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Cambiamento Climatico e Movimento delle Specie: Un Nuovo Modello

XSDM aiuta a prevedere come i cambiamenti climatici influenzano gli habitat di animali e piante.

Emilio Berti, Benjamin Rosenbaum, Daniel C. Reuman

― 6 leggere min


Nuovo modello affronta ilNuovo modello affronta ilmovimento delle speciea causa della variabilità climatica.XSDM prevede cambiamenti negli habitat
Indice

Il cambiamento climatico sta rimodellando il nostro mondo in tanti modi, e uno degli impatti più significativi è su dove possono vivere le diverse Specie. Con il cambiamento dell'ambiente, molti animali e piante sono costretti a trovare nuove case che si adattino meglio alle loro necessità aggiornate. Questo cambiamento negli habitat può creare grossi problemi non solo per la fauna selvatica ma anche per noi umani, che dipendiamo da essa per cose come cibo e aria pulita.

L'Urgenza di Comprendere

In vista di questi cambiamenti, è fondamentale che gli scienziati capiscano come e perché le specie si stanno muovendo. Dobbiamo essere in grado di prevedere dove andranno dopo. Purtroppo, i metodi attuali che aiutano a stimare i movimenti delle specie spesso trascurano un dettaglio importante: la Variabilità Climatica. Questo è un modo elegante per dire che il tempo cambia in modi imprevedibili di anno in anno.

Quando gli scienziati guardano dove una specie ama vivere, solitamente si affidano alle condizioni climatiche medie. Ma la natura non è così semplice. Solo perché un posto ha una temperatura media piacevole di 21 gradi tutto l'anno, non significa che non avrà ondate di caldo soffocante o freddate inaspettate. Queste fluttuazioni possono avere effetti seri su come le popolazioni crescono, prosperano o scompaiono.

Introduzione di un Nuovo Approccio: XSDM

Per tenere conto delle sorprese del tempo, i ricercatori hanno introdotto un nuovo modello chiamato XSDM. Pensalo come un GPS per specie, ma questo GPS considera sia i percorsi abituali che gli ostacoli inaspettati. XSDM è progettato per mescolare i dati dei modelli climatici con le dinamiche delle popolazioni, il che significa che guarda a quanti animali o piante stanno crescendo e cambiando in base ai su e giù dell'ambiente.

Unendo queste idee, XSDM aiuta gli scienziati a prevedere non solo dove le creature potrebbero abitare ora, ma dove potrebbero finire in futuro. Questo potrebbe aiutare i conservazionisti a pianificare meglio per proteggere le specie vulnerabili e mantenere ecosistemi sani.

Perché la Variabilità Climatica È Importante

Quindi, perché la variabilità climatica è così importante? Beh, può influenzare seriamente come sta andando una popolazione. Immagina di gestire una panetteria. Se ogni giorno è soleggiato e gli affari vanno a gonfie vele, fantastico! Ma cosa succede se all'improvviso cominci a avere giorni di pioggia a caso? Alcune persone potrebbero restare a casa, e ti ritroveresti con dolci avanzati.

In natura, questi “giorni di pioggia” possono essere eventi meteorologici imprevedibili come ondate di caldo o piogge intense. Possono influenzare tutto, dalla sopravvivenza dei giovani animali alla disponibilità di cibo. Se gli scienziati ignorano questi cambiamenti imprevedibili, potrebbero avere una visione distorta delle possibilità di sopravvivenza di una specie.

L'Impatto della Variabilità Climatica sulle Specie

Diamo un'occhiata a come la variabilità climatica influisce su alcune specie specifiche. I ricercatori hanno esaminato una serie di creature nordamericane, dai lucertoloni alle piante, e hanno scoperto che la variabilità climatica interannuale ha ridotto i loro habitat potenziali di, in media, il 26%. Per alcune specie, era anche di più. Ad esempio, la lucertola di vetro orientale potrebbe vedere ridurre il suo raggio d'azione del 57% se non si considera la variabilità climatica. È come essere cacciati dal tuo bar preferito e doverne trovare uno nuovo dall'altra parte della città!

D'altra parte, una pianta tosta come il Solidago canadensis è riuscita ad adattarsi meglio, perdendo solo circa il 12% della sua distribuzione potenziale. Eppure, non è poco! Anche piccoli cambiamenti possono avere grandi effetti quando si parla di biodiversità e salute degli ecosistemi.

Come Funziona XSDM

XSDM entra nel mondo della modellazione come un nuovo supereroe in città, combinando un modello di risposta demografica con un modello di osservazione. Prende ogni tipo di informazione climatica-come temperatura annuale e precipitazioni-e la analizza per vedere come influisce sulla crescita delle specie nel tempo. Fondamentalmente, è come avere un'app meteo super precisa che non solo ti dice la temperatura attuale, ma ti informa anche su quale sarà il tempo per il tuo posto all'aperto preferito la prossima settimana.

  1. Funzione Crescita-Ambiente: XSDM prima crea una funzione crescita-ambiente, descrivendo come la crescita delle specie sia influenzata da vari fattori climatici. Qui è dove avviene la magia, poiché il modello aiuta a indicare quali ambienti sono adatti a una specie per prosperare.

