GAM-NICHE: un tutorial para construir modelos de distribución de especies teniendo en cuenta la teoría del nicho ecológico

¿Qué son los modelos de distribución de especies?

Los modelos de distribución de especies (MDE) son herramientas que ayudan a comprender cómo las especies se distribuyen en el espacio y cómo podrían responder a cambios en su entorno. Son herramientas numéricas que combinan observaciones de la presencia o abundancia de especies en lugares conocidos con información sobre las características ambientales y/o espaciales de esos lugares, y tienen aplicaciones importantes en la conservación, gestión de recursos naturales y comprensión de los efectos del cambio climático.  

El uso de MDE está muy extendido como herramienta para comprender la ecología espacial de las especies, y también se conocen como modelos de nicho ecológico o modelos de idoneidad del hábitat. Según la teoría del nicho ecológico y el trabajo de Hutchinson, las curvas de respuesta de las especies (las que muestran cómo las especies responden a los cambios en el entorno) tienden a tener un solo punto óptimo. Esto sugiere que hay un punto ideal a lo largo de un gradiente ambiental donde una especie tiene el mejor desempeño.

El problema de las curvas de respuesta estimados

 Aunque se han desarrollado diversos métodos estadísticos para modelizar la distribución de las especies, un problema general de la mayoría de estos enfoques de modelización del hábitat es que las curvas de respuesta estimadas pueden mostrar formas biológicamente inverosímiles que no respetan la teoría del nicho ecológico. Esto se debe a que las curvas de respuesta de las especies se ajustan estadísticamente con cualquier suposición o restricción, que a veces no respeta la teoría del nicho ecológico. Para comprender mejor la respuesta de las especies a los cambios ambientales, los SDM deberían tener en cuenta antecedentes teóricos como la teoría del nicho ecológico y perseguir la unimodalidad de la curva de respuesta con respecto a los gradientes ambientales.

GAM-NICHE, desarrollado por AZTI (Valle et al. 2023), es un tutorial sobre cómo utilizar modelos aditivos generalizados con restricción de forma (SC-GAM por sus siglas en inglés: shape-constrained generalized additive models) para construir MDEs bajo el marco de la teoría del nicho ecológico, basándose en el desarrollo y aplicación a peces marinos (Citores et al. 2020). Los SC-GAM imponen restricciones de monotonicidad y concavidad en el predictor lineal de los GAM y evitan el sobreajuste. Los SC-GAM son una alternativa eficaz para ajustar curvas de respuesta paramétricas no simétricas, a la vez que conservan la restricción de unimodalidad, requerida por la teoría del nicho ecológico, para las variables directas y los factores limitantes.

El campo de aplicación de GAM-NICHE

GAM-NICHE puede utilizarse en una gran cantidad de campos:

• Especies marinas y terrestres
• Estimación de la distribución, reclutamiento, desove y cartografía de las especies
• Determinación de los principales factores que afectan a las especies
• Monitorización y análisis de tendencias
• Identificación de áreas adecuadas para la restauración
• Cambios en la biodiversidad
• Estudios de cambio climático (proyecciones, impactos, vulnerabilidad, adaptación)
• Conservación: definición de zonas a proteger
• Evaluación de las presiones antropogénicas
• Identificación de zonas (in)explotadas