Análise de algoritmos para construção de um modelo conjunto para modelagem de espécies amazônicas

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5902/1980509886428

Palavras-chave:

Modelo consenso para modelagem, Nicho ecológico, Distribuição potencial de espécies, Espécies florestais, Mudanças climáticas

Resumo

Para monitorar as mudanças da biodiversidade em relação as mudanças climáticas são utilizadas diferentes modelos de nicho ecológico (ENMs). A seleção do modelo mais adequado para uma espécie pode ser limitada por inúmeros fatores, como disponibilidade e resolução de dados. O objetivo do trabalho foi analisar 13 algoritmos e determinar um modelo consenso para simular a distribuição potencial de cinco espécies alvo do desmatamento na Amazônia: Aspidosperma desmanthum, Cariniana micranta, Clarisia racemosa, Couratari oblongifolia e Vouchysia guianensis. Para a construção dos ENMs foram utilizadas variáveis bioclimáticas e edáficas. As informações de cada espécie foram modeladas individualmente considerando os 13 algoritmos, posteriormente foi obtida a média de cada algoritmo para todas as espécies onde o desempenho foi analisado a partir das métricas: Area Under the Curve, True Skill Statistics e Índice de Sorensen. Com base nos resultados, observou-se que não existe um algoritmo ideal para todas as espécies, assim, foi proposto um modelo consenso a partir dos algoritmos Random Forest, Boosted Regression Trees, Support Vector Machine, Bayesian Gaussian Process e Maximum Entropy Default, uma vez que estes apresentaram melhor desempenho a partir da média. Concluímos é importante considerar as particularidades de cada espécie e a individualidade do conjunto de dados.

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Biografia do Autor

Ingrid Lana Lima de Morais, Universidade Federal do Amazonas

Forest Engineer, Master in Environmental and Forest Sciences

Federal University of Amazonas, Manaus, AM, Brazil

Alexandra Amaro de Lima, Instituto de Tecnologia e Educação Galileo da Amazônia

Meteorologist, Ph.D.  in Climate and Environment

Galileo Institute of Technology and Education of Amazonas, Manaus, AM, Brazil

Ivinne Nara Lobato dos Santos, Universidade Federal do Amazonas

Forest Engineer, Ph.D. in Environmental Sciences and Sustainability in the Amazon

Federal University of Amazonas, Manaus, AM, Brazil

Lair Cristina Avelino do Nascimento, SOS Amazônia Association

Forest Engineer, Master in Forest Sciences

SOS Amazônia Association, Rio Branco, AC, Brazil

Santiago Linorio Ferreyra Ramos, Universidade Federal do Amazonas

Agronomist, Ph.D. in Genetics and Plant Breeding

Federal University of Amazonas, Manaus, AM, Brazil

Carlos Henrique Salvino Gadelha Meneses, Universidade Estadual da Paraíba

Biologist, Ph.D. in Plant Biotechnology

State University of Paraíba, Campina Grande, PB, Brazil

Ricardo Lopes, Embrapa Amazonia Ocidental

Agronomist, Ph.D. in Agronomy (Genetics and Plant Breeding)

Embrapa Western Amazon, Manaus, AM, Brazil

Ananda Virginia de Aguiar, Embrapa Florestas

Agronomist, Ph.D. in Genetics and Plant Breeding

Embrapa Forestry, Colombo, PR, Brazil

Maria Teresa Gomes Lopes, Universidade Federal do Amazonas

Agronomist, Ph.D. in Genetics and Plant Breeding

Federal University of Amazonas, Manaus, AM, Brazil

Referências

ALLOUCHE, O.; TSOAR, A.; STEINITZ, O.; ROTEM, D.; KADMON, R. A comparative evaluation of presence-only methods for modelling species distribution. Diversity and Distributions, v. 13, pp. 397-405, 2007. DOI: 10.1111/j.1472-4642.2007.00346.x. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1472-4642.2007.00346.x

