Compreender melhor a distribuição geográfica de espécies é fundamental para promover a conservação da biodiversidade. Visando ampliar o conhecimento sobre a biogeografia de plantas e fungos do Brasil, foi desenvolvido um sistema para modelar a distribuição potencial das espécies, contando com a participação ativa de especialistas.

Visando expandir o conhecimento sobre a biogeografia das espécies de plantas e fungos do Brasil, o INCT-Herbário Virtual da Flora e dos Fungos (INCT-HVFF) desenvolveu em parceria com o Centro de Referência em Informação Ambiental (CRIA) um sistema para modelar a distribuição potencial de espécies, contando com a participação ativa de especialistas. O sistema, Biogeografia da Flora e dos Fungos do Brasil (Biogeo), foi desenvolvido no âmbito do Sistema Nacional de Pesquisa em Biodiversidade (SISBIOTA Brasil), utilizando a rede speciesLink como base de dados da ocorrência das espécies.

O sistema visa contribuir para ampliar a compreensão das necessidades ambientais das espécies, investigar diversas questões envolvendo pesquisa e conservação, indicar espécies com maior carência de dados e orientar novas coletas. O sistema abre a perspectiva para as comunidades botânica e micológica construírem um banco de dados sobre plantas e fungos que no futuro poderá conter pelo menos um modelo de distribuição potencial para cada espécie.

A interface do sistema possui uma seção aberta, onde todos os modelos publicados podem ser visualizados, e uma seção reservada aos supervisores cadastrados, os quais são responsáveis pelo processo de modelagem das espécies. Atualmente o sistema tem 55 supervisores cadastrados e cerca de 700 espécies com modelos gerados, incluindo angiospermas, samambaias e fungos macroscópicos. Todos esses modelos podem ser vistos a partir do menu de navegação na barra superior (clicando em Taxonomia pode-se visualizar as opções disponíveis, realçadas com fundo branco) ou buscados pelo nome científico no canto superior direito.

O Biogeo busca padronizar a geração de modelos e compartilhar os resultados de forma livre e aberta, permitindo que os experimentos possam ser facilmente reproduzidos e verificados pelos usuários. O sistema permite que vários modelos sejam gerados ao longo do tempo para a mesma espécie, porém somente um deles é exibido como referência. O modelo de referência é sempre o último modelo aprovado para a espécie, pois se espera que cada novo modelo seja melhor que os anteriores. Os modelos gerados ficam disponíveis para serem avaliados pelos especialistas, que podem aprovar ou descartar o resultado. O sistema utiliza dados de ocorrência de espécies disponíveis na rede speciesLink, a Lista de Espécies da Flora do Brasil 2012 como base taxonômica e variáveis ambientais bioclimáticas do WorldClim que afetam a distribuição de grande parte das espécies vegetais:

? Altitude (modelo digital de elevação)
Variação média de temperatura no dia
Temperatura máxima no mês mais quente
Temperatura mínima no mês mais frio
Precipitação no trimestre mais úmido
Precipitação no trimestre mais seco
Precipitação no trimestre mais quente
Precipitação no trimestre mais frio

? O funcionamento do Biogeo é baseado na ferramenta openModeller, podendo utilizar até 5 algoritmos de modelagem, dependendo do número de pontos de ocorrência. Para espécies com menos de 5 pontos gera-se apenas um modelo de dissimilaridade ambiental através do cálculo da distância euclideana ao ponto de ocorrência mais próximo. De 5 a 9 pontos gera-se um modelo com o algoritmo Maxent; de 10 a 19 pontos são gerados dois modelos, um com o Maxent e outro com o GARP Best Subsets (GARP BS). A partir de 20 pontos são utilizados 5 algoritmos: Maxent, GARP BS, Distância Mahalanobis, ENFA e Máquina Vetores de Suporte de classe única (SVM).

