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Articulo de referencia

Pronóstico ecológico

La predicción ecológica utiliza conocimientos de física, ecología y fisiología para predecir cómo cambiarán en el futuro las poblaciones , comunidades o ecosistemas ecológicos e...

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La predicción ecológica utiliza conocimientos de física, ecología y fisiología para predecir cómo cambiarán en el futuro las poblaciones , comunidades o ecosistemas ecológicos en respuesta a factores ambientales como el cambio climático . El objetivo de este enfoque es proporcionar a los gestores de recursos naturales información para anticipar y responder a las condiciones climáticas a corto y largo plazo. [ 1 ]

El cambio climático plantea a los ecólogos el reto de predecir dónde, cuándo y con qué magnitud se producirán dichos cambios, de modo que podamos mitigarlos o, al menos, prepararnos para ellos. La predicción ecológica aplica el conocimiento existente sobre las interacciones de los ecosistemas para predecir cómo los cambios en los factores ambientales podrían repercutir en los ecosistemas en su conjunto.

Una de las fuentes más completas sobre el tema es el libro Ecological Forecasting escrito por Michael C. Dietze. [ 2 ]

Métodos

Los ecólogos se inclinaron por los métodos bayesianos a partir de 1990, cuando las mejoras en la capacidad computacional permitieron el uso de estadísticas computacionales más exigentes, como el método bayesiano jerárquico. [ 3 ] [ 4 ] Este tipo de análisis emplea una red bayesiana que proporciona un modelo gráfico probabilístico de un conjunto de parámetros y puede incorporar variables no observadas. Una estructura bayesiana es un enfoque probabilístico flexible para datos de alta dimensión que permite a los ecólogos separar las fuentes de incertidumbre en sus modelos. [ 3 ] [ 5 ]

Las predicciones pueden aprovechar el teorema de Bayes y actualizarse iterativamente con nuevas observaciones mediante un proceso llamado asimilación de datos . [ 2 ] La asimilación de datos combina observaciones en diferentes escalas temporales y geográficas con predicciones, lo que en conjunto proporciona más información que cualquier fuente de datos por sí sola. [ 2 ] Algunos ecólogos han encontrado útil este marco para los modelos ecológicos, ya que a menudo dependen de una amplia gama de fuentes de datos. [ 3 ]

Modelos

La predicción ecológica varía en su alcance espacial y temporal, así como en lo que se predice (presencia, abundancia, diversidad, producción, etc.).

  • Los modelos poblacionales pueden utilizarse para generar pronósticos de abundancia a corto plazo a partir del conocimiento de la dinámica poblacional y las condiciones ambientales recientes. Estos modelos se utilizan especialmente en la pesca y en la predicción de enfermedades .
  • Los modelos de distribución de especies (MDE) pueden utilizarse para pronosticar la distribución de especies (presencia o abundancia) en escalas temporales ecológicas más largas, utilizando información sobre las condiciones ambientales pasadas y proyectadas en todo el paisaje.
    • Los modelos de distribución de especies correlativos, también conocidos como modelos de nicho climático, se basan en correlaciones estadísticas entre las distribuciones de especies existentes (límites de rango) y variables ambientales para delimitar un rango (envolvente) de condiciones ambientales dentro del cual una especie puede existir. [ 6 ] [ 7 ] Posteriormente, se pueden pronosticar nuevos límites de rango utilizando niveles futuros de factores ambientales como la temperatura , la precipitación y la salinidad, a partir de proyecciones de modelos climáticos. Estos métodos son útiles para examinar un gran número de especies, pero probablemente no sean adecuados para predecir efectos a escalas finas.
    • Los modelos de distribución de especies mecanicistas utilizan información sobre las tolerancias y limitaciones fisiológicas de una especie, así como modelos de la temperatura corporal del organismo y otras propiedades biofísicas, para definir el rango de condiciones ambientales dentro del cual una especie puede existir. Estas tolerancias se mapean sobre las condiciones ambientales actuales y proyectadas en el paisaje para delinear los rangos actuales y pronosticados para la especie. [ 8 ] [ 9 ] A diferencia de los enfoques de "nicho climático", los modelos de distribución de especies mecanicistas modelan el nicho fundamental directamente y, por lo tanto, son mucho más exactos. [ 10 ] Sin embargo, el enfoque requiere más información y también suele ser más laborioso. [ 6 ]
  • Se pueden utilizar otros tipos de modelos para pronosticar (o reconstruir) la biodiversidad a lo largo de escalas de tiempo evolutivas. La modelización paleobiológica utiliza evidencia fósil y filogenética de la biodiversidad del pasado para proyectar la trayectoria de la biodiversidad en el futuro. Se pueden construir gráficos sencillos y luego ajustarlos en función de la calidad variable del registro fósil. [ 11 ]

Ejemplos de pronósticos

Biodiversidad

Mediante el análisis de fósiles, diversos estudios han demostrado que la biodiversidad de los vertebrados ha crecido exponencialmente a lo largo de la historia de la Tierra y que dicha biodiversidad está intrínsecamente ligada a la diversidad de los hábitats terrestres.

"Los animales aún no han invadido dos tercios de los hábitats de la Tierra, y es posible que, sin la influencia humana, la biodiversidad continúe aumentando de forma exponencial."

— Sahney et al . [ 11 ]

Temperatura

Pronósticos de temperatura, representados en el diagrama de la derecha con puntos de colores, a lo largo de la Isla Norte de Nueva Zelanda durante el verano austral de 2007. Según la escala de temperatura que se muestra en la parte inferior, se pronosticaba que las temperaturas intermareales superarían los 30  °C en algunos lugares el 19 de febrero; estudios posteriores demostraron que estos lugares correspondían a grandes mortandades de erizos de mar excavadores.