AMIRI, M.; POURGHASEMI, H. R.; GHANBARIAN, G. A.; AFZALI, S. F. Assessment of the importance of gully erosion effective factors using Boruta algorithm and its spatial modeling and mapping using three machine learning algorithms. Geoderma, v. 340, pp. 55-69, 2019. DOI: 10.1016/j.geoderma.2018.12.042. DOI: https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2018.12.042

ANDRADE, A. F. A.; VELAZCO, S. J. E.; MARCO JÚNIOR, P. D. ENMTLM: An R package for a straightforward construction of complex ecological niche models. Environmental Modelling & Software, v. 125, p. 104615, 2020. DOI: 10.1016/j.envsoft.2019.104615. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2019.104615

CRIA - Centro de Referência e Informação Ambiental. Specieslink - simple search, 2023. Available in: https://specieslink.net/search/. Accessed in: 2 April 2023.

ELITH, J.; GRAHAM, C. H.; ANDERSON, R. P.; DURÍK, M.; FERRIER, S.; GUISAN, A.; HIJMANS, R.; HUETTMANN, F.; LEATHWICK, J. R.; LEHMANN, A.; LI, J.; LOHMANN, L. G.; LOISELLE, B. A.; MANION, G.; MORIZ, C.; NAKAMURA, M.; NAKAZAWA, Y.; OVERTON, J. M.C.,; TOWNSEND, P.; PHILLIPS, S.; RICHARDSON, K.; SCACHETTI-PEREIRA, R.; SCHAPIRE, R. E.; SOBERÓN, J.; WILLIAM, S.; WISZ, M. S.; NIKLAUS, E. Z. Novel methods improve prediction of species distributions from occurrence data. Ecography, v. 29, pp. 129-151, 2006. DOI: 10.1111/j.2006.0906- 7590.04596.x. DOI: https://doi.org/10.1111/j.2006.0906-7590.04596.x

ELITH, J.; LEATHWICK, J. R.; HASTIE, T. A working guide to boosted regression trees. Journal of Animal Ecology, v. 77, pp. 802-813, 2008. DOI: 10.1111/j.1365-2656.2008.01390.x. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2656.2008.01390.x

ESTEVO, C. A.; NAGY-REIS, M. B.; NICHOLS, J. D. When habitat matters: Habitat preferences can modulate co-occurrence patterns of similar sympatric species. Plos One, v. 12, 2017. DOI: 10.1371/journal.pone.0179489. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0179489

FAO; IIASA. Harmonized World Soil Database Version 2.0. Rome and Laxenburg. 2023. 69 p. Available in: https://www.fao.org/documents/card/en/c/cc3823en. Accessed: 30 Mar. 2023.

FICK, S. E.; HIJMANS, R. J. WordClim 2: new 1-km spatial resolution climate surfaces for global land areas. International Journal of Climatology, v. 37, n. 12, pp. 4302-4315, 2017. DOI: 10.1002/joc.5086. DOI: https://doi.org/10.1002/joc.5086

FIELDING, A. H.; BELL, J. F. A Review of Methods for the Assessment of Prediction Errors in Conservation Presence/Absence Models. Environmental Conservation, v. 24, pp. 38-49, 1997. DOI: 10.1017/S0376892997000088. DOI: https://doi.org/10.1017/S0376892997000088

FIRPO, M. A. F.; GUIMARÃES, B. S.; DANTAS, L. G.; DA SILVA, M. G. B.; ALVEZ, L. M.; CHADWICK, R.; LLOPART, M. P.; DE OLIVEIRA, G. S. Assessment of CPIP6 models performance in simulating present day climate in Brazil. Frontiers in Climate, v. 4, 2022. DOI: 10.3389/fclim.2022.948499. DOI: https://doi.org/10.3389/fclim.2022.948499

FOIS, M.; FENU, G.; LOMBRAÑA, A. C.; COGONI, D.; BACCHETTA, G. A practical method to speed up the discovery of unknown populations using Species Distribution Models. Journal for Nature Conservation, v. 24, pp. 42-48, 2015. DOI: 10.1016/j.jnc.2015.02.001. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnc.2015.02.001

GBIF. The Global Biodiversity Information Facility, 2023. Available in: https://www.gbif.org/pt/occurrence/search. Accessed in: April 05, 2023.

