Инновационный метод предсказывает влияние изменения климата на холоднокровных животных

Исследователи под руководством Университета Пенсильвании разработали статистическую модель, которая улучшает оценку пригодности среды обитания и вероятности вымирания холоднокровных животных по мере роста температур.

Холоднокровные животные — разнообразная группа, включающая рыб, рептилий, амфибий и насекомых, — составляют большинство видов на Земле. Температура их тела сильно зависит от температуры окружающей среды, а их рост, репродуктивный успех и выживание тесно связаны с температурными условиями, что делает изменение климата для них значительной угрозой.

Предсказание, где будет существовать вид и в каком количестве при будущих температурах, крайне сложно, поскольку для многих видов это означает оценку реакции на температуры, которые животные ещё не испытывали, а учёные не наблюдали.

Чтобы точнее оценить влияние изменения климата, в новом исследовании учёные разработали статистический метод для объединения полевых данных о распространении и численности холоднокровных животных с лабораторной информацией о видовой температурной производительности и толерантности.

В статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, представлен новый подход к статистическому моделированию. Разработанная модель, названная «Физиологически управляемая модель численности» (Physiologically Guided Abundance Model, PGA Model), применима практически ко всем холоднокровным животным и может помочь в формировании стратегий адаптации к климату и управления.

Как работает модель

Модель PGA объединяет наблюдения за численностью видов и условиями среды с лабораторными данными о физиологическом отклике холоднокровных животных на температуру, чтобы предсказать их географическое распространение и численность в условиях потепления.

Традиционные подходы часто экстраполируют на будущее только текущие взаимосвязи между распространением и температурой, что не учитывает физиологическую связь холоднокровных животных с температурой среды. Лабораторные данные показывают, что большинство холоднокровных животных имеют сходный функциональный отклик производительности на рост температуры, что можно обобщить для разных таксонов.

Тестирование на рыбах

Исследователи разработали и протестировали модель PGA на данных по трём видам рыб с разной термальной предпочтительностью и толерантностью из более чем 1300 озёр на Среднем Западе США:

• Сиг (холодноводный)
• Жёлтый окунь (прохладноводный)
• Синежаберный солнечник (тепловодный)

Учёные предсказали распространение и численность видов в каждом озере при текущих условиях и при повышении средней температуры воды в июле на 1,8, 3,6, 5,4 и 7,2 градуса по Фаренгейту (1, 2, 3, 4 °C). Повышение на 7,2 °F (4 °C) соответствует прогнозируемому среднему региональному повышению температуры воздуха в регионе к периоду 2071–2100 гг.

Ключевые результаты

• Традиционная модель, не включающая физиологические предпочтения, не предсказала вымирания (локального исчезновения) ни одного из видов рыб из-за изменения климата.
• Модель PGA показала, что холодолюбивая рыба (сиг) будет вытеснена из 61% своего текущего ареала с ростом температуры.

Как отметила соавтор исследования Гретхен Хансен из Университета Миннесоты, модели без учёта физиологических предпочтений могут приводить к недооценке риска, который изменение климата представляет для холодоадаптированных видов. Модель PGA обеспечивает более реалистичные прогнозы для будущих климатических сценариев по сравнению с традиционными подходами.