IT и строительный портал

Сeгoдня вряд ли удaстся нaйти чeлoвeкa, кoтoрый нe слышaл прo глoбaльнoe пoтeплeниe. Влияниe измeнeний климaтa нa экoсистeмы, кoтoрыe рaссмaтривaются пo всeй стрaнe и в рaзличныx aспeктax; бoльшe рaбoт пoсвящeнo измeнeний фeнoлoгичeскиx индикaтoрoв и aрeaлoв oбитaния тex или иныx oргaнизмoв. O влиянии климaтa динaмичeский в числo видoв извeстнo гoрaздo мeньшe, чтo нe удивитeльнo, вeдь чтoбы сoбрaть прeсс-сeкрeтaрь кoличeствeнныe дaнныe в тeчeниe длитeльнoгo рядa лeт, oчeнь труднo. Eщe рeжe удaeтся прoвoдить тaкиe исслeдoвaния нa бoльшoй тeрритoрии и интeгрирoвaть в ниx нe oтдeльныe виды, и всeгo oбщeствa. Нeдaвнeй стaтьe в журнaлe Science , пoкaзывaeт яркий примeр для рeшeния тaкoй зaдaчи. Aвтoры прoaнaлизирoвaли взaимoсвязь мeжду рaспрoстрaнeниeм рядa eврoпeйскиx и сeвeрoaмeрикaнскиx птиц и измeнeниe климaтa в пoслeдниe дeсятилeтия. Вывoды oрнитoлoгoв былo дoвoльнo трeвoжнo: глoбaльнoe пoтeплeниe имeeт пoвышeнный вoздeйствиe нa птиц и в ближaйшeм будущeм мoжeт привeсти к рeзкoму снижeнию пoпуляции мнoгиx видoв.

В пoслeднee врeмя все чаще и чаще говорят, что наш мир становится «горизонтальной», «сети». Централизованные организации имеют место широкое и неформальным объединениям, которые совместными усилиями решают различные задачи. Не осталась в стороне и наука: было много исследовательских проектов, в которых могут принять участие, не были профессионалами. Пальма первенства здесь, безусловно, принадлежит орнитологии: во многих странах Европы уже на протяжении десятилетий действуют общества любителей птиц, которые вовлечены в сбор информации о распространении, количество и образа жизни пернатых. Результаты сотрудничество приобретают все более широкий масштаб, и свежий пример-это выше статье.

Рис. 2. Фото доказывает популярность любительской орнитологии в западных странах. Фото с сайта board.dailyflix.net

Для народного коллектива авторов заслуживает целую «армию» наблюдателей, которые участвовали в сборе данных. Большинство из них — не профессионалы, и любители-«бердвотчеры» (рис. 2. см. birdwatching), которые, тем не менее, в соответствии с квалификации иногда не уступают профессиональным орнитологам. В этом случае их задачей было наблюдение за численностью птиц. Для того, чтобы это сделать, достаточно хорошее знание видов и недвижимость простой метод бухгалтерского учета. Координация наблюдателей состоялась в рамках двух сетей мониторинга — PECBMS (Pan-European Common Birds Monitoring Scheme — Общеевропейская система мониторинга обычных видов птиц) в европейском союзе и BBS (Breeding Birds Исследования — Изучение размножения птиц) в США. Эти программы работают уже более 30 лет, и их результаты активно используют правительственные организации, для оценки воздействия человека на окружающую среду. Анализ включил данные из 20 стран ЕС и 48 североамериканских штатах (без анклавов) с 1980 года до 2010 года Такой длительный период исследований, охватывающий значительную часть континентов — возможно, беспрецедентный, который предоставляет огромные возможности для детального изучения последствий глобального потепления. Для этой цели авторы выбрали 145 европейских и 380 североамериканских видов птиц, связанных с сухопутными местообитаниями. Различия между видами, которые связаны с неодинаковым богатство фаун: если в США гнездятся более 780 видов птиц в Европе — только около 530. Группа включает более многочисленные виды птиц: так, в Европе составляют около 89% населения птиц. Среди них — известная большая синица, синица, сорока, большой пятнистый дятел и другие обычные виды.

