Исследование на ящерицах показывает: данных о глобальном потеплении недостаточно для прогноза вымирания животных

Согласно новому исследованию с участием десятков колючих ящериц в пустыне Нью-Мексико, современные модели, используемые для прогнозирования выживания видов в условиях потепления, могут быть неточными.

Ожидается, что к 2080 году вымрет почти 40% популяций ящериц в мире, поскольку Земля нагревается быстрее, чем эти популяции могут адаптироваться.

Однако новое исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Science, показывает, что для точных прогнозов эти модели должны включать гораздо больше данных о том, как тень распределена в среде обитания животного.

"Это прорывная работа", — считает Раймонд Хьюи, заслуженный профессор биологии Вашингтонского университета. "Ученые, изучающие потепление климата, теперь будут вынуждены оценивать пространственное распределение солнечных и теневых участков, а не просто вычислять долю площади, которая находится на солнце или в тени. Честно говоря, это делает нашу исследовательскую жизнь намного сложнее, но и намного интереснее".

Даже небольшое изменение температуры тела может резко повлиять на самочувствие организма, как при повышении температуры человека на один-два градуса. Рептилии, включая ящериц, регулируют температуру своего тела, перемещаясь между теплыми и прохладными участками в пределах своего домашнего ареала.

По словам Хьюи, на эффективность терморегуляции ящерицы влияет не только относительная доля теплых и прохладных зон, но и то, как они распределены в пространстве.

Колючие ящерицы в исследовании регулировали свою температуру гораздо эффективнее, когда у них было много небольших участков тени, до которых они могли легко добраться, чтобы остыть, по сравнению с одним большим скоплением тени на открытом пространстве.

"В зависимости от сложности среды предыдущие оценки вымирания могут быть либо завышены, либо занижены", — сказал Майк Сирс, доцент биологии Университета Клемсона и ведущий автор исследования.

"Настоящий страх заключается в том, что предыдущие исследования недооценили риск вымирания", — сказал Майк Энджилетта, профессор Университета штата Аризона и соавтор исследования.

"Большинство моделей предполагают, что животное может находиться в любой точке своей среды в любое время, что не учитывает, сколько энергии животное тратит на регуляцию температуры. Животные должны двигаться и искать тень, что затрудняет охлаждение, когда участки тени находятся далеко друг от друга", — пояснил Энджилетта.

Проверка гипотезы в поле и в симуляции

Сирс потратил 20 лет на изучение ящериц. Он говорит, что рептилии особенно подходят для исследований изменения климата, потому что они "похожи на маленькие термостаты, бегающие вокруг".

По словам Хьюи, это исследование примечательно тем, что решает три задачи одновременно: "Оно разрабатывает оригинальные и высоко сложные компьютерные симуляции моделей движения животных в сложных термических средах. Оно добавляет масштабные эксперименты с реальными моделями движения животных в полевых условиях. Наконец, оно показывает, что потепление климата — в реалистичных термических ландшафтах — может иметь более серьезные последствия, чем прогнозировалось до сих пор".

Когда Сирс впервые усомнился в текущих моделях, он построил компьютерную симуляцию для проверки их допущений. Цифровые ящерицы следовали алгоритмам, которые наиболее эффективно регулировали температуру тела. В виртуальной среде цифровые ящерицы Сирса показывали, сколько энергии они тратят на регуляцию температуры тела, когда тень была либо сгруппирована вместе, либо разнесена.

Когда тень была рассеяна по симулированной среде, цифровые ящерицы могли регулировать свою температуру более эффективно: им требовалось меньше энергии для перемещения между участками. Когда тень была сосредоточена в одном месте, ящерицам приходилось уходить дальше на поиски пищи, что требовало больше энергии.

Сирс, Энджилетта и их коллеги из двух других университетов проверили свою компьютерную модель на реальных ящерицах недалеко от полевой станции Севильета Университета Нью-Мексико.

В течение двух летних сезонов исследователи и их студенты огородили девять арен размером 20 на 20 метров каждая. Чтобы имитировать тень из симуляций, они натянули одинаковую площадь теневой ткани над каждой ареной, но расположили ткань по-разному: одно большое скопление тени, четыре средних участка тени или 16 маленьких участков.

Каждая группа ящериц проводила по два дня в каждой среде, а их температура тела контролировалась с помощью крошечных хирургически имплантированных датчиков.

Когда ящерицы находились на арене с одним большим скоплением тени, их температура варьировала на 12% больше, чем когда они были на арене с четырьмя участками тени, и на 10% больше, чем на арене с 16 участками тени. Таким образом, больше участков означает более тщательную терморегуляцию.

Результаты соответствовали компьютерной модели Сирса. В симуляциях у цифровых ящериц наблюдалось на 9% больше вариаций температуры тела, когда тень была предоставлена одним скоплением, по сравнению с четырьмя или шестнадцатью участками.

Исследование подтвердило догадку Сирса о том, что глобальных температур недостаточно для прогнозирования выживаемости видов.

"Если мы действительно хотим понять, как популяции организмов отреагируют на изменение климата, мы не можем использовать простой, прикидочный метод", — сказал Сирс. "Нам нужно думать в более мелком масштабе, чем мы делали это до сих пор".