modelos para la predicción de la distribución de especies x pga

Modelos para la predicción de

la distribución de especies

Blgo. Paúl GonzálesLaboratorio Florística

Museo de Historia Natural-UNMSM

pgonzalesarce@hotmail.com

¿Para que conocer la distribución

ecológica y geográfica de las especies?

• Conservación

• Predicción en climas pasados y futuros

• Entender los patrones espaciales de la diversidad

• Potencial de especies invasoras

• Comparación entre especies relacionadas

• Vacios de información

¿Porque está una especie donde está?

¿porque una especie no está donde no está?

Nicho ecológico Nicho fundamental

Marco conceptual “BAM”

• A: requerimientos fisiológicos, variables desacopladas (scenopoéticas), aproximadamente

independientes de las interactuantes, baja resolución con toneladas de datos

• B: requerimientos bióticos, consumo de recursos, interacción con competidores y depredadores

…,variables acopladas, alta resolución muy difíciles de obtener, no existe nada similar a los

millones de datos de las scenopoéticas.

• M: es universalmente casi ignorado, pero sin conocimiento sobre las posibilidades de dispersión

de una especie, es imposible saber a donde puede llegar. Se refiere a los movimientos

dispersivos de la especie

Áreas ocupadas vs Áreas potenciales

Modelamiento

Modelamiento distribución de

especies

Modelamiento de nicho ecológico

¿Qué es: “modelamiento predictivo”?

• Modelo: son

representaciones

simplificadas de la

realidad donde se

muestran algunas de

sus propiedades (con

que propósito)

• Predictivo: predice

(estima) propiedades

en zonas donde estas

se desconocen.

Objetivo

• A partir de datos de presencia/ausencia, localizados

espacialmente, generar una superficie continua de

valores que nos refleje la probabilidad de presencia.

Que información necesitamos para el modelamiento

Programas ?

Que necesitamos

1. Datos biológicos

• Muestras

2. Capas

• Elevación, países, provincias, departamentos, distritos, clima, suelo, etc.

3. Programas

• DIVA-GIS, ArcGIS, Maxent, etc.

• Base de datos gratuitas desde internet (gratuita pero con errores)

GBIF

VertNet (Vertebrados)

OBIS (ocean Biogeographic information System)

TROPICOS (Missouri)

• Base de datos personales

• Trabajo de campo (GPS)

• Herbarios y museos

1.Datos biológicos

www.gbif.org

GBIF

TROPICOSwww.tropicos.org

Cuidado ¡¡¡¡¡…

Problemas con la base de datos publicas y gratuitas

Especies con identificaciones no necesariamente correctas o verificadas.

Muestras sin poder tenerlas en físico.

Datos con errores geográficos

DATOS PERSONALES

Paso 1: Digitalización de la información (toma tiempo)

Paso 2: Georeferenciación

Paso 3: Conversión

10°23'11'' S, 77°59'43'' W

-10.386389, -77.995278

1) Manual

GoogleEarth

Google

FuzzyGazetteer

Fuzzyg

2) Semi-automatico

BioGeomancer

Ve el link “Como georeferenciar

http://www.herpnet.org/herpnet/Gazetteer/GeorefEspanol.html

GEOREFERENCIACIÓN

FuzzyGazetteerhttp://isodp.hof-university.de/fuzzyg/query/

Fuzzyghttp://dma.jrc.it/services/fuzzyg/

GoogleEarthhttp://www.google.com/earth/download/ge/

Google searchese.g.,

BioGeomancerhttps://sites.google.com/site/biogeomancerworkbench/

home/workbench

CONVERCIÓN

Tres formatos basicos:

1.Grados, minutos y segundos 10°23'11'' S, 77°59'43'' W

2.Grados y minutos decimales 10°23.1834S, 77°59.7167W

3.Grados decimales -10.386389, -77.995278

Todo es lo mismo, SOLO EN FORMATO DIFERENTE!!!

PERO EN SIG, SE NECESITA CORDENADAS EN FORMA DECIMAL!!!

OTRO FORMATO DIFERENTE ES UTM

2. CAPAS

Capas de DIVA-GIShttp://www.diva-gis.org/gdata

Areas Protegidashttp://protectedplanet.net/

Otras capas

NatureServe

http://www.natureserve.org/aboutUs/latinamerica/gis_data_downloads.jsp

Capas del ambiente

1.Elevacion

2.Clima

3.Suelos

Datos del clima

BIOCLIM/WORLDCLIM(varias resoluciones)

http://www.worldclim.org/

Datos del clima

BIOCLIM/WORLDCLIM(varias resoluciones)

http://www.worldclim.org/

• Relativamente buena para la temperatura, pero no tan buena para la precipitación

• Mayor incertidumbre para montañas, las islas oceánicas y zonas con pocas estaciones meteorológicas = ANDES!

