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PRÁCTICA 2. REPRESENTACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA DE UN TAXÓN.

El estudio de los patrones de distribución geográfica de los organismos es el paso fundamental en cualquier estudio biogeográfico. Diferentes aspectos dentro de biogeografía y otras áreas pueden ser abordados a través del conocimiento de los patrones de distribución, como, por ejemplo, patrones de diversidad, áreas de endemismo, y áreas importantes para la conservación. La identificación de estos patrones de distribución espacial permite, igualmente, generar hipótesis y explorar diferentes procesos explicativos de los mismos, tanto históricos como ecológicos (i.e. vicarianza, competencia, extinción, especiación). Por lo tanto, se hace necesario conocer de manera precisa la distribución geográfica de los organismos de interés.

El área de distribución geográfica de un taxón es referida al área total habitada por una especie. Una manera de conocer o estimar el área de distribución geográfica de un taxón es mediante la elaboración de un mapa de distribución. Un mapa de distribución de un taxón puede representarse con puntos (registros en campo o registros de ejemplares depositados en museos) georeferenciados sobre un mapa, o como la representación gráfica del área potencial ocupada por un taxón, delimitada por diversos factores bióticos y abióticos (como hábitat, rasgos geográficos, interacciones bióticas). La elaboración de estos mapas puede hacerse manualmente o mediante la utilización de herramientas computacionales como programas de sistemas de información geográfica.

Un sistema de información geográfico (SIG) es un conjunto de herramientas de computación que permite capturar, almacenar, consultar, transformar y desplegar datos espaciales, con diferentes propósitos. La información procesada con los SIG deben estar asociadas con datos espaciales, como bases de datos de registros puntuales, mapas temáticos previamente digitalizados con atributos ecológicos, geográficos u otro tipo (dependerá de los objetivos) e imágenes georeferenciadas de la superficie del planeta. Esta información es presentada en el SIG como una capa de información y se puede realizar la superposición de las mismas con diferentes propósitos. El almacenamiento de los datos puede realizarse en dos tipos de formato: 1) Vectorial, el cual consiste en datos almacenados como coordenadas X,Y y vectores que conectan estas coordenadas, asociados con una variable

alfanumérica que define un atributo; este tipo de formatos representa las figuras como puntos, líneas y polígonos, y 2) Raster, en el cual los datos están dispuesto en celdas (con una ubicación X, Y) que contienen un valor que representa el atributo con un ubicación específica. La información georeferenciada debe provenir de un mismo datum geodésico, el cual es un sistema de referencia en la superficie de la tierra que permiten definir el sistema de coordenadas geográficas. En Venezuela, la mayoría de los mapas cartográficos están referidos al datum Provisional Sudamérica 1956 , conocido como “La

Canoa”. Desde 1999 en Venezuela en el Sistema de Referencia Geocéntrico para América del Sur dentro de la Red Geodésica Venezolana se adopta como datum oficial REGVEN o SIRGAS-REGVEN. Este datum es coincidente con el WGS84 (World Geodetic System 84), y la mayoría de los GPS y programas de SIG toman coordenadas y trabajan por defecto con el datum WGS84.

Existe una gran diversidad de programas de SIG, siendo los más conocidos Arc-GIS, Arc-View, IDRISI, entre otros. Sin embargo, estos programas comerciales requieren de gran capacitación previa para su utilización. Otros programas son versiones gratuitas, más amigables y menos complejos, tal como el programa DIVA-GIS, el cual será utilizado en esta práctica.

DIVA-GIS es un programa diseñado para analizar datos de distribución de organismos con el fin de dilucidar patrones espaciales. Además, el programa ofrece una serie de utilidades que permiten convertir capas de un formato a otro, georeferenciar puntos, corrección de puntos georeferenciados, elaborar mapas de distribución, extraer variables ambientales, hacer modelamiento de nicho ecológico, entre otros. El programa trabaja por defecto con el datum WGS84 y en coordenadas geográficas en grados decimales.

Objetivos

Al finalizar la práctica el estudiante debe ser capaz de construir una hoja de cálculo con localidades georeferenciadas, identificar y diferenciar coordenadas geográficas, y coordenadas decimales, elaborar un mapa de puntos con las localidades georeferenciadas de los registros de colección de una especie, generar un mapa con la ubicación de los puntos, los ríos, los límites del

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país, indicar la escala geográfica de un mapa y la leyenda.

Requerimientos:

Para la elaboración de un mapa de distribución de un taxón se utilizará el programa DIVA-GIS (que puede ser descargado gratuitamente del sitio http://www.diva-gis.org/). Para ello, se necesita:

Un archivo *.txt con las localidades georeferenciadas de los registros de la especie de interés.

