Журнал о технике

Сегодня вряд ли удастся найти человека, который никогда не слышал о глобальном потеплении. Влияние изменения климата на экосистемы активно изучается в различных аспектах; в большинстве работ, посвященных изменений в показатели фенологические и мест обитания некоторых организмов. О влиянии динамики климата в число видов, гораздо менее известно, как это не удивительно, чтобы собрать представительные количественные данные в течение длительного времени несколько лет очень трудно. Еще реже удается выполнять такие исследования на большой территории и включает в себя не индивида, а всего общества. Недавняя статья в журнале Наука показывает отличный пример такой задачи. Авторы анализируют взаимосвязь между распределением ряда европейских и североамериканских птиц и изменения климата в течение последнего десятилетия. Его выводы очень тревожные: потепление оказывает все большее влияние на птиц и в ближайшем будущем может привести к резкому сокращению численности многих видов.

В последние годы все больше и больше говорим о том, что наш мир становится все более «горизонтальный», «сеть». Централизованной организации уступают место широкой и неформальных объединений, совместно решать различные задачи. Не остались в стороне и науки: существует множество исследовательских проектов, которые могут участвовать любители. Пальма первенства здесь принадлежит, конечно, орнитологии: во многих европейских странах на протяжении десятилетий компании орнитологов, которые принимают участие в сборе информации о распределении населения и образа жизни птиц. Результатами этого сотрудничества становятся все более масштабными и недавний пример в статье выше.

Рис. 2. На снимке популярность любительской орнитологии в западных странах. Фото board.dailyflix.net

Для многих авторов есть целая «армия» наблюдателей, которые участвовали в сборе данных. Большинство из них не профессионалы, а любители»орнитологов» (фиг. 2; см. наблюдение за птицами), которые, однако, за их мастерство порой не уступают профессиональным орнитологам. В данном случае их задачей было контролировать количество птиц. Это достаточно хорошее знание типа простых методов бухгалтерского учета. Координацию деятельности наблюдателей было осуществлено с помощью двух систем контроля — PECBMS (общеевропейский птиц схема контроля общеевропейской системы регулярного мониторинга видов птиц в Европейский Союз и ББС (разведение птиц опроса-изучение размножения птиц в США. Эти программы находятся в месте более 30 лет, и результаты активно используются правительственными организациями для оценки воздействия человека на окружающую среду. В анализ включены данные по 20 странам ЕС и 48 американских штатов (за исключением анклавов) с 1980 по 2010 год, такой длительный период исследований, которые охватывают значительную часть материков является, пожалуй, беспрецедентным, огромные возможности для детального изучения последствий глобального потепления. Для этой цели авторы выбрали 145 380 европейских и североамериканских видов птиц, которые связаны с землей обитания. Различия в количестве различных типов, которые связаны с богатством фауны: если США для более 780 видов птиц в Европе — только около 530. В состав группы вошли наиболее многочисленными видами птиц: в Европе они составляют около 89% населения птиц. Среди них — известная большая синица, синица, сорока, большой пестрый детей и других видах совместной.

Что жара может сыграть свою роль в негативном для многих птиц, известно давно. Таким образом, в известном труде ч. Дарвина. Оба соавт., 2006. Изменения климата и сокращение населения на расстоянии перелетных птиц, показало, что сдвиг распускания листьев березы на более раннюю дату влечет изменение во времени массового развития насекомых-филлофагов (съесть листья). Это привело к рассогласованию годового цикла мухоловки-Пеструшки и динамика его добычи основание: птицам не хватает еды для птенцов, успех размножения уменьшилась, и в результате население Нидерландов уменьшилось более чем на 90% всего за два десятилетия.

Однако, здесь говорят: «верно «кому война, а кому мать родна»: если для некоторых птиц, изменение климата представляет собой серьезную угрозу, другие, наоборот, хорошие. Таких льготников, в частности, сидят вида живых в течение года более высоких широтах. Увеличение зимних температур оказывает положительное влияние на выживания в неблагоприятный период года, и число их растет. Но в целом, для оценки влияния тепла для всего вида в целом сложно, потому что часто последствия разные от региона к региону. Например, если диапазон видов с повышением температуры сдвигается к северу, в более низких широтах, ученые отмечают сокращение численности населения и высокие темпы роста. Поэтому авторы нового исследования, первая задача состояла в выявлении взаимосвязи между распределением различных видов и анализ показателей. Они включены в модель трех основных факторов: годовая сумма температур выше 5°С, средняя температура месяца в году, соотношение фактического и потенциального суммарного испарения (количество испаряемой воды с территории, в том числе выпарной установки). Последний параметр, который характеризует засушливость климата: в сухих и жарких регионах, фактическое испарение гораздо меньше, чем потенциальных. Все эти параметры могут внести вклад в определение границ ареалов видов, как непосредственно, так и опосредованно через воздействие на растительность, питающую объекты, хищников, конкурентов или патогенов.

Потому что коллектив авторов включает в себя не только орнитологов, но и специалистов в области статистики, методы моделирования были очень сложными. Использовать не одну, а четырех методов прогнозирования, каждый из которых включал в себя варианты как для линейного, так и нелинейного влияния факторов на распространение видов. Чтобы выбрать оптимальную модель подразделяется на 9 блоков, каждый модели тестируются на способность предсказывать типы идут в одном из них остальные восемь. Результаты лучших моделей каждого из четырех типов в среднем между ними, получая оценки «консенсус» о влиянии изменений климата на среду обитания. Подчеркнем, что сведения о распределении видов и их не включающий информацию о динамике населения и были собраны независимо от программы мониторинга.

Определение климатических параметров, которые определяют область распространения каждого вида, ученые отслеживали изменения в 1980-2010 гг., по наблюдениям за погодой. Эти изменения по сравнению с пристрастиями птиц для каждого вида составили тенденции климатических пригодности (тенденции пригодности климата, КНТ), показывает ожидаемые изменения в Размер площади, и, как следствие, численности этого вида. Таким образом был получен ретроспективное прогнозирование динамики населения вида в течение трех десятилетий, основываясь только на изменении климата. Понятно, что климат не единственный фактор, который влияет на количество и характер воздействия может варьироваться в зависимости от особенностей определенного типа. Например, давно известно, что глобальное потепление и снижение числа пиратов были схожими темпами, а это значит, что между ними есть причинно-следственная связь? Вряд ли. Чтобы избежать таких ошибочных выводов, авторы включили в модель не только ДКБ, но три основные характеристики исследованных видов — вес тела, предпочитаемые места обитания размножения, миграций и взаимодействий свой потенциал. Кроме того, учитывать, что динамика одного и того же вида в разных областях (или разных видов на одном поле) могут быть аналогичны тем, само по себе, без учета других причин. Все это позволило установить относительный вклад каждого фактора, так и для отдельных компонент «климата» от других условий, которые влияют на птиц.

Вклад климата настолько важно, что при исключении всех других характеристик, практически не влияет на результаты моделирования (Рис. 3).

Рис. 3. Показатели отношения (стандартизованные коэффициенты регрессии) между наблюдаемыми демографическими тенденциями и тенденциями предсказал климата на основе динамики. Слева Европа, справа США. Заполненные кружки показывают результаты для моделей, которые не только Климатический фактор (КНТ), но характеристики трех видов: массы тела, выбранный гнездо обитания и дальность миграции. Моделей, которые только вошли КНТ, показывает свете схемы. Как видно, в обоих случаях результаты практически одинаковы, что означает, в отношении доминирующего влияния на динамику населения птиц. Рисунок из статьи в обсуждение науки

Это свидетельствует о правильности выдвинутой гипотезы: изменения климата оказывают воздействие на популяции птиц. Некоторое представление о силе этого влияния в разных странах, и государства дает Рис. 4: Как вы можете видеть, большая часть территории наблюдаемых тенденций в число прямо пропорционально КНТ. Однако, авторы отмечают, что на уровне отдельных стран, надежность этого соединения невелика: в частности, негативных отношений, полученных для ряда стран, оно статистически незначимо. Доверительные отношения могут быть получены только путем объединения данных всех субконтинента.

