Editat de Alan Hastings, Universitatea din California, Davis, CA și aprobat pe 27 septembrie 2018 (primit pentru examinare 9 martie 2018)

Vedeți conținut similar:

Semnificaţie

Se preconizează că încălzirea globală constituie o „scară rulantă către dispariție” pentru speciile care trăiesc pe munți. Acest lucru se datorează faptului că, în general, speciile se deplasează la cote mai mari, deoarece temperaturile sunt calde, iar speciile care trăiesc doar lângă vârfurile muntilor pot rămâne fără spațiu. Cu toate acestea, există puține dovezi că populațiile cu înălțime ridicată dispar așa cum s-a prezis. Aici, arătăm că încălzirea recentă acționează într-adevăr ca o scară rulantă către dispariția păsărilor care trăiesc pe un munte peruvian îndepărtat. Speciile cu înălțime ridicată s-au micșorat ca dimensiune și au scăzut din abundență, iar mai multe specii comune anterior au dispărut. Sugerăm că speciile cu înălțime ridicată din tropice sunt deosebit de vulnerabile la schimbările climatice.

Abstract

Speciile montane din întreaga lume se schimbă în pantă ascendentă ca răspuns la creșterile recente de temperatură. Se estimează că aceste schimbări de pantă vor duce la dispariția vârfurilor de munte a speciilor care trăiesc doar în apropierea vârfurilor montane, dar exemplele empirice ale populațiilor care au dispărut sunt rare. Arătăm că încălzirea recentă constituie o „scară rulantă până la dispariție” pentru păsările de pe un munte peruvian îndepărtat - speciile cu înălțime ridicată au scăzut atât în ​​ceea ce privește dimensiunea zonei, cât și în abundență, iar mai mulți rezidenți obișnuiți din vârful muntelui au dispărut din comunitatea locală. Descoperirile noastre susțin prognozele conform cărora încălzirea va conduce probabil la extinderea pe scară largă și la extincția impozitului la cote mari în Anzii tropicali. Astfel de extirpări ale vârfului muntelui conduse de schimbările climatice pot fi mai probabile la tropice, unde temperatura pare să exercite un control mai puternic asupra limitelor de rază a speciilor decât în ​​zona temperată. În schimb, arătăm că speciile de păsări de câmpie de pe site-ul nostru de studiu se extind în dimensiune, deoarece își schimbă limitele superioare în sus și pot beneficia astfel de schimbările climatice.

Cerro de Pantiacolla se ridică din câmpiile amazoniene din sud-estul Peru, cu înălțimi de la 470 m la Rio Palotoa la 1.415 m la vârf. Am măsurat distribuția în înălțime a speciilor de păsări de-a lungul Transectului Pantiacolla (linia gri; cercurile marchează siturile de eșantionare a rețelei de ceață) în 1985 și din nou în 2017. Nu a existat nicio modificare a utilizării terenului de-a lungul Transectului Pantiacolla, care rămâne acoperit cu pădure primară. Cu toate acestea, temperaturile anuale medii au crescut cu ± 0,42 ° C din 1985.

Schimbări de înălțime în distribuțiile și abundențele speciilor de păsări pe Cerro de Pantiacolla între 1985 și 2017. (A) Schimbări la limitele de înălțime inferioară și superioară pentru observații ale tuturor celor 108 specii de pădure comune care prezintă expansiuni de gamă (verde), contracții (portocaliu), și cote unde speciile au fost găsite atât în ​​timpul sondajelor istorice (1985), cât și în cele moderne (2017) (gri). Cele cinci specii ridgetop care au fost detectate în mod repetat în 1985, dar care nu au fost găsite în 2017 sunt prezentate ca bare în întregime portocalii. (B) Modificări ale cotei medii pentru cele mai comune 65 de specii capturate în plasele de ceață în comparație cu linia zero fără schimbare. Speciile cu înălțime inferioară au mai mult spațiu disponibil pentru a se deplasa în pantă ascendentă decât speciile cu înălțime mai mare; linia întreruptă indică, acolo unde este posibil, deplasările ascendente sunt delimitate de vârful ridgetului. (C) Modificarea abundenței pentru aceleași 65 de specii în mod obișnuit plasate în ceață, în funcție de elevarea medie a sondajului istoric. Valorile pozitive reprezintă creșterea abundenței, iar valorile negative reprezintă scăderea abundenței; linia de tendință arată potrivirea dintr-un model aditiv generalizat, cu intervalul de încredere de 95% umbrit în gri.

Schimbarea dimensiunii zonei de-a lungul Transectului Pantiacolla pentru speciile de câmpie, înălțime medie și vârf de munte. Aceste trei categorii sunt definite pe baza localizării limitelor istorice ale intervalului. Speciile de câmpie au fost găsite în mod istoric la râu, speciile de înălțime medie aveau limitele istorice atât de mici, cât și de mari de-a lungul transectului, iar speciile de vârf de munte au fost găsite în mod istoric la vârf. Asteriscurile prezintă categorii în care modificarea medie a întinderii înălțime este semnificativ diferită de zero.

