Los modelos de nicho ecológico ¿Qué es la Bioinformática? (Informática de la Biodiversidad) BIOINFORMÁTICA: aplicación de las herramientas de la tecnología de la información al estudio de la biología, poniendo especial énfasis en el almacenamiento y acceso a datos digitales (Soberón & Peterson, 2004)

Los modelos de nicho ecológico Bioinformática … - Es una disciplina emergente que busca aprovechar el poder de las tecnologías computacionales y de información para abordar problemas de tipo biológico. - Reúne una serie de herramientas para organizar y analizar datos primarios (colecciones, observaciones, imágenes satélite, etc) de diversas fuentes. - Por su naturaleza, la Bioinformática (Informática de la Biodiversidad) involucra el trabajo de varias disciplinas (biología, geología, informática, etc).

Los modelos de nicho ecológico Bioinformática … y modelos de nicho ecológico

Los modelos de nicho ecológico Concepto de nicho ecológico:

Los modelos de nicho ecológico Nicho fundamental versus nicho realizado: El nicho fundamental de una especies es el espacio ecológico donde la especie puede vivir, mientras que el nicho realizado es el espacio ecológico y geográfico donde la especie vive.

Los modelos de nicho ecológico Ejemplos de aplicaciones de los ENM (modelos de nicho ecológico) ENM suponen: avance en la integración de las perspectivas ecológica y evolutiva en el estudio de la biodiversidad: Ejemplos: · Cartografía automática de especies · Comprensión de los requerimientos ecológicos de las especies · Análisis de la distribución, biogeografía y barreras dispersivas que afectan a una especie · Localización de poblaciones desconocidas o nuevas especies · Localización de puntos calientes de biodiversidad · Estudios filogeográficos · Diseño de reservas y planes de conservación · Predecir invasiones biológicas · Reconstrucción de distribuciones en el pasado · Predecir los efectos del cambio climático

Los modelos de nicho ecológico

Los modelos de nicho ecológico Etapas en la construcción de un modelo de nicho ecológico: 1. Formulación del modelo conceptual, que queremos saber (la distribución de la especie, la ecología de la especie). 2. Diseño del muestreo, armonización de las escalas espaciales y definición del contexto del modelo (escalas locales vs escalas globales). 3. Formulación estadística del modelo: condiciona el software que vamos a usar. 4. Calibración del modelo: proceso en el cual “enseñamos” al modelo. 5. Predicción del modelo. 6. Evaluación del modelo. 7. Credibilidad del modelo y aplicabilidad (biología de la conservación, biogeografía, búsqueda de nuevos lugares de distribución).

Los modelos de nicho ecológico Limitaciones de los modelos de nicho ecológico: Como simplificación de la realidad, los modelos de nicho ecológico tienen gran utilidad, pero también tienen críticas: · no tienen en cuenta las interacciones biológicas entre las especies, como los fenómenos de la competencia o el mutualismo · no consideran la posibilidad de la especie para llegar a todos lo sitios donde podría vivir (no incluyen, por ejemplo, parámetros que describan la capacidad de dispersión) · Nota … cuidado con proyectar a rangos de las variables en los cuales el modelo no tiene información (climas futuros, áreas geográficas distintas)

Los modelos de nicho ecológico Funcionamiento práctico de los modelos de nicho ecológico: Datos de entrada: Datos biológicos: lista de puntos geográficos (coordenadas x e y / lat lon), en los que se ha encontrado la especie que queremos modelar. Datos ambientales: mapa de variables ambientales que el modelo incluirá como “determinantes” de la localización de la especie. Datos de salida: 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 del nicho ecológico de la especie) Asunciones: Las variables ambientales determinan el nicho ecológico Consideraciones importantes: No se consideran las interacciones bióticas ni los procesos de dispersión de las especies.

Los modelos de nicho ecológico ¿Cómo elegir las variables a incluir en el modelo?

Los modelos de nicho ecológico ¿Dónde encontrar datos?

Los modelos de nicho ecológico Fuentes de sesgo y error: Los recuentos de ausencias no están disponibles en muchos casos, no existen, o pueden no ser fiables. Las ausencias de una especies en aquellos lugares en que sí se dan las condiciones favorables se llaman “falsas ausencias”. 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 (Hirzel et al., 2002). Incorrecta identificación de las especies. Incorrecta referencia espacial. Los investigadores suelen muestrear en lugares de fácil acceso, a lo largo de carreteras y ríos, y cerca de ciudades o estaciones biológicas (Graham et al., 2004). Al utilizar datos procedentes de museos se debe recordar que los especimenes no se recolectaron para representar su distribución sino que las colecciones están generalmente sesgadas hacia especimenes raros y especies nuevas.

Los modelos de nicho ecológico Evaluación y validación del modelo Como simplificación de la realidad, tenemos varios problemas: La mayoría de los datos de ocurrencia de las especies son asimétricos (sólo presencias), por lo que no tenemos información certera de dónde NO está la especie. El esfuerzo de muestreo a través de los rangos de distribución de la mayoría de las especies es desigual, los datos de ocurrencia están sesgados en los espacios ecológico y geográfico. Las variables ambientales abarcan relativamente pocas dimensiones del nicho.

OMISIÓN COMISIÓN Los modelos de nicho ecológico Evaluación y validación del modelo Podemos tener 2 tipos de errores: OMISIÓN COMISIÓN

Los modelos de nicho ecológico Evaluación y validación del modelo Tipos de errores posibles: ERROR DE OMISIÓN: predice la no-presencia de la especie donde realmente está (falso negativo) es mucho más importante y peor: no predice lugares de presencia que pueden ser de gran importancia para la supervivencia de la población ERROR DE COMISIÓN: predice la presencia de la especie donde no está (falso positivo) puede ser real o aparente, ya que un “falso positivo” puede significar o una sobre- predicción del modelo o una predicción de nicho potencial de la especie

Los modelos de nicho ecológico Evaluación y validación del modelo Metodología para la evaluación de los errores: Cuantificar el componente de error con una matriz de confusión

Los modelos de nicho ecológico Evaluación y validación del modelo Metodología para la evaluación de los errores: Índice de Kappa de Cohen Kappa (ver Landis & Koch 1977 Biometrics): · 0 – 0.4: pobre · 0.4 – 0.75: buena · 0.75 – 1.0: excelente

Ejemplo de modelo de nicho ecológico