942 resultados para Ecological niche modeling
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1. Species-based indices are frequently employed as surrogates for wider biodiversity health and measures of environmental condition. Species selection is crucial in determining an indicators metric value and hence the validity of the interpretation of ecosystem condition and function it provides, yet an objective process to identify appropriate indicator species is frequently lacking. 2. An effective indicator needs to (i) be representative, reflecting the status of wider biodiversity; (ii) be reactive, acting as early-warning systems for detrimental changes in environmental conditions; (iii) respond to change in a predictable way. We present an objective, niche-based approach for species' selection, founded on a coarse categorisation of species' niche space and key resource requirements, which ensures the resultant indicator has these key attributes. 3. We use UK farmland birds as a case study to demonstrate this approach, identifying an optimal indicator set containing 12 species. In contrast to the 19 species included in the farmland bird index (FBI), a key UK biodiversity indicator that contributes to one of the UK Government's headline indicators of sustainability, the niche space occupied by these species fully encompasses that occupied by the wider community of 62 species. 4. We demonstrate that the response of these 12 species to land-use change is a strong correlate to that of the wider farmland bird community. Furthermore, the temporal dynamics of the index based on their population trends closely matches the population dynamics of the wider community. However, in both analyses, the magnitude of the change in our indicator was significantly greater, allowing this indicator to act as an early-warning system. 5. Ecological indicators are embedded in environmental management, sustainable development and biodiversity conservation policy and practice where they act as metrics against which progress towards national, regional and global targets can be measured. Adopting this niche-based approach for objective selection of indicator species will facilitate the development of sensitive and representative indices for a range of taxonomic groups, habitats and spatial scales.
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Upscaling ecological information to larger scales in space and downscaling remote sensing observations or model simulations to finer scales remain grand challenges in Earth system science. Downscaling often involves inferring subgrid information from coarse-scale data, and such ill-posed problems are classically addressed using regularization. Here, we apply two-dimensional Tikhonov Regularization (2DTR) to simulate subgrid surface patterns for ecological applications. Specifically, we test the ability of 2DTR to simulate the spatial statistics of high-resolution (4 m) remote sensing observations of the normalized difference vegetation index (NDVI) in a tundra landscape. We find that the 2DTR approach as applied here can capture the major mode of spatial variability of the high-resolution information, but not multiple modes of spatial variability, and that the Lagrange multiplier (γ) used to impose the condition of smoothness across space is related to the range of the experimental semivariogram. We used observed and 2DTR-simulated maps of NDVI to estimate landscape-level leaf area index (LAI) and gross primary productivity (GPP). NDVI maps simulated using a γ value that approximates the range of observed NDVI result in a landscape-level GPP estimate that differs by ca 2% from those created using observed NDVI. Following findings that GPP per unit LAI is lower near vegetation patch edges, we simulated vegetation patch edges using multiple approaches and found that simulated GPP declined by up to 12% as a result. 2DTR can generate random landscapes rapidly and can be applied to disaggregate ecological information and compare of spatial observations against simulated landscapes.
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1. Bees are a functionally important and economically valuable group, but are threatened byland-use conversion and intensification. Such pressures are not expected to affect all species identically; rather, they are likely to be mediated by the species’ ecological traits. 2. Understanding which types of species are most vulnerable under which land uses is an important step towards effective conservation planning.3. We collated occurrence and abundance data for 257 bee species at 1584 European sites from surveys reported in 30 published papers (70 056 records) and combined them with species-level ecological trait data. We used mixed-effects models to assess the importance of land use (land-use class, agricultural use-intensity and a remotely-sensed measure of vegetation),traits and trait 9 land-use interactions, in explaining species occurrence and abundance.4. Species’ sensitivity to land use was most strongly influenced by flight season duration and foraging range, but also by niche breadth, reproductive strategy and phenology, with effects that differed among cropland, pastoral and urban habitats.5. Synthesis and applications. Rather than targeting particular species or settings, conservation action s may be more effective if focused on mitigating situations where species’ traits strongly and negatively interact with land-use pressures. We find evidence that low-intensity agriculture can maintain relatively diverse bee communities; in more intensive settings, added floral resources may be beneficial, but will require careful placement with respect to foraging ranges of smaller bee species. Protection of semi-natural habitats is essential, however; in particular, conversion to urban environments could have severe effects on bee diversity and pollination services. Our results highlight the importance of exploring how ecological traits mediate species responses to human impacts, but further research is needed to enhance the predictive ability of such analyses.
