Face à un réchauffement climatique qui a un effet profond sur la biodiversité mondiale et modifiera la répartition et l’abondance de nombreux animaux, une équipe de recherche dirigée par l’État de Penn a développé un modèle statistique qui améliore les estimations de l’adéquation de l’habitat et de la probabilité d’extinction pour le froid. -des animaux à sang lorsque les températures grimpent.
Les animaux à sang froid – un groupe diversifié comprenant des poissons, des reptiles, des amphibiens et des insectes – comprennent la plupart des espèces sur Terre. La température corporelle des animaux à sang froid est fortement influencée par la température de leur environnement. Parce que leur croissance, leur succès reproducteur et leur survie sont étroitement liés aux températures environnementales, le changement climatique représente une menace importante pour eux.
Comprendre les effets futurs du changement climatique sur la biodiversité est une priorité mondiale, selon le chef d’équipe de recherche Tyler Wagner, un scientifique de l’US Geological Study et un professeur adjoint d’écologie des pêches de l’État de Penn. Mais prédire où une espèce existera et dans quelle abondance sous les températures futures est extrêmement difficile, a-t-il noté, automobile pour de nombreuses espèces, cela signifie estimer les réponses aux températures que les animaux n’ont pas encore connues et que les scientifiques n’ont pas encore observées.
Pour estimer plus précisément les effets du changement climatique sur les animaux à sang froid, dans une nouvelle étude, les chercheurs ont développé une méthode statistique pour fusionner les données recueillies sur le terrain décrivant la distribution et l’abondance de nombreux animaux à sang froid avec des informations dérivées de laboratoire sur general performance et tolérance de température spécifiques à l’espèce.
Dans les résultats publiés aujourd’hui (3 avril) dans les Actes de l’Académie nationale des sciences, Wagner et ses collègues rapportent le développement d’une approche de modélisation statistique innovante. Leur modèle nouvellement développé, qu’ils appellent le “modèle d’abondance guidé par la physiologie” ou modèle PGA, peut être appliqué à presque tous les animaux à sang froid, et on pense qu’il a un grand potentiel pour aider à informer la formation de stratégies d’adaptation et de gestion du climat.
“Le défi était de savoir comment combiner ces deux sources d’informations et utiliser des informations dérivées de laboratoire pour aider à éclairer les prévisions à l’échelle du paysage sous des climats futurs non expérimentés par les animaux dans leurs aires de répartition actuelles”, a déclaré Wagner, qui est chef d’unité adjoint de la Pennsylvania Cooperative. Unité de recherche sur les poissons et la faune du Collège des sciences agricoles. “Le modèle que nous avons créé accomplit cela.”
Le modèle PGA incorporate des observations de l’abondance des espèces et des circumstances environnementales avec des données de laboratoire sur la réponse physiologique des animaux à sang froid à la température pour prédire la répartition géographique et l’abondance des espèces en réponse à un monde qui se réchauffe. Sans inclure les préférences physiologiques des espèces dans un modèle, suggère Wagner, il est difficile de prévoir de manière réaliste le type des animaux à sang froid.
“Lorsqu’ils essaient de prédire ou d’extrapoler les effets du changement climatique sur la distribution et l’abondance des animaux, les scientifiques n’utilisent désormais souvent que des informations décrivant les relations entre l’abondance, la distribution et la température dans les disorders actuelles”, a-t-il déclaré. “Ces relations sont ensuite utilisées pour extrapoler dans les disorders de température futures.”
Cependant, cette approche suppose que les relations espèce-environnement sont biologiquement significatives sous les températures futures et, surtout, ne tient pas compte du lien étroit entre les températures environnementales et la physiologie des animaux à sang froid, a expliqué Wagner.
“Bien que les animaux à sang froid soient sous-étudiés lorsqu’il s’agit de comprendre comment leurs distributions et leur abondance réagiront au changement climatique, ces animaux sont relativement bien étudiés lorsqu’il s’agit d’informations dérivées de laboratoire sur la façon dont les changements de températures environnementales affectent la physiologie et la performance, ” il a dit. “En fait, la plupart des animaux à sang froid partagent une réponse fonctionnelle similaire en termes de performances family avec des températures croissantes, ce qui peut être généralisé à travers une diversité de taxons.”
Les chercheurs ont développé leur modèle PGA en utilisant les données de trois espèces de poissons qui diffèrent dans leur préférence thermique et leur tolérance sur in addition de 1 300 lacs situés dans le Midwest américain. Ils ont comparé les résultats du modèle PGA à ceux d’un modèle traditionnel qui n’intègre pas les réponses physiologiques des espèces. Les poissons pris en compte dans la recherche étaient le cisco (eau froide), la perchaude (eau froide) et le crapet arlequin (eau chaude).
Les chercheurs ont prédit la distribution et l’abondance des espèces dans chaque lac dans les problems actuelles et pour des augmentations de 1,8, 3,6, 5,4 et 7,2 degrés (Fahrenheit) des températures moyennes de l’eau en juillet. Une augmentation de 7,2 degrés F correspond à l’augmentation régionale moyenne prévue de la température de l’air dans la région du Midwest pour la période 2071-2100.
Alors que les résultats du modèle traditionnel n’ont pas prédit qu’aucune des espèces de poissons ne serait disparue, ou chassée localement, par le changement climatique, le modèle PGA a révélé que les poissons adaptés au froid seraient disparus dans 61 % de leur habitat actuel avec l’augmentation de la température.
Gretchen Hansen, professeur adjoint à l’Université du Minnesota et co-auteur de l’étude, a suggéré que les modèles qui n’incluent pas les préférences physiologiques peuvent conduire à une sous-estimation du risque que le changement climatique peut poser aux espèces adaptées au froid.
“Nous avons montré que les changements liés à la température dans la distribution, l’extinction locale et l’abondance des espèces adaptées au froid, au froid et au chaud variaient considérablement lorsque des informations physiologiques étaient incorporées dans le modèle”, a-t-elle déclaré. “Le modèle PGA a fourni des prévisions as well as réalistes dans le cadre de scénarios climatiques futurs par rapport aux approches traditionnelles et a un grand potentiel pour estimer de manière as well as réaliste les effets du changement climatique sur les espèces à sang froid.”
Christopher Custer, étudiant au doctorat au Département des sciences et de la gestion des écosystèmes, a également contribué à la recherche à Penn Condition ainsi qu’Erin Schliep, Département de statistique, Université d’État de Caroline du Nord Joshua North, Division des sciences du climat et des écosystèmes, Lawrence Berkeley Nationwide Laboratory et Holly Kundel et Jenna Ruzich, Département des pêches, de la faune et de la biologie de la conservation, Université du Minnesota.
Cette recherche a été financée par le US Geological Survey Midwest Climate Adaptation Science Heart et la Nationwide Science Foundation.