Metody pro modelování rozšíření druhů

Bc. Václav Nevrtal

Bachelor's thesis

Methods of species distribution modelling

Abstract:

Modelování rozšíření druhů je v ekologii a biogeografii důležitou disciplínou, která se zabývá předpovídáním rozšíření druhů a jeho změn v prostoru a čase, např. v reakci na změny klimatu. Cílem této práce je podat, na základě rešerše literatury, přehled metod a přístupů, které se při modelování používají. Práce se zabývá jednotlivými fázemi celého procesu od zpracování dat, přes výběr metody a kalibraci modelu až po vyhodnocení modelu a předpověď rozšíření daného taxonu v jiném území a čase. Mezi nejrozšířenější metody, které se v současnosti používají při kalibraci modelů rozšíření druhů patří generalized linear models (GLM), generalized additive models (GAM), MaxEnt, Boosted Regression Trees (BRT) a Random forest (RF). Práce dále uvádí přehled vybraných indexů a metod pro vyhodnocení modelu – Area Under the Curve (AUC), Kappa index, Boyce index, absolutní validační index (AVI), kontrastní validační index (CVI). Při popisu jednotlivých fází modelování se práce snaží poukázat na výhody a nevýhody různých přístupů. Modelování rozšíření druhů je komplexní problematika, a proto je tato práce zamýšlena jako příručka především pro začínající ekology a biogeografy, kteří chtějí modely rozšíření druhů využít ve svém výzkumu.

Abstract:

Species distribution modelling is an essential field of ecology and biogeography that deals with the prediction of species distribution and its changes in space and time, e.g. as a consequence of climate change. Based on the literature review, this thesis aims to provide an overview of methods and approaches that are commonly used in this field. The thesis deals with the individual phases of the modelling process, from data processing, across method selection and model calibration up to the model evaluation and prediction of species distribution in another area or time. Methods that are commonly used in species distribution modelling include generalized linear models (GLM), generalized additive models (GAM), MaxEnt, Boosted Regression Trees (BRT), Random Forest (RF). The thesis also provides an overview of selected indices that are used for the evaluation of models, namely Area Under the Curve (AUC), Kappa index, Boyce index, absolute validation index (AVI), contrast validation index (CVI). While describing individual phases of the modelling process, the thesis highlights the advantages and disadvantages of different approaches. Species distribution modelling is a very complex issue, and this Bachelor thesis is thus intended as a guideline for novice biogeographers and ecologists who want to use species distribution models in their research.

Keywords

modelování rozšíření druhů, kalibrace, evaluace, statistické metody, predikce, zpracování dat, species distribution modeling, calibration, evaluation, statistical methods, prediction, data processing

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 5. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 23. 6. 2021
• Supervisor: RNDr. Jan Divíšek, Ph.D.
• Reader: Mgr. Martin Musil

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Geography and Cartography / Physical Geography