Zhodnocení distribučních struktur a šíření epifytických mechů z čeledi Orthotrichaceae

Mgr. Lucie FIALOVÁ

Doctoral thesis

Biodiversity distribution pattern of epiphytic mosses from Orthotrichaceae family

Abstract:

Species distribution modelling (SDM) is a widespread method to find out species distribution patterns. Despite the frequent use of this method, there are only few studies that evaluate the potential distribution of epiphytic mosses. This research aimed to find out which kinds of environmental conditions play crucial role there and how they could influence the distribution of selected species of Orthotrichaceae in European and Asian continent. For this purpose occurrence (GPS coordinates) and environmental data were used. The first one was obtained from the collections of main European and Chinese herbaria, online datasets and largely also from own field surveys (carried out during 2015-2019). Environmental variables were obtained from different kind of online dataset, mainly WorldClim and CHELSA Bioclim. Because we modeled species or whole genera that are mainly epiphytic, we also included in our model Percent Tree Coverage (PTC) Global version data, which show the ratio of tree canopy coverage. Own modeling was realized by tool called Maxent. MaxEnt is now a common SDM tool used by conservation practitioners for predicting the distribution of a species from a set of records and uncorrelated environmental predictors (e.g. Min Temperature of Coldest Month, Precipitation of Wettest Month, Precipitation of Driest Month etc.). The basic principle of MaxEnt is to compare the environmental conditions at randomly selected locations with those at the locations where the species occurs. By comparing the probability distribution in multivariate space using presence-only data and using background data, it is then possible to evaluate which environmental factors have a major influence on the differences between specific habitats with regard to their suitability for a given species. However, it would be inappropriate to interpret the modeled distributions as actual borders of a species range. Rather, the models identify regions that have similar environmental conditions to those where the species currently maintains its vital populations. All resulting models were evaluated with AUC score (Area Under the Curve). The graphics visualization of map output we used geographic information system QGIS (free computer program) and ArcGIS. In the future, it would be most appropriate to test the models directly in the field, because such research could improve validity and precision of predicted distributions. Until then, models can serve as a guide to future survey expeditions, conservation of the target species, and understanding of their ecology.

Abstract:

Modelování distribuce druhů (SDM) je rozšířená metoda pro zjištění vzorců distribuce druhů. Navzdory častému používání této metody stále existuje jen málo studií, které hodnotí potenciální distribuci epifytických mechů. Cílem tohoto výzkumu bylo zjistit, jaké podmínky prostředí a jakým způsobem mohou ovlivnit rozšíření vybraných druhů Orthotrichaceae v oblastech Evropy a Asie. K tomuto účelu byly použity GPS záznamy o výskytu studovaných organismů a environmentální proměnné. Údaje o výskytu byly získány z významných evropských a čínských herbářových sbírek, online datových souborů a především z vlastního terénního průzkumu (proběhl v letech 2015-2019). Environmentální proměnné byly získány z různých typů online datových souborů, zejména WorldClim a CHELSA Bioclim. Protože jsme modelovali druhy nebo celé rody, které jsou převážně epifytické, zahrnuli jsme do našeho modelu také údaje, které ukazují poměr korunového zápoje (Percent Tree Coverage). Vlastní modelování bylo realizováno nástrojem Maxent. MaxEnt je běžně odborníky používaný nástroj, zejména v oblasti ochrany přírody a k předpovídání distribučních struktur druhů z GPS záznamů a nekorelovaných environmentálních proměnných (např. minimální teplota nejchladnějšího měsíce, srážky nejvlhčího měsíce, srážky nejsuššího měsíce atd.). Základním principem MaxEntu je porovnání environmentálních podmínek na náhodně zvolených místech s těmi na místech výskytu druhu. Na základě porovnání rozložení pravděpodobnosti v mnohorozměrném prostoru za použití dat o přítomnosti studovaného organismu a za použití tzv. "background" dat lze poté vyhodnotit, které environmentální faktory mají zásadní vliv na rozdíly mezi konkrétními stanovišti s ohledem na jejich vhodnost pro daný druh. Bylo by však nevhodné interpretovat modelované rozšíření jako skutečné hranice rozsahu druhů, modely spíše identifikují regiony, které mají podobné podmínky prostředí jako ty, kde druh aktuálně udržuje své vitální populace. Všechny výsledné modely byly hodnoceny pomocí AUC skóre. Pro grafickou vizualizaci mapových výstupů byl použit geografický informační systém QGIS a ArcGIS. Do budoucna by bylo nejvhodnější modely testovat přímo v terénu, protože takovýto typ výzkumu by mohl zlepšit validitu a přesnost distribučních modelů. Do té doby mohou modely sloužit jako vodítko pro budoucí průzkumné expedice, ochranu cílových druhů a pochopení jejich ekologie.

Keywords

distribuční modelování, modelování ekologické niky, Orthotrichaceae, Maxent, epifytické mechy, Evropa, Asie

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 23. 1. 2023

Zverejniť od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: doc. RNDr. Vítězslav Plášek, Ph.D., doc. RNDr. Vítězslav Plášek, Ph.D.

University of Ostrava

Faculty of Science

Doctoral programme / odbor:
Biology / Biology