Modelos de distribución de aves invernantes en medios dulceacuícolas de Galicia

Abstract

Durante el periodo de invernada, diferentes especies de aves encuentran en Galicia espacios donde poder descansar y alimentarse, son generalmente en entornos de agua dulce. Sin embargo, a lo largo de los años dichos hábitats han cambiado mucho debido a distintas perturbaciones, lo cual ha modificado a su vez su área de distribución. Se ha modelizado el área de distribución potencial de cuatro especies vinculadas a medios lóticos gallegos (Phalacrocorax carbo, Gallinula chloropus, Cinclus cinclus y Motacilla cinerea) utilizando para ello modelos de distribución de especies (SDMs). Nuestros SDMs fueron calibrados a partir de datos de presencia y ausencia recogidos en el periodo invernal de 2018-2019 y de una serie de variables ambientales de relevancia ecológica para dichas especies. Se usaron 7 algoritmos de modelización del paquete en R “biomod2” estimándose la capacidad predictiva a partir de tres métricas de evaluación. Además, se han hecho predicciones anuales de idoneidad del hábitat, con el fin de determinar los cambios en la distribución potencial de cada especie a lo largo de los últimos 20 años (periodo 2001-2020). Se calibraron modelos individuales y a partir de ellos un modelo de ensamblaje para cada especie. El valor medio de AUC para los modelos obtenidos fue de 0,83 ± 0,13. La sensibilidad y especificidad de ambos tipos de modelos también mostró valores elevados, comprendidos entre 0,73 ± 0,29 y 0,82 ± 0,15, respectivamente. El modelo de ensamblaje mostró muy buenos resultados para todas las especies, con un valor medio de 0,99 ± 0,01 para AUC, 0,93 ± 0,07 para TSS y 0,55 ± 0,09 para el coeficiente KAPPA. Esto demuestra que los modelos han predicho bien la distribución potencial de las especies en el área de estudio, permitiendo proyecciones interanuales del hábitat. En referencia a la importancia de las variables, la temperatura media del trimestre más húmedo (bio_8), la temperatura media del trimestre más cálido (bio_9) y el índice de posición topográfica (TPI) han sido las que mejor explicaban la distribución de las especies. Las predicciones interanuales muestran una elevada variabilidad de la idoneidad del hábitat entre los años 2001 y 2020 debido a la variación en las condiciones ambientales que determinan la distribución de las epecies de estudio. Los SDMs resultan ser una buena herramienta para la identificación de los hábitats más favorables para las especies, así como para su conservación y gestión, permitiendo el establecimiento de protocolos de seguimiento de sus hábitats.

Durante a tempada de inverno, distintas especies de aves atopan en Galicia espazos onde poder descansar e alimentarse, son polo xeral entornos de auga doce. No obstante, ao longo dos anos, ditos hábitats cambiaron moito por mor das distintas perturbacións, o cal modificou a súa vez o área de distribución. Modelizouse o área de distribución potencial de catro especies vincualadas a medios lóticos galegos (Phalacrocorax carbo, Gallinula chloropus, Cinclus cinclus e Motacilla cinerea) facendo uso de modelos de distribución de especies (SDMs). Os nosos SDMs foron calibrados a partir de datos de presenza e ausencia recollidos no periodo invernal de 2018-2019 e dunha serie de variables ambientais de relevancia ecolóxica para ditas especies. Usáronse 7 algoritmos de modelización do paquete en R “biomod2” estimándose a capacidade predictiva a partir de tres métricas de evaluación. Ademáis, fixéronse predicións anuais de idoneidade do hábitat co fin de determinar os cambios na distribución potencial de cada especie ao longo dos últimos 20 anos (periodo 2001-2020). Calibráronse modelos individuais e a partir destes un modelo de ensamblaxe para cada especie. O valor medio do AUC para os modelos obtidos foi de 0,83 ± 0,13. A sensibilidade e especificidade de ambos tipos de modelos tamén amosaron valores elevados, de 0,73 ± 0,29 y 0,82 ± 0,15, respectivamente. En tódolos casos, o algoritmo SRE é o que mostra peores resultados para tódalas especies. O modelo de ensamblaxe mostrou moi bos resultados para tódalas especies, cun valor medio de 0,99 ± 0,01 para AUC, 0,93 ± 0,07 para TSS e 0,55 ± 0,09 para o coeficiente KAPPA. Os resultados mostran que os modelos predixeron ben a distribución potencial das especies de estudo, o cal vemos reflexado nas proxeccións interanuais do hábitat. En referencia á importancia das variables, a temperatura media do trimestre máis húmedo (bio_8), a temperatura media do trimestre máis cálido (bio_9) e o índice de posición topográfica (TPI) foron as que mejor explicaban a distribución das especies. As prediccións interanuais mostran unha elevada variabilidade da idoneidade do hábitat entre os anos 2001 e 2020 debido a variación nas condición ambientais que determinan a distribución das especies de estudo. Os SDMs resultan ser unha boa ferramenta para a identificación dos hábitats máis favorables para as especies, así como para a súa conservación e xestión, permitindo o establecemento de protocolos de seguimento remoto dos seus hábitats.

During the wintering season, several bird species find in Galicia suitable areas for resting and feeding, often associated with freshwater environments. However, these habitats have severely changed due to different disturbances over the last years, which in turn has modified their distribution area. The potential distribution area of four species linked to Galician lotic environments has been modeled (Cinclus cinclus, Motacilla cinerea, Phalacrocorax carbo and Gallinula chloropus) by using species distribution models (SDM). Our SDMs have been calibrated with presence and absence data collected during the wintering period f 2018-2019 and a set of environmental variables ecologically relevant for each species. We used 7 modeling algorithms available from the R package "biomod2" to predict the potencial distributional area. The predictive ability of the models was estimated from three evaluation metrics. In addition, annual predictions of habitat suitability were predicted, allowing us to assess how the potential distribution of each species has changed over time. Individual and ensemble models were obtained for each species from those models with AUC values higher than 0.9. The mean value of AUC for the models was of 0.83 ± 0.13. The sensitivity and specificity metrics of both types of models also showed high values, ranging between 0.73 ± 0.29 and 0.82 ± 0.15, respectively. The ensemble model shows very good results for all species, with a mean value of 0.99 ± 0.01 for AUC, 0.93 ± 0.07 for TSS, and 0.55 ± 0.09 for KAPPA coefficient. These results show that our models have accurately predicted the potential distribution of the species in the study area, allowing interannual projections of their habitats. The variables, the mean temperature of the wettest quarter (bio_8), the mean temperature of the warmest quarter (bio_9) and the topographic position index (TPI) were most importan variables to explain the distribution of the target species. Interannual predictions showed a high variability of habitat suitability between the years 2001 and 2020 due to a variation in the environmental conditions driving the distribution of the target species. The SDMs were found to be a good tool for the identification of the most suitable habitats for the species, as well as for their management and conservation, allowing the development of monitoring protocols of their hábitats.