Transferability of predictive fish distribution models in two coastal systems

doi-link: 10.1016/j.ecss.2009.03.025
Sundblad, G., Härmä, M., Lappalainen, A., Urho, L., Bergström, U.
Estuarine and Coastal Shelf Science 83: 90–96
Julkaisuvuosi: 2009

Kalojen lisääntymisalueiden sijaintia ennustavien mallien siirrettävyys saaristoalueella

Lajien levinneisyyden ennustemallintamisesta on tullut kätevä työkalu, jolla voidaan tuottaa myös kalojen lisääntymisalueiden sijaintia kuvaavia karttoja hoito- ja suunnittelukäyttöön. Mallinnuksen avulla rajalliset maastohavainnot voidaan yleistää laajemmille alueille. Jotta voitaisiin ymmärtää ja ennustaa laaja-alaisten ympäristömuutosten mahdollisia vaikutuksia eliöihin, pitää lajien levinneisyysmallien toimivuus tarkistaa, ja niiden soveltuvuus ja käyttökelpoisuus uusilla maantieteellisillä alueilla vahvistaa. Kuitenkin tieto tekijöistä, jotka vaikuttavat näiden mallien siirrettävyyteen, eli tarkkuuteen ja virheettömyyteen uudella alueella, on tähän asti ollut puutteellista.

Tässä tutkimuksessa mallinnettiin menestyksekkäästi kahden yleisen kalalajin, hauen (Esox lucius) ja särjen (Rutilus rutilus), pienpoikasten alueellista levinneisyyttä kahdella Pohjois-Itämeren rannikkoalueella käyttämällä mallien ennustemuuttujina muutamaa helposti mitattavissa olevaa ympäristömuuttujaa. Poikas- ja ympäristöhavaintojen yhteyttä mallinnettiin ensin Tammisaaren saaristossa, josta ennustemallit siirrettiin testattaviksi kohdealueelle Saaristomerelle. Mallien siirto uudelle alueelle onnistui hyvin ja pienpoikasten levinneisyyskarttojen tarkkuus osoittautui olevan hyvä tai vähintään kohtuullisen tarkka (erottelukyky ROC 0.75/hauki ja 0.93/särki). Mallien rakennuksessa ja toimivuuden vahvistamisessa käytettiin itsenäisistä havainnoista koostuvia maastoaineistoja ja myös vuosien välinen vaihtelu pyrittiin huomioimaan siten, että aineistoa kerättiin useamman vuoden ajan. Ennustemallinnuksien tuloksena saadut levinneisyyskartat osoittavat, että hauen ja särjen pienpoikasia esiintyy vain matalilla ja suojaisilla rannoilla, ja poikasia löytyi ainoastaan ruovikkorannoilta. Särjen pienpoikasalueet ovat rajautuneet vielä sisemmäksi saariston sisälahdille kuin hauen. Ennustettu hauen ja särjen pienpoikasten levinneisyys osui myös hyvin yksiin kesänvanhojen poikasten levinneisyyden kanssa.

Kun siirrettyjen mallien toimivuutta testattiin toisin päin, eli mallit rakennettiin kohdealueella Saaristomerellä ja niillä ennustettiin poikasten levinneisyyttä alkuperäisellä mallien rakennusalueella Tammisaaren saaristossa, mallien käyttökelpoisuudessa osoittautui olevan suuria lajikohtaisia eroja. Hauenpoikasten levinneisyyttä kuvaava malli oli lähes käyttökelvoton kun taas särjenpoikasmalli oli yhtä tarkka kuin alkuperäinenkin (extROC <0.5/hauki ja 0.95/särki). Tämä eroavaisuus mallien siirrettävyydessä johtuu kahdesta seikasta: (1) käytettäessä epäsuorasti vaikuttavaa ennustemuuttujaa lajin levinneisyyttä mallinnettaessa on yleensä odotettavissa suurempia alueellisia eroja kuin käytettäessä lajin levinneisyyteen suorasti vaikuttavia muuttujia, joita kannattaa mahdollisuuksien mukaan aina suosia mallinnuksen ennustemuuttujina. (2) Ennustemuuttujien vaihteluvälit mallinnettavan lajin esiintymisalueella saattavat vaihdella eri maantieteellisillä alueilla, eli yhtäällä saaristossa lajin lisääntyminen saattaa onnistua tietyn ympäristömuuttujan suhteen paljon kapeammalla vaihteluvälillä verrattuna toisaalle saaristoon, jossa saman muuttujan vaihteluväli saattaa olla suurempi ja lajin lisääntymisaikaisten ympäristöolojen sietoalue myös laajempi. Näytteenotto onkin tärkeä suunnitella niin että muuttujien koko vaihteluvälit tulee huomioitua. Tämän tutkimuksen tulokset korostavat lajien levinneisyyttä ennustavien mallien toimivuuden ja käyttökelpoisuuden kunnollisen testaamisen välttämättömyyttä.

Lisätietoja: Meri Härmä, Antti Lappalainen ja Lauri Urho, RKTL