Oamenii de știință de la Universitatea Duke valorifică puterea Big Data și a analizei geospatiale pentru a crea noi modalități de urmărire a efectelor schimbărilor climatice asupra speciilor și a sistemelor alimentare. Munca lor, finanțată de Fundația Națională de Știință și NASA, a început în 2018, iar până acum a livrat deja două noi instrumente inovatoare.
Unul dintre instrumente este un portal web interactiv care proiectează modul în care o specie ar putea avea impact asupra altor specii, pe măsură ce se relocheaza și concurează pentru habitate într-o lume care se confruntă cu încălzirea globală, informeaza portalul Phys.org.
Cel de-al doilea instrument este un set de analize probabilistice care poate fi utilizat pentru a depăși lacunele din informațiile existente și pentru a identifica impactul direct și indirect al schimbărilor de mediu asupra unei serii de specii.
„Aceste instrumente oferă noi abordări pentru evaluarea impactului schimbărilor climatice asupra biodiversității, inclusiv efectele sale de-a lungul timpului asupra speciilor care interacționează, ceea ce poate fi foarte greu de cuantificat”, a declarat James S. Clark, profesor de Știința Mediului și profesor de știință statistică la Universitatea Duke.
Înțelegerea acestor interacțiuni și anticiparea efectelor lor este esențială pentru dezvoltarea unor politici și practici de conservare eficiente, a declarat Jennifer Swenson, profesor asociat al practicii analizei geospatiale, care este, de asemenea, investigator co-principal al proiectului.
„Trebuie să luăm în considerare cine trăiește cu cine pentru a întelege impactul global”, a spus ea. Noul portal web de Predicție a Biodiversității cu un Model Generalizat de Atribuire Comună (PBGJAM) este dezvoltat pentru a ajuta oamenii de știință, proprietarii de terenuri și factorii de decizie să înțeleaga fenomenele.
Sintetizează zeci de ani de date prin satelit, aeriene și la baza solului, pe mai multe specii, împreună cu previziuni climatice și prognoze ecologice, pentru a urmări modul în care variabilele speciilor se schimbă ca răspuns la creșterea temperaturilor, secetele tot mai frecvente și alte schimbări de mediu.
Folosind informații din Rețeaua Națională de Observare Ecologică și datele despre climă ale NASA, Swenson și echipa Clark au folosit recent PBGJAM pentru a proiecta unde ar putea migra în anii următori șoarecele de câmp, deoarece încălzirea climatică și dezvoltarea economică îi diminuează habitatul actual în regiunea Midwest, Statele Unite.
Prin analizarea a zeci de mii de date arhivate – incluzând zeci de ani de informații privind temperaturile de suprafață, modelele de precipitații, indicii de vegetație, modificările acoperirii terenului și ratele de evaporare și transpirație a plantelor – modelul a descoperit că șoarecii de câmp vor fi nevoiți să se deplaseze spre nord, aducându-le în contact și concurență cu specii noi și vechi, deopotrivă, și lăsând un gol în sistemele alimentare ale fostelor lor habitate.
„Acestea sunt impacturi de anvergură care trebuie luate în considerare atunci când planificăm strategiile de conservare. Atunci când va fi implementat pe deplin, portalul web PBGJAM va facilita lansarea unor astfel de strategii pentru o multitudine de specii sau tipuri de ecosistem din America de Nord„, a spus Swenson.
„Un portal precum PBGJAM va îmbunătăți și va permite investigațiile științifice concentrate, facilitând accesul, integrarea, înțelegerea și vizualizarea seturilor de date diferite”, a declarat Jacqueline Le Moigne, manager avansat al programelor de tehnologie a informațiilor la NASA.
Noul cadru de analize probabilistice dezvoltat de Clark și studenții săi stimulează capacitatea oamenilor de știință, oferindu-le o metodă statistică fiabilă pentru identificarea impactului direct și indirect al interacțiunilor climat – specie pe întregul lant de sisteme alimentare sau comunități ecologice – chiar și atunci când se confruntă cu lacune sau disparității în datele privind speciile.
„În mod tradițional am încercat să înțelegem efectele schimbărilor climatice asupra biodiversității, analizând unde trăiesc speciile și raportând la climatul din acele locuri. Dar această abordare are limitări. Nu știm sigur dacă este climatul cel care determină unde trăiesc speciile sau dacă interacțiunile lor cu speciile concurente, dușmanii lor naturali sau hrana este cea care o determină „, a spus Clark.
„Analizând schimbarea în abundență a speciilor care interacționează colectiv ca și comunitate și cuantificând efectele pe care le au unele asupra altora, precum și efectele climatului, acest model ne permite să facem această distincție”, a spus Clark.
Oamenii de știință au prezis de mult că speciile se vor reloca pe măsură ce condițiile climatice se schimbă. Dar nimeni nu se aștepta că se va întâmpla atât de repede.
Dintr-un număr de 4.000 de specii analizate din întreaga lume, datale arată că aproximativ jumătate sunt în mișcare. Cele de pe uscat se deplasează în medie cu peste 16 kilometri pe deceniu, în timp ce speciile marine se mișcă de patru ori mai repede. Unele specii individuale se mișcă mult mai repede. Codul Atlantic și fluturele împărat violet al Europei, s-au deplasat peste 200 de kilometri într-o singură decadă.
Încălzirea schimbă, de asemenea, sincronizarea ciclurilor biologice. La nivel global, broaștele și alți amfibieni cresc în medie cu opt zile mai devreme cu fiecare deceniu care trece, în timp ce păsările și fluturii se reproduc cu patru zile mai devreme. Revizuind înregistrările păstrate de autorul Walden, Henry David Thoreau, oamenii de știință au arătat că plantele de tot felul din Concord, Massachusetts infloresc acum cu 18 zile mai devreme decât o făceau în anii 1850.
„Peste tot în lume, lucrurile se întâmplă mai devreme în primăvară – în China, Japonia, Coreea, în toată Europa – acestea sunt cele mai puternice semnale dintre toate”, spune Richard Primack, profesor de biologie la Universitatea Boston.
„Timpul în care copacii și arbuștii ies în primăvară determină întregul moment al sezonului de creștere. Poate schimba complet întreaga ecologie a pădurii.”
Când și cum se va încheia schimbarea este greu de prezis.