気候変動と種の移動:新しいモデル
XSDMは気候変動が動植物の生息地にどう影響するかを予測するのを手伝うよ。
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気候変動が私たちの世界をさまざまな形で変えていて、特に影響が大きいのが動物や植物が住む場所。環境が変わることで、多くの動物や植物が新しい住処を見つけなきゃいけなくなってる。こういう生息地の変化は、野生動物だけじゃなくて、食べ物やきれいな空気を頼りにしてる私たち人間にも大きな問題を引き起こすんだ。
理解の緊急性
こういう変化を受けて、科学者たちがどうして動物たちが移動してるのか、どこに行くのかを理解することがめっちゃ大事なんだ。残念なことに、今の方法では動物たちの動きを推測するのに大事な気候の変動を見逃しちゃってる。これは、年によって天気が予測不可能に変わるってことなんだよね。
科学者たちは通常、動物たちが好む住み場所を見るとき、平均的な気候条件に頼ってる。でも自然はそんなに単純じゃない。どんなに年間を通して平均気温が快適な70度でも、猛暑や予期しない寒さが来ることだってあるんだ。これらの変動は、個体数の成長や繁栄、絶滅に大きな影響を与えることがある。
新たなアプローチ:XSDMの紹介
天候の変化を考慮するために、研究者たちはXSDMという新しいモデルを導入したんだ。これは動物たちのGPSみたいなもので、通常のルートと予期しない障害物の両方を考慮するもの。XSDMは気候パターンのデータと個体数のダイナミクスを組み合わせて、どれだけの動物や植物が環境のアップダウンに基づいて成長し変化しているかを見てくれる。
これを使うことで、XSDMは今どこに生き物がいるかだけじゃなくて、未来にどこにいるかも予測できる。これが環境を守るための計画を立てるのに役立つんだ。
気候変動の重要性
じゃあ、なんで気候の変動がそんなに重要なんだ?それは、個体数がどれだけうまくいっているかに大きな影響を与えるから。例えば、あなたがパン屋を経営してると想像してみて。毎日が快晴でビジネスが好調だったら最高だよね!でも、突然雨の日が続いたらどうなる?人々は家にこもるかもしれないし、余ったパンが出てくるかも。
自然界では、こういう「雨の日」は猛暑や豪雨などの予測不可能な天候イベントになる。これが若い動物の生存率や食べ物の量に影響することがある。科学者たちがこういう予測不可能な変化を無視したら、種の生存可能性について偏った見方をしてしまうかもしれない。
気候の変動が種に与える影響
気候変動が特定の種にどう影響するか見てみよう。研究者たちは北アメリカの様々な生物、トカゲから植物までを調べた結果、年ごとの気候変動が平均でその生息地を26%も減少させてることがわかった。中にはもっと高いものもいて、例えば、東部のガラストカゲは気候変動を考慮しないとその生息範囲が57%も減っちゃうかもしれない。お気に入りのカフェから追い出されて、町の向こう側の新しいカフェを探さなきゃいけないようなもんだよ!
一方で、固い植物であるカナダゴールドロッドは、約12%の生息地を失うだけでうまく適応できた。それでも無視できない変化だよね!小さな変化でも、生物多様性や生態系の健康に大きな影響を与えることがある。
XSDMの仕組み
XSDMは、人口動態の反応モデルと観察モデルを組み合わせた新しいスーパーヒーローのようにモデリングの世界に現れた。年間の気温や降水量などの気候情報を集めて、それが時間とともに種の成長にどう影響するかを分析するんだ。つまり、現在の気温だけじゃなく、来週あなたの好きなアウトドアスポットでの予想天気も教えてくれるような、細かく調整された天気アプリみたいなもんだ。
成長-環境関数: XSDMはまず成長-環境関数を作成して、様々な気候要因が種の成長にどう影響するかを記述する。ここが魔法が起こるところで、モデルがどの環境が種にとって適しているかを示してくれる。
検出リンク関数: 次に、種の成長率とその種が野生で見つかる可能性を結びつける。簡単に言えば、もし種がうまくいっているなら、自然の中で元気にしている姿を見る可能性が高いってこと。
XSDMをテストしてみる
XSDMが本当に良いかどうかを確かめるために、研究者たちは仮想種を使ってシミュレーションを行ったんだ。これは、すべての環境の要素をコントロールできるビデオゲームみたいなもので、種がどうなるかを見ることができる。結果は良好で、XSDMは生息地の適合性を正確に予測できて、気候変動を考慮しない他のモデルよりも優れてたんだ。
これからの道
もちろん、まだ改善の余地はあるよね。XSDMをアップグレードする一つの方法は、個体群の年齢構造などの要因を組み込むことかもしれない。例えば、若い世代は年配の世代と違う気候のニーズがあるのかな?それに、異なる気候への地域適応を考慮に入れることで、種が変わりゆく住処にどう反応するかをより深く理解できる可能性もある。
完璧なサンドイッチを作るみたいなもので、主要な材料はあるけど、ちょっとスパイスを加えたり、カリッとした食感を加えたりすることで、本当に素晴らしいものにできるかもしれないね!
なんで大事なの?
なんでこれらの科学的なことを気にする必要があるの?実際、気候変動は遠い問題じゃなくて、今ここで起きてることなんだ。食料システムから自然の風景まで、いろんなことに影響を与えてる。もし私たちが多様で活気のある世界を保ちたいなら、気候が動物や植物の世界にどう影響してるかを理解する必要がある。
新しいモデルであるXSDMを使うことで、私たちは保全の戦略を改善して、地球の生命の多様性を守ることができるかもしれない。結局、動物や植物が少ない世界は悲しいだけじゃなくて、私たちにとっても大きな問題を引き起こすことになるからね。
まとめ
要するに、気候変動が種の生息場所を変えてることを理解することは、効果的な保全活動にとってめっちゃ重要なんだ。XSDMの新しいアプローチは、気候の変動をモデリングに取り入れるための有望なツールを提供して、種の分布をより正確に予測できる助けになる。だから、次に気候変動のことを考えるときは、氷山が溶けたり海面が上昇することだけじゃなくて、その小さなトカゲや大きな木々がひっくり返った世界に適応していることも思い出してね。私たちが学べば学ぶほど、地球の豊かな生命のタペストリーを守ることができるんだ。
タイトル: The impacts of climate variability on the niche concept and distributions of species
概要: 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.
著者: Emilio Berti, Benjamin Rosenbaum, Daniel C. Reuman
最終更新: Nov 3, 2024
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.30.621023
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.30.621023.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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