Application of integrated species distribution models in parasitic diseases prevention and control: a review / 中国血吸虫病防治杂志

Species distribution model, a mathematical model theoretically based on the temporal and spatial locations of species in the ecosystem and their associations with other species, is useful to display the current species distribution and predict the future species distribution, which has been widely applied in ecology, biogeography and spatial transmission of infectious diseases. Integrated species distribution model is a comprehensive, summative and reliable combination model that simultaneously uses multiple species distribution models or integrates multiple data sources for modeling. This review describes the theory and classification of species distribution models, and summarizes the creation and verification of integrated species distribution models and their applications in parasitic disease prevention and control. During the practical applications of integrated species distribution models, the study scale, niche matching, big data utilization, combination of multidisciplinary methods and knowledge background and ecological implications should be emphasized.

Construction of a forecast system for prediction of schistosomiasis risk in China based on the flood information / 中国血吸虫病防治杂志

Objective To create a model based on meteorological data to predict the regions at risk of schistosomiasis during the flood season, so as to provide insights into the surveillance and forecast of schistosomiasis. Methods An interactive schistosomiasis forecast system was created using the open-access R software. The schistosomiasis risk index was used as a basic parameter, and the species distribution model of Oncomelania hupensis snails was generated according to the cumulative rainfall and temperature to predict the probability of O. hupensis snail distribution, so as to identify the regions at risk of schistosomiasis transmission during the flood season. Results The framework of the web page was built using the Shiny package in the R program, and an interactive and visualization system was successfully created to predict the distribution of O. hupensis snails, containing O. hupensis snail surveillance site database, meteorological and environmental data. In this system, the snail distribution area may be displayed and the regions at risk of schistosomiasis transmission may be predicted using the species distribution model. This predictive system may rapidly generate the schistosomiasis transmission risk map, which is simple and easy to perform. In addition, the regions at risk of schistosomiasis transmission were predicted to be concentrated in the middle and lower reaches of the Yangtze River during the flood period. Conclusions A schistosomiasis forecast system is successfully created, which is accurate and rapid to utilize meteorological data to predict the regions at risk of schistosomiasis transmission during the flood period.

Redescription of the snake Lachesis melanocephala (Squamata: Viperidae): Designation of a neotype, natural history, and conservation status / Redescripción de la serpiente Lachesis melanocephala (Squamata: Viperidae): designación del neotipo, historia natural y estado de conservación

Introduction: The Black-headed Bushmaster (Lachesis melanocephala) is a large venomous snake that inhabits tropical moist forest, wet forest, montane and premontane wet forest in Southwestern Costa Rica and extreme Western Panama. Objective: We assign a neotype for the species due to the loss of the original holotype and update the information on its geographical distribution, natural history, and conservation status. Methods: To determine the conservation status of L. melanocephala, we modeled its potential distribution using the species` locality records and distribution modeling analysis implemented in MaxEnt. Based on the species' potential distribution, we evaluate the loss of its original habitat and estimate the percentage of its distribution area that is currently protected by the country's protected area system. Results: The potential distribution of the species was estimated at 10 139 km2, including areas where the species currently occurs and historical areas where the species has been registered but is nowadays considered locally extinct. About 29 % of that potential distribution overlaps with protected wild areas, so less than a third of the potential distribution of the species is under protection. Conclusions: During the last decade, accelerated habitat loss and growing evidence of declining natural populations indicate the need for urgent protective measures to prevent the extinction of this species in the foreseeable future.

Introducción: La serpiente Plato Negro (Lachesis melanocephala) es una especie venenosa de gran tamaño, endémica de los bosques lluviosos del Pacífico sur y suroeste de Costa Rica y el extremo oeste de Panamá. Objetivo: Se asigna un neotipo para la especie debido a la pérdida del holotipo original y se presentan datos actualizados de su distribución geográfica, historia natural y estado de conservación. Métodos: Para determinar el estado de conservación de L. melanocephala, reconstruimos su distribución potencial utilizando los registros de localidad de la especie y el análisis de modelado de distribución implementado en MaxEnt. En función de la distribución potencial de la especie, evaluamos la pérdida de su hábitat original y calculamos el porcentaje de su área de distribución que actualmente está protegida por el sistema de áreas protegidas del país. Resultados: La distribución potencial de la especie se estimó en 10 139 km2, incluyendo áreas donde la especie se encuentra actualmente y áreas históricas donde la especie se ha registrado, pero se considera localmente extinta. Cerca del 29 % de esa distribución potencial se traslapa con áreas silvestres protegidas, por lo que menos de una tercera parte de la distribución potencial de la especie está bajo protección. Conclusiones: La degradación acelerada de su hábitat y la disminución evidente de sus poblaciones durante la última década señalan la necesidad de tomar medidas urgentes de protección para evitar el riesgo de extinción a corto plazo o mediano plazo.

