Рубрики На сегодняшний день практически невозможно найти человека, который не слышал о глобальном потеплении. Влияние изменения климата на экосистемы изучается со всех сторон и в различных аспектах; все работы описываются изменения фенологических показателей и среды обитания различных организмов. О влиянии климата динамиков в число видов известно гораздо меньше, что не удивительно, ибо, собрать репрезентативные количественные данные, в течение длительного периода в несколько лет, это очень трудно. Реже можно проводить такого рода исследования на большой территории и того, что в них не отдельные виды, а целые сообщества. Недавняя статья в журнале Science , показывает блестящий пример решения проблемы. Авторы проанализировали взаимосвязь между распространением ряда европейских стран и Северной Америки птиц и изменение климата в последние десятилетия. Выводы наблюдателей птиц были очень тревожными: потепление оказывает возрастающее воздействие на птиц и в не слишком отдаленном будущем может привести к сокращению численности многих видов.
В последнее время все чаще показывают, что наш мир превращается в «горизонтальной», «сети». Центральные организации уступают место широкого и неформального объединения, которые совместно решают различные задачи. Не осталась в стороне и наука: много научно-исследовательских проектов, в которых могут принять участие не профессиональные. Ладони здесь, без сомнения, принадлежит к орнитологии: во многих странах Европы уже несколько десятилетий работают общества любителей птиц, которые участвуют в сборе информации о распространении, численности и образа жизни птиц. Результаты такого сотрудничества все более и более широкий масштаб, и прохладно, и, в частности, это является в этой статье.
Рис. 2. Фото доказывает популярность любителей птиц в западных странах. Фото с сайта board.dailyflix.net
По многочисленная группа авторов стоит «армия» наблюдателей, которые приняли участие в сборе данных. Большинство из них не профессионалы, а любители-«бердвотчеры» (рис. 2; см. birdwatching), что, тем не менее, его уровень компетентности, а иногда не уступают профессиональным орнитологам. В этом случае его целью было отслеживание популяции птиц. Для этого, достаточно хорошее знание видов и владение методикой бухгалтерского учета. Координация наблюдателей осуществлялась в рамках двух сетей наблюдения — PECBMS (Pan-European Common bird Monitoring Scheme — Общеевропейская система мониторинга обычных видов птиц) в странах Европейского Союза и BBS (Breeding bird Survey — Исследование морских птиц, которые гнездятся в США. Эти программы работают уже более 30 лет, и его результаты активно используются государственными организациями для оценки воздействия человека на окружающую среду. Анализ включал данные из 20 стран ЕС 48 США США (без места) в период с 1980 по 2010 г. Столь долгий период исследований, которые охватывают большую часть континентов, возможно, беспрецедентный в случае, если он предоставляет большие возможности для детального изучения последствий глобального потепления. Для этой цели авторы выбрали 145 европейских и 380 видов птиц в Северной Америке, связанных с наземными местообитаниями. Различия между видами, связанные с неравномерным богатство фаун: если в США гнездится более 780 видов птиц, в Европе-только около 530. В группу были включены наиболее многочисленных видов птиц, например, в Европе, что составляет около 89% населения птичьим. Среди них известная большая синица, лазоревка, сорока, большой красочный дятел и другие обычные виды.
О том, что потепление может сыграть важную роль для многих птиц, известно давно. Так, в знаменитой работе Ch. Both et al., 2006. Climate change and population не принимает in a long-distance migratory bird было показано, что изменение распускания листьев березы в более ранней даты влечет за собой изменение даты массового развития насекомых-филлофагов (питаются листьями). Это привело к рассогласованию годового цикла мухоловки-пеструшки и динамики кормовой базы, птиц стало не хватать пищи для своих птенцов, успех размножения уменьшилась, и, как следствие голландской снизилась более чем на 90% всего за два десятилетия.
