Muestreo de mamíferos con cámaras trampa

Esfuerzo necesario para estimaciones de ocupación de mamíferos costo-eficiente

Por Nicolás Gálvez (Departamento Ciencias Naturales, Pontificia Universidad Católica de Chile) y Gurutzeta Guillera-Arroita (University of Melbourne, Australia).

La extinción de especies es uno de los principales problemas ambientales a los que se enfrenta la humanidad. Cerca de un 25% de los mamíferos del planeta están en riesgo de desaparecer. Parte de los esfuerzos para remediar la pérdida de especies es poder tener estimaciones precisas de sus poblaciones y así determinar su estado de conservación, establecer planes de acción y evaluarlos a lo largo del tiempo. Una de las formas para estudiar poblaciones de mamíferos y su distribución es a través de las estimaciones de la probabilidad de ocupación de sitios en relación a factores ambientales. Entre otras cosas, estas estimaciones nos informan sobre el área ocupada por la especie. Existen métodos para estimar ocupación que corrigen por la dificultad de detectar a la especie, lo que es muy útil porque la detección imperfecta es prevalente en la mayoría de las especies, particularmente en mamíferos (Decision Point en Español no 1, página 20). Por otro lado, hace 10 años que vivimos una revolución en relación a nuestra capacidad para estudiar mamíferos mediante el uso de herramientas como las cámaras trampa. Éstas funcionan de forma independiente, obteniendo fotos de animales en su ambiente natural accionadas por un sensor de movimiento (Figura 1).

Dado que los recursos económicos para monitorear especies es limitado, se hace cada vez más relevante tener herramientas que permitan tomar decisiones sobre el esfuerzo de muestreo necesario para estimar parámetros poblacionales con suficiente precisión y a un mínimo costo. En el ámbito del modelamiento de la ocupación de especies, existen diversos trabajos que tratan este tema, proporcionando recomendaciones sobre la cantidad de esfuerzo a realizar y su distribución entre número de sitios de muestreo y duración de muestreo en cada uno de ellos. Sin embargo, los trabajos previos utilizan formas simples para estimar el costo de la toma de datos que no reflejan la realidad de instalar cámaras trampa como método de muestreo. Debido a esto, desarrollamos el trabajo llamado “Cost-efficient effort allocation for cameratrap occupancy surveys of mammals” en la revista “Biological Conservation”, con el fin poder aportar a profesionales y académicos en el proceso de toma de decisiones de muestreo de mamíferos con problemas de conservación.

Figura 1. Esquema que muestra la información ecológica de la especie objetivo, los compromisos o trade-offs evaluados y como se determinó mínimo costo y otras soluciones costo eficientes. Mayor información en Gálvez et.al. (2016).

Figura 1. Esquema que muestra la información ecológica de la especie objetivo, los compromisos o trade-offs evaluados y como se determinó mínimo costo y otras soluciones costo eficientes. Mayor información en Gálvez et.al. (2016).

Compromisos de muestreo (trade-offs) y simulación

La determinación del esfuerzo de muestreo en modelos de ocupación se centra en el número de unidades de muestreo y la duración del muestreo. Adicionalmente en nuestra evaluación consideramos la posibilidad de tener varias cámaras por unidad de muestreo. En teoría, un muestreo de duración corta puede alcanzar la misma probabilidad de detección que un muestreo más largo si se añaden más cámaras por unidad de muestreo. Esto es relevante si, por ejemplo, necesitamos reducir la duración de los muestreos por razones logísticas.

El esfuerzo de muestreo también depende de la ecología de la especie objetivo. A la hora de diseñar los muestreos para una especie, es necesario considerar los valores representativos de los rangos de probabilidad de ocupación (ψ) y detección (p) según estimaciones previas u opinión experta. En nuestro estudio, con el fin de evaluar un amplio espectro de situaciones, se simularon todas las combinaciones o escenarios desde especies raras (i.e. poco abundantes) y elusivas (i.e. difíciles de detectar) hasta especies comunes (i.e. abundantes) y fáciles de detectar (i. e. conspicuas). Para cada escenario de ocupación y detección, se consideraron varias combinaciones de duración de muestreo (i.e. ocasiones de muestreo K), y número de cámaras independientes por unidad de muestreo (n; Figura 1). Para cada una de estas combinaciones, se calculó el número de sitios de muestreo (S) requeridos para obtener una precisión estadística dada en la estimación de la probabilidad de ocupación (ψ), y se evaluó el costo asociado con ese diseño del muestreo (n, K, S). Finalmente, para cada escenario de ocupación (ψ) y detección (p), se identificó la combinación del número de ocasiones K y cámaras n que resultaba en el menor costo de muestreo. Para el resto de las combinaciones identificamos cuanto más era el costo en relación al mínimo. Por ejemplo, combinaciones de muestreo hasta 50% más caros que el mínimo fueron identificados con color verde (Figura 1). Para todos los análisis anteriores se consideraron tres niveles de ámbitos de hogar (área de campeo) de especies (3, 10 y 30 km2 ). El tamaño de los sitios de muestreo se suele asociar al ámbito de hogar de la especie, y muestrear sitios más grandes conlleva más costos (ej. de desplazamiento). Adicionalmente se evaluaron todos los escenarios bajo dos condiciones de transporte entre unidades de muestreo: vehículo motorizado y caminando.

