Vliv prostorové chyby v datech o výskytu druhů na výsledky distribučních modelů

Bc. Ondřej Macek

Bakalářská práce

The effect of spatial bias in species occurrence data on the results of species distribution models

Anotace:

Modelování rozšíření druhů se v poslední době stalo široce využívaným nástrojem pro studium jejich ekologických nároků, rozsahu potenciálních areálů, či pro účely ochrany přírody. Data o výskytu získávaná z moderních databází jako GBIF však často trpí prostorovým zkreslením, které může negativně ovlivňovat výsledky distribučních modelů. Tato práce zkoumá dopad environmentální filtrace dat, jako jednoho z možných způsobů snížení tohoto zkreslení, na výsledky distribučních modelů. Pro šest vybraných druhů evropských rostlin byla provedena environmentální filtrace dat výskytu ve dvou intenzitách. Z takto vzniklých datasetů byly vytvořeny distribuční modely pomocí algoritmu Maxent. Jejich přesnost byla testována křížovou validací a predikované hodnoty byly následně porovnány s expertními areály výskytu. Ačkoli filtrace zlepšila statistický výkon modelů, srovnání s expertními areály ukázalo odlišné výsledky. U méně intenzivní filtrace nebyl zaznamenán rozdíl, zatímco silná filtrace vedla obecně k většímu nesouladu s expertním areálem. Tento nesoulad byl způsoben především ztrátou výskytových bodů v klimaticky homogenních oblastech, jako jsou nížiny či stepi východní Evropy, kde bylo pravděpodobně zachováno příliš málo dat. Naopak klimaticky heterogenní oblasti (např. pohoří či členitý reliéf) byly po filtraci modelem označovány jako vhodnější prostředí napříč všemi druhy. Lepším přístupem by tak mohlo být použití environmentálního filtru, který by pomocí geografických souřadnic zohledňoval i polohu bodů výskytu. To by mohlo pomoci zachovat data z environmentálně homogenních oblastí a zároveň snížit prostorové zkreslení.

Abstract:

Species distribution modeling has recently become a widely used tool for studying species ecological characteristics, their potential distribution ranges or for conservation purposes. However, occurrence data obtained from modern databases such as GBIF often suffer from spatial bias, which can negatively affect the results of distribution models. This thesis examines the impact of environmental filtering of occurrence data, as one potential approach to reducing this bias, on model outputs. For six selected European plant species, environmental filtering was applied at two intensity levels. Distribution models were then created from the resulting datasets using the Maxent algorithm. The accuracy of each model was tested by cross-validation procedures and predicted values were compared with species ranges based on expert knowledge. Although filtering improved the statistical performance of the models, the comparison with expert areas showed different results. No difference was observed with the less intensive filtering, whereas the stronger filtering generally led to higher disagreement with expert-defined distribution range. This was mainly caused by the loss of occurrence records in climatically homogeneous regions, such as lowlands or steppes of eastern Europe, where too few data points remained after filtering. In contrast, climatically heterogeneous areas (e.g., mountain ranges or rugged terrain) were consistently identified as more suitable habitats after filtering across all species. A better approach may therefore be a combination of environmental filtering with spatial coordinates, allowing the preservation of data from more environmentally homogenous regions while still reducing spatial bias.

Klíčová slova

prostorové zkreslení, modelování výskytu druhů, GBIF, maxent, environmentální filtrování, expertní areál, biogeografie, ekologie, spatial bias, distribution modelling, environmental filtering, expert area, biogeography, ecology

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 16. 5. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 25. 6. 2025
• Vedoucí: RNDr. Jan Divíšek, Ph.D.
• Oponent: Mgr. Martina Sychrová

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Bakalářský studijní program / obor:
Geografie a kartografie / Fyzická geografie