Projeto de Pesquisa: Modelos de Abundância de Espécies

A dominância numérica de poucas espécies nas comunidades biológicas é uma das poucas leis gerais da ecologia.

Distribuições de abundâncias de espécies (SADs¹⁾ ) em amostras de (A) Mariposas, (B) Aves, (C) Árvores, (D) Microorganismos. Detalhes em Prado (2010).

Muitos modelos foram propostos para descrever este padrão, e esta proliferação de explicações para um mesmo padrão é um reconhecido embaraço para os ecólogos.

Buscamos suprir quatro lacunas que nos parecem contribuir para este fracasso científico:

• Poucas comparações sistemáticas dos modelos
• Métodos estatísticos inadequados para ajuste a avaliação dos modelos
• O efeito da amostragem nem sempre é incluído nos modelos
• A relação entre os modelos e mecanismos geradores nem sempre bem definida e testada

1. Desenvolver e testar um protocolo analítico para ajuste e comparação de diferentes modelos;
2. Avaliar a eficácia destes protocolos para descrever mudanças na diversidade biológica ao longo de gradientes ambientais;
3. Simular comunidades controladas por diferentes processos e avaliar o ajuste de diferentes modelos.

Desenvolvemos protocolos de ajuste e comparação simultânea de várias hipóteses concorrentes com o princípio de verossimilhança estatística ²⁾ .

No caso das distribuições de abundâncias, os modelos concorrentes podem ser diferentes distribuições teóricas de probabilidade, ou a mesma distribuição mas com parâmetros diferentes. Com isso é possível, por exemplo, avaliar se um gradiente ambiental afeta o tipo de distribuição de abundância, ou apenas a sua forma.

A amostragem é outra fonte de variação das abundâncias observadas das espécies, que deve ser incluída nos modelos de SADs. Temos hoje uma Teoria da Amostragem que formaliza como isto pode ser feito. Uma breve descrição está aqui.

Mesmo que as abundâncias das espécies sejam iguais na comunidade, elas serão diferentes na amostra.

Vários modelos de SADs foram propostos a partir de seus processos ecológicos geradores.

Portanto, é possível simular em computador comunidades geradas por estes processos, e verificar se de fato se aproximam das SADs teóricas.

Também podemos simular amostras dessas comunidades, para avaliar o efeito da amostragem, como na figura acima e neste Tutorial em R.

• Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo
• Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

• Veja aqui a íntegra da proposta enviada à FAPESP.

• Além do projeto principal, trabalhos de pós-graduação e iniciação científica da equipe do LET desenvolvem estas idéias. Veja as propostas específicas veja na página de projetos.

• Para detalhes da abordagem de ajuste de modelos por verossimilhança, consulte a página da disciplina que oferecemos, em parceria com o Centro de Métodos Quantitativos.

• Uma explicação do protocolo de ajuste e comparação de modelos está aqui.

• Um explicação da teoria de amostragem de SADs, resumida de Prado (2009), está aqui.

• Para uma introdução sobre modelos de distribuição de abundância veja May (1975), Tokeshi (1999, cap.7), Magurran (2004, cap.2), McGill et al. (2007), e Prado (2009).

[2004, book]

Magurran, A. E. (2004). Measuring Biological Diversity Blackwell.

[2011, book]

Magurran, A. E., & McGill, B. J. (2011). Biological Diversity - Frontiers in measurement and assessment Oxford University Press.

[1975, incollection]

May, R. M. (1975). Patterns of Species Abundance and Diversity. In M. L. Cody & J. M. Diamond (Eds.), (pp. 81-120). Cambridge, MA: Harvard University Press.

[2007, article]

McGill, B. J., Etienne, R. S., Gray, J. S., Alonso, D., Anderson, M. J., & Benecha, H. K., et al. (2007). Species abundance distributions: moving beyond single prediction theories to integration within an ecological framework. Ecology Letters, 10(10), 995-1015.

[2009, article | prado2009_ca.pdf]

Prado, P. I. (2009). Distribuições de Abundâncias de Espécies: avanços analíticos para entender um padrão básico em ecologia. Ciência e Ambiente, 39, 121-136.

[1999, book]

Tokeshi, M. (1999). Species Coexistence - Ecological and Evolutionary Perspectives. London: Blackwell Science.