Proyecto final Modelo de nicho ecologico

Planteamiento del problema

El oso pardo (Ursus arctos) es una especie emblemática de regiones templadas y boreales del hemisferio norte, donde cumple un papel ecológico como consumidor omnívoro y dispersor de semillas. En las últimas décadas, los cambios climáticos se han acelerado, afectando condiciones térmicas y de precipitación en zonas montañosas y boscosas donde habita esta especie.

Dado que U. arctos depende de gradientes altitudinales, disponibilidad de alimento estacional y hábitats fríos, variaciones en la temperatura máxima y la precipitación pueden modificar su aptitud climática, afectando patrones de distribución, supervivencia y comportamiento.

Por lo cual, es crucial evaluar si, en un periodo reciente, las condiciones climáticas siguen siendo óptimas para la especie o si sé observa una tendencia hacia la reducción de la idoneidad ambiental asociada al calentamiento global.

Pregunta de investigación:

¿Han cambiado las condiciones climáticas adecuadas para Ursus arctos entre 2020 y 2024, y qué regiones muestran una tendencia positiva o negativa en su aptitud climática?

Objetivo:

Analizar la variación espacio–temporal de la aptitud climática de Ursus arctos durante el periodo 2020–2024 utilizando un modelo de nicho ecológico basado en variables de temperatura máxima y precipitación.

Materiales y métodos:

Con el fin de identificar la presencia de la especie a nivel mundial, se adquirieron los datos de la base de datos abierta gbif, igualmente al ser necesaria la información de temperatura y precipitacion para determinar las condiciones ambientales óptimas para la especie se emplearon los datos propuestos por la base de datos abierta worldclim. Es importante mencionar que el estudio se enfoca en un periodo de tiempo desde el primero de enero del año 2020 hasta el 31 de diciembre el año 2024. Para determinar la aptitud de los diferentes sitios en los que se ubica la especie se utiliza el modelo de nicho ecológico el cual permite identificar las condiciones ambientales que favorecen la presencia de una especie y proyectarla de forma espacial y temporalmente.

Resultados:

## Linking to GEOS 3.13.1, GDAL 3.11.4, PROJ 9.7.0; sf_use_s2() is TRUE

Como se observa en el mapa interactivo, gracias a la información de presencia de la especie, recolectada por Gbif, es posible identificar su distribución mundial. Se observa que la especie tiende a habitar al occidente de América del Norte, desde Estados como Montana y Wyoming en Estados Unidos, pasando por la costa canadiense hasta Alaska. Por otro lado, en Europa y Asia, se distribuye principalmente desde Austria y Rumania hasta el norte de Noruega y presenta una amplia distribución por la totalidad del territorio ruso.

Temperatura:

## Cargando paquete requerido: raster

## Cargando paquete requerido: sp

## class      : RasterStack 
## dimensions : 2160, 4320, 9331200, 60  (nrow, ncol, ncell, nlayers)
## resolution : 0.08333333, 0.08333333  (x, y)
## extent     : -180, 180, -90, 90  (xmin, xmax, ymin, ymax)
## crs        : +proj=longlat +datum=WGS84 +no_defs 
## names      : wc2.1_cru//020.01.tif, wc2.1_cru//020.02.tif, wc2.1_cru//020.03.tif, wc2.1_cru//020.04.tif, wc2.1_cru//020.05.tif, wc2.1_cru//020.06.tif, wc2.1_cru//020.07.tif, wc2.1_cru//020.08.tif, wc2.1_cru//020.09.tif, wc2.1_cru//020.10.tif, wc2.1_cru//020.11.tif, wc2.1_cru//020.12.tif, wc2.1_cru//021.01.tif, wc2.1_cru//021.02.tif, wc2.1_cru//021.03.tif, ... 
## min values :                -40.75,                -40.00,                -39.00,                -30.50,                -17.00,                -10.25,                -11.50,                -11.00,                -19.00,                -25.00,                -35.00,                -43.00,                -47.00,                -40.00,                -39.00, ... 
## max values :                 42.75,                 41.00,                 43.00,                 45.00,                 46.00,                 48.50,                 49.00,                 48.00,                 45.00,                 42.00,                 43.00,                 42.00,                 43.00,                 40.25,                 44.00, ...

## [1] "Rango de Nicho de Tmax: -4 a 22"

En el mapa es posible observar la distribución de la especie y la temperatura para cada uno de los puntos de presencia. Se observa como los puntos donde se concentra la especie presentan temperaturas bajas, hasta aproximadamente los 20 grados en zonas más templadas, y gracias al histograma se puede afirmar que la especie tiende a ubicarse en rangos de temperatura bajos, teniendo un rango de -4 a 22 grados.

