O futuro das espécies de plantas invasoras na Caatinga: projeções climáticas e visualização interativa
dc.contributor.advisor | Lopes, Priscila Fabiana Macedo | |
dc.contributor.advisor-co1 | Lucena, Rebecca Luna | |
dc.contributor.advisor-co1ID | https://orcid.org/0000-0003-4670-265X | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7007364724379098 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/0025274238475995 | pt_BR |
dc.contributor.author | Silva, Carlos Leandro Costa | |
dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0000-0002-9808-2301 | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/1357487756960536 | pt_BR |
dc.contributor.referees1 | Costa, Diógenes Felix da Silva | |
dc.contributor.referees2 | Pimentel, Rejane Magalhães de Mendonça | |
dc.date.accessioned | 2024-09-09T17:48:57Z | |
dc.date.available | 2024-09-09T17:48:57Z | |
dc.date.issued | 2024-03-06 | |
dc.description.abstract | The increase in invasive plant species, which can thrive in new environments despite the challenges posed by climate change, represents a significant ecological concern. In this context, the Caatinga, a seasonally dry tropical forest spanning 833,000 km², emerges as a particularly vulnerable ecosystem. Climatic fluctuations may eventually render it even more susceptible to biological invasions, opening up space for restructuring, such as the formation of communities without current analogs. To study the complexities of this vulnerability, we utilized Species Distribution Models (SDMs), projecting the future distribution of 19 plant species already recognized as invasive in the Caatinga under two contrasting climate scenarios, divided into four time intervals up to the year 2100. The modeling procedure was carried out using the Maximum Entropy algorithm (MaxEnt), which is a statistical technique used to model species distributions based on presence data and environmental variables. Presence data and variables were obtained from online databases. These data underwent treatment steps, including the removal of duplicate points and reprojection, clipping, and creating a bias surface. After creating individual models for each species, we overlaid them, resulting in consensus models that offer a more integrated view of the potentially suitable invasion areas in the Caatinga. To further explore the models, we grouped the species into trees, shrubs, herbaceous plants, and grasses. Additionally, we explored the possibility of forming communities without current analogs by the end of the century. The analyses reveal that the same areas, with average annual temperatures between 24 and 27°C and higher precipitation, are more prone to invasions in all time intervals. Trees and grasses were the life forms with a greater amount of invasion-suitable areas. Megathyrsus maximus Jacq., Cenchrus ciliaris L., Cenchrus echinatus L., Dodonaea viscosa Jacq., and Prosopis juliflora (Sw.) DC. are the species with the highest invasion potential in both scenarios. Despite the significant projection of loss of suitable invasion areas in the Caatinga (-46.3% optimistic, -30.1% pessimistic, between the first and last time intervals), specific hotspots, such as higher altitude and more humid areas, could still form communities without analogs, particularly under ecosystemic stress induced by climate change. This raises significant concerns about the survival of native species, which are pressured by their physiological and resource limitations. In this context, the importance of relevant measures to protect the Caatinga ecosystem and halt its biodiversity loss is highlighted. This is in line with the achievement of UN Sustainable Development Goal 15 (Life on Land) of the 2030 Agenda, by adding new knowledge that can support the protection of this unique ecosystem. As a means to facilitate the dissemination of the generated results and their application in public policies, an interactive R/Shiny application was also developed to compose the second chapter of this dissertation. The R programming language was used, implementing essential libraries and functions, such as the Shiny package and complementary web technologies. SDMs for each species, by life form, and the resulting modeling consensuses were stored and organized in specific directories to facilitate script reading and promote visualization on the internet. Dynamic data (tables) were structured in separate directories to ensure efficiency in management. The hosting service identification was based on publications made between 2014 and December 2023. The initial screen design was defined to ensure a user-friendly experience. This application can be observed at https://llle.shinyapps.io/SDM_App_2024/. This tool serves as a connection between academic research and its practical application. It allows users to visualize all figures generated in species distribution modeling, understand the application development process, and thus apply this knowledge in their own research. | pt_BR |
