Efeitos da variação do tamanho amostral e da quantidade de pontos de pseudo ausência e background em Modelos de Nicho Ecológico

Abstract

A biodiversidade se altera espaço e temporalmente através de fatores naturais. No entanto, ações antrópicas são consideradas como o principal fator influenciador de transformações na biota do planeta. Estudar e acompanhar as mudanças na biodiversidade se tornou essencial à ciência da Conservação, sendo potencializado pela integração de campos da biologia com ferramentas tecnológicas, levando a criação de grandes bancos de dados globais e o desenvolvimento de ferramentas como os Modelos de Distribuição de Espécies e os Modelos de Nicho Ecológico. No presente trabalho foi aplicado a Modelagem de Nicho Ecológico a três espécies de aves brasileiras, através dos algoritmos Bioclim, Generalized Additive Models (GAM, em inglês), Generalized Linear Models (GLM, em inglês), Maxent e Random Forests, de modo a testar a influência da variação do tamanho amostral e da quantidade de pseudo ausência e pontos de background na projeção e validação estatística dos modelos. Também foi avaliado como o modo de geração dos pontos de pseudo ausência e background influenciam a qualidade e significância biológica das projeções. Os resultados obtidos demonstram como a diminuição do tamanho amostral influencia diretamente a projeção final ao sub ou superestimar a espécie modelada, bem como torna dúbia a significância biológica dos modelos. A sub ou superestimação da adequabilidade ambiental nos modelos ocorre independente da espécie modelada, sendo o tamanho amostral, a quantidade de pontos de pseudo ausência e background, e o tipo de algoritmo utilizado fatores críticos à construção dos modelos de adequabilidade. Deste modo, o presente trabalho evidencia a necessidade do pesquisador em definir corretamente o objetivo da pesquisa ao fazer uso das técnicas de Modelagem de Nicho Ecológico, bem como em selecionar, adequadamente a sua realidade de estudo, o tipo de algoritmo e a quantidade de pontos de ocorrência, pseudo ausência ou, ainda, de background para que as projeções tenham validação estatística e biológica.

Biodiversity changes spatially and temporally through natural factors. However, anthropic actions are considered the main factor influencing transformations in the planet's biota. Studying and tracking changes in biodiversity has become essential to conservation science, and has been enhanced by the integration of biological fields with technological tools, leading to the creation of large global databases and the development of tools such as Species Distribution Models and Ecological Niche Models. In this work we applied the Ecological Niche Modeling to three species of Brazilian birds, using the Bioclim, Generalized Additive Models (GAM), Generalized Linear Models (GLM), Maxent, and Random Forests algorithms, in order to test the influence of sample size variation and the amount of pseudo absence and background points on the projection and statistical validation of the models. It also evaluated how the generation mode of the pseudo absence and background points influence the quality and biological significance of the projections. The results obtained show how the decrease in sample size directly influences the final projection by under or overestimating the modeled suitability, as well as making the biological significance of the models dubious. The under or overestimation of environmental suitability in the models occurs regardless of the species modeled, and the sample size, the number of points of pseudo absence and background, and the type of algorithm used are critical factors in the construction of suitability models. Thus, the present work highlights the need for the researcher to correctly define the research objective when making use of Ecological Niche Modeling techniques, as well as to adequately select the type of algorithm and the number of occurrence points, pseudo absence, or, still, of background for the projections to have statistical and biological validation.