Datos del clima

BIOCLIM/WORLDCLIM(varias resoluciones)

http://www.worldclim.org/

Datos de suelos

FAO

(30 arc segundos = c. 1km resolución)http://www.fao.org/nr/land/soils/harmonized-world-soil-database/en/

Datos de los suelos

SOTER - SOil and TERrain Digital Database

http://eusoils.jrc.ec.europa.eu/projects/soter/

http://www.isric.org/data/soil-and-terrain-database-latin-america-and-caribbean-version-20-scale-15-million-soterlac

FAO Spatial (Geonetwork)

http://www.fao.org/geonetwork/srv/en/main.home

Harmonized World Soil Database (IIASA)

http://webarchive.iiasa.ac.at/Research/LUC/External-World-soil-

database/HTML/index.html

Global Soil Regions Map (FAO-UNESCO)

http://soils.usda.gov/use/worldsoils/mapindex/order.html

Global Soil Carbon, Nitrogen, Water profile (IGBP-DIS)

http://daac.ornl.gov/SOILS/guides/igbp-surfaces.html

Global Soil Organic Carbon, Moisture, pH, Potential Evapo-transpiration (SAGE)

http://www.sage.wisc.edu/atlas/maps.php

Global soil, climate, carbon, vegetation, canopy, wetland, geochemistry (ORLN

DAAC)

http://webmap.ornl.gov/wcsdown/

Global soil water balance (GSWB)

https://hc.app.box.com/shared/h5725liec6

RESUMEN DE LOS DATOS AMBIENTALES

Existen datos ambientales digitales y son gratuitas

• Elevación: con alta resolución y precisión

• Temperatura: con datos mas o menos precisos

• Precipitación: con mas errores; datos no tan buenas especialmente para los trópicos

Mas imprecisión en los datos de los estaciones del clima en montanos, islas oceánicas, y donde no tenemos estaciones del clima!

• Suelos: mapas son crudos generalmente pero ya existe

Formatos de las capas

• Datos de puntos (especímenes) SHAPE FILE .shp

Polígonos (país) SHAPE FILE .shp

• variables continuas (clima) GRID FILE .grd

ASCII FILE .asc

IMAGE FILE .bil

3. Programas

DIVA-GIS

Análisis simples, fácil a usar, GRATUITA!!!

http://www.diva-gis.org/download

ArcGIS - ESRI

Perfecto pero caro (hay copias piratas…) !!!

GRASS GIS

complejo – Gratuita pero no fácil de usar!!!

http://grass.osgeo.org/

Quantum GIS – Q-GIS

Gratuita!!!http://www.qgis.org/

R package

Gratuita!!!http://www.r-project.org/

RESUMEN

- Si eres un principiante -> DIVA-GIS

- Si tienes dinero -> ArcGIS

- Si quieres aprender más pero no tienes dinero -> Q-GIS

- Si eres un nerd -> R, GRASS GIS

PROGRAMAS PARA

MODELAMIENTO DE DISTRIBUCIÓN

DE ESPECIES (MDS)

Hay diferentes MDP (BIOCLIM, DOMAIN, GARP, Maxent, BRT,

GAM, GLM, EcoCrop, etc).

Porque usaremos Maxent?

• Proporciona:

• Buenos resultados

• Buenos resultados con pocos puntos (-50)

• Solo necesita puntos de presencia

• Es fácil de usar

• Es gratuito

EJEMPLO

Configuración

• Usualmente la configuración predeterminada

está bien

Resultados:

• Los archivos: .html y .asc son los más importantes.

• El archivo .lambdas contiene los parámetros del modelo

• El archivo maxentResults.csv

• La carpeta plots

El archivo: .asc

• Representa las cuadriculas con las predicciones

para el área de estudio.

• Es mejor verlo con un software SIG ya que con

ello se puede hacer más análisis.

El archivo: .html

• Un resumen del modelo

• Gráficas del modelo

• Análisis estadísticos

AUC plot

Tasa de omisión

Predicción de la presencia

• “1” significa una

alta probabilidad

• “0” significa baja

probabilidad

• Los puntos blancos

son los puntos de

presencia

¿Cuánto aporta la variable al modelo?

• Contribución de las

variables

• Diferencias en AUC

sin la variable

• Tener cuidado si

están correlacionadas

Prueba y validación del modelo

1. Selección de puntos al azar para la evaluación (e.g. 25 % de los

puntos)

2. Un archivo con nuevos (otros puntos) puntos

3. Metodología estadística como la validación cruzada.

El principio de la validación en los tres casos es el mismo, usamos

algunos puntos para hacer el modelo y usamos los demás para la

evaluación.

Resultados

Resultados

Preguntas?

Proyección con datos de

clima futuro

¿Cambiará la distribución en el futuro?

Literatura recomendada

Gracias