Developing an indicator of changes in the distribution of cetaceans
Das Monitoring und der Schutz von Wal- und Delfinpopulationen und deren Lebensraum ist ein wichtiger Schwerpunkt der Meeresökologie. Um die Abundanz und Verteilung von Walen, Delfinen und Schweinswalen zu ermitteln, werden groß angelegte internationale Surveys durchgeführt. Allerdings können räumliche Veränderungen in den erstellten Verbreitungskarten schwierig zu erkennen sein, und sind bisher nur qualitativ beschrieben worden, was sich für die Bewertung im Rahmen von europäischen Richtlinien nicht eignet. Der Bedarf an Indikatoren für die Berichterstattung zum Zustand der Meere wurde in der Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie hervorgehoben, jedoch fehlt bislang ein operationeller Indikator für Veränderungen der Verteilung über die Zeit. Eines der Hauptprobleme ist, dass ein solcher Indikator robust genug sein muss gegenüber den Fehlern und Unsicherheiten, die bei der Beobachtung und Schätzung der Verteilung von Walen entstehen. Um verschiedene Metriken zu testen, wurde ein Arbeitsablauf in der Statistiksoftware R entwickelt, der es ermöglicht, (i) eine potenzielle Verbreitungskarte für eine Kleinwalart in der Nordsee zu simulieren; (ii) Sichtungsdaten zu simulieren, die durch eine spezielle Erhebung gewonnen würden; (iii) die Verteilung zu modellieren, die durch das sog. Distance Sampling aus diesen Daten geschätzt würde; und (iv) die simulierte und die geschätzte Verbreitungskarte zu vergleichen, um zu verstehen, wie die Metriken durch den Prozess beeinflusst werden. Mit dieser Studie wurde ein bedeutender Schritt gemacht, um einen potenziellen Indikator für Veränderungen in der Verteilung vorzuschlagen. Künftige Untersuchungen sollten den Vergleich verschiedener Metriken der Zentralisierung oder Aggregation verfeinern oder die Fallstudien erweitern, um verallgemeinerbare Ergebnisse zu erhalten.
Monitoring and protecting cetacean populations and their habitat is a
major focus of marine ecology. Large scale observation surveys are carried
out to estimate the abundance and the distribution of cetaceans. However,
changes in the distribution maps produced can be complicated and are for
now only qualitatively described, which is not well suited for assessment
purposes under European Directives. The need for indicators for reporting
purposes has been highlighted by the Marine Strategy Framework Directive
and cetacean ecology is lacking an operational indicator for changes of dis-
tribution. One of the main issue is that such an indicator has to be robust
enough against the error and uncertainties induced by the observation and
estimation processes of cetaceans distribution.
In order to test different metrics, we developed a workflow in the statistical
software R that allows to (i) simulate a potential distribution map for a small
cetacean species in the North Sea; (ii) simulate sighting data that would
be obtained by a dedicated survey; (iii) model the distribution that would
be estimated by Distance Sampling from these data; and (iv) compare the
simulated and estimated distribution map in order to understand how the
metrics are impacted by the process.
Combining a Measure of Center, to summarise a distribution in a single point,
and a metric of centralisation, to understand the aggregation of individuals,
can be a good way of summarising the information into an indicator for re-
porting purposes. Our results seem to indicate that the Geometric Median
is the best candidate as a Measure of Center as it is a good compromise
between robustness and informativeness. The only metric of centralisation
we tested showed good enough results to be used.
This study is preliminary but provides a significant step forward for proposing
a potential indicator of changes of distribution. Future investigations should
refine the comparison of different metrics of centralisation or concentration,
or expand the panel of study cases for more generalisable results.
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