Primer modelo del riesgo de invasión de Vespa velutina en Cataluña

Transcripción

1 Primer modelo del riesgo de invasión de Vespa velutina en Cataluña Joan Pino Jara Andreu Enrique Álvarez Septiembre de 2014

2 INTRODUCCIÓN La avispa asiática (Vespa velutina) es un himenóptero invasor en Europa, que fue detectado en Francia por primera vez en Lot-et-Garonne. Los individuos aclimatados en Francia pertenecen a la variedad nigrithorax y su color es predominantemente castaño. Probablemente provienen de hembras que podrían haber sido introducidas con cerámica importada de China por un horticultor de Lot-et-Garonne. En los últimos años, esta avispa se ha extendido ampliamente por la mayor parte del sudoeste de Francia (Villemant et al., 2006). En la península Ibérica es actualmente abundante en el País Vasco y Navarra. También se ha detectado en Portugal, Bélgica e Italia. Recientemente, la especie se ha empezado a encontrar también en Cataluña. A partir del año 2012 empiezan a abundar las citas, concentradas en las comarcas del noreste. La rápida progresión de la especie en los territorios vecinos del sur de Francia y norte de España y el impacto potencial de la especie sobre las explotaciones apícolas han movido al Departament d'agricultura, Ramaderia, Pesca, Alimentació i Medi Natural de la Generalitat de Cataluña (DAAM) a poner en marcha medidas de control de la especie. A menudo, los mecanismos de prevención de les invasiones son normalmente mucho más efectivos que los que se pueden aplicar para el control y la erradicación de aquellas que ya se han producido (Andreu 2011). Por este motivo, el DAAM encargó al CREAF la realización de un modelo de la distribución potencial -o riesgo de invasión- de la especie en Cataluña dentro del proyecto EXOCAT, dedicado a la recogida y análisis de datos sobre les especies exóticas de Cataluña. Diversos autores (p.e. Villemant et al. 2011) han desarrollado modelos de la distribución potencial de la especie en Europa, pero a una resolución espacial y temática muy escasa para su utilización en gestión a escala regional. METODOLOGÍA El objetivo ha sido, por tanto, desarrollar un modelo predictivo espacialmente explícito del riesgo de invasión de Vespa velutina en Cataluña, lo suficientemente detallado para que sea útil a los gestores. En el caso de las invasiones biológicas, normalmente se cuenta solo con datos de presencia de la especie, es decir, citas correspondientes a los puntos donde se ha encontrado y se desconocen por tanto las zonas donde la especie es ausente. Esto impide la utilización de métodos clásicos como los modelos lineales generales (GLM) o generalizados (GLZ). Así mismo, en los últimos tiempos se ha generalizado el uso de modelos bayesianos o de máxima entropía para la modelización de la distribución potencial de especies a partir de citas puntuales (Elith et al. 2011; Marcer et al. 2013) que se han ensayado con éxito también con datos bibliográficos de plantas invasoras (Marcer et al. 2012). Pero esta tarea ha topado con la dificultad de contar con un número de citas de la especie muy escaso, limitación, por otra parte, obvia en el inicio de todo proceso de invasión. Con tal de superar esta dificultad se ha optado por desarrollar este modelo de riesgo en un territorio cercano e invadido per la especie, y proyectarlo después sobre el territorio de Cataluña.