Trends and biases in global scientific literature about ecological niche models / Tendências e vieses na literatura científica mundial sobre modelos de nicho ecológico

Abstract Recently, ecological niche models have been employed to investigate the potential geographical distribution of species. However, it is necessary to analyze the vast number of publications on this topic to understand the trends and biases of research using ecological niche models (ENMs). Therefore, this study aims to investigate trends in the scientific literature regarding studies on ENMs. For the quantitative analysis of the literature on ENMs, we performed a search in the Thomson ISI (Web of Science) database between 1991 and 2013. The search identified 3042 papers containing preselected keywords in either the title or abstract. The results showed that the number of papers has increased over the years (r=0.77, P<0.001), with a sharp increase in recent years, highlighting the widespread use of the ENMs. There was an increase in the diversity of journals that published papers about ENMs (r=0.97, P<0.001). The research was conducted in different countries, predominantly the United States of America (550 papers), and the most commonly used method was the Maximum Entropy method (312 papers). Regarding the taxonomic group, most research has been conducted on plants (402 papers, or 28.36% of the total). There was no relationship between the modeling method used and the taxonomic group studied (χ2=4.8, P=0.15). Finally, the wide availability of biological, environmental and computational resources has elicited the broad use of tools for ENMs. Despite the conceptual discussions of the ENMs, this method is currently the most effective way to evaluate the potential geographical distribution of species, and to predict the distribution under different environmental conditions (i.e., future or past scenarios).

Resumo Recentemente, modelos de nicho têm sido empregados para investigar a distribuição geográfica potencial de espécies. Porém, é necessário analisar a vasta quantidade de publicações sobre o referido tema, a fim de compreender as tendências e vieses das pesquisas que usam modelos de nicho ecológico (MNEs). Portanto, esse trabalho tem por objetivo investigar as tendências da literatura científica de trabalhos sobre MNEs. Para a análise quantitativa das publicações sobre MNEs, foi realizada uma busca na base de dados Thomson ISI (Web of Science), entre o período de 1991 a 2013. A pesquisa agrupou 3042 documentos que continham nas palavras-chave, no título ou no resumo os termos selecionados para a busca. Os resultados mostraram que de forma geral o número de artigos tem aumentado ao longo dos anos (r=0,77, P<0,001), com um acentuado crescimento nos anos mais recentes, destacando o amplo uso de MNEs. Ao longo dos anos percebeu-se um aumento da diversidade de revistas que publicam sobre o assunto (r=0,97, P<0,001). As pesquisas têm sido desenvolvidas em diferentes países, com predomínio dos Estados Unidos (550 artigos) e o método mais utilizado foi o de Máxima Entropia (312 artigos). Quanto ao grupo taxonômico, a maioria dos estudos tem ocorrido com plantas (402 artigos ou 28,36% do total de artigos). Não houve relação entre método de modelagem e grupo taxonômico (χ2=4,8, P=0,15). Por fim, a ampla disponibilidade de dados biológicos, ambientais e recursos computacionais tem propiciado um amplo uso de MNEs. Apesar das discussões conceituais sobre MNEs, o método atualmente é o mais eficaz para conhecer a distribuição geográfica potencial das espécies e ainda projetar essa distribuição sob diferentes condições ambientais (i.e. cenários futuros, passado).

Trends and biases in global scientific literature about ecological niche models

Abstract Recently, ecological niche models have been employed to investigate the potential geographical distribution of species. However, it is necessary to analyze the vast number of publications on this topic to understand the trends and biases of research using ecological niche models (ENMs). Therefore, this study aims to investigate trends in the scientific literature regarding studies on ENMs. For the quantitative analysis of the literature on ENMs, we performed a search in the Thomson ISI (Web of Science) database between 1991 and 2013. The search identified 3042 papers containing preselected keywords in either the title or abstract. The results showed that the number of papers has increased over the years (r=0.77, P 0.001), with a sharp increase in recent years, highlighting the widespread use of the ENMs. There was an increase in the diversity of journals that published papers about ENMs (r=0.97, P 0.001). The research was conducted in different countries, predominantly the United States of America (550 papers), and the most commonly used method was the Maximum Entropy method (312 papers). Regarding the taxonomic group, most research has been conducted on plants (402 papers, or 28.36% of the total). There was no relationship between the modeling method used and the taxonomic group studied (2=4.8, P=0.15). Finally, the wide availability of biological, environmental and computational resources has elicited the broad use of tools for ENMs. Despite the conceptual discussions of the ENMs, this method is currently the most effective way to evaluate the potential geographical distribution of species, and to predict the distribution under different environmental conditions (i.e., future or past scenarios).

