Inferring Ecological Processes from Spatial Data

Näytä kaikki kuvailutiedot

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-3947-4
Julkaisun nimi: Inferring Ecological Processes from Spatial Data
Tekijä: Jousimo, Jussi
Muu tekijä: Helsingin yliopisto, bio- ja ympäristötieteellinen tiedekunta, biotieteiden laitos
Opinnäytteen taso: Väitöskirja (artikkeli)
Tiivistelmä: Environmental and ecological processes drive interactions between organisms in space and time. Inferences from observations, that are dependent and measure the processes of interest indirectly, require an appropriate statistical approach that accounts for the processes' autocorrelation and stochasticity. While acknowledged by ecologists, the presence of spatial dependencies is often ignored. We developed a spatio-temporally explicit statistical framework and considered three case studies in spatial population ecology. In the first study, we conducted a simulation study by mimicking a large-scale and long-term survey of a sparsely populated hypothetic species. The spatio-temporal approach provided density estimates which were found to be unbiased and more precise compared to the baseline models. Furthermore, the model was able to uncover missing observations if there were nearby observations. In addition, we developed a method to estimate population densities for habitat types that were not covered in the study by utilizing individual-level GPS movements data. During winter, the Eurasian red squirrel (Sciurus vulgaris) depends on cone seeds as its main source of nutrition and it is preyed on by several predators. In the second case study, we combined data from surveys of almost 30 years of multiple species in Finland and applied the spatio-temporal framework to find the effect of adjacent trophic interactions on the population dynamics of the red squirrel. The results showed that the population fluctuations of the red squirrel appears to be mostly driven by bottom-up effects such as the cone yield. Positive association with the predator abudance likely results from a shared preference for the habitat rather than predation, but local variation may exists. Powdery mildew (Podosphaera plantaginis) is a fungal disease that infects the plant Plantago lanceolata. In the Åland island of Finland, the plantago is found in a network of meadows and occupancy of the mildew was observed by a ten-year survey. The pathogen follows metapopulation dynamics with occasional colonizations and extinctions of local populations in the host network. Ecological theory predicts that the more isolated populations of a host plant are less susceptible to an infection. On the other hand, higher rates of gene flow in more connected areas facilitate the evolution of resistance. In the last study, by applying the spatio-temporal approach, we found the spatial connectivity to correlate negatively with the occupancies and colonizations and positively with the extinctions. A laboratory experiment confirmed that the plantago is more resistant in more dense sub-networks. We hypothesize this to be a result of a higher gene flow in more dense sub-networks and/or an ability to invest in resistance more in nutritionally rich areas.Ekologisten ilmiöiden toimintaan liittyy aika ja tila. Tämä näkyy esimerkiksi siten, että luonnossa lähellä toisiaan olevat kohteet muistuttavat enemmän toisiaan kuin kaukana olevat, mikä kertoo lajien sopeutumisesta erilaisiin olosuhteisiin. Populaatioekologia tutkii lajien yksilöistä koostuvien joukkojen käyttäytymiseen liittyviä ilmiöitä ja tästä saatavia tietoja voidaan hyödyntää esimerkiksi luonnonsuojelua koskevassa päätöksenteossa. Tässä väitöskirjassa keskityimme kehittämään tilastollisia menetelmiä, jotka ottavat huomioon erityisesti ajan ja paikan vaikutuksen sekä soveltamaan menetelmiä kolmeen eri populaatioekologiseen tutkimusasetelmaan. Ensimmäinen näistä perustuu simuloituun aineistoon, jolla pyrimme testaamaan menetelmää populaatiokoon määrittämiseksi yhdistelemällä tietoja eläinten jäljistä, ympäristöstä ja GPS-seurannasta. Menetelmä tuotti selvästi tarkempia tuloksia kuin mallit, jotka eivät huomioi tilaa tai aikaa. Toisessa tutkimuksessa sovelsimme menetelmää Suomessa kattavasti kerättyyn oravan (Sciurus vulgaris) talvilaskenta-aineistoon. Tarkastelimme käpyjen ja petojen määrän sekä metsä- ja peltoympäristöjen vaikutusta oravan esiintymiseen. Tulokset viittaavat siihen, että oravien lukumäärään vaikuttaa erityisesti käpyjen runsaus, vaikka petojen määrä on yhteydessä oraviin. Arvelemme taustalla vaikuttavan ilmastoon liittyvät tekijät sekä petojen mieltymyksen samantyyppiseen elinympäristöön oravan kanssa, vaikkakin alueellista vaihtelua saattaa esiintyä. Viimeisessä tutkimuksessa tarkastelimme härmän (Podosphaera plantaginis) esiintymistä heinäratamon (Plantago lanceolata) lehdillä ja siihen liittyviä tekijöitä. Aineisto on kerätty Ahvenanmaan niityiltä, joilla heinäratamo esiintyy. Evoluutio kehittää ratamon vastustuskykyä härmää vastaan, mutta toisaalta niittyjen läheisyys edistää härmän leviämistä. Tutkimuksessa havaitsimme, että läheisyys vaikuttaa uusiin tartuntoihin ja härmän selviytymiseen talven yli negatiivisesti sekä vetäytymiseen positiivisesti. Laboratoriokokeet vahvistivat ratamon olevan vastustuskykyisempi niityillä, joita on tiheässä. Tämä on mahdollisesti seurausta siitä, että tiheillä alueilla ratamo pystyy kehittämään paremman vastustuskyvyn vaihtamalla geenejä helpommin tai investoimaan vastustuskykyyn ravinteikkaamman maan ansiosta.
URI: URN:ISBN:978-951-51-3947-4
http://hdl.handle.net/10138/229660
Päiväys: 2018-01-12
Avainsanat:
Tekijänoikeustiedot: Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.


Tiedostot

Tiedosto(t) Koko Formaatti Näytä

Tähän julkaisuun ei ole liitetty tiedostoja

Viite kuuluu kokoelmiin:

Näytä kaikki kuvailutiedot