Однако, верно говорят «война, кому мать родна»: если для некоторых птиц, изменение климата представляет собой серьезную угрозу, то другие, наоборот, идут на пользу. Бенефициаров, в частности, являются многие оседлые виды в течение всего года, которые обитают в высоких широтах. Повышение зимней температуры оказывает положительный эффект на выживаемость неблагоприятный период года, а население растет. Но, в целом, оценить влияние потепления зрения, в целом, очень сложно, потому что зачастую его последствия варьируются в зависимости от регионов. Например, если область распространения вида по мере увеличения температуры сдвигается к северу, в низких широтах, ученые, наблюдается снижение доли населения с высоким ростом. Поэтому, прежде чем авторы нового исследования, в первую очередь, стояла задача выявить взаимосвязь между распределением видов и различных типов климата показатели. Они включили в модель три ключевых фактора: сумма годовых температур выше 5°C, средняя температура самого холодного месяца года, соотношение фактического и потенциального суммарного испарения (количества воды, испаряемого с территорией, включая испарение из растений). Последний параметр характеризует засушливость климата: в сухих и теплых районах фактическое испарение и много меньше его потенциал. Все эти показатели могут внести свой вклад в определение границ родовых распределения, как непосредственно, так и косвенно, через их влияние на растительность, объекты, хищников, конкурентов или заболеваний.
Поскольку команда авторов включал в себя не только орнитологов, но и профессиональные статистики, методы моделирования, были очень сложными. Используются не только в одной, а в четырех методов прогнозирования, каждый из которых включал в себя функции как линейной, так и нелинейной с влиянием факторов, о распределении видов. Для выбора оптимальной модели субконтиненты, разделены на 9 блоков; каждая модель протестирована на «способность» предсказать ареала вида в одно из них, в зависимости от данных по другим восьми. Результаты лучших моделей для каждого из четырех типов усреднили между собой, поэтому, получив «консенсусные» оценка воздействия изменения климата среды обитания. Мы делаем упор на то, что данных о распределении видов сами по себе не содержат никакой информации о динамике населения и проводились независимо от программ наблюдения.
После определения климатических параметров, которые определяют область распространения каждого вида, ученые проследили их изменения в период с 1980 по 2010 год, в соответствии с данными метеонаблюдений. Эти изменения, сравнивать с предпочтениями птиц: для каждого типа построены тенденций пригодности климата (climate suitability trends, CST), показывают ожидаемых изменений в площади площади, и, как следствие, популяции этого вида. Таким образом вы получаете ретроспективный прогноз динамики численности популяций трех десятилетий, основанный исключительно на изменение климата. Понятно, что климат не является единственным фактором, который влияет на количество и сам характер этого влияния может быть неодинаковой в зависимости от характеристик того или иного типа. Например, давно известно, что глобальное потепление и снижение числа пиратов ходили подобные темпы, но значит ли это, что между одним и другим является причинно-следственной связью? Вероятнее всего, нет. Чтобы избежать подобных ошибочных выводов, авторы включили в модель не только КЗ, но и три основные характеристики, исследование видов, — вес тела, любимый розетки биотопов, сфера миграции, а также их возможные взаимодействия. Кроме того, имейте в виду, что динамика одного и того же вида в разных местах (или разных видов в одной и той же области) может быть такой же, сам по себе, независимо от других причин. Все это позволило установить относительный вклад каждого из факторов и отделить «климат» компонент другие условия, которые влияют на птиц.
Вклад климат был настолько важным, что исключение всех остальных возможностей практически не влияет на результаты моделирования (рис. 3).
