Modelagem, habitat, previsão

1. Ecologia de Populações
Modelagem do Nicho Ecológico:
Uma ferramenta para avaliar os padrões de
distribuição de populações
Prof. Dr. Harold Gordon Fowler
popecologia@hotmail.com

2. O conceito do nicho e populações
Nicho Fundamental R0 < 1.0
Fator II
predação
Nicho Realizado R0 > 1.0
competição
Fator I

3. Paisagem
Características da espécie
Índices de • densidade em ecotopos diferentes
• tamanho da área vital
Paisagem • distancia de dispersão
• barreiras específica a espécie
De escalas
Padrões de
ecológicas
Sustentabilidade
Específicos a espécie
sustentabilidade

4. Modelagem do Nicho Ecológico
Espaço geográfico
Geographic Space
Espaço ecológico
Ecological Space
Modelagem de nicho ecológico
ecological niche modeling
Modelo das dimensões
Model of niche in ecological
do nicho ecológico
dimensions
occurrence points on native distribution
Pontos de ocorrência
precipitation
na amplitude original
Variável 2
temperature
Variável 1
Projeção a geografia
Projection back onto geography
Amplituderange prediction
Native original prevista
Previsão da amplitude após
Invaded range prediction

5. Modelagem do Nicho Ecológico
Modelagem do conjunto de condições ambientais,
recursos, interações e outras nas quais uma espécie é
capaz manter populações sem imigração
projete

6. 1. Semântica
Exemplo: Integração de 2. Escalas compatíveis
Pontos e Imagens da 3.
4.
Re-projetar
Amostragem novo do grão
Ocorrência de uma Espécie 5. Amostrar ocorrências
Arquivo deExcel Amostra 1, latitude, longitude, espécies, presença
Arquivo de Access
Sample 3, lat, long, species, absence espécies, presença
Amostra 3, latitude, longitude,
Tipo de vegetação
Sample 2, lat, long, species, presence espécies, presença
Amostra 2, latitude, longitude,
Dados integrados
Altitude (m) P, juniper, 2200m,
16C
P, pinão, 2320m,
14C
A, creosote, 1535m,
22C
Temperatura anual média (C)
Mean annual temperature (C)

7. Exemplo hipotético
das ocorrências
conhecidas (círculos)
e inferências dessa
informação

8. O que é o modelagem do nicho
ecológico
A idéia é que as ocorrências conhecidas de uma espécie
numa paisagem podem ser relacionadas a dados de
raster de SIG que resumem a variação ambiental da
paisagem para obter uma representação quantitativa
da distribuição ecológica da espécie.
O MNE caracteriza a distribuição de uma espécie no
espaço definido por parâmetros ambientais, os quais
controlam a distribuição geográfica da espécie sob a
definição do nicho ecológico de Grinnell.

9. Garp
GARP é um algoritmo genético que cria os modelos do
nicho ecológico de uma espécie. Os modelos
descrevem as condições ambientais sob quais a
espécie deve ser capaz de manter suas populações.
For input, GARP usa um conjunto de localidades
pontuais onde a espécie é conhecida ocorrer e um
conjunto de layers geográficos que representam os
parâmetros ambientais que possam limitar a
capacidade de sobrevivência da espécie.

10. Essência da Modelagem do Nicho Ecológico
Espaço geográfico Espaço ecológico
Modelagem do Nicho Ecológico
Modelo das dimensões do
nicho ecológico
Pontos deOcorrencia sobre a distribuição
nativa
As aplicações de MNE como GARP
precipitaçap
podem demonstrar uma capacidade
de previsão excelente para amostras
pequenas
temperatura
Projeção a geografia
Previsão da amplitude
nativa
Previsão da amplitude
da invasão

11. As aplicações de MNE
Entendimento da Ecologia de Doenças
Em muitos casos, os detalhes dos parâmetros ecológicos
associados com as ocorrências de doenças ou de
espécies que participam na transmissão de doenças
(como vetores, hospedeiros, patogenos) pode ser
ambíguos devido a tamanhos pequenos de amostras,
vieses, ou simplesmente a carência de análise
geográfica ou ecológica detalhada.
O MNE incorpora um conjunto de fermentas que
relacionam as ocorrências conhecidas dessas espécies
ou fenômenos aos layers de rasters de sistemas de
informação geográfica que resumem a variação em
várias dimensões ambientais.

12. As aplicações de MNE
Entendimento da Ecologia de Doenças
O resultado é uma visão objetiva e quantitativa de o
que se sabe sobre uma espécie o fenômeno e como
isso se relaciona a variação ambiental do paisagem.
Exemplos de estudos usando essas técnicas incluem a
avaliação das diferencias ecológicas dos vetores
variados do Mal de Chagas no Brasil e uma
caracterização dos atributos ecológicos de surtos
de febre hemorrágica causada pelo vírus de Ebola
e Marburg

13. Am. J. Trop. Med. Hygiene 67:516-520
The Triatoma brasiliensis species
complex

15. A matriz de similaridade ecológica entre populações
baseadas na capacidade do modelo de uma
população prever a distribuição de outra

16. Aplicações de MNE
Caracterização de Áreas de Amplitude
Geográfica
O MNE é usado para investigar paisagens para
detectar áreas que correspondem as
necessidades ecológicas da espécie
O resultado é uma interpolação entre as locais
conhecidos de amostragem ajudado por
associações observadas entre as espécies e os
atributos ambientais.

