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Un transecto dirigido por gradiente es un método de muestreo de bajo costo y alto rendimiento cuyo objetivo es maximizar la información sobre la distribución de la biota en cual...

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Un transecto dirigido por gradiente es un método de muestreo de bajo costo y alto rendimiento cuyo objetivo es maximizar la información sobre la distribución de la biota en cualquier área de estudio. La mayoría de los seres vivos rara vez se distribuyen al azar , ya que su ubicación está determinada en gran medida por una jerarquía de factores ambientales . Por esta razón, los diseños estadísticos estándar basados ​​en muestreo puramente aleatorio o sistemas sistemáticos (por ejemplo, basados ​​en cuadrículas) tienden a ser menos eficientes para obtener información sobre la distribución de taxones que los diseños de muestreo dirigidos intencionalmente a lo largo de gradientes ambientales deterministas.

Los ecólogos han sido conscientes desde hace mucho tiempo de la importancia de los enfoques basados ​​en gradientes ambientales para comprender mejor la dinámica de las comunidades, y esto se refleja especialmente en el trabajo de Robert Whittaker (1967) [ 1 ] y otros. Aunque en la práctica, los científicos de la vida muestrean intuitivamente los gradientes, hasta principios de la década de 1980 había poco apoyo teórico o empírico formal para tal enfoque, ya que el diseño de la muestra estaba impulsado en gran medida por métodos estadísticos tradicionales basados ​​en la teoría de la probabilidad que incorporaban el muestreo aleatorio .

Orígenes

Los estudios de paisaje con muestreo intensivo en Australia proporcionaron una plataforma de referencia para desarrollar y probar un diseño de muestreo basado en gradientes, menos exigente desde el punto de vista logístico y estadísticamente aceptable, que evitaba la necesidad de un muestreo aleatorio o puramente basado en cuadrículas. Estos estudios iniciales [ 2 ] y el posterior desarrollo de apoyo estadístico para el muestreo intencional basado en gradientes [ 3 ] proporcionaron una alternativa formalizada y práctica a los diseños tradicionales, más exigentes desde el punto de vista logístico. Fue aquí donde se acuñó el término gradsect , que combinaba el muestreo intencional por transectos con un marco jerárquico de gradientes ambientales considerados determinantes clave de la distribución de especies.

Metodología

Para construir un gradsect, se revisa inicialmente la información existente, identificando una jerarquía de gradientes ambientales mediante métodos visuales (mapas, fotografías aéreas, etc.) o análisis numérico o espacial de fuentes de datos institucionales o de otro tipo. Un gradsect regional típico, por ejemplo, puede construirse según un gradiente climático primario (temperatura, humedad, estacionalidad), seguido de un gradiente secundario ( geomorfología , litología , sistemas de drenaje principales y secundarios), un gradiente terciario posiblemente representado por una catena de suelos local o un sistema agrícola local, o niveles de gradiente a menor escala que representen secuencias vegetacionales locales. Mediante la inspección de superposiciones espaciales de todos los gradientes, se selecciona un número mínimo de puntos de muestreo para reflejar, en la medida de lo posible, la variación ambiental total. Por razones logísticas y de otra índole (como mejorar la capacidad de localizar especies raras), generalmente se seleccionan los gradientes más pronunciados. De esta manera, se construye un gradsect ideal que luego puede modificarse para adaptarse a las necesidades logísticas. La selección requiere que se muestree el rango más amplio posible de cada nivel jerárquico. Esto suele dar como resultado un conjunto de grupos progresivamente anidados de sitios de muestreo contenidos dentro del gradiente primario general que puede no reflejar una distribución lineal. A una escala de paisaje relativamente local, un gradiente primario puede estar representado por niveles de salinidad o profundidad del agua, como en los humedales mareales, o por relieve microtopográfico, como en los márgenes de los bosques o una zona ribereña . Para la mayoría de los fines prácticos, los transectos se suelen trazar a lo largo de curvas de nivel perpendiculares a la dirección principal del gradiente. El análisis espacial iterativo de capas ambientales sobre un modelo digital de elevación puede utilizarse para identificar áreas que requieren muestreo adicional, mejorando así la representatividad ambiental. [ 4 ]