dc.description.resumo | O aumento de espécies de plantas invasoras, que podem prosperar em novos ambientes apesar dos desafios impostos pelas mudanças climáticas, representa uma preocupação ecológica significativa. Nesse contexto, a Caatinga, uma floresta tropical sazonalmente seca que se estende por 833.000 km², emerge como um ecossistema particularmente vulnerável. As oscilações climáticas podem eventualmente torná-la ainda mais vulnerável a invasões biológicas, abrindo espaço para reestruturações, como a formação de comunidades sem análogos atuais. Para estudar as complexidades dessa vulnerabilidade, utilizamos Modelos de Distribuição de Espécies (MDEs), projetando a distribuição futura de 19 espécies de plantas já reconhecidas como invasoras na Caatinga sob dois cenários climáticos contrastantes, divididos em quatro intervalos de tempo até o ano de 2100. O procedimento de modelagem foi realizado utilizando o algoritmo de máxima entropia (MaxEnt), que é uma técnica estatística utilizada para modelar distribuições de espécies com base em dados de presença e variáveis ambientais. Os dados de presença e as variáveis foram obtidos de bases de dados online. Esses dados passaram por etapas de tratamento, incluindo a remoção de pontos duplicados e a reprojeção, recorte e criação de uma superfície de viés. Após a criação dos modelos individuais de cada espécie, realizamos uma sobreposição entre eles, resultando em modelos consensuais que oferecem uma visão mais integrada da área potencialmente adequada para invasão na Caatinga. Para aprofundar a exploração dos modelos, agrupamos as espécies em árvores, arbustos, herbáceas e gramíneas. Adicionalmente, exploramos a possibilidade de formação de comunidades sem análogos atuais até o final do século. As análises revelam que as mesmas áreas, com temperaturas médias anuais entre 24 e 27°C e maior precipitação, estão mais propensas a invasões em todos os intervalos de tempo. Árvores e gramíneas foram as formas de vida com uma maior quantidade de áreas aptas à invasão. Megathyrsus maximus Jacq., Cenchrus ciliaris L., Cenchrus echinatus L., Dodonaea viscosa Jacq. E Prosopis juliflora (Sw.) DC. São as espécies com maior potencial de invasão em ambos os cenários. Apesar da projeção significativa ser de perda de áreas adequadas para invasões na Caatinga (-46,3% otimista, -30,1% pessimista, entre os primeiros e últimos intervalos de tempo), hotspots específicos, tais como áreas de maior altitude e mais úmidas, ainda poderiam formar comunidades sem análogos, particularmente sob o estresse ecossistêmico induzido pelas mudanças climáticas. Isso suscita preocupações significativas sobre a sobrevivência das espécies nativas, que são pressionadas por suas limitações fisiológicas e de recursos. Neste contexto, destaca-se a importância de medidas relevantes para proteger o ecossistema da Caatinga e deter a sua perda de biodiversidade. Isto está de acordo com a consecução da ODS 15 (Vida Terrestre) da Agenda 2030 das Nações Unidas, ao agregar novos conhecimentos que podem subsidiar a proteção desse ecossistema único. Como forma de facilitar a disseminação dos resultados gerados e facilitar sua aplicação em políticas públicas, aqui também foi desenvolvida uma aplicação interativa R/Shiny para compor o segundo capítulo desta dissertação. Utilizou-se a linguagem de programação R, implementando bibliotecas e funções essenciais, como o pacote Shiny e tecnologias web complementares. Os MDEs de cada espécie, por forma de vida, e os consensos resultantes da modelagem foram armazenados e organizados em diretórios específicos para facilitar a leitura do script e promover a sua visualização na internet. Já os dados dinâmicos (tabelas) foram estruturados em diretórios separados para garantir eficiência no gerenciamento. A identificação do serviço de hospedagem foi feita com base nas publicações feitas entre 2014 e dezembro de 2023. O design da tela inicial foi definido para garantir uma experiência amigável ao usuário. Esta aplicação pode ser observada em https://llle.shinyapps.io/SDM_App_2024/. Esta ferramenta serve como uma conexão entre a pesquisa acadêmica e sua aplicação prática. Ela permite aos usuários visualizarem todas as figuras geradas na modelagem de distribuição de espécies, compreenderem o processo de desenvolvimento da aplicação e, assim, aplicarem esse conhecimento em suas próprias pesquisas. | pt_BR |
dc.identifier.citation | SILVA, Carlos Leandro Costa. O futuro das espécies de plantas invasoras na Caatinga: projeções climáticas e visualização interativa. Orientadora: Dra. Priscila Fabiana Macedo Lopes. 2024. 84f. Dissertação (Mestrado em Desenvolvimento e Meio Ambiente) - Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/60069 | |
dc.language | pt_BR | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFRN | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFRN | pt_BR |
dc.publisher.program | PROGRAMA REGIONAL DE PÓS-GRADUAÇÃO EM DESENVOLVIMENTO E MEIO AMBIENTE - PRODEMA | pt_BR |
dc.publisher.program | PROGRAMA REGIONAL DE PÓS-GRADUAÇÃO EM DESENVOLVIMENTO E MEIO AMBIENTE - PRODEMA | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.subject | Floresta tropical sazonal seca (FTSS) | pt_BR |
dc.subject | Mudanças climáticas | pt_BR |
dc.subject | Espécies não-nativas | pt_BR |
dc.subject | Modelo de distribuição de espécies (MDEs) | pt_BR |
dc.subject | Aplicação Shiny | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS | pt_BR |
dc.title | O futuro das espécies de plantas invasoras na Caatinga: projeções climáticas e visualização interativa | pt_BR |
dc.title.alternative | Future of invasive plant species in the Caatinga: climatic projections and interactive visualization | pt_BR |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
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