O trabalho é realizado separadamente para cada espécie e basicamente envolve: 1) a seleção dos nomes a serem utilizados na busca de registros de ocorrência; 2) a seleção dos registros de ocorrência a serem utilizados no procedimento de modelagem; e 3) a avaliação do modelo gerado. Embora a maior parte dos modelos originais sejam contínuos (i.e., preveem a ocorrência potencial da espécie em uma gama de valores entre 0 e 1), os modelos são também transformados em modelos binários (i.e., prevendo a ocorrência potencial da espécie em valores iguais a 0 ou 1) com base em um limiar de corte, visando facilitar a geração de um modelo de consenso que exibe apenas os locais onde há concordância entre os algoritmos utilizados. Para mostrar o funcionamento escolhemos a espécie Parkia pendula (Willd.) Benth. ex Walp. como exemplo.

O primeiro passo para gerar os modelos de Parkia pendula envolveu a seleção dos nomes a serem utilizados na busca de registros de ocorrência, considerando a possibilidade de haver sinônimos na base de dados da Lista de Espécies da Flora do Brasil ou no Tropicos. Em seguida o supervisor selecionou 50 pontos de ocorrência com a ajuda de filtros automáticos de qualidade que visam evitar a inclusão de registros com problemas de georreferenciamento ou identificação. Os pontos de ocorrência selecionados provêm de 18 herbários integrados à rede speciesLink.

Em seguida, os modelos foram projetados no espaço geográfico para visualização. Como existem mais de 20 pontos disponíveis para esta espécie, foram gerados modelos com base nos 5 algoritmos. No momento, a geração e a projeção dos modelos estão restritas ao território brasileiro porque a ampliação da cobertura geográfica depende de uma série de alterações não triviais, como conhecer os datums utilizados em outros países, ampliar a base de dados de estados e municípios, além de outros detalhes.

Os modelos gerados NÃO representam a distribuição real da espécie, mas sim a distribuição potencial em áreas ambientalmente adequadas à espécie de acordo com os pontos e variáveis ambientais utilizados no procedimento de modelagem. Vários motivos históricos podem ter contribuído para que a espécie não tenha ocupado todas as áreas potencialmente adequadas. Assim, a projeção do modelo é frequentemente maior que a distribuição real. O procedimento de modelagem visa gerar resultados melhores e mais precisos ao longo do tempo à medida que mais registros de ocorrência são disponibilizados. Para avaliar a qualidade dos modelos existem algumas estatísticas, como omissão interna e omissão média. Modelos com pelo menos 20 pontos de ocorrência podem ser avaliados também por meio da AUC (Area under the curve). Os modelos aprovados incluem um perfil ambiental disponível na página de detalhes do procedimento de modelagem. Procedimentos com um mínimo de 10 pontos incluem histogramas das variáveis ambientais com base nos pontos de ocorrência selecionados para a modelagem.

Coordenadas geográficas do local de coleta de espécimes depositados em coleções biológicas são essenciais para entender a distribuição geográfica das espécies e subsidiar a conservação da biodiversidade. Visando auxiliar o georreferenciamento dos espécimes, disponibilizamos 5 ferramentas online que podem ser utilizadas abertamente por qualquer usuário.

Coleções biológicas do mundo todo estão disponibilizando cada vez mais seus acervos online, favorecendo a realização de estudos com diversos fins, sejam acadêmicos ou voltados à conservação da biodiversidade ou ao manejo de recursos naturais. Entretanto, atualmente a maior parte dos espécimes não possui informações sobre as coordenadas geográficas do local onde foram coletados ou têm somente descrições textuais sobre esse local, limitando a compreensão sobre a distribuição das espécies. Visando facilitar e ampliar a capacidade de georreferenciar os espécimes, o CRIA desenvolveu algumas ferramentas online para auxiliar os pesquisadores e curadores das coleções a gerenciar os registros incorporados à rede speciesLink. Ao todo existem 5 ferramentas complementares que podem ser utilizadas abertamente por qualquer usuário.

1. geoLoc: Fornece coordenadas geográficas para um determinado município ou localidade. A busca pode ser feita pelo nome completo ou parcial da localidade ou município, sendo que a informação do estado é opcional.

