Site occupancy modeling
Download
1 / 50

’Site occupancy modeling’ - PowerPoint PPT Presentation


  • 130 Views
  • Uploaded on

’Site occupancy modeling’. Studier av mønstre og dynamikk i tilstedeværelse av arter. Torbjørn Ergon 23. feb. 2009. Økologiske studier basert på tilstedeværelse og fravær av arter:. Utbredelse og fordeling Habitatvalg Habitatendringer (indikatorarter) Sameksistens av arter

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' ’Site occupancy modeling’' - brendan-wagner


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Site occupancy modeling

’Site occupancy modeling’

Studier av mønstre og dynamikk i tilstedeværelse av arter

Torbjørn Ergon

23. feb. 2009


Kologiske studier basert p tilstedev relse og frav r av arter
Økologiske studier basert på tilstedeværelse og fravær av arter:

  • Utbredelse og fordeling

  • Habitatvalg

  • Habitatendringer (indikatorarter)

  • Sameksistens av arter

  • Økologiske samfunn

  • Epidemiologi

  • Miljø-overvåkning


Mange m ter registrere arter p
Mange måter å registrere arter på: av arter:

  • Transekter

  • Grundige undersøkelser i et utvalg av en lokalitet

  • Punkttaksering av fuglesang

  • Hårfeller, kamerafeller, ...

  • Undersøkelser av et utvalg individer for å se etter parasitter

  • ...

Vanlig situasjon:

Deteksjon er ikke 100%

Hvis en ikke tar hensyn til dette vil en ofte trekke feil sluttninger!


Registrering og kartlegging av (truede) arter av arter:

- Ikke tilstrekkelig for en fornuftig kartlegging og overvåkning!


REGISTRING av bestemte arter: av arter:

Hvor har en FUNNET artene?


Tilstedev relse av l vsanger i sveits
Tilstedeværelse av løvsanger i Sveits av arter:

Pr(tilstedeværelse av arten)


INNVENTERING: av arter:Hvor ER artene?

Randomisering og statistisk modellering


INNVENTERING: av arter:Hvor ER artene?

Randomisering og statistisk modellering

Replikater som gjør at en kan skille mellom sansynlighetene for deteksjon og sann tilstedeværelse

10101

00110

00000


INNVENTERING: av arter:Hvor ER artene?

Randomisering og statistisk modellering

Replikater som gjør at en kan skille mellom sansynlighetene for deteksjon og sann tilstedeværelse

Mange former for replikater

00000

  • Gjentatte besøk på samme lokalitet på ulike dager

  • Ulike observatører (samtidig) på samme lokalitet

  • ”Stikkprøver” ved samme lokalitet (romlige replikater)

  • Et utvalg individer testet for en sykdom

  • ANNTAR AT ARTEN ER ENTEN TILSTEDE ELLER FRAVÆRENDE I HELE SAMPLING PERIODEN!

10101

00110

00000


Samplingsstruktur
Samplingsstruktur av arter:

Lokal ekstinksjon

Kolonisering

Sesong

1

2

T

Replikater

1

2

...

k1

1

2

...

k2

1

2

...

kT

”Closure”


Deteteksjons-prosess av arter:

Fra virkelighet til data

Feltobservasjoner

000

000

010

001

000

000

110

000

000

000

101

111

Biologisk virkelighet


000 av arter:

000

010

001

000

000

110

000

000

000

101

111

Vi trenger en statistisk modell for sammenhengen mellom en antatt VIRKELIGHET og DATA:

Data

Den antatte virkeligheten beskrives med verdier av parametere i modellen

Virkelighet

Likelihood-funksjon:

L = Pr( Data | Parameterverdier)

Bayesiske metoder:

Forsøker å finne Pr(Parameterverdier|Data) fra L og prior Pr(Parameterverdier)

Maximum likelihood metoden:

Finner parameterverdiene som maksimerer L


L av arter: = Pr( Data | Parameterverdier)

Likelihood-funksjon:

Parametere:

Ψi= Pr( arten er tilstede ved site i)

pij = Pr( arten observeres ved site i og replikat j | tilstedeværelse)

Site (i)

Data (hi)

Beskrivelse

Pr(hi)

1

111

Tilstede, obs. t1, t2, t3

Ψ1 p11 p12 p13

2

101

Tilstede, obs. t1, t3

Ψ2 p21 (1-p22) p23

3

000

Ikke tilstede ELLER Tilstede, aldri obs.

