Сегодня вряд ли удастся найти человека, который не слышал о глобальном потеплении. Влияние изменений климата на экосистемы изучены везде и в самых разных аспектах; больше всего работ посвящено изучению изменения фенологических показателей и среды обитания, или других организмов. Влияния климата, динамики и число видов известно гораздо меньше, что не удивительно, потому что собрать репрезентативные количественные данные в течение длительного периода в несколько лет, это очень трудно. Еще более редко можно провести подобные исследования на большей площади и включать в них виды, и всего сообщества. Недавней статье в журнале Science , демонстрирует блестящий пример решения этой проблемы. Авторы проанализировали взаимосвязь между распространением ряда европейских и североамериканских птиц и изменения климата в течение последнего десятилетия. Выводы наблюдателей птиц, были весьма тревожными: отопление имеет усиливающееся воздействие на птиц и в не слишком отдаленном будущем может привести к резкому снижению популяции многих видов.
В последнее время, все больше и больше, говорят, что наш мир становится «горизонтальной», «сети». Централизованные организации, давая место широкой и неформальным объединениям, которые совместными усилиями решают самые разные задачи. Не осталась в стороне и наука: было много проектов, исследований, с участием мирян. Пальма первенства здесь, безусловно, принадлежит орнитологии: во многих странах Европы уже на протяжении десятилетий акт общества любителей птиц, которые участвуют в сборе информации о распределении, размер и образ жизни пернатых. Результаты такого сотрудничества становятся все более и более масштабной, и свежим примером является описанное выше в статье.
Рис. 2. Фото демонстрирует популярность любительской орнитологии в западных странах. Фото с сайта board.dailyflix.net
По многочисленным коллективом авторов, представляет собой «армия» наблюдателей, которые участвовали в сборе данных. Большинство из них — не-профессионалов и любителей-«бердвотчеры» (fig. 2; см. наблюдение за птицами), которые, тем не менее, его квалификации, иногда, не уступают профессиональным орнитологам. В этом случае, его задачей было отслеживание в силу птицы. Чтобы сделать это, просто хорошее знание видов и владение простой метод учета. Координации наблюдателей, состоявшейся в рамках двух сетей мониторинга — PECBMS (Pan-European Common Birds Monitoring Scheme — Европейской системы мониторинга обычных видов птиц) в европейском Союзе и BBS (Breeding Birds space Survey — Исследование морских птиц) в сша. Эти программы работают уже более 30 лет, и ее результаты активно используют правительственные организации для оценки воздействия человека на окружающую среду. В анализ были включены данные о 20 странах ЕС и 48 северо-американских соединенных штатов (без анклавов) с 1980 по 2010 г. Столь длительного периода исследований, которые покрывают большую часть континента, возможно, беспрецедентный, который предоставляет большие возможности для детального изучения последствий глобального потепления. Для этой цели авторы выбрали 145 европейских и 380 североамериканских видов птиц, связанных с земной местообитаниями. Различия в количестве видов, связанных с различать богатство фаун: если в соединенных штатах на протяжении более 780 видов птиц, то в Европе-только около 530. Группа включала в себя самые различные виды наказания: так, в Европе, на них приходится около 89% населения, птичий. Среди них — всем известная большая синица, синица, сорока, большой пестрый дятел и другие обычные.
О том, что отопление может сыграть отрицательную роль для многих птиц, известное уже давно. Так, в знаменитой работе Ch. Both et al., 2006. Climate change and population отказаться от in a long-distance migratory bird, было показано, что изменение цветения листья березы предыдущем предполагает изменение периода массового развития насекомых-филлофагов (питаются листьями). Это привело к рассогласованию годового цикла мухоловки-пеструшки и динамика их кормовой базы: птиц стало не хватать корма для птенцов, успех размножения уменьшилась, и, как результат, население сократилось более чем на 90% всего за два десятилетия.
