Bibliographic Details
| Title: |
Spatially nested species distribution models (N‐SDM): An effective tool to overcome niche truncation for more robust inference and projections. |
| Authors: |
Guisan, Antoine1,2,3 (AUTHOR) antoine.guisan@unil.ch, Chevalier, Mathieu4 (AUTHOR), Adde, Antoine2,5 (AUTHOR), Zarzo‐Arias, Alejandra6,7 (AUTHOR), Goicolea, Teresa6 (AUTHOR), Broennimann, Olivier1,2 (AUTHOR), Petitpierre, Blaise8 (AUTHOR), Scherrer, Daniel9 (AUTHOR), Rey, Pierre‐Louis2,3 (AUTHOR), Collart, Flavien1,10 (AUTHOR), Riva, Federico11 (AUTHOR), Steen, Bart2,12 (AUTHOR), Mateo, Rubén G.6,13 (AUTHOR) |
| Source: |
Journal of Ecology. Jul2025, Vol. 113 Issue 7, p1588-1605. 18p. |
| Subjects: |
Climate change forecasts, Species distribution, Ecological niche, Climate change, Spatial resolution |
| Abstract (English): |
Species distribution models (SDMs) relate species observations to mapped environmental variables to estimate the realized niche of species and predict their distribution. SDMs are key tools for projecting the impact of climate change on species and have been used in many biodiversity assessments. However, when fitted within spatial extents that do not encompass the whole species range (i.e. subrange), the estimated realized environmental niche can be truncated, which can lead to wrong or inaccurate predictions.A simple solution to this niche truncation consists in fitting SDMs at a spatial extent that encompasses the whole species range, but this often implies using a spatial resolution too coarse for local conservation assessments. To keep a fine resolution, a solution is to fit spatially nested SDMs (N‐SDMs), where a whole range, coarse‐grain SDM is combined with a subrange, fine‐grain SDM. N‐SDMs have demonstrated superior performance to subrange (truncated) SDMs in projecting species distributions under climate change and have accordingly regained considerable interest.Here, we review developments, applications and effectiveness of N‐SDMs. We present and discuss existing methods and tools to fit N‐SDMs, and assess when N‐SDMs are not needed. We highlight strengths and weaknesses of N‐SDMs, underline their importance in reducing niche truncation, and identify remaining challenges and future perspectives. Our review highlights that subrange SDMs most often lead to niche truncation and thus to incorrect spatial projections, a problem that can be overcome by using N‐SDMs. We show that the various N‐SDM methods come with their strengths and weaknesses and should be selected depending on the intended goal of the study.Synthesis. N‐SDMs are key tools to develop untruncated regional climate change forecasts of species distributions at fine resolution over restricted extent. While several N‐SDM approaches were proposed, there is currently no universal solution suggesting that further developments and testing are crucial if we are to derive robust future projections of species distributions, at least until SDMs can be applied for most species at high resolution over large geographic extents. [ABSTRACT FROM AUTHOR] |
| Abstract (Spanish): |
Resument: Los modelos de distribución de especies (SDMs, por sus siglas en inglés) relacionan datos de presencia de especies con variables ambientales para estimar el nicho realizado y la distribución potencial de las especies. Los SDMs son herramientas clave para proyectar el impacto del cambio climático en las especies y se han utilizado en numerosos análisis sobre biodiversidad. Sin embargo, cuando estos modelos no abarcan toda el área de distribución de la especie de estudio, incluyendo sólo una parte de su rango ambiental, sus predicciones corren un alto riesgo de verse afectadas por el truncamiento del nicho.Una solución sencilla a este problema sería ampliar el área para que cubra todo el rango de distribución la especie, pero esto suele implicar una resolución demasiado gruesa para evaluaciones de conservación a escalas locales. Para mantener una resolución más fina, una solución es ajustar SDMs jerárquicos espacialmente anidados (N‐SDMs, por sus siglas en inglés), donde se combina un SDM del 'área completa' de la distribución de la especie a resolución gruesa, con un SDM 'subárea', que cubre una extensión más reducida (subrango), pero a una resolución más precisa. Los N‐SDMs han demostrado ser