Ciclo del carbono terrestre

Las predicciones del flujo de carbono terrestre se han utilizado para alimentar los modelos del sistema terrestre (ESM). [ 12 ] Algunos enfoques utilizan mediciones de torres de covarianza de remolinos para predecir las reservas de carbono. [ 13 ] En un artículo de 2015, los investigadores encontraron que el contenido de carbono en los ecosistemas terrestres tiende a converger a un equilibrio, y la tasa de aproximación al equilibrio es intrínsecamente predecible. [ 12 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Bradford, John B; Betancourt, Julio L; Butterfield, Bradley J; Munson, Seth M; Wood, Troy E (2018-03-10). "Ciencia y gestión anticipatoria de los recursos naturales para un futuro cambiante" . Frontiers in Ecology and the Environment . 16 (5): 295– 303. Bibcode : 2018FrEE...16..295B . doi : 10.1002/fee.1806 . ISSN 1540-9295 . 
  2. 1 2 3 Dietze, MC (2017). Pronóstico ecológico . Princeton University Press. ISBN 9780691160573.
  3. 1 2 3 Clark, James S. (2004-12-15). "Por qué los científicos ambientales se están volviendo bayesianos" . Ecology Letters . 8 (1): 2– 14. doi : 10.1111/j.1461-0248.2004.00702.x . ISSN 1461-023X . 
  4. ↑ Gelfand, Alan E.; Smith, Adrian FM (1990-06-01). "Enfoques basados ​​en el muestreo para calcular densidades marginales" . Journal of the American Statistical Association . 85 (410): 398– 409. doi : 10.1080/01621459.1990.10476213 . ISSN 0162-1459 . 
  5. ↑ Dietze, Michael; Lynch, Heather (28 de enero de 2019). "Pronosticando un futuro brillante para la ecología" . Frontiers in Ecology and the Environment . 17 (1): 3. Bibcode : 2019FrEE...17....3D . doi : 10.1002/fee.1994 . ISSN 1540-9295 . S2CID 92277706 .  
  6. 1 2 Pearson, Richard G.; Dawson, Terence P. (2003). "Predicción de los impactos del cambio climático en la distribución de especies: ¿son útiles los modelos de nicho bioclimático?". Ecología y biogeografía global . 12 (5): 361– 371. Bibcode : 2003GloEB..12..361P . doi : 10.1046/j.1466-822X.2003.00042.x . ISSN 1466-8238 . S2CID 13187378 .  
  7. ↑ Elith, Jane; Leathwick, John R. (2009). "Modelos de distribución de especies: explicación y predicción ecológica en el espacio y el tiempo". Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics . 40 (1): 677– 697. doi : 10.1146/annurev.ecolsys.110308.120159 . ISSN 1543-592X . S2CID 86460963 .  
  8. ↑ Kearney, Michael; Phillips, Ben L.; Tracy, Christopher R.; Christian, Keith A.; Betts, Gregory; Porter, Warren P. (2008). "Modelado de distribuciones de especies sin utilizar distribuciones de especies: el sapo de caña en Australia bajo climas actuales y futuros" . Ecography . 31 (4): 423– 434. Bibcode : 2008Ecogr..31..423K . doi : 10.1111/j.0906-7590.2008.05457.x . ISSN 1600-0587 . 
  9. ↑ Helmuth, Brian; Mieszkowska, Nova; Moore, Pippa; Hawkins, Stephen J. (2006). "Vivir al borde de dos mundos cambiantes: Pronosticar las respuestas de los ecosistemas intermareales rocosos al cambio climático". Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics . 37 (1): 373– 404. doi : 10.1146/annurev.ecolsys.37.091305.110149 .
  10. ↑ Kearney, M. (2006). "Hábitat, entorno y nicho: ¿qué estamos modelando?". Oikos . 115 (1): 186– 191. Bibcode : 2006Oikos.115..186K . doi : 10.1111/j.2006.0030-1299.14908.x . ISSN 1600-0706 . 
  11. 1 2 Sahney, S.; Benton, MJ y Ferry, PA (2010). "Vínculos entre la diversidad taxonómica global, la diversidad ecológica y la expansión de los vertebrados en tierra" . Biology Letters . 6 (4): 544– 547. doi : 10.1098/rsbl.2009.1024 . PMC 2936204. PMID 20106856 .  
  12. 1 2 Luo, Yiqi; Keenan, Trevor F.; Smith, Matthew (2014-12-03). "Previsibilidad del ciclo del carbono terrestre" . Global Change Biology . 21 (5): 1737– 1751. doi : 10.1111/gcb.12766 . ISSN 1354-1013 . PMID 25327167. S2CID 14002722 .   
  13. ↑ Dokoohaki, Hamze; Morrison, Bailey D.; Raiho, Ann; Serbin, Shawn P.; Dietze, Michael (22 de octubre de 2021). "Un nuevo modelo : enfoque de fusión de datos para el reanálisis del ciclo del carbono terrestre en los Estados Unidos continentales utilizando SIPNET y el sistema de asimilación de datos estatales PEcAn v. 1.7.2" . Geoscientific Model Development Discussions : 1–28 . doi : 10.5194/gmd-2021-236 . ISSN 1991-959X . S2CID 239526189 .  
  • El sitio web de la Iniciativa de Pronóstico Ecológico es una iniciativa de base que construye una comunidad de práctica en torno al pronóstico ecológico.
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