Тем не менее, здесь оказывается справедливой поговорка: «кому война, а кому мать родна»: если для одних птиц, изменения климата представляют собой серьезную угрозу, другие, наоборот, выиграют. Эти бенефициаров, в частности, являются многие оседлые виды, круглый год живут в высоких широтах. Повышение температуры в зимний период имеет положительное влияние на выживаемость в течение одного года, и их количество увеличивается. Но, в целом, оценить влияние потепления на внешний вид очень сложно, потому что зачастую их эффекты не одинаковы в различных регионах. Например, если область распространения вида повышение температуры перемещается на север, а затем, в низких широтах, исследователи отмечают уменьшение населения высокая — ее рост. Таким образом, перед авторами нового исследования, на первом месте оказалась задача выявления взаимосвязи между распределением видов и различных индикаторов изменения климата. Включили в модель трех основных факторов: годовая сумма температур выше 5°C, средняя температура самого холодного месяца года, соотношение реального и потенциального суммарного испарения (объем воды, испаряемого с территории, в том числе испарения растений). Последний параметр характеризует засушливость климата: в сухих и жарких областях реального испарения намного меньше потенциально возможной. Все эти показатели могут внести свой вклад в определение границ видовых ареалов, прямо и косвенно, через влияние на растительность, элементы, хищных птиц, хищников, конкурентов или возбудителей болезней.
Как команда авторов включены не только орнитологов, но и для специалистов статистических, методов моделирования, были очень сложными. Использовал не один, а четыре метода прогнозирования, и каждый из них включил параметры, как линейный и нелинейный с влиянием факторов на распространение видов. Чтобы выбрать лучшую модель субконтиненты разделены на 9 блоков; каждая модель была протестирована на «возможность» предсказать ареала вида, один из них, по мнению других восемь. Результаты лучших моделей для каждого из четырех типов усреднили между собой, получая «консенсусные» оценка воздействия изменения климата в бассейнах рек. Отметим, что данные о распространении видов, сама по себе, не содержали никакой информации о динамике населения и были собраны независимо от программы наблюдения.
При определении климатических параметров, определяющих область распространения каждого вида, ученые обнаружили изменения с 1980-х по 2010 год, в соответствии с данными, которые уже зарегистрированы. Эти изменения коррелировали с предпочтениями птиц: для каждого типа построили тенденции пригодности климата (climate удобства массива trends, CST), демонстрируют ожидаемые изменения площади ареала, и, как следствие, популяции этого вида. Таким образом, был получен прогноз количества видов в течение трех десятилетий, исключительно на основании изменения климата. Понятно, что климат не является единственным фактором, который влияет на прочность и сама природа этого эффекта может быть неодинаковым в зависимости от особенностей определенного типа. Например, давно известно, что глобальное потепление и снижение количества пиратов ходили подобные темпы, но означает ли это, что между ними есть причинно-следственная связь? Вряд ли. Чтобы избежать ошибочных выводов, авторы включили в модель не только CST, но и три основные характеристики изученных типов массы тела, предпочитаемые гнездовые биотопы, расстояние миграции, а также их возможные взаимодействия. Кроме того, они считают, что сводная вида в различных регионах (или различные виды в том же районе) может быть праведным сам по себе, независимо от других причин. Все это помогает определить относительный вклад каждого из факторов и отделить «климат-контроль» компонента с другими условиями, которые влияют на птиц.
Вклад климат был настолько велик, что исключение всех других функций, практически не повлияло на результаты моделирования (fig. 3).
