Modelado de Nichos Ecológicos Avanzado
Modelado de Nichos Ecológicos Avanzado

  • Inicia: 01/06/2020    Finaliza: 12/06/2020
  • Horario de clases: Lunes a viernes de 9:00 a 17:00 hrs, con media hora de descanso
  • Estudiantes mínimo: 5    máximo: 25
  • Costo: $3,000
  • Creditos: 8
  • Horas: 80
  • Coordinadores: Andrés Lira Noriega
  • Profesores invitados: Claudia Nuñez Penichet
    Octavio Rafael Rojas Soto
    Luis Osorio Olvera
    David Prieto Torres
    Marlon Emanuel Cobos

En este curso se espera que los alumnos aprendan y pongan en práctica los fundamentos más avanzados para hacer modelos de nicho ecológico. Una parte importante del curso se centra en la distinción entre modelos correlativos (e.g., Maxent) y los modelos basados en procesos (e.g., basado en dinámicas de las metapoblaciones), enfocándonos principalmente en la dispersión y estimación de abundancia a partir de datos primarios de la biología de los organismos. A diferencia del curso básico, aquí profundizaremos en el uso del diagrama BAM (los factores bióticos, abióticos y de movimiento que determinan la distribución de una especie) para diseñar y evaluar modelos, y analizaremos sus implicaciones en el modelado mediante distintas prácticas utilizando especies virtuales. Para ilustrar el uso de estos modelos basados en procesos haremos prácticas para especies invasoras que dependen de un nicho abiótico (i.e., clima) y sustrato favorables (i.e., hospederos) y cuya tasa de reproducción y dispersión son estimadas a partir de datos primarios. Haremos hincapié en el tipo y calidad de los datos que se necesitan para hacer modelos correlativos y modelos basados en procesos.

En este curso se espera que los alumnos aprendan y pongan en práctica los fundamentos más avanzados de la modelación de nichos ecológicos. Este año dedicaremos especial atención a algunos temas que son de actualidad en este campo de la investigación: la evolución del nicho ecológico en un contexto filogenético, el traslape de nichos ecológicos, y la preparación de datos, parametrización de algoritmos y evaluación de modelos (e.g., Maxent, ENMeval, NicheA). En el curso usaremos como referencia el diagrama BAM (los factores bióticos, abióticos y de movimiento que determinan la distribución de una especie) para diseñar y evaluar modelos. Estudiaremos las implicaciones en usar distintas configuraciones del diagrama BAM y sobre distintas fuentes de datos y algoritmos en un amplio espectro de aplicaciones que van desde la comparación de algoritmos hasta modelos de uso en salud y especies invasoras.

1. Revisar los conceptos y aplicaciones detrás de los modelos de nicho: la informática de la biodiversidad, los conceptos de nicho ecológico, de área de distribución, etc. 2. Entender la relación entre el espacio geográfico y el espacio ambiental. 3. Conocer las bases teóricas para hacer modelos de nicho ecológico robustos: interacción entre factores bióticos, abióticos y de movilidad (diagrama BAM). ? 4. Diseñar especies virtuales y usarlas para entender distintos aspectos de la calibración y validación los modelos de nicho ecológico. 5. Explorar la conveniencia y consecuencia del uso de distintos umbrales de corte para representar las distribuciones de las especies. 6. Analizar la validación estadística de modelos. 7. Hacer modelos basados en procesos para estimar la abundancia en un contexto espacialmente explícito y con distintos kernel de dispersión. 8. Discutir la actualidad de los modelos de nicho ecológico: preguntas y avances teóricos y aplicados del modelado de nicho ecológico.

Es un curso intensivo de tal manera que se cumplan en total 80 horas de clase más lecturas extra clase para su discusión. Mediante sesiones teórico-prácticas los alumnos trabajarán durante el tiempo de clase conjuntamente con los profesores para entender los conceptos y visualizar distintas complicaciones en el modelado de nichos ecológicos correlativos y basados en procesos.

Es preferible contar con conocimientos básicos en SIG (e.g., ArcMap, QGIS) y R. Se recomienda también conocimiento sobre la teoría de nichos ecológicos y haber implementado alguna herramienta para la modelación de nichos (e.g., GARP, Maxent, Bioclim). Es conveniente haber tomado el curso básico ofrecido en el INECOL o algún otro relacionado. BECAS: Para los estudiantes externos provenientes de instituciones educativas que tengan convenio vigente con el INECOL, estarán disponibles 5 de 75%, 5 del 50% y 5 becas del 25% de condonación del pago. Los estudiantes sin convenio deberán cubrir el 100% de la cuota.

Es deseable que el alumno cuente con conocimientos en el lenguaje R y tenga experiencia en algún paquete de SIG (e.g., ArcView, ArcGis, QGIS).

La evaluación ser hará a través de la participación en las lecturas y la discusión grupal (10%), la realización de las prácticas en clase (70%), y el diseño de un caso o experimento a modelar (20%).

1. La Informática de la Biodiversidad.? 2. Introducción a R para este curso. 3. Conceptos de nicho?ecológico. 4. Modelos correlativos, mecanísticos y basados en procesos. 5. La dualidad de Hutchinson: la relación entre el espacio ecológico y el espacio geográfico. 6. El diagrama BAM: áreas de distribución y nichos ecológicos. a. Los conjuntos B, A y M b. Implicaciones de M en la calibración, significancia, traslape y transferencia de los modelos c. Configuraciones del diagrama BAM 7. Las desigualdades de Hutchinson. 8. Aproximaciones al nicho fundamental y su estructura 3D. a. Cuboides (Bioclim), esferoides (misma favorabilidad interna), elipsoides (covariancia entre variables) b. Distancias ambientales (Euclideana, Manhatan, Mahalanobis) 9. Especies virtuales como herramienta de modelado. a. Sesgos en el modelado: consideraciones en los espacios geográfico y ecológico b. Tipos de datos: presencia, presencia/ausencia, presencia/pseudoausencia, presencia/entorno c. Proceso de modelado: ejercicios de exploración con especies virtuales 10. Proyección espacial: transferencia y extrapolación de los modelos en espacio y tiempo. 11. Validación de los modelos: Pruebas estadísticas, utilidad y limitaciones. a. Ji-cuadrada, curva ROC, AUC–ROC Parcial, índice Kappa y TSS 12. Conservadurismo y traslape de nicho: equivalencia, similitud y traslape de ?nichos. 13. De las poblaciones a las metapoblaciones: los modelos basados en procesos, sus fundamentos y supuestos biológicos a. Una breve introducción al concepto de población y sus modelos i. Matrices de proyección poblacional (Lefkovich y Leslie) ii. Parámetros de los modelos de crecimiento poblacional iii. Tasa de natalidad y mortalidad iv. Tasa intrínseca de crecimiento v. Limitantes al crecimiento: densodependencia (modelo logístico) b. Integrando procesos: Dinámica metapoblacional y nicho abiótico. i. La dinámica de crecimiento espacio-temporal como función del nicho ecológico, la densodependencia y la dispersión 14. Implicaciones de la estructura interna del nicho en fenómenos biológicos. a. Hipótesis del centroide de nicho y la abundancia b. Hipótesis del centroide de nicho y la diversidad genética