Новые методы высокоскоростного поиска для оценки климатических угроз биоразнообразию

Хотя изменение климата наиболее остро ощущается сейчас в Арктике, к началу следующего столетия виды животных в бассейне Амазонки пострадают сильнее по мере потепления Земли.

В исследовании, опубликованном в журнале PLOS ONE, ученые использовали новые методы высокопроизводительных вычислений и обширные данные о распространении тысяч видов, чтобы оценить угрозу, которую изменение климата представляет для птиц, млекопитающих и амфибий в Западном полушарии. Они обнаружили, что, хотя арктические регионы переживают наиболее быстрое потепление на сегодняшний день, к 2100 году климатические угрозы для биоразнообразия бассейна Амазонки превзойдут угрозы в других регионах.

«Эти результаты позволяют предположить, что тропические виды, вероятно, окажутся одними из наиболее уязвимых к изменению климата», — сказал соавтор Джошуа Лоулер. — Сочетание информации об их узких климатических диапазонах с детальными картами того, где и как климат меняется быстрее всего, дает гораздо более четкую картину наибольших угроз».

Исследователи использовали высокопроизводительные компьютеры для поиска и категоризации миллионов изображений — подходы, аналогичные тем, что используются в ПО для распознавания лиц или отпечатков пальцев. Это позволило проанализировать миллионы пикселей, представляющих будущий климат в разных точках, чтобы найти места, соответствующие текущему «климатическому отпечатку» каждого участка.

Затем ученые смогли оценить фактическое расстояние и скорость, с которой животному пришлось бы перемещаться по ландшафту, чтобы оставаться в пределах своей климатической толерантности и выжить перед лицом изменения климата.

Например, ядовитая лягушка-древолаз из Амазонии, по прогнозам, должна будет переместиться на несколько сотен километров к юго-западу, поскольку большая часть ее ареала, вероятно, станет непригодной для жизни. Несколько других видов амфибий в этом регионе демонстрируют сходные модели перемещения.

Включив данные о климатической толерантности отдельных видов, исследователи смогли уточнить свои первоначальные оценки дисперсии, основанные только на изменении климата. Это сочетание климатических и биологических данных показало, что, хотя полярные регионы в настоящее время переживают наибольшие климатические сдвиги, виды в бассейне Амазонки сталкиваются с наибольшими угрозами из-за узкого диапазона условий, которые они могут переносить, и большего расстояния до более прохладных местообитаний, которые могут служить климатическими рефугиумами.

По мере изменения климата в ближайшие десятилетия такая информация о «скорости изменения климата» может помочь предсказать, какие виды, вероятно, адаптируются на месте к новым условиям, расселятся в районы с вновь подходящим климатом или столкнутся с перспективой вымирания.

Предыдущие исследования основывали оценки скорости только на климатических измерениях в окрестностях участка, а не на поиске совпадений на больших территориях, поэтому они менее значимы для животных, способных расселяться на большие расстояния.

«Это исследование впервые позволило точно оценить скорость изменения климата для тысяч видов на целых континентах», — сказал ведущий автор Карлос Кэрролл. — Эта информация может помочь планировщикам определить климатические рефугиумы, где сохранение видов снизит потери от изменения климата, которое уже неизбежно из-за прошлых выбросов».