3 Como territorio cercano se ha escogido la comunidad autónoma de Navarra per diversas razones. En primer lugar porque Navarra es probablemente el territorio cercano invadido por Vespa velutina con el clima más similar al de Cataluña. Por otro lado, la invasión de Vespa velutina en Navarra ha progresado notablemente durante los últimos años, y se han recogido datos precisos de la localización de muchos nidos de la especie durante este tiempo. Y, finalmente, Navarra cuenta con información geográfica de calidad (recogida en el Sistema de Información Territorial de Navarra; SITNA; sitna.navarra.es) sobre los diversos factores ambientales relacionados con la expansión de la especie, herramienta esencial para la modelización de su distribución. La modelización del riesgo de invasión de Vespa velutina en Navarra se ha llevado a cabo con el software MaxEnt, específico para el desarrollo de modelos de máxima entropía. Los datos de la localización de los nidos de avispa en Navarra (n=152) fueron proporcionados por Jokin Larumbe, del Servicio de Conservación de la Biodiversidad del Gobierno de Navarra. A partir de la información recogida por la Dra. Jara Andreu y de los modelos previos a escala europea (Villemant et al. 2011) se seleccionaron cuatro factores ambientales potencialmente relacionados con la distribución de la especie: 1) La temperatura media, obtenida a partir del Atlas Climático Digital de la Península Ibérica ( 2) La precipitación anual, obtenida de la misma fuente. 3) La proximidad a cursos de agua, calculada a partir de la red de cursos fluviales principales de Navarra obtenida del SITNA. 4) El tipo de hábitat, obtenido del mapa del Sistema de Ocupación del Suelo de España (SIOSE) de Navarra, obtenido también del SITNA y reclasificado en 10 categorías básicas. Para llevar a cabo la proyección del modelo en Cataluña se han obtenido, para este territorio, capas similares a las de Navarra. La temperatura media y la precipitación anual se han obtenido del Atles Climàtic Digital de Catalunya ( La proximidad a los cursos de agua se ha calculado a partir de la cartografía de las masas de agua de Cataluña proporcionada por el ACA. Finalmente, se ha generado una reclasificación de la última edición (2009) del Mapa de Cobertes del Sòl de Catalunya ( similar a la utilizada en Navarra. Todas las capas de ambos territorios se han preparado en una resolución de 50 m, la cual ha sido también la resolución de los modelos de riesgo de invasión resultantes. RESULTADOS Los resultados de la modelización del riesgo de invasión por Vespa velutina en Navarra se muestran en la Fig. 1. Se observa una concentración del riesgo de invasión en las zonas de clima más oceánico (valles de las montañas Vasco-Cantábricas) y en zonas de clima relativamente templado y húmedo (cuencas y valles prepirenaicos), quedando excluidas de estas zonas de máximo riesgo las zonas más frías del norte (sierras y macizos pirenaicos y prepirenaicos). También muestran un riesgo de invasión relativamente bajo las regiones de

4 clima mediterráneo continental de la mitad sur, exceptuando en éstas los principales cursos fluviales, que muestran un cierto riesgo de invasión. Fig. 1. Modelo de riesgo de invasión de Vespa velutina en Navarra La bondad de los modelos de máxima entropía se mide a partir de la curba ROC (Receiver Operating Characteristic), que recoge la relación entre los positivos verdaderos (es a decir, las localidades bien clasificadas por el modelo; eje de las Y) respecto a los falsos negativos (es decir las clasificadas como ausencias; eje de las X) para a un determinado valor umbral de

5 discriminación entre presencia y ausencia de la especie. Se mide, entonces, que el área bajo la curva ROC sea notablemente superior a 0.5, cosa que indica una capacidad predictiva nula (la proporción de valores bien y mal predichos es equivalente para cualquier valor umbral). El modelo obtenido para Navarra ha resultado ser notablemente preciso, con un área bajo la curva (AUC) superior a 0.95 (Fig.1). La gráfica indica que los positivos verdaderos (valores bien predichos) aumentan sistemáticamente al principio sin que los falsos negativos lo hagan hasta que prácticamente no queden valores per predecir. Fig. 2. Curva ROC o de relación entre los positivos verdaderos (localidades bien clasificadas por el modelo; eje de las Y) y los falsos negativos (localidades clasificadas como ausencias; eje de las X) para un determinado valor umbral de discriminación entre presencia y ausencia de la especie. Se muestran los datos del modelo de Navarra (curva roja) y de una predicción aleatoria (curva negra). En ambos casos se indica el área bajo la curva (AUC). El modelo resultante contiene las cuatro variables seleccionadas, pero el porcentaje de variancia que explica cada una de ellas es muy diferente (Tabla 1). Las variables climáticas explican más de un 85% de la variancia en la distribución de las localidades. En la Fig. 3 se muestra la forma de las curvas de respuesta del riesgo de invasión en relación con los diversos factores ambientales. Se observa que el riesgo de invasión aumenta con la temperatura y con la precipitación. También se ve modulado por el tipo de hábitat y disminuye rápidamente con la distancia a los cursos fluviales, pero ambos factores explican menos de un 15% de la variancia del modelo.

6 Tabla 1. Porcentaje de la variancia explicada per las diversas variables en el modelo de máxima entropía de Navarra Variables Variancia explicada (%) Pluviosidad anual 54.5 Temperatura media 32.2 Hábitats 8.9 Distancia a los cursos fluviales Precipitación anual (mm) Temperatuta mitjana (ºC) Temperatura media (ºC) Urbà Aigua Lúdic Urbà discontinu Matollars Caducifolis Agrícola Esclerofil les Coníferes Altres Hábitats Hàbitats Distancia a los cursos fluviales (m) Distància als cursos fluvials (m) Fig. 3. Probabilidad de invasión de Vespa velutina en Navarra en función de los valores de las diversas variables predictoras La transposición a Cataluña de este modelo topa con el problema de que las condiciones ambientales de Navarra no son totalmente coincidentes con las de nuestro territorio. La Fig. 4 muestra el porcentaje de divergencia (valores negativos) o de convergencia (valores positivos) entre las condiciones ambientales de Cataluña (en relación con los cuatro factores estudiados) y las de Navarra. Se puede observar que las variables ambientales divergen especialmente en