Archivos *.shp con los limites políticos de Venezuela y la hidrografía.

Archivo *.grd con los mapas de altitud.

Actividades

I. Elaboración de la base de datos con registros georeferenciados:

Se le suministrará un archivo con el nombre “Atlpetes.xls” que corresponde a una base de datos (en una hoja de Excel) con diferentes especies de un ave de regiones montanas del género Atlapetes: A. semirufus, A. albofrenatus y A .latinuchus.

La base de datos incluye los siguientes campos:

Número de catálogo: se refiere al número del ejemplar depositado en el museo.

Género

Especie

Localidad: corresponde a la localidad donde fue colectado el ejemplar.

Estado

Altitud

Latitud: separado en campos diferentes para grados, minutos y segundos.

Longitud: separado en campos diferentes para grados, minutos y segundos.

a) Organización de una tabla de datos de registros de museo del taxón Deberán seleccionarse aquellos registros de los taxa de interés y elaborar una nueva base de datos con los mismos. Para ello deberá filtrarse en Excel, en el campo correspondiente a los taxa, según sea el taxón asignado (Fig. 1). b) Transformación de las coordenadas geográficas a decimales

Las coordenadas geográficas en la base de datos se encuentran en grados, minutos y segundos, por lo que debe transformar las mismas a grados decimales.

Para transformar de manera conjunta todas las georeferencias, con el uso de formulas, se utilizará la misma hoja de cálculo de Excel donde están los datos previamente filtrados. Haga conversiones de segundos a minutos y de minutos a grados incluyendo la parte decimal de la transformación. Para ello, genere dos nuevas columnas llamadas “lat” y “lon” (DIVA-GIS reconoce estos campos automáticamente cuando son introducidos al programa) e introduzca las fórmulas como se les indicará (la longitud en América está al oeste del meridiano 0, por lo que deberá agregar un signo negativo a la formula encerrada en paréntesis; siempre verifique que no hay errores en las fórmulas).

Figura 1. Selección y filtrado del taxón de interés.

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La fórmula para la transformación será:

Lat / Lon = Grados +(min/60) + (sg/3600)

c) Guardando la base de datos

Se creará una carpeta llamada “capas” ubicada dentro de la carpeta correspondiente al programa (DIVA-GIS), dentro de esta cree una sub-carpeta llamada “registros”.

Los archivos de puntos utilizados en el programa DIVA-GIS deben estar en formato *.txt (preferiblemente). Una vez transformadas las coordenadas se guarda el documento (en la carpeta “capas”) con formato *.xls (para futuras modificaciones) y formato *.txt (el formato debe ser “Texto (delimitado por tabulaciones)”). DIVA-GIS trabaja con puntos como separadores decimales, por lo que se debe verificar si las coordenadas transformadas poseen puntos o comas. Si están en comas hay que reemplazar las comas por puntos, para ello utilice un programa editor de texto (Wordpad o Bloc de notas, ubicado en Accesorios). Una vez hecho todos estos pasos se guarda el archivo modificado *.txt.

II. Adquisición de capas para DIVA-GIS

Para este ejercicio sólo se utilizaran capas de límites políticos, hidrografía y altitud para Venezuela. Las capas están ubicadas en la carpeta “capas”. Los archivos correspondientes a estas

capas son: “ven_adm” (referentes a límites políticos), “ven_wat” (referentes a cuerpos de agua) y “ven_alt” (referente a altitud). Estas capas fueron descargadas del sitio: http://www.diva-gis.org/, en “Free Spatial Data”.

III. Elaboración del mapa de distribución con DIVA-GIS

Inicie el programa DIVA-GIS. Agregue las capas previamente mencionadas presionando el botón “+” (“add layer”) que aparece en la barra de herramientas (Fig. 2). Busque las capas en la ubicación archivo o directorio especificado (Fig. 2).

Figura 2. Barra de Herramientas de DIVA-GIS.

Para agregar los puntos correspondientes a los registros en la base de datos previamente construida debe utilizar la herramienta “create shapefile” (botón con un icono de mapa de América; Fig. 2). Aparecerá una ventana donde presionará el botón “input” y se buscará el archivo de texto previamente creado. Oprima “apply” y se creará automáticamente un nuevo archivo en el directorio (con el mismo nombre pero con la terminación *.shp). Ahora ya puede visualizar los puntos en el mapa (Fig. 3 y 4).

Figura 3. Insertando los registros en DIVA-GIS.

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Figura 4. Puntos correspondientes a los registros de museo en el mapa.

Dado que en la práctica se trabajará con tres especies diferentes, para poder diferenciarlos en el mapa se puede proceder de dos maneras:

1) Construir bases de datos diferentes por taxón (iguales a las especificadas arriba), no será realizado en la práctica.