Resumo Recentemente, modelos de nicho têm sido empregados para investigar a distribuição geográfica potencial de espécies. Porém, é necessário analisar a vasta quantidade de publicações sobre o referido tema, a fim de compreender as tendências e vieses das pesquisas que usam modelos de nicho ecológico (MNEs). Portanto, esse trabalho tem por objetivo investigar as tendências da literatura científica de trabalhos sobre MNEs. Para a análise quantitativa das publicações sobre MNEs, foi realizada uma busca na base de dados Thomson ISI (Web of Science), entre o período de 1991 a 2013. A pesquisa agrupou 3042 documentos que continham nas palavras-chave, no título ou no resumo os termos selecionados para a busca. Os resultados mostraram que de forma geral o número de artigos tem aumentado ao longo dos anos (r=0,77, P 0,001), com um acentuado crescimento nos anos mais recentes, destacando o amplo uso de MNEs. Ao longo dos anos percebeu-se um aumento da diversidade de revistas que publicam sobre o assunto (r=0,97, P 0,001). As pesquisas têm sido desenvolvidas em diferentes países, com predomínio dos Estados Unidos (550 artigos) e o método mais utilizado foi o de Máxima Entropia (312 artigos). Quanto ao grupo taxonômico, a maioria dos estudos tem ocorrido com plantas (402 artigos ou 28,36% do total de artigos). Não houve relação entre método de modelagem e grupo taxonômico (2=4,8, P=0,15). Por fim, a ampla disponibilidade de dados biológicos, ambientais e recursos computacionais tem propiciado um amplo uso de MNEs. Apesar das discussões conceituais sobre MNEs, o método atualmente é o mais eficaz para conhecer a distribuição geográfica potencial das espécies e ainda projetar essa distribuição sob diferentes condições ambientais (i.e. cenários futuros, passado).

How climate change can affect the distribution range and conservation status of an endemic bird from the highlands of eastern Brazil: the case of the Gray-backed Tachuri, Polystictus superciliaris (Aves, Tyrannidae) / Como as mudanças climáticas podem afetar a área de distribuição e o status de conservação de uma ave endêmica das montanhas do leste do Brazil: o caso do papa-moscas-de-costas-cinzentas, Polystictus superciliaris (Aves, Tyrannidae)

The Gray-backed Tachuri (Polystictus superciliaris) is a Tyrannidae restricted to eastern Brazilian highlands. Its population and range are still thought to be declining mainly due to habitat loss, caused by land use. We evaluated the impacts on its range (increase or decrease, displacement in latitude and altitude), considering possible effects caused by inappropriate land use and climatic changes. For this purpose, we modeled its current range and estimated its overlap between the predicted area and future scenarios. We also analyzed the efficiency of the Brazilian reserves to the species’ protection. The range established by the Maxent model was 76.1% lower than that available in the literature and presented a decrease in the future. Range contraction for the periods under consideration ranged from 22.5% to 77.3%. The distribution center shifts to the southwest (from 102.5 km to 275.4 km) and to higher elevations (1,102 m to 1,428 m). From the predicted range, 20% are under some kind of human occupation. The Brazilian reserves partially protect the species, with only 12% of its range, from the 44.2% expected. Based on these predictions, and depending on the species’ dispersal ability and adaptation, it may become vulnerable in the period of 2080. This study demonstrates that the most important areas for maintaining populations of P. superciliaris now and in the future are those located in the ‘Iron Quadrangle’, especially the Serra da Gandarela, where it was partially protected by the recently decreed Gandarela National Park. This region should receive special attention because it is strongly threatened by iron mining in areas relevant for conservation located outside this reserve.

O papa-moscas-de-costas-cinzentas (Polystictus superciliaris) é uma espécie de Tyrannidae endêmica dos topos de montanha do leste do Brasil. Sua população e área de distribuição estão em declínio principalmente devido è perda de habitat causada pelo uso inadequado da terra. Nós avaliamos os impactos sobre sua distribuição (aumento ou diminuição, deslocamento em latitude e altitude), considerando os possíveis efeitos causados pelo uso do solo e pelas mudanças climáticas. Para esse propósito, modelamos a distribuição atual e avaliamos a sobreposição entre a área predita e os cenários futuros. Também avaliamos a eficiência das Unidades de Conservação brasileiras para a proteção da espécie. A área de distribuição estimada por meio do programa Maxent foi 79,1% menor que a área encontrada na literatura, apresentando uma tendência a diminuição no futuro. Foi projetada uma contração de 22,5% a 77,3% da área de distribuição atual para o futuro. O centro da área de distribuição deslocou-se para o sudeste (de 102,5 a 275,4 km) e para áreas com alta elevação (1.102 m a 1.428 m). Da área projetada, 20% encontra-se sob algum tipo de ocupação humana. As Unidades de Conservação brasileiras protegem parcialmente a espécie, com somente 12% de sua distribuição quando o esperado seriam 44,2%. Baseado nas projeções e, dependendo das habilidades de dispersão e adaptação da espécie, ela pode se tornar vulnerável no período de 2080. Este estudo demonstrou que as áreas mais importantes para a manutenção de P. superciliaris na atualidade e em períodos futuros situam-se no Quadrilátero Ferrífero, especialmente na Serra da Gandarela, onde parte foi recentemente decretada como Parque Nacional da Gandarela. Essa região deve receber atenção especial por ser altamente ameaçada pela exploração do minério de Ferro e por áreas relevantes continuarem desprotegidas fora da abrangência do novo Parque.