Na lateral direita, o usuário pode escolher utilizar cada um dos 3 bancos de dados: IBGE, GEONet, speciesLink ou todos (all), que somam aproximadamente 550.000 registros de localidades brasileiras.

O formato de saída também pode ser escolhido: HTML ou MS-Excel.

O usuário pode buscar as localidades ou municípios individualmente ou em lote, importando uma planilha excel (veja o modelo).

Clicando na opção “ver mapa”, um mapa do Brasil é exibido mostrando os pontos onde as localidades foram encontradas. O usuário pode destacar cada localidade no mapa clicando no nome apresentado na tabela auxiliar.

O geoLoc é capaz de calcular uma coordenada para uma determinada distância e direção se a opção do mapa estiver selecionada. Para isso basta informar a distância no campo “distância (km)”, a direção (N, S, E, W, NE, NW, SE ou SW) e clicar sobre a localidade de origem (na tabela). No mapa será exibido o conjunto de coordenadas do ponto selecionado e do ponto calculado, informando o erro inerente ao cálculo da distância.

Veja mais informações sobre o geoLoc.

2. conversor: Permite a conversão de diferentes tipos de representação de coordenadas geográficas e datums disponíveis no Brasil.

Interface do conversor (http://splink.cria.org.br/conversor)

Embora as coordenadas possam ser expressas em diferentes formatos, como o clássico ‘Graus, Minutos e Segundos’ ou UTM, recomenda-se que o formato de graus decimais seja utilizado preferencialmente.

O principal motivo é que o formato GRAUS DECIMAIS não apresenta símbolos, reduzindo assim a chance de incorrer em erros, e é o principal formato utilizado pelos softwares de georreferenciamento. Recomenda-se também utilizar o datum WGS84.

O conversor facilita muito a conversão desses formatos, tanto individualmente quanto em lotes. Para isso, basta colocar as coordenadas em cada uma das linhas do lado esquerdo, selecionar o formato de entrada e saída, o datum e converter.

Veja mais informações sobre o conversor.

3. infoXY : Visa auxiliar as coleções biológicas na validação dos dados geográficos a partir de coordenadas geográficas.

Através da coordenada geográfica, retorna informações sobre o ponto, como o nome do país, estado ou região administrativa e o nome no município ou distrito. Se a coordenada cair no mar, a ferramenta calcula a distância até o país mais próximo.

Pode-se escolher o formato de saída (HTML ou MS-Excel) e ainda ver no mapa mundial a localização da coordenada. ? ? 4. speciesMapper : Permite a visualização de coordenadas em um mapa.

Para utilizá-lo, basta inserir medidas de coordenadas geográficas em graus decimais para visualizar o(s) ponto(s) em um mapa.

É possível controlar o formato, tamanho e cor dos símbolos antes de fazer a projeção. As opções de mapas incluem o mundo, América Central e do Sul e Brasil.

5. spOutlier : Detecta outliers (pontos fora do padrão esperado) para latitude, longitude e altitude.

? O spOutlier ferramenta usa técnicas modificadas por Chapman 1999 para detectar outliers para latitude, longitude e altitude. Permite também a identificação de pontos “na terra” e “no mar”. Selecionando a opção “na terra”, por exemplo, destaca os pontos que ocorrem no mar. Se nenhuma das opções for selecionada serão apenas indicados possíveis outliers. ?

O cadastro de usuários está aberto a todos os especialistas interessados. Não é preciso ser um profundo conhecedor de modelagem para utilizar o sistema, pois se utiliza um procedimento padronizado com algoritmos e variáveis ambientais previamente escolhidas. Por outro lado, é importante que o usuário tenha um bom conhecimento sobre a taxonomia, a nomenclatura e a distribuição geográfica das espécies em questão.

Para participar, entre em contato pelo email biogeo@inct.florabrasil.net, informando nome, instituição e grupo(s) taxonômico(s) que deseja monitorar.

Fonte: http://blog.cria.org.br/2013/11/biogeo.html