2) Construir una base de datos con todos los taxa e indicar en DIVA-GIS que los registros deben ser

clasificados según el taxón. Para ello, haga doble clic sobre la capa de localidades (en el panel lateral izquierdo) y seleccione la pestaña “unique”, ahí se selecciona el campo que se desee tomar en consideración, en este caso, se seleccionan el campo “Especie” (Fig. 5), oprima “reset legend” y luego “apply” y serán visualizados los registros distinguiendo entre especies (Fig. 6).

Figura 5. Visualización de diferentes taxa a partir de una tabla única de registros.

Figura 6. Puntos correspondientes a los registros de museo en el mapa, distinguiendo entre las tres especies de Atlapetes. Los puntos de colores en el mapa corresponden a la distribución de las tres

especies incluidas que aparece en la barra lateral.

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Para ver la información de cada registro en DIVA-GIS, debe seleccionar en la barra lateral la capa correspondiente a los puntos cuyo nombre es “atlapetes”. Luego seleccione en la barra de herramientas el ícono con aspecto de tabla, que corresponde a la tabla de atributos de los puntos (información asociada a cada uno de los registros o puntos en el mapa) (Fig. 7). Una ventana se desplegará con toda la información asociada a cada registro ingresado (Fig. 8).

Figura 7. Barra de herramientas.

Figura 8. Tabla de atributos.

IV. Editando el mapa de distribución

Algunas funciones de DIVA-GIS permitirán editar el mapa para su posterior uso, bien sea para una publicación, presentación, tesis o análisis.

1. Editando capas

a. Capas en formato vectorial

Los polígonos, puntos y líneas pueden ser modificados según el propósito. Haga doble clic en la capa de los puntos “atlapetes” en barra lateral, esta desplegará una ventana llamada “Properties” (Fig. 9), ahora haga un clic sobre el punto que aparecerá en la ventana, esta desplegará otra ventana “Symbol” que le permitirá cambiar el tamaño, forma y color de borde y relleno de los puntos. El mismo procedimiento se hace para las líneas y los polígonos.

Figura 9. Cambio de aspecto de capas de vectores.

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b. Capas en formato “raster”

Los intervalos de valores asociados a las celdas en cada capa en formato raster son mostrados en la barra lateral. Estos valores pueden ser reclasificados y coloreados según las necesidades y propósitos del mapa. Seleccione la capa de altitud haciendo doble clic sobre la misma, esta desplegará una ventana “Properties” donde aparecerá una tabla con varias columnas. En la columna “color” puede modificar el color haciendo un clic sobre el color correspondiente al intervalo que desea modificar.

Reclasifique la capa de altitud en tres intervalos (intervalo I: 0-1000m, intervalo II: 1000-3000m, intervalo II: 3000-6000m) eliminar las filas con el botón “Remove Row” en la ventana “Properties” hasta tener un número de 3 más las fila de “NoData”. En la columna “from” y “to” podemos insertar los valores para el intervalo deseado (Figs. 10 y 11). De esta manera podemos visualizar en el mapa tres intervalos de distribución coloreados acorde a nuestra preferencia.

Figura 10. Intervalos de altitud en la capa raster.

Fig. 11. Reclasificando la capa de altitud.

2. Añadiendo leyendas y símbolos cartográficos

En la parte inferior derecha de la pantalla de DIVA aparecen dos pestañas, “Data” y “Design”, seleccione “Design” (Fig. 12). Se cambiará el área de trabajo (la barra de herramientas y la barra lateral). Con el puntero haga clic en el segundo botón “Legend” de la barra de herramientas, con esta herramienta podrá colocar la leyenda de los símbolos que usted desee haciendo clic en el mapa (justo en la posición donde desee quede el cuadro de leyenda). Haga el mismo procedimiento para colocar la escala y la orientación del mapa (botones 3 y 4, respectivamente).

3. Guardando el mapa de distribución Haga clic en la pestaña “Data” y seleccione el botón de guardar, vaya a la carpeta del programa y cree una nueva carpeta llamada “proyectos”, nombre el archivo como usted prefiera y presione guardar. El proyecto se guardará como *.DIV y podrá ser abierto en futuras sesiones. Ahora devuelva a la pestaña “Design” y guarde el mapa como imagen presionando el ícono de guardar. Nombre el archivo como usted prefiera en la carpeta de proyectos y seleccione el formato de imagen que desee (.png, .bmp o .tif). Ahora únicamente el mapa quedará guardado como imagen, listo para ser utilizado como figura (Fig. 13).

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Figura 12. Edición del mapa de distribución en la pestaña de diseño “Design”.

Figura 13. Mapa de distribución de Atlapetes albofrenatus, A. latinuchus y A. semirufus en Venezuela.