Ventajas y limitaciones

Los estudios iniciales sobre el desarrollo de gradsect revelaron considerables ventajas logísticas y de otro tipo sobre los diseños de muestreo más tradicionales no basados ​​en gradientes, que se centran principalmente en el muestreo aleatorio. Este hallazgo cuenta ahora con amplio respaldo, especialmente en biodiversidad y otras áreas de muestreo ambiental y diseño de conservación (véase Aplicaciones a continuación). Además de una mayor eficiencia logística, el método gradsect busca maximizar la representatividad ambiental, lo que tiene la doble ventaja de mejorar potencialmente la localización de especies raras y optimizar el modelado espacial de su distribución. Dado que el modelo estadístico subyacente no se basa en la teoría de la probabilidad , el muestreo gradsect no puede utilizarse para estimar el número de especies u otros atributos biológicos por unidad de área. Para ello, es necesario incorporar algún grado de muestreo aleatorio en el diseño de la muestra.

Aplicaciones

Desde la publicación de la teoría de gradsect en 1984, los estudios posteriores de vegetación y paisaje en la Australia regional (Austin y Heyligers 1989); [ 5 ] Ludwig y Tongway (1995 [ 6 ] ) fueron seguidos por una evaluación exitosa del método en estudios faunísticos en Sudáfrica (Wessels et al. [ 7 ] ). Desde entonces, las aplicaciones que involucran gradsects han abarcado desde estudios de idoneidad de hábitat de hongos (Shearer y Crane 2011 [ 8 ] ), termitas (Gillison et al. 2003 [ 9 ] ) otros macroinvertebrados (Lawes et al. 2005 [ 10 ] ); aves (Damalas 2005 [ 11 ] ) mamíferos pequeños y grandes (Laurance 1994; [ 12 ] Ramono et al. 2009 [ 13 ] ). Los estudios de vegetación que utilizan gradsects se han aplicado ampliamente en muchos países, desde humedales mareales (Parker et al. 2011 [ 14 ] ) y sistemas de cultivo agrícola y mosaicos de paisajes forestales (Gillison et al. 2004 [ 15 ] ) hasta enfermedades infecciosas (Boone et al. 2000 [ 16 ] ). A escalas geográficas y nacionales más amplias (Grossman et al., 1998, [ 17 ] 2007; [ 18 ] USA/NPS 2012 [ 19 ] ), los gradsects se han aplicado para guiar el muestreo de campo y el mapeo forestal en terrenos montañosos (Sandman y Lertzmann 2003 [ 20 ] ), así como aplicaciones de teledetección de amplio alcance (Mallinis et al. 2008; [ 21 ] Rocchini et al. 2011 [ 22 ] ).