Los mapas demuestran la aptitud para cada año básandose en el rango de temperatura de la especie. Los valores más altos, representados por los tonos de color verde, muestran áreas en las cuales la temperatura está dentro del rango definido anteriormente en una alta proporción de los meses de ese año, siendo estas zonas las de máxima aptitud. Los valores medios, representados por los colores amarillos y naranjas, estuvieron dentro del rango en una proporción moderada de los meses de ese año y loa valores cercanos a 0, representado por los colores rojos o blancos, estuvieron fuera del rango óptimo de temperatura en la mayoría o totalidad de los meses siendo categorizado como zonas de baja o nula aptitud.

Por otro lado, con el mapa de cambio de aptitud es posible visualizar la diferencia de la temperatura en el tiempo establecido. Los puntos representados por el color azul muestran cómo la temperatura se ha vuelto más favorable para la especie, mientras que los puntos de color rojo representan la pérdida de aptitud, mostrando que la temperatura se ha vuelto menos favorable. Los puntos de pérdidad de aptitud se ubican mayormente en las zonas más altas de Eurasia, cerca del círculo polar o en el norte de Rusia, demostrando que estas zonas están perdiendo su clima característico.

Precipitación:

## class      : RasterStack 
## dimensions : 2160, 4320, 9331200, 60  (nrow, ncol, ncell, nlayers)
## resolution : 0.08333333, 0.08333333  (x, y)
## extent     : -180, 180, -90, 90  (xmin, xmax, ymin, ymax)
## crs        : +proj=longlat +datum=WGS84 +no_defs 
## names      : wc2.1_cru//020.01.tif, wc2.1_cru//020.02.tif, wc2.1_cru//020.03.tif, wc2.1_cru//020.04.tif, wc2.1_cru//020.05.tif, wc2.1_cru//020.06.tif, wc2.1_cru//020.07.tif, wc2.1_cru//020.08.tif, wc2.1_cru//020.09.tif, wc2.1_cru//020.10.tif, wc2.1_cru//020.11.tif, wc2.1_cru//020.12.tif, wc2.1_cru//021.01.tif, wc2.1_cru//021.02.tif, wc2.1_cru//021.03.tif, ... 
## min values :                     0,                     0,                     0,                     0,                     0,                     0,                     0,                     0,                     0,                     0,                     0,                     0,                     0,                     0,                     0, ... 
## max values :              1039.400,              1119.100,              1248.175,               733.950,              1003.425,              1742.400,              3114.075,              2959.550,              1237.925,              1740.900,              1010.150,              1320.150,              1231.450,               883.775,              1186.875, ...

##      10%      90% 
##  23.2000 123.5025

## [1] "Rango de Nicho de Tmax: 23.2000007629395 a 123.502500152588"

Con respecto a la precipitación es posible observar en el mapa la distribución de la especie y la precipitación para cada uno de los puntos de presencia. Los puntos donde hay más presencia de la especie la precipitación es muy baja, siendo representada por los colores blanco y amarillo o anaranjado pálido, igualmente en la costa oeste de Canadá la precipitación demuestra ser mayor, llegando a los 400 mm de lluvia. Por lo cual se establece un rango de precipitación de la especie, teniendo valores mínimos de aproximadamente 23 mm a 124 mm de lluvia.

Los mapas demuestran la aptitud para cada año basándose en el rango de precipitación de la especie. Los valores más altos, representados por el color verde, indican las áreas donde la precipitación está dentro del rango establecido en una alta proporción de los meses de ese año, siendo estas zonas las óptimas para la especie. Mientras que los valores más bajos, representados por los colores naranja y blanco indican áreas donde la precipitación está fuera del rango, sea más alta o más baja en la mayoría de los meses, siendo estas zonas categorizadas con aptitud nula.

Por otro lado, con el mapa de cambio de aptitud es posible visualizar la diferencia en la precipitación en el periodo de tiempo. Los puntos representados por el color azul muestran que la precipitación se ha vuelto más óptima, entrando en el rango establecido, mientras que los puntos rojos, afirman la pérdida de aptitud de esos lugares, ya que no entran en el rango establecido, ya sea porque se han vuelto más húmedos o más secos durante este periodo de tiempo. Las zonas del interior de Eurasia, siendo estas zonas puntos significativos de presencia de la especie, mientras que zonas como Europa Occidental están fuera del rango óptimo de la especie, por lo cual los ejemplares de la especie que se encuentran en estas zonas pueden verse afectados por los cambios climáticos.

Conclusiones:

Con la información anterior es posible afirmar que no se ha experimentado un desplazamiento masivo en este rango de tiempo; los datos de pérdida de aptitud muestran que el cambio climático en relación con la temperatura es más rápido en regiones de altas latitudes.
Es importante mencionar que la precipitación es un factor indirecto para la especie, ya que afecta la disponibilidad de recursos y la movilidad. Zonas con precipitación moderada o baja son menos propensas a la inestabilidad de hábitat permitiendo la construcción de refugios de hibernación más duraderos, el acceso al alimento se puede ver afectado por la alta precipitación al igual que el desplazamiento por el terreno, siendo la alta precipitación un factor que afecte la composición de su hábitat.