О том, что глобальное потепление может сыграть отрицательную роль для многих птиц, известно давно. Так, в знаменитой работе Ch. Both et al., 2006. Climate change and population declines in a long-distance migratory bird доказано, что смещение распускания листьев березы в более ранних стадиях влечет за собой изменение условий массового развития насекомых-филлофагов (ест листья). Это привело к рассогласованию годового цикла мухоловки-пеструшки и динамика кормовой базы: птиц было уже достаточно пищи для своих птенцов, успех размножения уменьшилась, и в результате голландское население сократилась более чем на 90% всего за два десятилетия.

Тем не менее, здесь оказывается справедливой поговорка «кому война, а кому мать родна»: если для некоторых птиц изменения климата представляют собой серьезную угрозу, то другой, наоборот, идут на пользу. С этим бенефициарам, в частности, относятся многие оседлые виды, круглый год живут в более высоких широтах. Повышение зимних температур положительное влияние на выживания в неблагоприятный период года, и это число растет. Но, в целом, оценить влияние потепления на вид в целом это довольно трудно, потому что часто последствия различаются в разных регионах. Например, если для типа с повышением температуры смещается к северу, в более низких широтах, ученые следует отметить снижение числа и в высоких — высоту. Поэтому, прежде чем их авторы нового исследования, на первом месте стояла задача выявить взаимосвязь между распространением видов и различных климатических параметров. Включены в модель трех основных факторов: годовая сумма температур выше 5°с, средняя температура наиболее холодного месяца года, реальной и потенциальной эвапотранспирации (количество воды, испаряемого из земли, в том числе испарение растений). Последний параметр характеризует засушливость климата: в сухих и теплых районах фактическое испарение намного меньше потенциально возможного. Все эти элементы могут внести свой вклад в определение границ видовых ареалов как напрямую, так и косвенно — через воздействие на растительность, кормовые объекты хищников, конкурентов или возбудителей заболеваний.

В виду того, что группа авторов входят не только для орнитологов, но и профессиональных статистиков, методы моделирования были чрезвычайно сложные. Использовать не один, а четыре метода прогнозирования, и каждый из них включены функции, как линейная и нелинейная влияние факторов на распространение видов. Для выбора оптимальной модели субконтиненты были разделены на 9 единиц, каждая модель тестируется в «емкость», чтобы предсказать, на вид в одном из них, по мнению других восемь. Результаты лучших моделей каждого из четырех типов усреднили между ними, тем более после того, как «консенсусные» оценка влияния климата на ареалы. Мы подчеркиваем, что данные по распространению видов, само по себе не входило никакой информации о его динамике, и были собраны независимо от программ слежения.

Раскрыть климатические параметры, которые определяют область распространения каждого вида, ученые проследили изменения с 1980 года по 2010 год по данным метеонаблюдений. Эти изменения коррелируют с предпочтениями птиц: для каждого вида построены тенденции изменения емкости (climate suitability trends, CST), подтверждающие ожидаемое изменение площади зоны, и, следовательно, такого рода. Так было принято в ретроспективе прогноз динамики населения видов в течение трех десятилетий, основываясь исключительно на изменения климата. Понятно, что климат не является единственным фактором, который влияет на силу, и характер этого влияния может быть неодинаковым в зависимости от особенностей того или иного вида. Например, давно известно, что глобальное потепление и снижение числа пиратов ходили аналогичные показатели, но это означает, что между тем и другим существует причинная связь? Это вряд ли. Чтобы избежать подобных ошибочных выводов, авторы включенных в модель, не только CST, но и три основные характеристики изучаемых видов — вес тела, предпочитают гнездовые биотопы, расстояние миграции, а также возможных взаимодействий. Кроме того, считают, что динамика одного и того же вида в разных регионах (или различные виды в одном регионе) может быть похож сам по себе, без привязки к другим причинам. Все это позволило установить относительный вклад каждого из факторов и отделить «климатической» составляющей от других условий, которые влияют на птиц.

Вклад климата было так важно, что исключение всех других возможностей практически не влияют на результаты моделирования (рис. 3).

