Введение

Инвазивными видами являются биологические виды, распространившиеся за пределы ареала естественного обитания в результате деятельности человека: намеренного или непреднамеренного распространения вида на большие территории. Инвазионные виды, заселяя новые территории, могут быть фито- и зоопатогенами и представлять угрозу биоразнообразию экосистем.

Данная работа посвящена анализу динамики границ ареалов видов инвазивных грибов: Ophiostoma novo-ulmi, Melampsoridium hiratsukanum и Batrachochytrium dendrobatidis.

Цели и задачи

Целью данной работы является определение направления динамики границ ареала трех инвазионных видов грибов.

Задачи

  1. Ознакомиться со стандартом хранения биологических данных Darwin Сore;

  2. Преобразовать выгрузку по наблюдениям видов;

  3. Выделить максимальные и минимальные наблюдения широт и долгот по годам по каждому из видов;

  4. Определить направление динамики границ ареалов;

Представить полученные в результате анализа данные в графическом виде.

Darwin Core

Darwin Core (DwC) - это стандартизированная форма представления данных о биоразнообразии, позволяющий хранить и обрабатывать задокументированную информацию, необходимую для осуществления задач экологического мониторинга.

Данные в таком формате состоят из набора файлов, где один (или несколько) файлов представляют основные таксономические данные в соответсвии с общепринятыми семантическими представлениях, а также в закодированном стандартизированном виде, что облегчает работу с данными для исследователей по всему миру и позволяет обмениваться данными.

Другие файлы представляют собой «расширения» основной таблицы и позволяют таксон с иной информацией: топологией места обнаружения, времени и иных особенностей. В совокупности эти файлы сжимаются в общий архивный файл для хранения.

Ophiostoma novo-ulmi

fungi <- read_excel("fungi.xlsx") %>% 
  filter(!is.na(year), !is.na(decimalLatitude), !is.na(decimalLongitude)) %>% 
  select(species, year, decimalLatitude, decimalLongitude)
ONU <- fungi %>% 
  filter(species == "Ophiostoma novo-ulmi") %>% 
  group_by(year) %>%
  mutate(min_Lat = min(decimalLatitude),
         min_Long = min(decimalLongitude),
         max_Lat = max(decimalLatitude),
         max_Long = max(decimalLongitude)) %>%
 select(year, min_Lat, min_Long, max_Lat, max_Long) %>%
 distinct
o_pl1 <- 
  ggplot(ONU, aes(year, min_Lat)) +
  geom_point (color = "red") 

  
o_pl2 <- ggplot(ONU, aes(year, min_Long)) +
  geom_point (
    color = "blue")

o_pl3 <- ggplot(ONU, aes(year, max_Lat)) +
  geom_point (
    color = "purple") 
 

o_pl4 <- ggplot(ONU, aes(year, max_Long)) +
  geom_point (
    color = "green")

wrap_plots (o_pl1, o_pl2, o_pl3, o_pl4)

Минимальная широта (min_Lat): убывает;

Максимальная широта (max_Lat): возрастает;

Минимальная долгота (min_Long): возрастает;

Максимальная долгота (max_Long): возрастает.

Границы ареала смещаются на северо-восток.

Melampsoridium hiratsukanum

MH <- fungi %>% 
  filter(species == "Melampsoridium hiratsukanum") %>% 
  group_by(year) %>%
  mutate(min_Lat = min(decimalLatitude),
         min_Long = min(decimalLongitude),
         max_Lat = max(decimalLatitude),
         max_Long = max(decimalLongitude)) %>%
  select(year, min_Lat, min_Long, max_Lat, max_Long) %>%
  distinct
m_pl1 <- 
  ggplot(MH, aes(year, min_Lat)) +
  geom_point (
    color = "red")
  
  
m_pl2 <- ggplot(MH, aes(year, min_Long)) +
  geom_point (
    color = "blue") 

m_pl3 <- ggplot(MH, aes(year, max_Lat)) +
  geom_point (
    color = "purple") 


m_pl4 <- ggplot(MH, aes(year, max_Long)) +
  geom_point (
    color = "green")

wrap_plots (m_pl1, m_pl2, m_pl3, m_pl4)

Минимальная широта (min_Lat): возрастает;

Максимальная широта (max_Lat): возрастает;

Минимальная долгота (min_Long): убывает;

Максимальная долгота (max_Long): возрастает.

Границы ареала расширяются радиально.

Batrachochytrium dendrobatidis

BD <- fungi %>% 
  filter(species == "Batrachochytrium dendrobatidis") %>% 
  group_by(year) %>%
  mutate(min_Lat = min(decimalLatitude),
         min_Long = min(decimalLongitude),
         max_Lat = max(decimalLatitude),
         max_Long = max(decimalLongitude)) %>%
  select(year, min_Lat, min_Long, max_Lat, max_Long) %>%
  distinct
b_pl1 <- 
  ggplot(BD, aes(year, min_Lat)) +
  geom_point (
    color = "red") +
  geom_line () +
  geom_smooth (method = "lm", se = FALSE)


b_pl2 <- ggplot(BD, aes(year, min_Long)) +
  geom_point (
    color = "blue") 

b_pl3 <- ggplot(BD, aes(year, max_Lat)) +
  geom_point (
    color = "purple") 


b_pl4 <- ggplot(BD, aes(year, max_Long)) +
  geom_point (
    color = "green")

wrap_plots (b_pl1, b_pl2, b_pl3, b_pl4)
## `geom_smooth()` using formula = 'y ~ x'

Минимальная широта (min_Lat): возрастает;

Максимальная широта (max_Lat): возрастает;

Минимальная долгота (min_Long): убывает;

Максимальная долгота (max_Long): возрастает.

Границы ареала расширяются радиально.

Заключение

По графическому представлению данных можно сказать, что границы ареала видов Melampsoridium hiratsukanum и Batrachochytrium dendrobatidis расширяются радиально, а Ophiostoma novo-ulmi - смещаются в северо-восточном направлении.

Источники

Статья - What is Darwin Core, and why does it matter? (gbif.org)

List of invasive fungi (Wikipedia.org)