GOLDING, N.; PURSE, B. V. Fast and flexible Baysian species distribution modelling usind Gaussian processes. Methods in Ecology and Evolution, v. 7, pp. 598-608, 2016. DOI: doi.org/10.1111/2041-210X.12523. DOI: https://doi.org/10.1111/2041-210X.12523

GUO, Y.; LI, X.; ZHAO, Z.; NAWAZ, Z. Predicting the impacts of climate change, soils and vegetation types on the geographic distribution of Polyporus umbellatus in China. Science of the total environment, v. 648, p. 1-11, 2019. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.07.465. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.07.465

INGRAM, M.; VUKCEVIC, F.; GOLDING, N. Multi-output Gaussian processes for species distribution modelling. Methods in Ecology and Evolution, v. 11, pp. 1587-1598, 2020. DOI: 10.1111/2041-210X.13496. DOI: https://doi.org/10.1111/2041-210X.13496

KONOWALIK, K., NOSOL, A. Evaluation metrics and validation of presence-only species distribution models based on distributional maps with varying coverage. Sci Rep, v. 11, 2021. DOI: 10.1038/s41598-020-80062-1. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-80062-1

LANDA, M. L. N.; CASTRO, J. C. M.; MONTERRUBIO-RICO, T. C.; LARA-CABRERA, S. I.; PIETRO-TORRES, D. A. Predicting co-distribution patterns of parrots and woody plants under global changes: The case of the Lilac-crowned Amazon and Neotropical dry forests. Journal for Nature Conservation, v. 71, 2023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnc.2022.126323

LEROY, B. DELSOL, R.; HUGUENY, B.; MEYNARD, C. N.; BARHOUMI, C.; MASSIN, M. B.; BELLARD, C. Without quality presence-absence data, discrimination metrics such as TSS can be misleading measures of model performance. Journal of Biogeography, v. 45, n. 9, p. 1994-2002, 2018. DOI: 10.1111/jbi.13402. DOI: https://doi.org/10.1111/jbi.13402

LEYS, C.; KLEIN, O.; DOMINICY, Y.; LEY, C. Detecting multivariate outliers: Use a robust variant of the Mahalanobis distance. Journal of Experimental Social Psychology, v. 74, p. 150-156, 2018. DOI: 10.1016/j.jesp.2017.09.011. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jesp.2017.09.011

LOBO, J.; JIMÉNEZ-VALVERDE.; HORTAL, J. The uncertain nature of absences and their importance in species distribution modelling, Ecography, v. 33, pp. 103-114, 2010. DOI: 10.1111/j.1600-0587.2009.06039.x. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1600-0587.2009.06039.x

MA, Y.; YOU, X. A sustainable conservation strategy of wildlife in urban ecosystems: Case of Gallinua chloropus in Beijing-Tianjin-Hebei region. Ecological Informatics, v. 68, 2022. DOI: 10.1016/j.ecoinf.2022.101571. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecoinf.2022.101571

MAITNER, B. S.; BOYLE, B.; CASLER, N.; CONDIT, R.; DONOGHUE, J.; DURÁN, S. M.; GUADERRAMA, D.; HINCHLIFF, C. E.; JORGENSEN, P. M.; KRAFT, N. J. B.; MCGILL, B.; MEROW, C.; MORUETA-HOLME, N.; PEET, R. K.; SANDEL, B.; SCHILDHAUER, M.; SMITH, S. A.; SVENNING, J. C.; THIERS, B.; VIOLLE, C.; WISER, S.; ENQUIST, B. The BIEN R package: A tool to access the Botanical Information and Ecology Network (BIEN) database. Methods in ecology and Evolution, v. 9, pp. 373-379, 2018. DOI: 10.1111/2041-210X.12861. DOI: https://doi.org/10.1111/2041-210X.12861