Referencias

  1. ↑ Whittaker RH (1967). Análisis de gradiente de la vegetación. Biological Reviews 42: 207–264.
  2. ↑ Gillison, AN (1984). Muestreo orientado al gradiente para estudios de recursos: el método gradsect. En: KR Myers, CR Margules e I. Musto (eds.) Métodos de muestreo para la conservación de la naturaleza, págs. 349-374. Actas del taller celebrado en la Universidad de Adelaida del 31 de agosto al 31 de septiembre de 1983. (CSIRO (Aust.), División de Recursos Hídricos y Terrestres, Canberra).
  3. ↑ Gillison, AN y Brewer, KRW (1985) El uso de transectos dirigidos por gradiente o gradsects en estudios de recursos naturales. Journal of Environmental Management 20; 103–127.
  4. ↑ Gillison, AN (2013). Tipos funcionales y rasgos de las plantas a nivel comunitario, de ecosistema y mundial, en Ecología de la vegetación , Segunda edición (eds . E. van der Maarel y J. Franklin), John Wiley & Sons, Ltd, Oxford, Reino Unido. Cap. 12, págs. 347-386.
  5. ↑ Austin, MP y Heyligers, PC (1989). Diseño de estudios de vegetación para la conservación: muestreo de secciones transversales de bosques en el noreste de Nueva Gales del Sur; Biological Conservation 50: 13–32.
  6. ↑ Ludwig, JA y Tongway, DJ (1995). Organización espacial de los paisajes y su función en los bosques semiáridos de Australia. Landscape Ecology . 10: 51–63.
  7. ^ Wessels, KJ, Van Jaarsveld, AS, Grimbeek, JD y Van der Linde, MJ (1998). Una evaluación del método de estudio biológico gradsect. Biodiversidad y Conservación . 7: 1093–1121.
  8. ↑ Shearer, BL y Crane, CE (2011). Idoneidad del hábitat de los suelos de un gradiente topográfico a través del Parque Nacional del Río Fitzgerald para la invasión de Phytophthora cinnamomi . Australasian Plant Pathology 40: 168–179.
  9. ↑ Gillison, AN, Jones, DT, Susilo, FX y Bignell, DE (2003). La vegetación indica la diversidad de macroinvertebrados del suelo: un estudio de caso con termitas a lo largo de un gradiente de intensificación del uso de la tierra en las tierras bajas de Sumatra. Organisms Diversity & Evolution . 3: 111–126.
  10. ↑ Lawes, MJ, Kotze, DJ, Bourquin, SL y Morris, C. (2005). Invertebrados epigeos como potenciales indicadores ecológicos del estado de los bosques afromontanos en Sudáfrica. Biotropica 37; 109–118.
  11. ↑ Damalas, A. (2005). Ecología del paisaje de las aves en el Monte Leconte, Parque Nacional de las Grandes Montañas Humeantes. Disertación. Universidad Old Dominion. 358 páginas; AAT 3195595.
  12. ↑ Laurance, WF (1994). Fragmentación de la selva tropical y estructura de las comunidades de pequeños mamíferos en Queensland tropical. Conservación biológica . 69: 23–32.
  13. ^ Ramono, W., Isnan, MW, Sadjudin, HR, Gunawan, H., Dahlan, EN, Secciónov, Pairah, Hariyadi, AR, Syamsudin, M., Talukdar, BK y Gillison, AN (2009). Informe sobre una segunda evaluación del hábitat del rinoceronte de Java (Rhinoceros sondaicus sondaicus) dentro de la isla de Java . Fundación Internacional Rinoceronte.
  14. ↑ Parker, VT, LM Schile, MC Vasey y JC Callaway. (2011). Eficiencia en los métodos de evaluación y monitoreo: reducción de escala de transectos dirigidos por gradiente. Ecosphere . 2: 99
  15. ↑ Gillison, AN, Liswanti, N. Budidarsono, S., van Noordwijk, M. y Tomich, TP (2004). Impacto de los métodos de cultivo en la biodiversidad de los agroecosistemas cafetaleros en Sumatra, Indonesia. Ecology and Society 9: 7. [en línea] URL: http://www.ecologyandsociety.org/vol9/iss2/art7
  16. ↑ Boone, JD, McGuire, KC, Otteson, EW, DeBaca, RS, Kuhn, EA, Villard, PF y St Jeor, SC (2000). Teledetección y sistemas de información geográfica: mapeo de infecciones por el virus Sin Nombre en ratones ciervo. Enfermedades infecciosas emergentes 6: 248–258.
  17. ↑ Grossman, DH, Faber-Langendoen, D., Weakley, AS et al. (1998). Clasificación internacional de comunidades ecológicas: vegetación terrestre de los Estados Unidos. Vol. I, El Sistema Nacional de Clasificación de la Vegetación: desarrollo, estado y aplicaciones . The Nature Conservancy, Arlington, Virginia, EE. UU.
  18. ↑ Grossman, D., Drake, J., Schindel, M., Hickson, D. et al. (2007). Clasificación de la vegetación del Parque Nacional Yosemite y sus alrededores en los condados de Tuolumne, Mariposa, Madera y Mono, California . NatureServe en cooperación con la Sociedad de Plantas Nativas de California y el Programa de Patrimonio Natural de California, Rama de Análisis de Datos de Vida Silvestre y Hábitat, Departamento de Pesca y Caza de California.
  19. ↑ Servicio de Parques Nacionales de EE. UU. (2012). Plan de muestreo de campo y selección de gradientes para el Parque Nacional Big Bend / Río Grande, río nacional salvaje y escénico . (Libro)
  20. ↑ Sandmann, H. y Lertzman, KP (2003). Combinación de fotografía aérea de alta resolución con transectos orientados por gradiente para guiar el muestreo de campo y el mapeo forestal en terrenos montañosos. Forest Science 49: 429–443.
  21. ↑ Mallinis, G., Koutsias, N., Tsakiri-Strati, M. y Karteris, M. (2008). Clasificación basada en objetos mediante imágenes Quickbird para la delimitación de polígonos de vegetación forestal en un sitio de prueba mediterráneo. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing . 63: 237–250.
  22. ↑ Rocchini, D., McGlinn, D., Ricotta, C., Neteler, M. y Wohlgemuth, T. (2011). La complejidad del paisaje y la escala espacial influyen en la relación entre la diversidad espectral detectada por teledetección y la riqueza de especies vegetales basada en muestreos. Journal of Vegetation Science. 22: 688–698.