Рис. 3. Индикаторы отношения (стандартизованные коэффициенты регрессии) между наблюдаемыми популяционными тенденциями и тенденции предсказуемы на основе климата, динамики. Слева — Европа, справа — сша. Темные круги показывают результаты для моделей, которые включали в себя не только фактор климат-контроль (CST), но все три вида характеристик: массы тела, предпочтительно женщина биотоп и расстояние миграции. Модель, чьи результаты включены только CST, показывая светлые кружки. Как видно, в обоих случаях результаты практически совпадают, что говорит о преобладающем влиянии изменения климата на динамику населения птиц. Изображения из обсуждения статьи в Science
Это свидетельствует о правильности предлагаемой гипотезы: изменение климата действительно имели влияние на население птиц. Идея о силе удара в различных странах и соединенные дает fig. 4: как видно, на большей части территории наблюдались тенденции цифры прямо пропорциональны CST. Тем не менее, авторы отмечают, что на уровне отдельных стран и достоверность этой связи невелика: в частности, отрицательные, в зависимости от того, получены для некоторых государств, статистически незначимы. Доверия зависимость можно получить, только сопоставляя данные по всему субконтиненту.
Рис. 4. Взаимосвязь между тенденциями климата и пригодности (CST) и реальные тенденции число всех видов то территорию Европейского (сверху) и сша (внизу). Осей приостановлены географической широты и долготы. В разные цвета показывает наклон линии регрессии, отражающие зависимость количества птиц от CST. В теплых тонах, что соответствует прямой связи (чем больше пригодности климата, высокие показатели населения), серый — отзывы. Авторы отмечают, что большинство оценок для отдельных государств, и, в частности, во всех случаях обратной связи, ассоциации, статистически недостоверны. Рис. из дополнительных материалов для обсуждения статьи в Science
Потому что авторы заинтересованы сообщества в целом, что привело объединить результаты по конкретным видам мультивидовые показателей. Методы подобного агрегирования, использованы ранее: например, на основе результатов PECBMS ежегодно вычисляемый показатель, лесных птиц и индикатор птиц сельхозугодий. Эти цифры отражают «средний» тенденции в каждой из экологических групп и позволяют судить о благополучии заселяемых они пантанал. Теперь ученым нужно еще один показатель, который характеризовал бы семейств типов, с разным «отношение» для глобального потепления. Первая группа включает в себя птиц, положительные тенденции пригодности климата (climate positive удобства массива trends, CST+). Например, в Швеции, в эту группу включены канюка и длиннохвостую синицу: современные изменения климата способствовали расширению области распространения и роста популяции этих видов. Вторая группа объединила типов негативных тенденций (ССТ), для которых характерны противоположные тенденции — например, чечетку или овсянки-ремеза в той же Швеции. При этом, тот же вид в разных штатах или мог попасть в любой из этих групп, в зависимости от конкретных динамиков в конкретном регионе. Например, болотная камышовка в 7 европейских странах причислялась к «положительной» группы, и 9 других — «негативный».
Для обеих групп рассчитывается индекс много каждый год. Когда индикатор конкретного типа производить весовой коэффициент, отражающий степень влияния изменений климата на население. Другими словами, вклад какой индекс пропорциональна восприимчивости к изменениям климата. Благодаря такой процедуре, спикер «хороших» видов-индикаторов не теряется на фоне других, менее чувствительные к нагреванию видов. Объединив индексы всех стран или сша, авторы получили комплексные показатели, которые отражают преобладающий тренд в динамике ССТ+ ССТ− групп в каждом суб-континента.
Рис. 5. Изменения климата в Европе (К) и США (B) в последние десятилетия. Синяя линия — средняя годовая температура, оранжевый — средняя температура самого холодного месяца года, зеленая линия — годовая сумма температур выше 5°C. Единицы измерения и разброс значений этих показателей не равны, то их нормализуется и представили на вертикальной оси, в виде условных индексов в среднем нулевой и единичной дисперсии. Черные — линии регрессии, отражающие «обобщенный», тенденция для трех климатических параметров. Наклон регрессии на обоих континентах, не показал существенных различий, поэтому нагрев происходит более или менее синхронно. Изображения из обсуждения статьи в Science
В Европе и в Америке, потепление климата провел аналогичные темпы (fig. 5), тем не менее, реакция сообщества птиц, что он не был точно так же (fig. 6). В Старом свете, она выражается в негативной динамике «холодолюбивых» типы групп CST, в то время как в Новом мире — сильный рост населения «теплолюбивых» КНТ+. Во-первых, это связано с тем, что за тот же период, количество птиц в Европе, в целом сократилось, в то время как в Северной Америке оставался достаточно стабильным. Как бы то ни было, частные различия не отменяют фундаментального сходства: в обоих континентов ССТ+ ССТ− групп показали противоположные тенденции динамики.