7 dos áreas, probablemente a causa del clima: las áreas de alta montaña y las costeras. En ellas conviene ser prudentes a la hora de interpretar los resultados del modelo. El modelo resultante para Cataluña ofrece, en todo caso, una patrón de riesgo de invasión de Vespa velutina relativamente coherente con los datos observados (Fig. 5), que se localizan en estos momentos en las comarcas del noreste de Cataluña. Por consiguiente, las áreas más favorables para la especie se sitúan en las comarcas litorales y pre litorales del triangulo formado por el Vallès Occidental, el Alt Empordà y el Ripollès. Más al sur, las áreas favorables para la especie son más escasas y solo los Ports ofrecen un área extensa favorable a la especie. Solo algunos sectores puntuales del prelitoral y litoral sur (Ordal, Prades) parecen ofrecer un ambiente favorable a la especie. Según el modelo obtenido, por tanto, la distribución de Vespa velutina en Cataluña quedaría relativamente limitada a los sectores más térmicos de la Cataluña húmeda, y quedarían excluidos los sectores más mediterráneos o continentales a causa de su menor precipitación, y los sectores de montaña a causa, probablemente, de su menor temperatura media. Fig. 4. Convergencia (azules) y divergencia (rojos) entre los factores ambientales de Cataluña y Navarra

8 DISCUSIÓN El presente estudio es, según nuestros datos, el primero que intenta modelizar la distribución potencial de Vespa velutina en Cataluña y también uno de los pocos que lo hace a una escala regional relevante para la gestión del territorio y del patrimonio natural. El modelo obtenido es en el fondo un modelo del riesgo de invasión de la especie en Cataluña y, por tanto, constituye una herramienta potente de prevención en un momento en que la especie acaba de llegar a este territorio. Por tanto, puede ayudar a desarrollar una estrategia de lucha contra la especie, identificando las áreas del territorio más vulnerables a la invasión, donde haría falta concentrar las acciones. De todas formas, se debe utilizar este modelo con mucha prudencia, ya que ha sido obtenido por proyección del modelo resultante para Navarra, y esto tiene algunos inconvenientes: En primer lugar, cabe destacar que Cataluña y Navarra no son totalmente coincidentes en cuanto a sus condiciones ambientales, tal como pone de manifiesto la Fig. 4. Probablemente esto es debido a las diferencias climáticas entre ambos territorios. Cataluña presenta una diversidad climática más elevada que Navarra e incluye climas más cálidos y secos (mediterráneos) y más fríos (alta montaña pirenaica y pre pirenaica) poco o nada representados en Navarra. Por otra parte, el proceso de invasión de Vespa velutina en Navarra es relativamente reciente (se inició en 2010, aunque la especie ya es abundante en toda la mitad norte de la comunidad). Esto puede producir sesgos en el modelo debido a fenómenos de autocorrelación espacial entre las observaciones (debidos, por ejemplo, a la existencia de frentes de invasión). En todo caso, 152 observaciones son suficientes para una buena modelización. Además, los datos de Navarra son los mejores con los que podemos contar para modelizar el riesgo de invasión en Cataluña a causa del relativo parecido ambiental entre ambas regiones. Por este motivo se continúa en contacto con los técnicos del gobierno de Navarra a fin de conseguir datos más recientes (2013 y 2014) para refinar el modelo obtenido con colonizaciones eventuales en sectores nuevos de Navarra.

9 Fig. 5. Mapa del riesgo (probabilidad) de invasión de Vespa velutina en Cataluña. Riesgo de invasión

10 BIBLIOGRAFÍA Andreu J (2011) Management of alien plants in Spain: from prevention to restoration. Tesis doctoral inédita, UAB. Elith J, Phillips SJ, Hastie T, Dudík M, Chee YE, Yates CJ (2011) A statistical explanation of MaxEnt for ecologists. Diversity and Distributions 17 (1), Marcer A, Pino J, Pons X, Brotons L (2012) Modelling invasive alien species distributions from digital biodiversity atlases. Model upscaling as a means of reconciling data at different scales. Diversity and Distributions 18: Marcer A (2013) A contribution to the use, modelling and organization of data in biodiversity conservation. Tesis doctoral inédita, UAB. Villemant, C., Haxaire, J., Streito, J.C. (2006) Premier bilan de l invasion de Vespa velutina Lepeletier en France (Hymenoptera, Vespidae). Bulletin de la Société Entomologique de France 111: Villemant C, Barbet-Massin M, Perrard A, Muller F, Gargominy O, Jiguet F, Rome Q (2011) Predicting the invasion risk by the alien bee-hawking yellow-legged hornet Vespa velutina nigrithorax across Europe and other continents with niche models. Biological Conservation 144: