Коллапс популяций пустынных птиц, вероятно, вызван тепловым стрессом из-за изменения климата
Новое исследование Калифорнийского университета в Беркли показывает, что по мере роста температур пустынным птицам требуется больше воды для охлаждения, в то время как сами пустыни становятся суше. Это создаёт предпосылки для серьёзного сокращения численности некоторых видов, если не к их вымиранию.
Команда, которая в прошлом году задокументировала коллапс птичьих сообществ в пустыне Мохаве за последнее столетие (29% из 135 видов птиц, присутствовавших 100 лет назад, стали менее распространёнными), теперь определила вероятную причину: тепловой стресс, связанный с изменением климата.
Исследователи сравнили уровни сокращения видов с компьютерными симуляциями того, как «виртуальные птицы» справляются с жарой в средний жаркий день в Долине Смерти (температура может достигать 30+ °C при низкой влажности). Эти температуры в среднем на 2 °C (3.6 °F) выше, чем 100 лет назад. Модель предсказала, что виды, которым сегодня требуется больше всего дополнительной воды по сравнению со столетней давностью, — это те, которые больше всего сократились в пустыне Мохаве. Наиболее уязвимыми оказались более крупные птицы, а также те, что питаются насекомыми или другими животными.
«Мы часто думаем, что изменение климата может вызвать массовую гибель в будущем, но это исследование говорит нам, что изменение климата, которое уже произошло, сделало среду слишком жаркой, и в определённых областях животные не могут переносить уже случившееся потепление и иссушение», — говорит ведущий автор Эрик Ридделл.
«Это одно из первых исследований, которое напрямую связывает увеличение физиологических потребностей из-за более тёплого и сухого климата с изменениями в биоразнообразии», — отмечает старший автор Стивен Бейссингер. — «Наше исследование указывает на прямое влияние изменения климата через увеличение потребности в воде для испарительного охлаждения, чтобы поддерживать температуру тела в комфортной зоне».
Выводы команды о птицах пустынь Калифорнии и Невады могут быть применимы к видам в других регионах мира.
Механизм охлаждения и потребность в воде
Птицы, как и собаки, используют учащённое дыхание (пантнг) и вибрацию мышц горла (gular flutter) для испарительного охлаждения. Чем жарче, тем больше воды они должны «выдохнуть», чтобы снизить температуру тела.
Команда рассчитала, что более крупным птицам, таким как плачущая горлица, сегодня требуется на 10–30% больше воды для охлаждения из-за повышения температуры в пустыне Мохаве на 2 °C за последние 100 лет.
Птицы, питающиеся насекомыми или другими животными, более уязвимы к изменениям в потере воды через испарение, поскольку обычно получают всю воду из влаги в пище. Редко пьют из открытых источников. Увеличение потребности в воде на 30% может означать, что более крупным птицам нужно ловить на 60–70 насекомых в день больше, чтобы выжить в условиях повышенной жары.
Полевые исследования подтвердили это предсказание: американская пустельга, луговой сокол, индейка-гриф, а также крупные насекомоядные, такие как белошейный стриж, фиолетово-зелёная ласточка, оливковый мухолов, западный луговой трупиал и западная синяя птица, сократились.
Меньше пострадали более мелкие птицы, питающиеся семенами, или всеядные. Исследование показало, что мелкие насекомоядные в пустыне Мохаве (сине-серый комаролов, рубиновый корольковый, горная синица и др.) пострадали меньше за последнее столетие.
Растительноядные птицы (семеноядные) сталкиваются с другой проблемой. Они могут пить из открытых источников воды (родники, оазисы), но только если вода есть. Даже охраняемые территории пустыни Мохаве становятся суше из-за изменения климата и откачки грунтовых вод. В результате семенояды также подвержены риску гибели, связанной с жарой.
«Для растительноядных это более бинарно: выжил вид на участке за последние 100 лет или нет, больше зависело от наличия или отсутствия поверхностной воды. Если можно было пить, ты был в лучшем положении», — говорит Ридделл. — «Для насекомоядных это больше зависело от величины потребности в охлаждении, определяемой размером тела и поглощением перьев. Чем больше потребность в воде, тем больше сокращался вид».
Моделирование и будущее
Эрик Ридделл, имеющий образование в области физики, смоделировал тепловой баланс 50 различных видов пустынных птиц на компьютере, используя физические данные о каждом из образцов Музея зоологии позвоночных. Модель учитывала размер, отражательную способность, длину и глубину перьев на спине и брюхе.
Из этих виртуальных экспериментов исследователи смогли получить оценки количества дополнительной воды, необходимой для испарительного охлаждения каждым видом птиц сегодня по сравнению со 100 лет назад, и того, что им потребуется в будущем при различных сценариях изменения климата.
Ридделл предсказывает, что в худшем сценарии изменения климата более крупным птицам, таким как плачущая горлица, к концу века может потребоваться почти вдвое больше их типичного потребления воды, чтобы оставаться достаточно прохладными для выживания при более высоких температурах в пустыне.
«Люди сосредотачивались на летальных порогах для птиц, но наш показатель — это смерть от тысячи порезов: повторяющиеся ежедневные затраты на охлаждение», — говорит Ридделл. — «Согласно работе Келли [Икнаян], мы наблюдаем 50-процентное сокращение видового разнообразия на участках в пустыне, которые век назад посетил Гриннелл. Это не вопрос того, когда это произойдёт в будущем, а понимание того, что мы уже сделали, что уже произошло».