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The golden-striped salamander (Chioglossa lusitanica) is an endemic species inhabiting stream-side habitats in mountainous areas in the northwestern Iberian Peninsula. This salamandrid is listed in the IUCN Red Data Book as a threatened species. The combination of bioclimatic modeling of the species distribution and multivariate analysis of genetic and phenotypic data strengthens previous hypotheses concerning the historical biogeography of C. lusitanica: the Pleistocene subdivision of the species' range and a process of postglacial recolonization. Discrepancies between bioclimatic modeling predictions and the present-day distribution suggest that the species may still be expanding its range northwards. We propose the identification of two distinct units for the conservation of the species and suggest that this information should be taken into account in defining key areas for conservation in the Iberian Peninsula.
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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
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University of Tennessee, KnoxvilleNational Science Foundation (NSF)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
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O reservatório da UHE Coaracy Nunes no rio Araguari esta localizado entre os municípios de Ferreira Gomes e Porto Grande no estado do Amapá-Brasil, distando 200 km do Oceano Atlântico. A usina Coaracy Nunes foi a primeira hidrelétrica a ser construída na Amazônia brasileira, tendo suas obras iniciadas em 1967. O rio Araguari e o principal rio do estado do Amapá e representa fonte de geração de renda através da pesca, atividades agropecuárias em sua várzea, navegação, mineração, geração de energia e lazer. O presente estudo teve por objetivo avaliar as alterações impostas pela construção do reservatório da UHE Coaracy Nunes, através das assembleias de peixes de quatro áreas de influencia direta desta usina. Para isso, no período de maio de 2009 a julho de 2010, foram realizadas coletas bimensais, de peixes, com redes de malhas padronizadas variando de 1,0 a 10,0 cm entre nos adjacentes e outras técnicas auxiliares. A partir destas coletas, no capitulo 1 foi verificado a composição, abundancia (CPUEn) e biomassa (CPUEp) relativas da ictiofauna, eficiência amostral (curva do coletor, curva de rarefação e Jacknife) e descritores ecológicos de comunidades (riqueza, diversidade, equitabilidade e dominância) das assembleias das quatro áreas. Foram efetuadas analises de variância (ANOVA: bifatorial), Kruskal-Wallis, teste-T e Mann-Whitney para verificar se havia diferenças significativas dos descritores entre as áreas e períodos sazonais. Estas análises foram corroboradas por analises multivariadas de agrupamento (cluster), ordenamento (MDS), Anosim e Simper. No capitulo 2, os estados ecológicos das quatro áreas foram verificados utilizando como indicadores: curvas espécie abundancia, curvas K-dominância e curvas ABC, assim como modelos espécie-abundancia serie geométrica, log serie, log normal e broken stick, e modelo de regressão linear de espectros de tamanho. No capitulo 3, a estrutura trófica foi estimada a partir da categorização das espécies de cada área em 5 guildas: piscívora, onívora, detritívora, carnívora e herbívora. A abundancia, biomassa e índices ecológicos destas guildas foram estimados e verificados suas variações espaço-temporais, por analises de variância (ANOVA: bifatorial e Kruskal-Wallis) e teste t. No capitulo 4, a dieta das espécies mais abundantes das assembleias de cada área foi verificada e suas variações espaço-temporais detectadas por analise de variância (ANOVA: bifatorial e Kruskal-Wallis). Também foram estimados a amplitude e sobreposição de nicho das espécies mais abundantes, assim como a existência de competição entre as espécies através de modelagem nula. No capitulo 5 foi realizada a avaliação ecossistêmica das quatro áreas através de modelos de fluxo de biomassa na rede trófica do ecossistema, usando como instrumento de modelação o software Ecopath. Essas análises tinham por objetivo descrever as variações dos atributos ecológicos que quantificam as propriedades de maturidade, estabilidade e resiliência ecossistêmica que pudessem refletir os estados ecológicos dessas áreas. O modelo incluiu compartimentos funcionais desde produtores primários ate predadores de topo. No geral, todas as análises indicaram sensíveis alterações na ictiofauna atribuídas a implantação da UHE Coaracy Nunes, que se refletem nos três níveis de organização: ecossistema, comunidade (assembleia) e guilda. Os resultados indicaram a captura de 1.977 peixes distribuídos em 2 classes, 9 ordens, 23 famílias, 73 gêneros e 108 espécies. As curvas de acumulação de espécies e curvas de rarefação individualizadas demonstraram que houve suficiência amostral nas áreas Reservatório e Lacustre. Os resultados mostraram que a área Jusante foi mais rica, diversa e equitativa em relação as demais e que a sazonalidade não influenciou na variação destes índices. A abundancia relativa (CPUEn) foi superior nas áreas Reservatório e Lacustre e a biomassa relativa (CPUEb) foi superior na área Jusante, não havendo diferenças sazonais para esses descritores em todas as áreas. As analises de agrupamento (cluster) e ordenamento (MDS) da ictiofauna permitiram identificar a formação de três assembleias distintas: Jusante, Montante e uma assembleia que compreende as áreas Reservatório e Lacustre, ratificando a similaridade dessas duas áreas. Os resultados das curvas whitakeplot, ABC e K-dominância, assim como o ajuste satisfatório do modelo broken stick e os padrões das curvas de espectro de tamanho para a assembleia da área a jusante indicam que esta área foi a mais equilibrada em termos ecológicos. Nas áreas Lacustre e Reservatório, os resultados tanto do ajuste ao modelo serie geométrica, quanto os resultados das curvas whitake-plot, ABC e K-dominância e o espectro de tamanho, assim como os resultados das curvas e ajustes ao modelo série e menor espectro de tamanho para a assembleia da área Reservatório, refletem que os peixes destas áreas, em sua maioria, são indivíduos pequenos com elevada dominância e baixa equitabilidade, caracterizando comunidades típicas de áreas impactadas. A estrutura trófica das assembleias de peixes das áreas represadas (Reservatório e Lacustre) foram formatadas em função do barramento do rio, que isolou e fragmentou o ambiente, determinando sua modificação física, impondo o estabelecimento de uma ictiofauna de espécies pré-adaptadas as condições ambientais de represamento, diferente, em parte, da estrutura da ictiofauna fluvial pre-barramento, destacando as piscívoras, onívoras e detritívoras, que foram as mais ricas e abundantes em função da disponibilidade, nas duas áreas, dos recursos alimentares de sua preferencia. Os resultados demonstraram que as dietas das assembleias de todas as áreas foram similares quanto ao predomínio do consumo de peixes e detritos, seguidos de alimento vegetal aloctone, revelando um padrão com poucos nichos amplos e uma concentração maior de espécies com nichos mais estreitos. Contudo, o padrão de baixa amplitude trófica foi evidenciado pelo predomínio da guilda piscívora, somada as guildas detritívora e herbívora. A sazonalidade pouco influenciou na alimentação da maioria das espécies em todas as áreas. Os padrões comparativos da dieta entre as áreas Montante e Jusante com as áreas Reservatório e Lacustre indicam que a maioria das espécies das áreas represadas pertenciam as guildas piscívora, onívora e detritívora antes do barramento do rio, que colonizaram estes ambientes, influenciadas, principalmente, pela abundancia dos recursos alimentares de suas preferencias e das condições físicas ambientais favoráveis. Interações competitivas foram evidenciadas pelos modelos nulos, sugerindo que a competição também foi um fator importante na estruturação das assembleias. Ecossistemicamente, os quatro modelos de fluxo de biomassa representam ecossistemas com elevada produção primaria oriunda da floresta riparia e algas filamentosas, que são utilizadas parcialmente. A cadeia trófica baseada em detrito apresentou ser mais importante que a que tem como base a produção primaria nas áreas Reservatório e Lacustre. A maioria dos fluxos ocorre nos compartimentos de níveis tróficos baixos. As propriedades ecossistêmicas da área Jusante indicam que este ambiente se encontra mais desenvolvido e maduro em relação aos outros, caracterizado por resiliência e entropia altas. As áreas represadas (Reservatório e Lacustre) apresentaram atributos ecossistêmicos que lhe conferiram características de menos resiliente e menos maduro que as áreas de rio. A área Montante apresentou um padrão intermediário de resiliência, estabilidade e maturidade. Esses resultados evidenciam que apos quarenta anos da construção da barragem do reservatório de Coaracy Nunes, a fragmentação do ambiente proporcionou alterações ecossistêmicas negativas, refletidas nas assembleias de peixes das áreas acima do barramento e na analise ecossistêmica, evidenciando que a área jusante apresenta características de ambiente em bom estado ecológico, com baixa alteração de origem antrópica e capaz de suportar distúrbios.