MI, C.; HUETTMANN, F.; GUO, Y.; HAN, X.; WEN, L. Why choose Random Forest to predict rare species distribution with few samples in large undersampled areas? Three Asian crane species models provide supporting evidence. PeerJ, v. 5, 2017. DOI: 10.7717/peerj.2849. DOI: https://doi.org/10.7717/peerj.2849

MONTEVERDE, C.; DE SALES, F.; JONES, C. Evaluation of the CMIP6 Performance in Simulating Precipitation in the Amazon River Basin. Climate, v. 10, 2022. DOI: 10.3390/cli10080122. DOI: https://doi.org/10.3390/cli10080122

MOTTA, A. Z.; BRAGA, S. R.; DA SILVA, N. D. M.; CHRISTOFARO, C. Avaliação do desempenho de modelos de distribuição potencial da espécie Wunderlichia azulenzis. In: Anais do XVIII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, 2017, São Paulo. Anais [...]. São Paulo: INPE Santos, 2017.

MUGO, R.; SAITOH, S. I.; IGARASHI, H.; TOYODA, T.; MASUDA, S.; AWAJI, T.; ISHIKAWA, Y. Identification of skipjack tuna (Katsuwonus pelamis) pelagic hotspots applying a satellite remote sensing-driven analysis of ecological niche factors: A short-term run. PLoS One, v.15, 2020. DOI 10.1371/journal.pone.0237742. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0237742

NDAO, B.; LEROUX, L.; HEMA, A.; DIOUF, A. A.; BÉGUÉ, A.; SAMBOU, B. Tree species diversity analysis using species distribution models: A Faidherbia albida parkland case study in Senegal. Ecological Indicators, v. 144, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2022.109443

QIAO, H.; SOBERÓN, J.; PETERSON, A. T. No silver bullets in correlative ecological niche modelling: insights from testing among many potential algorithms for niche estimation. Methods in Ecology and Evolution, v. 6, n. 10, pp. 11126-1136, 2015. DOI: 10.1111/2041-210X.12397. DOI: https://doi.org/10.1111/2041-210X.12397

REMYA, K.; RAMACHANDRAN, A.; JAYAKUMAR, S. Predicting the current and future suitable habitat distribution of Myristica dactyloides Gaertn. Using Maxent model in the Eastern Ghats, India. Ecological Engineering, v. 82, pp. 184-188, 2015. DOI: 10.1016/j.ecoleng.2015.04.053. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2015.04.053

SENAY, S. D.; WORNER, S. P.; IKEDA, T. Novel Three-Step Pseudo-Absence Selection Technique for Improved Species Distribution Modelling. Plos ONE, v. 8, 2013. DOI 10.1371/journal.pone.0071218. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0071218

THUILLER, W.; GUÉGUEN, M.; RENAUD, J.; KARGE, D. N.; ZIMMERMANN, N. E. Uncertainty in ensembles of global biodiversity scenarios. Nature Communication, v. 10, 2019. DOI: 10.1038/s41467-019-09519-w. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-019-09519-w

ZHAO, Z.; GUO, Y.; WEI, H.; RAN, Q.; GU, W. Predictions of the Potential Geographical Distribution and Quality of Gynostemma pentaphyllum Base on the Fuzzy Matter Element Model in China. Sustainability, v. 9, 2017. DOI: 10.3390/su9071114. DOI: https://doi.org/10.3390/su9071114

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Publicado

31-07-2025

Como Citar

Morais, I. L. L. de, Lima, A. A. de, Santos, I. N. L. dos, Nascimento, L. C. A. do, Ramos, S. L. F., Meneses, C. H. S. G., Lopes, R., Aguiar, A. V. de, & Lopes, M. T. G. (2025). Análise de algoritmos para construção de um modelo conjunto para modelagem de espécies amazônicas. Ciência Florestal, 35, e86428. https://doi.org/10.5902/1980509886428

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