Рис. 4. Взаимосвязь между тенденциями в климатической пригодности (КНТ) и современные тенденции количество всех видов на изучаемой территории Европы (сверху) и американского (снизу). Оси приводом широты и долготы. Различными цветами показывает наклон линии регрессии, отражающие в зависимости от количества птиц КНТ. Теплые тона отвечать на прямые связи (по климатической пригодности, тем выше индекс), серо — обратно. Авторы отмечают, что большинство оценок для отдельных государств, и, в частности, во всех случаях Обратная связь является статистически значимой. Рисунок из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в науке

Поскольку авторы были заинтересованы в обществе в целом, они должны объединить результаты отдельных видов в определенной, нескольких показателей. Подобные агрегации использовалась и ранее: например, на основе результатов PECBMS год для расчета показатель для лесных птиц и индикатор птиц сельхозугодий. Эти данные отражают средние тенденции в каждой экологической группе, и позволяют судить о благополучии в биотопах, заселенных ими. Теперь ученым необходимо показатель, который будет характеризовать наборы типов различных «подходов» к глобальному потеплению. Первая группа состояла из птиц с положительными тенденциями климатических пригодности (климат положительно в соответствии с тенденциями и КНТ+). Например, в Швеции и в эту группу входит обыкновенный Канюк и длиннохвостая синица: современные изменения климата повысило обитания и увеличению численности этих видов. Вторая группа объединяет виды с негативными тенденциями (КНТ− я), для которых характерна тенденция противоположного — например, крана или овсянка-Ремез в той же Швеции. Таким образом, одна и та же порода в разных странах или могут войти в любую из этих групп, в зависимости от ее динамики в конкретном регионе. Например, Болотная Камышевка в 7 европейских странах рассматриваются как «положительные» и 9 в «минус».

Для обеих групп, вычислил общий индекс численности за каждый год. В данном случае, указание вида, в частности, были даны весовой коэффициент, отражающий влияние изменения климата на население. Другими словами, вклад вида в индексе пропорционален ее чувствительность к изменениям климата. Благодаря этой процедуре, динамика «хорошие» показатели, не теряется на фоне других, менее чувствительны к видам тепла. Путем объединения индексов для всех стран или государств, авторы получили полный показателей, которые отражают преобладающие тенденции в КНТ+ и CST− групп на всех континентах.

Рис. 5. Изменение климата в Европе (а) и США (Б) В последние десятилетия. Синяя линия — средняя годовая температура, как оранжевая линия — средняя температура месяца года, зеленая линия — годовая сумма температур выше 5°С. единицы измерения и распространения значения этих показателей не совпадают, так как они нормированы и представлены на вертикальной оси в виде условных индексов с нулевым средним и единичной дисперсией. Черные прямые — линии регрессии, отражающие «общей тенденцией для всех трех параметров климата. Наклон регрессии в двух континентах не показывают большой разницы — так потепление происходит более или менее синхронно. Рисунок из статьи в обсуждение науки

В Европе и в Америке потепление аналогичные ставки (Рис. 5), однако реакция сообщества птиц было не совсем то же самое (Рис. 6). В Старом Свете, это выразилось в динамике отрицательный «холодной воды» по группе видов КНТ− а в Новом Свете — в заметном увеличении популяции «теплолюбивых» КНТ+. Главным образом, это связано с тем, что в течение рассматриваемого периода, количество птиц в Европе уменьшилось, в то время как Северная Америка остается относительно стабильным. Однако частные различия не преобладают над сходством основных: в двух континентах КНТ+ и CST− группа противоположные тенденции.

