Экологи создали новую модель для прогнозирования риска вымирания

Новая модель анализа жизнеспособности популяции с сопутствующим веб-приложением помогает ученым лучше прогнозировать изменения численности и риск вымирания для исчезающих видов. Метод был разработан экологами из River Basin Center Университета Джорджии при поддержке NASA и с участием сотрудников федеральных, государственных и некоммерческих организаций по охране рыб и дикой природы.

Модель уже используется для управления популяцией лахонтанской форели-крокодила — вида, находящегося под угрозой исчезновения и внесенного в федеральный список в западной части США.

По словам ведущего автора Дугласа Р. Лижера, новая модель решает проблему, общую для существующих методов оценки жизнеспособности популяций: они требуют огромного объема данных для каждой интересующей популяции на всем ареале вида, а эти данные часто трудно получить.

«Обычно анализ жизнеспособности популяции требует нескольких лет данных от одной популяции, чтобы оценить риск вымирания, и под "несколькими" я подразумеваю 10 лет или более. Это довольно большие инвестиции, если ваши выводы актуальны только для этой единственной популяции».

Модель, разработанная Лижером, Сетом Дж. Венгером и их соавторами, обходит эту проблему, объединяя информацию между популяциями.

«Наша модель позволяет использовать информацию из популяций, где было собрано много данных, для информирования наших решений относительно популяций, где у нас мало данных или их нет вообще. Это позволяет гораздо лучше использовать данные, сбор которых в течение последних 30 лет требовал больших налоговых вложений».

Как работает модель

Для создания модели команда объединила три различных статистических подхода:

1. Процессные модели — оценивают изменения в локальной популяции от года к году на основе таких характеристик, как репродуктивный потенциал и условия окружающей среды.
2. Модели выборки — используют информацию с нескольких участков обследования для оценки общей численности популяции, включая особей в никогда не обследовавшихся районах.
3. Модели наблюдения — оценивают, сколько особей было пропущено при отборе проб на каждом участке обследования.

Вместе эти подходы позволяют модели связать данные на уровне участка с результатами на уровне популяции.

Тестирование на лахонтанской форели

Модель была построена на примере лахонтанской форели-крокодила. Объединение разрозненных данных, собранных разными агентствами и университетами за годы, было сложной задачей, потребовавшей значительных усилий.

Для работы модели также потребовались последовательные измерения характеристик среды обитания для всех включенных популяций. Здесь на помощь пришло NASA.

«NASA действительно хорошо проводит крупномасштабные глобальные измерения. Мы использовали снимки NASA LANDSAT для оценки качества растительности в прибрежных зонах всех рек, где обитает эта форель. Мы можем измерять это каждый год для каждой популяции, и измерения напрямую сопоставимы во времени и пространстве».

Практическое применение

Помимо оценки численности популяций и рисков вымирания, модель предназначена для анализа влияния различных управленческих действий и изменяющихся условий окружающей среды на популяции.

Чтобы модель была доступна менеджерам и лицам, принимающим решения, Лижер разработал веб-приложение. Оно позволяет пользователям просматривать карту, выбирать водоток и видеть оценки популяции лахонтанской форели, а также прогнозные симуляции при изменении условий среды обитания.

Разработка велась в тесном сотрудничестве с заинтересованными сторонами, что обеспечило практическую полезность результатов.

Будущее модели

Модель уже адаптируется для использования в других контекстах. Лижер, который сейчас работает в международной исследовательской группе WorldPop, применяет ее концепции для построения моделей картирования человеческих популяций в местах без регулярных переписей.

«Если бы мы смогли построить такую же модель для людей, это было бы действительно большим достижением, потому что тогда мы могли бы обмениваться информацией между странами, где в некоторых странах сбор данных незначителен или отсутствует. Довольно поразительно, как концепции этой модели применимы».

Статья «Hierarchical multi-population viability analysis» опубликована в журнале Ecology.