  2. Funzione di Collegamento per la Rilevazione: Poi, collega i tassi di crescita delle specie alla probabilità di avvistare quella specie in natura. In parole semplici, se una specie sta andando bene, è più probabile che tu la veda divertirsi nel suo habitat.

Mettere alla Prova XSDM

Per vedere se XSDM era davvero così valido come sembrava, i ricercatori hanno effettuato delle simulazioni con specie virtuali. Pensalo come un videogioco dove potevano controllare ogni aspetto dell'ambiente e vedere come si comportavano le specie. I risultati sono stati promettenti. XSDM è riuscito a prevedere con precisione l'idoneità degli habitat, e ha persino superato altri modelli che non consideravano la variabilità climatica.

La Strada da Percorrere

C'è ancora margine di miglioramento, ovviamente. Un possibile aggiornamento per XSDM potrebbe essere aggiungere più complessità includendo fattori come la struttura per età delle popolazioni. Ad esempio, la generazione giovane ha esigenze climatiche diverse rispetto ai più anziani? Inoltre, c'è la possibilità di considerare adattamenti locali a diversi climi, il che potrebbe portare a una comprensione più ricca di come le specie reagiscono alle loro case in continuo cambiamento.

È come cercare di fare il panino perfetto. Hai i tuoi ingredienti principali, ma magari con un po' di spezia qui e un po' di croccantezza lì, puoi elevarlo a qualcosa di davvero notevole!

Perché È Importante

Perché dovresti preoccuparti di tutte queste stranezze scientifiche? Beh, la realtà è che il cambiamento climatico non è solo un problema lontano. Sta succedendo proprio qui, proprio ora, e influisce su tutto, dai nostri sistemi alimentari ai nostri paesaggi naturali. Se vogliamo mantenere il nostro mondo vario e vivace, dobbiamo capire come il clima influisce sul mondo animale e vegetale.

Utilizzando nuovi modelli come XSDM, possiamo migliorare le nostre strategie di conservazione e proteggere la varietà di vita sulla Terra. Dopotutto, un mondo con meno creature e piante non è solo triste; potrebbe portare a grossi problemi anche per noi, visto che ci affidiamo a questi sistemi viventi per molte delle nostre necessità.

Conclusione

In sintesi, il cambiamento climatico sta rimodellando dove vivono le specie, e comprendere questo è cruciale per sforzi di conservazione efficaci. Il nuovo approccio di XSDM offre uno strumento promettente per integrare la variabilità climatica nella modellazione, aiutando a prevedere più accuratamente le distribuzioni delle specie. Quindi, la prossima volta che pensi al cambiamento climatico, ricorda che non si tratta solo di ghiacciai che si sciolgono e mari in aumento; si tratta anche delle piccole lucertole e dei grandi alberi che si stanno adattando a un mondo messo a testa in giù. Più apprendiamo, meglio possiamo proteggere il ricco arazzo di vita del nostro pianeta.

Fonte originale

Titolo: The impacts of climate variability on the niche concept and distributions of species

Estratto: 1Inter-annual climate variability affects the long-term growth rate and thus the viability of populations. Despite the importance of climate variability, niche models and species distribution models (SDMs) typically do not account for it. This causes systematic biases in the projected distributions of species and can mislead conservation measures. Here, we use ideas from stochastic demography to quantify the effects of inter-annual climate variability on population performance and distributions of species, developing a new SDM framework which we call XSDM. The new framework expands the traditional deterministic notion of the fundamental niche, re-conceptualizing the niche to account for stochasticity. XSDM can be applied widely, requiring only occurrence data, e.g. from GBIF, and it shows superior performance to commonly-used SDMs in simulation studies. Using XSDM, we assessed the impacts of inter-annual climate variability on 10 North-American species chosen as illustrative examples. We found that climate variability reduces the potential distribution of the species on average by 26% and up to 57%. SDMs and niche concepts that do not incorporate variability cannot account for this reduction and can thus be strongly biased. Because climate change is altering not only average conditions, but also the frequency and intensity of extreme events, which are aspects of variability, it is paramount to better understand how climate variability influences the distributions of species in order to help mitigate future biodiversity losses due to climate change. Our new XSDM approach provides a new foundation for such a research program by helping re-orient niche theory to include stochastic effects. 2 Significance statementInter-annual climate variability influences populations long-term viability and, therefore, species distributional ranges. However, existing niche concepts and species distribution models (SDMs) typically do not account for such variability and therefore cannot accurately predict species distributions. Here, we developed the new SDM framework "XSDM" that accounts for climate variability when assessing the ecological niche of a species and predicting its distribution. We tested XSDM using simulations, where it performs better than traditional SDMs. By applying XSDM to 10 example species, we found that climate variability impacts their distribution, reducing potential range by up to half. As global change alters climate variability, e.g., through increased frequency and intensity of extreme events, our new paradigm provides better tools for countering future biodiversity losses.

Autori: Emilio Berti, Benjamin Rosenbaum, Daniel C. Reuman

Ultimo aggiornamento: 2024-11-03 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.30.621023

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.30.621023.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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