Рис. 3. Показатели отношения (стандартизированные регрессионные коэффициенты) между популяционными тенденциями и тенденций, прогнозирования на основе динамики климата. Слева — Европа , справа — США. Темные круги показаны результаты для моделей, которые включают в себя не только фактор климата (КЗ), а три функции видов: массой тела, желательно гнездовой биотоп и масштабы миграции. Модели, результаты которых включены только ДСТ, показаны светлыми кружками. Как видите, в обоих случаях результаты практически совпадают, что говорит о большом влияние погоды на динамику населения птиц. Рис. заголовок статьи в Science
Это свидетельствует о надежности предложенной гипотезы: изменение климата действительно повлияли на популяции птиц. Представление о силе этого влияния в разных странах и государствах, дает рис. 4: как вы можете видеть, на большей части территории, тенденций населения прямо пропорциональны КЗ. Тем не менее, авторы отмечают, что на уровне стран, в действительности эта связь невелика: в частности, отказ от зависимости, полученные для некоторых государств, статистически незначимы. Надежная зависимость можно получить, только сочетая данные по всему субконтиненту.
Рис. 4. Связь между тенденциями пригодности климата (CST) и фактических тенденций от населения всех видов на исследуемой территории Европы (вверх) и США (внизу). По осям отложено географических широты и долготы. Различные цвета показывает наклон линии регрессии, отражающие зависимость численности птиц от КЗ. Теплые тона соответствуют прямой связи (более климата пригодности, основных индексов населения), серый — наоборот. Авторы отмечают, что большинство оценок отдельных государств, и, в частности, во всех случаях обратная связь является статистически недостоверны. Рис. из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в Science
Поскольку авторов интересовали сообщества в целом, им потребовалось объединить результаты каждого вида в мультивидовые показатели. Методы такой агрегат использовали и раньше: например, на основе результатов PECBMS каждый год рассчитываются индикатор лесных птиц и индикатор птиц сельхозугодий. Эти показатели отражают «средний» тенденций в каждой из экологических групп и позволяют судить о благосостоянии заселяемых их биотопов. Теперь ученые призвали индекс,, что характерно в пределах наборов видов, с разными «отношение» к глобальному потеплению. В первую группу вошли птицы, положительный тренд климатической пригодности (positive climate suitability trends, КЗ+). Например, в Швеции, эта группа была канюка и длиннохвостую синицу » современные изменения климата способствовали расширению ареала и роста численности этих видов. Вторая группа собрала типов негативных тенденций (ДСТ−), для которых характерны противоположные тенденции — например, чечетку или овсянки-ремеза в той же Швеции. Когда этот же тип в разных странах или Штатах, мог войти в любой из этих групп, в зависимости от ее динамики в регионе, в частности. Например, болотная камышовка в 7 европейских странах причислялась к «положительной» группы, и в других 9 — на «негативный».
Для обеих групп рассчитывается обобщенный индекс обилия каждый год. Если этот индикатор конкретного типа давали весовой коэффициент, который отражает влияние изменения климата на население. Другими словами, вклад вида в индекс, пропорционально их восприимчивость к изменению климата. Благодаря этой процедуре, динамика «хороших» видов-индикаторов не теряется на фоне других, менее чувствительны к потеплению видов. Комбинируя индексы всех стран, или США, авторы получили комплексные показатели, которые отражают, что проявляется тенденция в динамике ССТ+ ССТ− групп, в каждой из индийского субконтинента.
Рис. 5. Изменение климата в Европе (К) и США (B) в последние десятилетия. Синяя линия — средняя годовая температура, оранжевая линия — средняя температура самого холодного месяца года, зеленые линии — годовая сумма температур выше 5°C. Единицы измерения и разброс значений этих показателей не равны, поэтому их нормированного и представлен на вертикальной оси в форме индексов с нулевым средним и простой дисперсии. Черные прямые — линии регрессии, которые отражают «синтез», тенденция для трех климатических параметров. Наклон регрессии на обоих континентах, не показал существенных различий — таким образом, потепление было более или менее синхронно. Рис. заголовок статьи в Science
Как в Европе так и в Америке, потепление климата шло аналогичными темпами (рис. 5), однако, реакция сообщества птиц в он оказался не точно такой же (рис. 6). В Старом Свете она выражена в негативной динамике «холодолюбивых» видов » группы КЗ−, в то время как в Новом мире — в ясный прирост населения «теплолюбивых» ССТ+. Во-первых, это связано с тем, что за рассматриваемый период количество птиц в Европе в целом снижается, в то время как в Северной Америке оставался довольно стабильным. Как бы то ни было, частные различия не отменяют принцип подобия: на обоих континентах, ССТ+ ССТ− групп были противоположные тенденции динамики.
