Aplicación de técnicas estadísticas, matemáticas y de Inteligencia Artificial para la modelización ecológica

Abstract

La modelización ecológica trata de comprender y traducir las complejas interacciones presentes en un ecosistema y expresarlas como un modelo matemático de forma más esquematizada de cara a ayudarnos a comprender mejor la realidad que estamos estudiando, explicar mejor su comportamiento ante determinados escenarios de interés y tratar de predecir la respuesta del sistema ante nuevos casos. El presente proyecto trabaja con datos de campo recogidos en el parque natural de Doñana, Huelva, relativos al Cangrejo Rojo Americano, Procambarus clarkii. En él se intentará procesar la información recolectada para presentarla de forma más clara y sencilla, descifrar el comportamiento de las variables implicadas, sus interacciones, vislumbrar patrones de respuesta temporal, así como utilizarla para modelizar distintos aspectos de esta especie y del ecosistema. Al tratarse de una especie invasora, es de interés analizar formas de controlar su población, y poder comprender mejor el desarrollo y comportamiento que tiene en las localizaciones estudiadas. Entre los modelos con los que se trabajará hay algunos dedicados a predecir las capturas en trampas de cangrejos según las condiciones climáticas, lo que nos sirve como una posible estimación del tamaño de la población, así como para poder observar cuál es la tendencia local, global o ante distintos posibles escenarios. Otros modelos se dedican a estudiar características de individuos en concreto como su tamaño, sexo y etapa de madurez. Por último, simplemente matizar que este estudio trata de atacar un problema real, con todo lo que ello conlleva. Al tratarse de una situación auténtica, el interés es mayor, ya que puede ayudar a comprender mejor un problema existente que se está enfrentando. Por otro lado, implica un aumento en la dificultad debido a las limitaciones de los datos frente a los conjuntos de datos que suelen darse en problemas ficticios ya preparados para realizar el estudio.

Ecological modeling is all about understanding and translating the complex interactions present in an ecosystem and express them as a mathematical model in a more schematic way in order to help us better understand the reality we are studying, better explain its behavior in certain scenarios of interest and try to predict the response of the system to new cases. The present project works with field data collected in the natural park of Doñana, Huelva, related to the Red Swamp Crayfish, Procambarus clarkii. In this project we will try to process the information collected to present it in a clearer and simpler way, to decipher the behavior of the variables involved, their interactions, to glimpse patterns of temporal response, and to use it to model different aspects of this species and the ecosystem. Since it is an invasive species, it is of interest to analyze ways to control its population, and to better understand its development and behavior in the locations studied. Among the models we will work with, there are some dedicated to predict the catches in crab traps according to climatic conditions, which serves as a possible estimate of the population size, as well as to observe what the local and global trend is, as well as in the face of different possible scenarios. Other models are dedicated to study characteristics of specific individuals such as their size, sex and maturity stage. Finally, it is important to note that this study attempts to address a real problem, with all that this entails. Since it is a real situation, the interest is greater, as it can help to better understand an existing problem that is being faced. On the other hand, it implies an increase in difficulty due to the limitations of the data as opposed to the data sets that usually occur in fictitious problems already prepared for the study.