superiores a los SDMs tradicionales (de subrango truncado) en cuanto a proyecciones bajo escenarios de cambio climático, y han recibido un interés considerable recientemente.Aquí, revisamos los avances, aplicaciones y eficacia de los N‐SDMs. Presentamos y discutimos los diferentes métodos desarrollados hasta el momento para ajustar N‐SDMs, y evaluamos en qué casos no son necesarios. Resaltamos las fortalezas y debilidades de los N‐SDMs, subrayamos su importancia para mitigar el truncamiento del nicho, y señalamos los desafíos pendientes y las perspectivas futuras. Nuestra revisión resalta que los SDMs de subrango suelen provocar truncamiento del nicho, lo que conduce a proyecciones espaciales incorrectas, un problema que puede resolverse mediante el uso de N‐SDMs. Mostramos que los distintos métodos de N‐SDM tienen sus propias fortalezas y debilidades y que su elección debe depender del objetivo del estudio.Síntesis. Los N‐SDMs son herramientas clave para desarrollar pronósticos regionales de cambio climático sin truncamiento del nicho, permitiendo proyecciones de la distribución de especies a una resolución fina en áreas de extensión limitada. Aunque se han propuesto varias aproximaciones de N‐SDM, actualmente no existe una solución universal, lo que sugiere que es crucial continuar con su desarrollo y testado para obtener proyecciones futuras sólidas de la distribución de especies, al menos hasta que los SDMs puedan aplicarse a la mayoría de las especies con alta resolución en grandes extensiones geográficas. [ABSTRACT FROM AUTHOR] |
| Abstract (French): |
Résumé: Les modèles de distribution d'espèces (SDM) relient les observations des espèces à des cartes environnementales afin d'estimer la niche réalisée de l'espèce et de prédire sa distribution. Les SDMs sont des outils essentiels pour prévoir l'impact du changement climatique sur les espèces et ont été utilisés dans de nombreuses évaluations de la biodiversité. Cependant, lorsqu'ils sont ajustés à des échelles qui n'englobent pas l'ensemble de l'aire de répartition des espèces (sous‐aires) et ne comprennent qu'une partie de leurs tolérances environnementales, les SDMs et leurs prévisions risquent d'être affectés par la troncation de niche.Une solution simple à ce problème consiste à ajuster les SDMs à une étendue englobant la totalité de l'aire de répartition des espèces, mais la résolution est souvent trop grossière pour les évaluations de conservation à échelle locale ou régionale. Une autre solution, qui tient mieux compte de l'écologie des espèces, repose sur l'ajustement de SDM hiérarchiques spatialement imbriqués (N‐SDM) en combinant un SDM « à l'échelle de l'ensemble de l'aire de répartition » avec un SDM « à l'échelle d'une sous‐aire de répartition » à une résolution plus fine. Les N‐SDMs se sont avérés meilleurs que les SDM traditionnels en ce qui concerne les projections dans le cadre du changement climatique, et ont récemment fait l'objet d'un regain d'intérêt considérable.Nous examinons ici l'utilisation et l'efficacité des N‐SDM pour tenir compte de la troncation des niches, présentons les différentes méthodes développées jusqu'à présent et étudions les circonstances dans lesquelles les SDM couvrant l'ensemble ou un sous‐ensemble de l'aire de répartition de l'espèce peuvent être utilisés. Nous mettons en évidence les forces et les faiblesses des différentes approches N‐SDM et soulignons leur importance pour atténuer la troncation des niches. Notre étude montre que la restriction géographique mène dans la plupart des cas à la troncation de niche. Par conséquence, les SDMs dans les études regionales et nationales tendent à ajuster des niches tronquées et produire des prédictions incorrectes, un problème résolu par l'utilisation de N‐SDMs qui produisent des projections plus correctes.Synthèse. Jusqu'à ce que les SDM puissent être appliqués à haute résolution sur l'ensemble de l'aire de répartition des espèces, les N‐SDM restent des outils clés de conservation applicables pour surmonter les problèmes de troncation de niche et fournir des projections futures robustes à haute résolution. Les études futures devraient continuer à développer et à tester les N‐SDM sur une large gamme d'étendues et de résolutions. [ABSTRACT FROM AUTHOR] |
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