Рис. 6. Влияние климатических условий на тренды численности обычных видов птиц. Мультвивидовые населения, индексы группы ДСТ+ (оранжевая линия) и CST− (синие линии), Объединенные в странах ЕС (A) и США (B). Цветные полосыотображаются 90% доверительные «интервалы». Индекс влияния изменения климата (C — ue, D — США) — это собственная показателей ССТ+ ДСТ−. Значения всех показателей выражены в процентах, за 100% принято значение 1980-х годов. Горизонтальные пунктирные линии на этом уровне соответствуют отсутствие тренда на рис. A и B, и отсутствие различий между ССТ+ ССТ− групп на рис. C и D. Рис. заголовок статьи в Science
Для большей наглядности показатели были объединены в единый показатель воздействия климата (climate impact factor, CII), вычисляемый как частное от деления индексов КЗ+ КЗ−. Он остается таким же в случае, когда тенденции динамики двух групп равны. Если между ними возникает дисбаланса, индикатор или уменьшается или увеличивается, что отражает смещение баланса в пользу одной из групп. В последние три десятилетия, все преимущества были на стороне ДСТ+, поэтому CII продемонстрировала рост практически линейный в США и несколько более «окольными» в ЕС. Тем не менее, эта разница объясняется исключительно неравномерным данных: США лидировали как по количеству видов, так и по охвату территории, поэтому для них были получены более точные оценки. В остальной части этот же узор был очень похож, и год 2010, в обоих регионах CII увеличился почти вдвое по сравнению с 1980-х годов. Авторы пишут, что эти убедительные результаты о важной роли изменений климата для широкого спектра видов по всему миру.
Конечно, в то время как масштаб исследования, можно назвать по-настоящему глобальной. Во многих регионах, важных для понимания последствий потепления — в частности, субэкваториальный пояс, в то время как остаются малоизученными. Надеемся, что в будущем область сбора данных будет расширена. Примером этого является то, что ряд стран Южной и Восточной Европы, недавно присоединившихся к надзору. С 2010 года он проводится в России: спасибо участникам программы «Птицы Москвы и Подмосковья» в столичном регионе уже создана достаточно представительная сеть наблюдателей. Глобальное потепление никто не проходит мимо: так, средняя годовая температура в Москве с 1879 по 2015 год увеличилась более чем на 3,5°C. Благодаря своей площади и относительно слабой антропогенной трансформации, Россия поддерживает большая часть населения многих видов европейских, поэтому, процессы, происходящие на его территории, являются чрезвычайно важными для оценки воздействия изменения климата на животный мир.
Источник: Philip A. Стивенс, Люси R. Mason, Рис E. Green, Richard D. Gregory, John R. Sauer, Джейми Элисон, Ainars Aunins, Льюис Brotons, Stuart H. M. Butchart, Томмазо Campedelli, Томаш Chodkiewicz, Przemysław Chylarecki, Оливия Кроу, Jaanus Elts, Вирджиния Escandell, Рууд П. Б. Foppen, Хеннинг Heldbjerg, Серджи Herrando, Магне Husby, Фредерик Jiguet, Алекси Lehikoinen, Åke Lindström, David G. Благородный, Жан-Ив Паке, Иржи Reif, Томас Sattler, Тибор Принимаются В Качестве Оплаты, Норберт Teufelbauer, Sven Trautmann, Лук J. Van Strien, Chris, A. M. Van Turnhout, Петр Vorisek, Стивен Дж. Уиллис. Связной response of bird populations to climate change on two continents // Science. В 2016 году. Ст. 352. P. 84-87.
Антон Морковин