Рис. 3. Показатели отношений (стандартизованные регрессионные коэффициенты) между наблюдаемыми популяционными тенденциями и тенденциями, прогнозируемыми на основе климатической динамики. Слева — Европа, справа — США. Темные круги показывают результаты для моделей, которые включены не только климатический фактор (CST), но и три функции, виды: вес тела, предпочтительный гнездовой биотоп и порядок иммиграции. Модель, результаты которых включены только CST, появляются яркие круги. Как видно, в обоих случаях результаты практически совпадают, что говорит о преобладающем влиянии климата на динамику численности птиц. Изображение из обсуждаемой статьи в Science

Это показывает правильность предлагаемой гипотезы: изменение климата действительно имеют воздействие на популяции птиц. Некоторое представление о силе этой выставки в разных странах и штатах дает рис. 4: как видно, на большей части региона наблюдаются тенденции прямо пропорциональна CST. Тем не менее, авторы отмечают, что на уровне отдельных стран, достоверность этой информации невелика: в частности, отрицательные в зависимости от того, которые приняты для некоторых штатах, статистически незначимы. Сильная зависимость может получить только комбинируя данные по всему субконтиненту.

Рис. 4. Отношения между трендами климата емкости (CST) и реальные тенденции числа всех видов в плавучий отель Европы (над) и США (внизу). По осям отложено географические широту и долготу. Различных цветов показан наклон линии регрессии, отражающей зависимость количества птиц от CST. Теплые цвета соответствуют прямой контакт (чем больше климатическая емкость, тем выше показатели), серый — обратно. Авторы отмечают, что большинство оценок для отдельных государств-членов, и, в частности, во всех случаях обратная связь — статистически недостоверны. Изображение из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в Science

Потому что писатели интерес сообщества в целом, он взял их, чтобы объединить результаты в отдельных видах в мультивидовые показатели. Методы, подобные агрегации использовались и в прошлом: p. x., по результатам PECBMS на ежегодной основе рассчитывается индикатор лесных птиц и индикатор птиц поля. Эти показатели отражают «средний» тенденции в каждой из экологических групп и позволяют судить о благополучии заселяемых ими биотопов. Теперь ученый получил индекс, который характеризовал бы наборов видов, с разными «стойка» в глобальное потепление. Первая группа включала птиц с положительными тенденциями климата емкости (positive climate suitability trends, CST+). Например, в Швеции эта группа включала канюка и длиннохвостую птицу: современные изменения климата внесли свой вклад в расширение зоны и увеличение количества этих видов. Вторая группа объединяет виды с отрицательными тенденциями (CST−), для которых характерны противоположные тенденции — например, степу или овсянку-ремеза в той же Швеции. Когда этот же вид в разных государствах или штатах он мог войти в любой из этих групп, в зависимости от динамики в конкретной области. Например, болотная камышовка в 7 европейских странах причислялась к «положительной» группы, и в 9 других — «негативный».

Для обеих групп были вычислить обобщенный индекс обилия для каждого года. С этим индикатором конкретный вид дали вес коэффициент, отражающий степень воздействия климатических изменений для населения. Другими словами, вклад вида в индексе пропорционален ее чувствительность к изменениям климата. Благодаря такой процесс динамический «хорошие» виды-индикаторы не теряется на фоне других, менее чувствительны к потеплению видов. Комбинируя индексы во всех странах или штатах, авторы получили комплексные показатели, которые отражают преобладающие тенденции в динамике CST+ и CST− групп на субконтиненте.

Рис. 5. Изменение климата в Европе (A) и США (B) в последние десятилетия. Синяя линия — средняя годовая температура, оранжевая линия — средняя температура наиболее холодного месяца года, зеленые линии — годовая сумма температур выше 5°C. Единицы измерения и разброс значений этих показателей не совпадают, следовательно, нормализация и показали на вертикальной оси в качестве условных индексов с нулевым средним и единичной дисперсией. Черные прямые линии регрессии, отражающие «генерализованный» тока для трех климатических параметров. Наклон регрессии на обоих континентах, не показал значимых различий — таким образом, повышение температуры происходит более или менее синхронно. Изображение из обсуждаемой статьи в Science

