 a 1.
coordenadas diferentes a latitud y longitud, siempre y cuando se considere que los archivos de muestras y las capas ambientales usen el mismo sistema de ...