Рис. 6. Влияние климатических условий на изменении численности фоновых видов птиц. Многозначные населения показатели КНТ групп+ (оранжевые линии) и КНТ (синяя линия), сгруппированные по странам Европейского Союза (в) и государства (Б). Цветными линиямипоказаны 90% — ные доверительные интервалы. Индекс влияния изменения климата (с ЕС — г — нам) равен частному от деления показателей КНТ+ и КНТ. Значения всех показателей выражены в процентах, 100% в 1980 году. Горизонтальная пунктирная линия на этом уровне соответствует отсутствие тренда на рис. А И Б, а также отсутствие различий между КНТ+ и CST− групп на фиг. С И Д. Рисунок из статьи в обсуждение науки

Даже большей наглядности показатели объединяются в единый показатель климатического воздействия (фактор воздействия на климат, кто знает язык, но), который рассчитывается как частное от деления индексов КНТ+ и КНТ. Она остается неизменной в том случае, когда тенденции в обеих группах одинаковы. Если между ними есть Индикатор несоразмерности, или уменьшается или возрастает, что свидетельствует об изменении баланса сил в пользу одной из групп. В последние три десятилетия преимущества на стороне КНТ+, так что кто знает язык, но показал рост — почти линейная в США и немного более «извилистым» в ЕС. Однако, это различие связано только с различным объемом данных: в США, был лидером по количеству видов и зона покрытия, так что они обеспечивают более точные оценки. Остальная часть картины была очень похожа на 2010, в обоих регионах, кто знает язык, но и вырос почти вдвое по сравнению с 1980 годом. Авторы пишут, что полученные результаты обеспечивают убедительное доказательство для этой важной роли изменения климата для широкого спектра видов по всему миру.

Конечно, Цель исследования, его нельзя назвать по-настоящему глобальным. Многие регионы, которые имеют важное значение для понимания последствий изменения климата, в частности, в субэкваториальной зоне до сих пор плохо изучены. Остается надеяться, что в будущем объем сбора данных будет расширена. Примером может служить ряд стран Южной и Восточной Европы, которые недавно присоединились мониторинга. С 2010 года он провел в России: благодаря участникам программы «птицы Москвы и Подмосковья» в столичном регионе уже создана достаточно представительная сеть мониторов. Глобальное потепление, никто не обходит: например, среднегодовая температура воздуха в Москве с 1879 года, в 2015 году увеличилось более чем на 3,5°С. в связи с ее территорией и относительно невысокая антропогенная трансформация, Россия занимает значительную часть населения многих европейских видов, так что процессы, которые происходят на его территории, чрезвычайно важно для оценки воздействия изменения климата на дикую природу.

Источник: Филип А. Стефенс, Люси р. Мейсон, Риз Э. Грин, Ричард Д. Грегори, Джон р. Зауэр, Джейми Элисон, Айнар Aunins, Луис Бротонс, Х. М. Стюарт Бутчарт, Томмазо Campedelli, Томас Ходкевича, Пшемыслав Chylarecki, Оливия Кроу, Яанус или IELTS, Вирджиния Escandell Рууд П. Б. Foppen, Хеннинг Heldbjerg, Серги Herrando, Магне Хусбю, Фредерик Jiguet, Алекс Lehikoinen, Оке Линдстрем, Давид Григорьевич благородный, Жан-Ив паке, Иржи Рейф, Томас Саттлер, к Тибору, Норберт Teufelbauer, Свен Траутманна, Арко Компании J. Van Strien, Крис А. М. Ван Алст, Петр Решается, Стивен Дж. Уиллис. В соответствии с ответной реакцией популяции птиц к изменению климата на двух континентах // Наука. В 2016 году. В. 352. П. 84-87.

Антон Морковин