Vliv odlišné kvality environmentálních dat na modely druhové distribuce

Kamil Matěj Brabec

Bachelor's thesis

The Effect of Different Quality of Environmental Data on Species Distribution Models

Abstract:

Modely druhové distribuce (dále jen SDMs) jsou hojně využívaným nástrojem v oborech, jako je biogeografie, makroekologie a ochrana přírody. Pomocí SDMs je možné například vymezit vhodné environmentální podmínky pro výskyt druhu, predikovat potencionální distribuci druhu nebo distribuci druhu na dosud neprozkoumaných lokalitách, určit vliv klimatických změn na rozšíření flóry a fauny či nalézt lokality ohrožené invazivními druhy. Přesnost SDMs zásadně ovlivňuje kvalita vstupních dat. Environmentální proměnné, vstupující do SDMs, musí obsahovat dostatečné informace o prostředí, ve kterém se druh vyskytuje a je v něm schopen reagovat na jeho změny. Proto je při tvorbě modelů vždy důležité volit vhodné rozlišení environmentálních proměnných. Testovat vliv odlišného rozlišení na výkon modelů druhové distribuce pomocí reálných dat však může být obtížné. Řešením je generování virtuální druhu, které umožňuje snadno vliv environmentálních proměnných studovat. V bakalářské práci byla vytvořena distribuce virtuálního druhu, která byla následně srovnána s modely druhové distribuce, u kterých byly použité environmentální proměnné ve stejném rozlišení a (1 km) a horším rozlišení (10 km a 50 km) a různě velké vzorky výskytových dat a (n= 50, 100, 500, 1000, 2000). K vytvoření modelů byl použit v ekologii hojně využívaný model MaxEnt, který používá pouze presenční data. Výkon modelů, byl posouzen nejen pomocí AUC, ale také pomocí Schoener D indexu, který umožnil srovnat překryv výsledné predikce modelů s „reálným“ rozšířením virtuálního druhu. Z výsledných hodnot je patrné, že environmentální rozlišení nemá tak razantní vliv na výkony modelů.

Abstract:

Species distribution models (hereinafter referred to as “SDMs” only) are a frequently used tool in such sectors as biogeography, macroecology and nature protection. With the help of SDMs it is possible, for example, to outline suitable environmental conditions for species occurrence, to predict potential distribution of a species or species distribution on the sites which have not been explored yet, to determine the impact of climatic changes on flora and fauna distribution or to identify the sites endangered with invasive species. The precision of SDMs is fundamentally affected by the input data quality. The environmental variables entering into SDMs must include sufficient information about the environment in which the species exists and in which it is able to respond to its changes. For this reason it is always important, during creation of the models, to select a suitable resolution of environmental variables. It may, however, be difficult to test the influence of a different resolution on the performance of species distribution models with the help of real data. The solution consists in a virtual species generation, which makes it possible to study the impact of environmental variables easily. The Bachelor’s Thesis provides for creation of a virtual species distribution, which was subsequently compared with the species distribution models,a at which the environmental variables were a used in the same (1 km) and in worse (10 km and 50 km) resolutions, together with various sizes of the occurrence data samples (n= 50, 100, 500, 1000, 2000). The MaxEnt model which is frequently applied in ecology and uses presence data only was used for creation of the models. The performance of the models was assessed not only with the help of AUC, but also with the help of Schoener’s D index, which made it possible to compare the overlapping of the prediction of models with “real” distribution of a virtual species. From the resulting values it is clear that the environmental resolution does not have so strong influence on the performance of models.

Keywords

druhové distribuční modely, rozlišení environmentálních prediktorů, AUC, Schoener D index, virtuální druh

Keywords

virtual species, environmental resolution, AUC, Schoener's D index, species distribution models

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 4. 2018

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Lukáš Gábor

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Bachelor programme / field:
Landscaping / Landscape Technical and Administration Services