Рис. 6. Влияние климатических условий на тенденции число видов птиц, распространенных. Мультвивидовые популяционные индексы группы ССТ+ (оранжевый) и CST (синие линии), объединенные в страны Ес (В) и сша (B). Цветные полосыпоказывает 90% доверительные «интервалы». Индекс воздействия климата (C — EU, D — US) — это частные показатели ССТ+ ССТ. Значения всех показателей выражены в процентах, за 100% принято значение 1980. Пунктирные линии-горизонтальные на этом уровне соответствуют отсутствие тренда на рисунке. A и B, и отсутствие различий между ССТ+ ССТ− групп на рис. C и D. Изображения из обсуждения статьи в Science
Для ясности, эти индикаторы объединены в единый показатель воздействия климата (climate impact factor, CII), рассчитывается как частное от деления индексов ССТ+ ССТ. Он остается даже в том случае, когда тенденции динамики обеих групп одинаковы. Если же между ними наблюдается диспропорция, индикатор уменьшается или увеличивается, отражая смещение баланса в пользу одной из групп. В последние три десятилетия, преимущества были на стороне CST+, таким образом, CII показал рост практически линейный в сша и чуть более «извилистый» в ЕС. Тем не менее, эта разница объясняется исключительно неравномерно между объемом данных: США лидировали количество видов и охвата территории и, таким образом, были получены более точные оценки. В остальном, тот же образ был очень похож, и на 2010 год, в обоих регионах CII увеличилось почти вдвое по сравнению с 1980 год. Авторы пишут, что эти результаты убедительно свидетельствуют о важной роли изменения климата для широкого спектра видов по всему миру.
Конечно, в то время как масштабы исследования не может быть назван по-настоящему глобальной. Многих областях, важных для понимания последствий глобального потепления, в частности, субэкваториальный пояс, пока остаются малоизученными. Остается надежда, что в будущем в области сбора данных будет расширена. Примером этого является ряд стран Южной и Восточной Европы, недавно присоединившихся к наблюдению. С 2010 года, он идет и в россии: с участники программы «Птицы Москвы и к Москве» в столичном регионе уже создана достаточно представительная сеть наблюдателей. Глобальное потепление, что никто не игнорирует: так, средняя годовая температура в Москве, начиная с 1879 года, в 2015 года увеличилась более чем на 3,5°C. из-За своей площади и относительно слабой антропогенной трансформации, Россия сохраняет значительную часть населения многих европейских видов, таким образом, те процессы, которые происходят 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, Луис Brotons, Stuart H. M. Butchart, Томмазо Campedelli, Томаш Chodkiewicz, В Ответной Атаке Роберт Chylarecki, Оливия Кроу, Яанус Elts, Вирджиния Escandell, Рууд P. B. Foppen, Хеннинг Heldbjerg, Серги Herrando, Магне Husby, Фредерик Jiguet, Алексий Lehikoinen, Оке Линдстрем, David G. Благородный, Жан-Ив Paquet, Иржи Reif, Томас Sattler, Tibor, Szép, Норберт Teufelbauer, Свен Trautmann, Лук J. Van Strien, Chris A. M. Van Turnhout, Petr Vorisek, Stephen G. Willis. Consistent response of bird populations to climate change on two continents // Science. 2016. Ст. 352. Стр. 84-87.
Антон Морковин