17. Aplicações de MNE
Caracterização de Áreas de Amplitude
Geográfica
O MNE produz previsões estatisticamente robustas das
distribuições geográficas de espécies ou fenômenos
(ainda em áreas não amostradas), excedendo as
expectações sob modelos aleatórios (nulos). Vários
exemplos de essa aplicação a estudos de sistemas de
doença existem.

19. Aplicações de MNE
Identificação de áreas de invasão potencial a
outras regiões
Os MNEs caracterizam as condições ambientais
gerais da ocorrência de uma espécie.
Se o modelo foi calibrado corretamente, pode ser
usado para procurar áreas de distribuição
potencial.
Por isso, os MNEs podem ser usados para
identificar áreas que correspondem as condições
ecológicas necessárias para uma espécie, ainda se
a espécie não está presente.

20. Vital, M. V. C. 2005. Modelagem de nicho ecológico utilizando algoritmos genéticos. Dissertação de
Mestrado, Biologia (Ecologia), ICB / UFG, 43 p., Goiânia, GO.

21. Aplicações de MNE
Identificação de áreas de invasão
potencial a outras regiões

23. Aplicações de MNE
Antecipando áreas de risco a mudanças
climáticas
Uma extensão lógica do MNE é identificar áreas
potenciais de distribuição para responder perguntas
sobre mudanças geográficas de espécies sob cenários
de mudança climática ou uso da terra.
Esse método é usado no estudo da biodiversidade, com
testes e validações, e com aplicação ampla entre
faunas e floras. Um estudo usou as mudanças de
amplitude induzidas por mudanças climáticas para
inferir a identidade dos vetores Lutzomyia de
leishmaniasis no Brasil.

25. Aplicações de MNE
Identificação de Vetores o Hospedeiros
Desconhecidos
Os métodos de MNE podem ser aplicados a várias partes do ciclo de
transmissão de doenças para identificar elementos desconhecidos do
sistema.
A geografia da distribuição dos casos clínicos pode proporcionar
indicadores de quais clades são reservatórios potenciais. Para os
hospedeiros mamíferos do grupo de vetores do Mal de Chagas
relacionados a Triatoma protracta no México, foram identificados
mamíferos de 5 das 5 espécies existentes.
Outras aplicações dos métodos de MNE enfocam no reservatório
misterioso do filoviruses (Ebolae Marburg) ao comparar as
distriabuições dos mamíferos áfricanos com os surtos de filovirus.

27. Resultados de MNE
Construção d teste de modelos. Padrões geográficos de riqueza de 17 espécies
a) dados de treinamento; b) modelo de previsão. nativas de roedores.
Peterson, Ball e Cohoon, 2002 Sanchez-Cordero e Martinez-Meyer, 2000

28. Desafios da modelagem do nicho
ecológico (MNE)
O MNE tem raízes antigas mas é uma ferramenta nova
na ecologia de distribuições e a biogeografia. Por isso
existem muitos desafios para refinar técnicas para
ter métodos mais sintéticos e inferenciais.
O melhoramento da capacidade de interpolação com
precisão e extrapolar com eficiência fica os grandes
desafios do MNE.
Outro desafio inclua detalhas da MNE é testar e avaliar
os resultados dos modelos.As técnicas atuais se
enfocam na capacidade de prever dados de ocorrência
independentes data na menor área prevista. Mas,
previsões eficientes podem não descrever bem a
amplitude geográfica de uma espécie

29. Desafios da modelagem do nicho
ecológico (MNE)
O desafio principal é entender o papel da escala
temporal e espacial. Nosso conhecimento atual sugere
que acertando as escalas temporais e espaciais na
análise podem proporcionar boas oportunidades para a
previsão precisa do comportamento de mudanças
geográficas, invasões e a disseminações de pragas e
doenças
Por isso, a escolha certa de conjuntos de dados
ambientais precisa de muito mais pesquisa.

30. Desafios da modelagem do nicho
ecológico (MNE)
Os dados de clima proporcionam uma aplicação temporal
maior, mas os dados de sensoriamento remoto da
superfície da Terra podem fornecer uma resolução
espacial mais fina e podem medir aspectos de
paisagens ecológicas que os parâmetros de clima não
capturam.
Além disso, porque os sistemas ecológicos geralmente
refletiam interações complexas entre várias espécies,
precisamos detalhar regas de análise e modelagem.

31. Conclusões
MNE pode resolver vários problemas da resolução
espacial de resumos de risco geográfico e previsão de
amplitudes geográficas.
MNE ainda é um campo novo e deve crescer
exponencialmente no futuro – se ligam.
O uso extensivo de MNE para a biodiversidade pode
servir como marco de qualidade a aceitação dos
resultados