Resumo:
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
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We consider a fully model-based approach for the analysis of distance sampling data. Distance sampling has been widely used to estimate abundance (or density) of animals or plants in a spatially explicit study area. There is, however, no readily available method of making statistical inference on the relationships between abundance and environmental covariates. Spatial Poisson process likelihoods can be used to simultaneously estimate detection and intensity parameters by modeling distance sampling data as a thinned spatial point process. A model-based spatial approach to distance sampling data has three main benefits: it allows complex and opportunistic transect designs to be employed, it allows estimation of abundance in small subregions, and it provides a framework to assess the effects of habitat or experimental manipulation on density. We demonstrate the model-based methodology with a small simulation study and analysis of the Dubbo weed data set. In addition, a simple ad hoc method for handling overdispersion is also proposed. The simulation study showed that the model-based approach compared favorably to conventional distance sampling methods for abundance estimation. In addition, the overdispersion correction performed adequately when the number of transects was high. Analysis of the Dubbo data set indicated a transect effect on abundance via Akaike’s information criterion model selection. Further goodness-of-fit analysis, however, indicated some potential confounding of intensity with the detection function.
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As with many organisms across the globe, Cicindela nevadica lincolniana is threatened with extinction. Understanding ecological factors that contribute to extinction vulnerability and what methods aid in the recovery of those species is essential in developing successful conservation programs. Here we examine behavioral mechanisms for niche partitioning along with improving techniques for captive rearing protocol and increasing public awareness about the conservation of this local insect. Ovipositional selectivity was examined for Cicindela nevadica lincolniana, Cicindela circumpicta, Cicindela togata, Cicindela punctulata, and Cicindela fulgida. Models reflect that these species of co-occurring tiger beetles select different ranges of salinity in which to oviposit thereby reducing the potential for interspecific competition. In a second study, thermoregulatory niche partitioning was examined for the same complex of tiger beetle species. Time spent in the sun, on different substrates, and engaging in various behaviors associated with thermoregulation were significantly different during different parts of the day and between species. I continued along a previous line of study to develop a viable captive rearing program. So far fourteen adult Cicindela nevadica lincolniana have been successfully reared in captivity. Overwintering mortality has been determined as a key factor in the mortality of this species in captivity. Finally, I examined the potential for using the visual arts to promote the conservation of Cicindela nevadica lincolniana and associated saline wetlands. The results from surveys conducted at the exhibit suggest that art exhibits can have a strong positive impact on members of the community.
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The central aim of the present study was to analyse ecological and geographical mechanisms that led to the species diversity and distribution pattern of the South African (sub-) endemic Bruniaceae shown today. To answer the question if the endangerment of some species and the sometimes restricted distribution area is due to an incongruence of pollination and breeding system, pollinator observations and the breeding system were analysed. rnThe effectiveness of the plant-pollinator interactions should be reflected in the reproductive success wherefore fruit set analyses were carried out. The genetic constitution of distant and close-by populations along a spatial gradient should illuminate gene-flow or habitat isolation that could have led to the species diversity. Since niche-inhabitation could be shown in the present study, an overall biogeographical analysis illuminated the distribution pattern on family level and the geographical as well as ecological factors that led to species persistence. rnThe study illuminated that the plant-pollinator interactions and the breeding system are adaptations to the fynbos biome but can not be defined as factors that drove speciation or have tremendous influence on distribution of Bruniaceae. In fact the geography of South Africa with its fragmented landscape as well as close niche-inhabitation of co-occuring species is the reason for species diversity and the recent distribution.rn