Este análisis permite observar el balance que existe en el diseño del esfuerzo de muestreo. Además, ayuda a identificar soluciones que pueden entregar información relevante para especies con problemas de conservación utilizando de forma óptima recursos económicos limitados.

Estimación de costos

Un componente clave de nuestro estudio fue la elaboración de un modelo de costos asociados a muestreos con cámaras trampa. Para este fin se identificaron cinco áreas asociadas al costo de realizar un muestreo:

  1. Salarios asociados a las operaciones de muestreo
  2. Costos de la logística de terreno
  3. Cámaras trampa y equipamiento asociado
  4. Tiempo dedicado al procesamiento de datos de las cámaras trampa post muestreo
  5. Costo asociado al número de vehículos necesarios para llevar a cabo un muestreo.

Los parámetros utilizados para determinar éstos costos se obtuvieron mediante una encuesta realizada en línea a 53 investigadores y administradores de vida silvestre con amplia experiencia en muestreos con cámaras trampa y trabajos en todos los continentes. Estos datos nos proporcionan información que representa el promedio en cuanto a las distintas condiciones a las cuales están expuestos los investigadores.

Implicancias para orientar un muestreo

Las especies difíciles de detectar o con baja probabilidad de detección (p < 0.25) son las que presentan los costos mínimos más elevados en todos los escenarios evaluados (Figura 2), tanto si son especies raras (probabilidad de ocupación ψ < 0.25) como si son comunes (probabilidad de ocupación ψ > 0.5). Los costos por unidad de muestreo se estabilizan en valores menores a $1000 USD cuando las especies tienen una probabilidad de detección mayor a 0.5 en cada ocasión de muestreo (Figura 2). Adicionalmente, aquellos muestreos que requieren que los movimientos entre las unidades de muestreo se realicen caminado (ej. parques nacionales sin redes de caminos) son más caros que muestreos donde el transporte entre unidades de muestreo se puede realizar en vehículo motorizado (ej. paisajes agrícolas; Figura 2). Por lo tanto las necesidades logísticas pueden tener un impacto importante en el costo de muestreo y particularmente para especies con baja probabilidad de detección.

Figura 2. Costos por unidad de muestreo bajo distintos niveles de probabilidad de detección (p) y dos niveles de ocupación (ψ) para todos los escenarios evaluados. Los colores indican el medio de transporte utilizado entre unidades de muestreo: azul es para muestreos realizados a pie y el color naranjo para aquellos realizados en un vehículo motorizado

Figura 2. Costos por unidad de muestreo bajo distintos niveles de probabilidad de detección (p) y dos niveles de ocupación (ψ) para todos los escenarios evaluados. Los colores indican el medio de transporte utilizado entre unidades de muestreo: azul es para muestreos realizados a pie y el color naranjo para aquellos realizados en un vehículo motorizado

Soluciones donde se obtienen costos mínimos con más de una cámara trampa por unidad de muestreo se obtienen en escenarios de baja probabilidad de detección y para especies con un ámbito de hogar mayor a 10 km2 . Adicionalmente, para cada escenario, existen alternativas donde con un aumento de no más del 50% en el costo del muestreo se pueden ajustar muestreos a restricciones logísticas. Es decir, si es requerido por alguna razón, ya sea climática (ej. inundaciones) o política (ej. permisos en áreas protegidas o trabajos en zonas de conflicto), se puede reducir la duración del muestreo instalando más de una cámara por unidad de muestreo y aún mantener la precisión estadística deseada.

Cada condición de muestreo y especie objetivo tendrá una situación particular. El presente trabajo busca aportar a la toma de decisiones en la generación de información de mamíferos con problemas de conservación o de interés ambiental, resguardando recursos económicos cada vez más restringidos. El modelo conceptual está disponible en R (código libre), por lo cual se puede adaptar a condiciones específicas de trabajo en cualquier parte del mundo.

Más información: Nicolás Gálvez (ngalvezr@uc.cl).

Referencias

Gálvez, N., Guillera-Arriota, G., Morgan, B. J. T. and Z. G. Davies. (2016). Cost-efficient effort allocation for camera-trap occupancy surveys of mammals. Biological Conservation 204 (Part B): 350-359.

Leave a Reply