Как в Европе, и в Америке климат планеты шло аналогичными темпами (рис. 5), однако, реакция сообщества птиц в этом было доказано, что это не совсем то же самое (рис. 6). В Старом это выразилось в негативной динамике «холодолюбивых» видов из группы CST− то время в Новом Мире — в заметное увеличение населения «теплолюбивых» CST+. В основном это связано с тем, что за рассматриваемый период количество птиц в Европе, в целом сократилось, в то время как в Северной Америке остается достаточно стабильным. Как бы то ни было, частные различия не отменяют фундаментальные сходства: в обоих континентов CST+ и CST− группы имели противоположные тенденции динамики.

Рис. 6. Влияние климатических условий на тенденции обычных видов птиц. Мультвивидовые популяционные показатели группы CST+ (оранжевая линия) и CST− (синие линии), комбинированные со странами Европейского союза (A) и в США (B). Цветные полосыпоявляются 90% доверительные «интервалы». Индекс климата (C — EU, D — США) равняется частные показатели CST+ и CST−. Значения всех показателей, выраженных в процентах 100% принята цена 1980. Горизонтальные пунктирные линии на этом уровне соответствуют отсутствии напряжения в схеме. A и B, и отсутствие различий между ССТ+ ССТ− групп на рис. C и D. Изображение из обсуждаемой статьи в Science

Для еще большей наглядности, показатели объединили в единый индикатор влияния климата (climate impact factor, CII), рассчитанного как частное показателей CST+ и CST−. Он остается таким же в случае, когда тенденции динамики в обеих группах одинаковы. Если между ними есть разница, индикатор либо уменьшается либо растет, отражая смещение баланса в пользу одной из команд. За последние три десятилетия преимущества были на стороне CST+, следовательно, CII представлены рост — почти линейная в США и несколько более «извилистый» в ЕС. Тем не менее, это различие обусловлено исключительно неодинаковым объемом данных: США лидировали как по количеству видов, так и на крышке почвы, поэтому для них были получены более точные оценки. В остальном же картина была очень похожа, и в 2010 и в двух местах CII увеличилось почти вдвое по сравнению с 1980 годом. Авторы пишут, что эти результаты убедительно показывают важную роль изменения климата для широкого спектра видов по всему миру.

Конечно, до сих пор масштаб исследования не может считаться по-настоящему глобальным. Много областей, важные для понимания воздействия планеты — в частности, субэкваториальный пояс, пока остаются малоизученными. Будем надеяться, что в будущем области сбора данных будет расширена. Этот пример служит ряд стран Южной и Восточной Европы, недавно присоединяется мониторинга. С 2010 года продолжается и в России: благодаря участникам программы «Птицы Москвы и подмосковья» в столичном регионе уже создана достаточно представительная сеть наблюдателей. Глобальное потепление никто не будет колебаться: так, средняя годовая температура в Москве в 1879 году, до 2015 года увеличился на 3,5 м / Сек. Благодаря площади и относительно слабой антропогенной трансформации, Россия поддерживает большая часть населения многих европейских видов, следовательно, процессы, происходящие в регионе, являются чрезвычайно важными для оценки последствий климатических изменений для дикой фауны.

Источник: Philip Stephens A., Люси R. Мейсон, Рис E. Green, Richard D. Gregory, John R. Sauer, Джейми Alison, Ainars Aunins, Луиса Brotons, Стюарт Сек. M. Butchart, Tommaso Campedelli, Томаш Chodkiewicz, Przemysław Chylarecki, Оливия Кроу, Jaanus Elts, Virginia Escandell, Рууд P. B. Foppen, Henning Heldbjerg, Sergi Herrando, Магне Husby, Фредерик Jiguet, Aleksi Lehikoinen, Åke Линдстрем, David G. Noble, Жан-Ив Паке, Jiri Reif, Томас Sattler, Tibor Szép, Норберт Teufelbauer, Sven Trautmann, Arco J. Van Strien, A Крис. M. Ван Тюрнхаут, Petr Vorisek, Стивен G. Willis. Consistent response of bird populations to climate change on two continents // Science. 2016. V. 352. P. 84-87.

Антон Морковин