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Modelagem do nicho ecologico

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Ecologia de Populações


Modelagem do Nicho Ecológico:

Uma ferramenta para avaliar os padrões de
        distribuição de ...

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O conceito do nicho e populações

                  Nicho Fundamental        R0 < 1.0




                                ...

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Paisagem
             Características da espécie
Índices de   • densidade em ecotopos diferentes
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Modelagem do nicho ecologico

  1. 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. 2. O conceito do nicho e populações Nicho Fundamental R0 < 1.0 Fator II predação Nicho Realizado R0 > 1.0 competição Fator I
  3. 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. 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. 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. 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. 7. Exemplo hipotético das ocorrências conhecidas (círculos) e inferências dessa informação
  8. 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. 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. 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. 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. 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. 13. Am. J. Trop. Med. Hygiene 67:516-520 The Triatoma brasiliensis species complex
  14. 14. A matriz de similaridade ecológica entre populações baseadas na capacidade do modelo de uma população prever a distribuição de outra
  15. 15. 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.
  16. 16. 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.
  17. 17. 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.
  18. 18. Vital, M. V. C. 2005. Modelagem de nicho ecológico utilizando algoritmos genéticos. Dissertação de Mestrado, Biologia (Ecologia), ICB / UFG, 43 p., Goiânia, GO.
  19. 19. Aplicações de MNE Identificação de áreas de invasão potencial a outras regiões
  20. 20. 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.
  21. 21. 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.
  22. 22. 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
  23. 23. 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
  24. 24. 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.
  25. 25. 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.
  26. 26. 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

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