(1-Ψ3)

+ Ψ3 (1-p31) (1-p32) (1-p33)

...

...

...

...

L = Produkt[ Pr(hi) ]


L av arter: = Pr( Data | Parameterverdier)

Likelihood-funksjon:

Parametere:

Ψi : Kan være en funksjon av site-kovariater

pij: Kan være en funksjon av site- og tidskovariater

Site (i)

Data (hi)

Beskrivelse

Pr(hi)

1

111

Tilstede, obs. t1, t2, t3

Ψ1 p11 p12 p13

2

101

Tilstede, obs. t1, t3

Ψ2 p21 (1-p22) p23

3

000

Ikke tilstede ELLER Tilstede, aldri obs.

(1-Ψ3)

+ Ψ3 (1-p31) (1-p32) (1-p33)

...

...

...

...

L = Produkt[ Pr(hi) ]


L av arter: = Pr( Data | Parameterverdier)

Likelihood-funksjon:

EKSEMPEL:

Ψi funksjon av fuktighet: Ψi = exp(β0 + β1 xi)/ (1 + exp(β0 + β1 xi))

pij varierer bare mellom dager, pij = p∙j

Site (i)

Data (hi)

Beskrivelse

Pr(hi)

1

111

Tilstede, obs. t1, t2, t3

Ψ1 p∙1 p∙2 p∙3

2

101

Tilstede, obs. t1, t3

Ψ2 p∙1 (1-p∙2) p∙3

3

000

Ikke tilstede ELLER Tilstede, aldri obs.

(1-Ψ3)

+ Ψ3 (1-p∙1) (1-p∙2) (1-p∙3)

...

...

...

...

L = Produkt[ Pr(hi) ]


Tilstedev relse av l vsanger i sveits1
Tilstedeværelse av løvsanger i Sveits av arter:

Pr(tilstedeværelse av arten)


Hvorfor ikke bruke av arter:Pr( arten observert )?

Pr(tilstedeværelse av arten)

  • Deteksjon sjelden 100%

  • Fullstendig standardisering umulig!

  • Ofte nødvendig/ønskelig å justere innsatsen

  • Robust studiedesign:

    • Variasjon i innsats, værforhold etc. skal bare påvirke usikkerhetsmålet på estimatene og ikke selve estimatene

  • Indekser er lite informative

  • Prosessorientert overvåkning!


Eksempel: av arter:

Basert på registreringer av FUNN:

Andelen av lokaliteter av en gitt habitatkategori hvor art X har blitt funnet i løpet av et år har økt fra 5% til 10% på 10 år

  • Basert på ’occupancy sampling’:

  • Sannsynlighet for tilstedeværelse i habitatet har gått tilbake fra 15% (95% c.i.: 13% til 18%) til 13% (95% c.i.: 12.5% til 13.7%).

  • Sannsynlighet for i det minste én deteksjon gitt at arten er tilstede har økt fra 33% til 77%

  • Sannsynligheten for deteksjon gitt tilstedeværelse ved ett enkelt besøk til et område har økt fra 10% til 15%

  • Sannsynligheten for at tilstedeværelse ved år T gitt tilstedeværelse i år T-1 er 90%, mens sannsynlighet for etablering i et nytt område er 1%

  • Hvis disse ratene forblir uendret vil en få en likevekt mellom lokal utryddelse og nyetableringer ved 9% tilstedeværelse


Ulike typer site occupancy modeller
Ulike typer ’site occupancy’ modeller av arter:

  • Én sesong, én art

  • Flere sesonger

  • Flere sesonger + Flere tilstander

  • Flere arter

  • Flere sesonger + Flere arter



Enkel implementering i winbugs
Enkel implementering i WinBUGS av arter:

Behandler occupancy tilstand i hvert site som en stokastisk binær variabel


Heterogenitet som ikke er tatt hensyn til i modellen
Heterogenitet som ikke er tatt hensyn til i modellen av arter:

Heterogenitet i sannsynlighet for tilstedeværelse:

  • Ikke noe problem: estimater gjelder fortsatt som et gjennomsnitt over lokalitetene

    Heterogenitet i sannsynlighet for deteksjon:

  • Tilstedeværelse vil bli underestimert

  • Kovariater kan ta hensyn til noe av variasjonen

  • Random effects

  • Modellere detekjonssannsynlighet som en funksjon av latent abundance


Modellere detekjonssannsynlighet som en funksjon av latent abundance
Modellere detekjonssannsynlighet som en funksjon av latent abundance

  • Variasjon i deteksjonssannsynligheten lar oss estimere abundance!

