Species distribution models: ecological applications for management of biodiversity

Människans nyttjande av jordens resurser innebär stora påfrestningar för den biologiska mångfalden. Många arter har försvunnit, och ekosystemtjänster som är nödvändiga för människors försörjning och välbefinnande är hotade. För förvaltning av den biologiska mångfalden krävs att ekologiska teorier kan användas för att skapa praktiska verktyg. Vilka faktorer som styr djurs, växters och andra organismers utbredning har länge studerats inom ekologin. Dessa kunskaper ligger till grund för en samling ekologiska verktyg som kallas för artutbredningsmodeller eller habitatmodeller. Grundidén med artutbredningsmodeller är att organismers utbredning till stor del styrs av miljöfaktorer, och att det därför är möjligt att med hjälp av matematiska och statistiska modeller prediktera organismers utbredning inom områden där man känner till miljöförhållandena. Artutbredningsmodeller används bland annat för att förutsäga möjliga konsekvenser av klimatförändringar, för att bedöma risken för spridning av främmande arter och för att bedöma tillståndet i miljön (ekologisk status). Målet med detta avhandlingsarbete var att förbättra kunskaperna om artutbredningsmodeller genom att jämföra olika metoder för att modellera artsammansättningar (studie 1) och undersöka hur arters och ekosystems egenskaper påverkar modellers noggrannhet (studie 2). Vid bedömning av ekologisk status med hjälp av modeller brukar vanligtvis hela organismgruppers artsammansättning modelleras. Det finns då två alternativ: antingen kan varje arts utbredning modelleras enskilt, eller så kan information om artsamhället inkluderas i modellerna. I den första studien i avhandlingen undersöktes modeller för växtplankton i sjöar, och resultaten visade att artspecifika modeller var mer noggranna än modeller som byggde på artsamhället sammansättning. Resultaten visade också att växtplankton kan användas för modellbaserade bedömningar av tillståndet i sjöar, vilket är viktigt eftersom EU:s vattendirektiv föreskriver att växtplankton ska användas för klassning av ekologisk status av unionens sjöar. En mängd olika tekniker (statistiska metoder, algoritmer) har utvecklats för att prediktera artutbredningar, men flera studier har visat att skillnaden i noggrannhet är större mellan olika arter än mellan olika modeller. För att modellprediktioner ska vara tillförlitliga är det viktigt att förstå vad skillnaderna mellan arter beror på. En av anledningarna till denna variation kan vara att en del arter inte lyckas sprida sig till alla lämpliga habitat på grund av begränsad spridningsförmåga. Resultaten från den andra studien i avhandlingen, i vilken modeller för bottenfauna (makroevertebrater) och växtplankton i sjöar undersöktes, visade att utbredningen för evertebrater utan vingar eller med sämre flygförmåga inte var svårare att prediktera än utbredningen för evertebrater med god flygförmåga. Det var inte heller svårare att prediktera artsammansättningen i sjöar som antogs vara svårare att kolonisera, det vill säga mindre sjöar och sjöar med mindre avrinningsområden. Resultaten visade dock att artsammansättningen av evertebrater i litoralzonen var svårare att prediktera i sjöar som har relativt få andra sjöar i närheten. Det kan bero på att miljön i litoralzonen är instabil och att populationerna där lättare slås ut, och därför är beroende av återkoloniseringar från närliggande populationer. Resultaten från den här avhandlingen bidrar med kunskaper om artutbredningsmodeller och modelprediktioners osäkerhet, och kan förhoppningsvis användas för att förbättra artutbredningsmodeller som verktyg för förvaltning av den biologiska mångfalden.