  • Antar lik deteksjonssannsynlighet for hvert individ og at de detekteres uavhengig av hverandre


Flere sesonger

Lokal ekstinksjon abundance

Kolonisering

Sesong

1

2

T

Replikater

1

2

...

k1

1

2

...

k2

1

2

...

kT

”Closure”

Flere sesonger


Flere sesonger1
Flere sesonger abundance

S1

S2

S3

Occupied

Unoccupied


Flere sesonger2
Flere sesonger abundance

S1

S2

S3

Not Ext.

Occupied

Ext.

Unoccupied


Flere sesonger3
Flere sesonger abundance

S1

S2

S3

Not Ext.

Occupied

Ext.

Col.

Unoccupied

Not Col.


Flere sesonger4
Flere sesonger abundance

S1

S2

S3

Not Ext.

Not Ext.

Occupied

Ext.

Ext.

Col.

Col.

Unoccupied

Not Col.

Not Col.


Flere sesonger5

S1 abundance

S2

S3

Flere sesonger

Occupied

Unoccupied


Flere sesonger abundance

S1

S2

S3

- Turnover i bebodde lokaliteter:

Pr (bebodd lokalitet ved t+1 er en nyetablering) =

Alternative parameteriseringer med:

- Vekstrate i tilstedeværelse:


Flere sesonger flere tilstander
Flere sesonger + Flere tilstander abundance

  • Ikke bare tilstedeværelse/fravær men også tilstedeværelse i ulike tilstander

  • Eksempler:

    • ‘reproduksjon’ / ’ikke reproduksjon’ / ’fravær’

    • ‘infiserte ind.’ / ‘ingen infiserte ind,’ / ‘fravær’

    • ‘voksne ind.’ / ‘bare juvenile’ / ‘fravær’


Flere sesonger + Flere tilstander abundance

  • Overgangsmatrise:

  • Deteksjonsmatrise:

Observert tilstand

Sann tilstand

0

1

2

0

1

0

0

1

0

2

  • Eksempel med 2 tilstander:

    • 0 = fravær

    • 1 = bare ikke-reproduserende individer

    • 2 = reproduserende individer tilstede


Flere arter
Flere arter abundance

Art

Lokalitet

  • “Arter” kan også representere kjønn, aldersklasser, etc.


Flere arter1
Flere arter abundance

  • Responderer ulike arter likt på miljøvariable?

    • Guild tilhørlighet

  • Felles struktur i deteksjonssannsynlighet:

    • - Fordel når det er lite data på hver art


Flere arter2
Flere arter abundance

  • Artsrikhet:

eller


Flere arter3
Flere arter abundance

  • Sameksistens av arter:

    • Opptrer noen arter oftere eller sjeldnere sammen enn forventet?

Art

Art


Occupancy parametere

Flere arter abundance

Ingen av artene tilstede

Bare art A tilstede

Bare art B tilstede

Både art A og art B tilstede

Occupancy-parametere:

= Pr(Art A er tilstede)

= Pr(Art B er tilstede)

= Pr(Både art A og B er tilstede)


Eksisterer artene oftere eller sjeldnere sammen enn forventet

Flere arter abundance

Eksisterer artene oftere eller sjeldnere sammen enn forventet?

- Hvis artene opptrer uavhengig av hverandre:

- Grad av sameksistens:

- Mulig reparameterisering:


Flere arter abundance

  • Deteksjon av en art kan avhenge av deteksjon av andre arter

  • Deteksjon av en art kan avhenge av tilstedeværelse av andre arter


Flere sesonger flere arter
Flere sesonger + flere arter abundance

  • Ekstinksjons- og kolloniserings-sannsynlighet kan avhenge av tilstedeværelse av andre arter


ISBN abundance 13: 978-0-12-088766-8

ISBN 10: 0-12-088766-5





Workshop i Scotland: abundance

http://www.ruwpa.st-and.ac.uk/distance.workshops/occupancy09.html


ad