Păsările cu înălțime ridicată de pe Cerro de Pantiacolla călătoresc într-adevăr pe o scară rulantă până la dispariție. Mai multe specii cu înălțime ridicată par să fi dispărut, iar cele care persistă s-au deplasat, în general, în pantă ascendentă și locuiesc acum în distribuții mai mici, cu abundențe mai mici. Astfel, speciile persistente la înălțime ridicată sunt mai vulnerabile la extirpare astăzi decât erau cu doar trei decenii în urmă. De exemplu, vâlceașul cu coroană roșiatică (Myiothlypis coronata), un insectivor de sub arbore, a fost cea mai frecventă specie cu plasă de ceață în apropiere de ridgetop în 1985 (Dataset S2). Această specie apare încă pe Transectul Pantiacolla, dar și-a mutat limita inferioară mult mai aproape de vârful creastei - de la 1.300 la 1.380 m - și are un declin estimativ al populației de 72%.

„Scara rulantă” afectează, de asemenea, speciile de sub vârf. Speciile de nivel mediu se deplasează în pantă ascendentă cu cantități similare atât la limitele de înălțime mică, cât și la cea ridicată, ducând la nicio modificare netă a întinderii lor de înălțime (t13 = 0,056, P = 0,96) (Fig. 3) sau a zonei disponibile (t13 = -0,060, P = 0,95) (Anexa SI, Fig. S1). În consecință, speciile de la mijlocul nivelului de astăzi vor fi probabil speciile de mâine de pe vârful muntelui, crescând din ce în ce mai vulnerabile la extirpare pe măsură ce încălzirea climatică continuă.

Spre deosebire de speciile cu înălțime ridicată, speciile cu înălțime mică pe Transectul Pantiacolla par să beneficieze de creșterea temperaturii. Limitele de înălțime superioare ale speciilor găsite la cele mai joase cote (de exemplu, la râul Palatoa) în timpul studiului istoric s-au deplasat în sus chiar și în timp ce aceste specii continuă să existe la baza transectului. Ca o consecință, speciile de câmpie au crescut în distribuția altitudinii cu o medie de 71 m (variație a întinderii altitudinii; t51 = 3,36, P = 0,002) (Fig. 3) și, de asemenea, au crescut în aria disponibilă (t51 = 3,33, P = 0,002 ).) (Anexa SI, Fig. S1). Aceste rezultate sugerează că speciile de păsări amazoniene de câmpie pot tolera creșterea temperaturii, cel puțin acolo unde persistă pădurea primară intactă. Astfel, scara rulantă până la metaforă de dispariție nu se aplică speciilor de câmpie pe care le-am studiat. În schimb, pentru majoritatea speciilor care apar de-a lungul bazei Pantiacolei, temperaturile de încălzire oferă condiții care favorizează expansiunea intervalului. Cercetări suplimentare care investighează modul în care schimbările climatice au impact asupra speciilor tropicale care trăiesc în pădurile cu înălțime mică, în special în apropierea nivelului mării, sunt necesare urgent pentru a evalua dacă temperaturile de încălzire amenință biodiversitatea tropicală de pe câmpia joasă.

Schimbările rapide de pantă ascendentă la păsările din Transectul Pantiacolla la rate similare așteptărilor din creșterile de temperatură observate sunt în concordanță cu puținele rapoarte disponibile din alte localități tropicale [de exemplu, păsări (12, 22), insecte (23), reptile și amfibieni (24), și plante (25, 26)]. Luate împreună, aceste constatări sunt în concordanță cu ipoteza că temperatura este factorul dominant al distribuției elevative a speciilor tropicale (12). În contrast, studii recente arată că speciile din zonele temperate suferă în general doar schimbări modeste de pantă ascendentă care „rămân” mult în spatele așteptărilor date de încălzirea observată (12), în concordanță cu ideea că relația dintre limitele intervalului de înălțime și temperatura medie anuală este mai slabă zona de impozitare. Speculăm că o legătură mai strânsă între temperatura medie și limitele de înălțime a speciilor la tropice ar putea explica de ce există atât de puține exemple de zone temperate convingătoare de extirpații în vârful muntelui (10). În acest sens, este probabil de remarcat faptul că aproape toate studiile care documentează răspunsurile geografice la schimbările climatice recente au fost efectuate în zona temperată (2, 27).

Speciile tropicale pot fi mai receptive la temperaturile de încălzire, deoarece variația sezonieră limitată a temperaturii la tropice permite speciilor tropicale să evolueze o specializare termică fiziologică mai mare (28, 29) (ref. 30 are o explicație alternativă). O astfel de specializare termică este probabil cea mai puternică pentru ectotermele tropicale (31); într-adevăr, păsările tropicale montane (care sunt endoterme) prezintă o specializare fiziologică redusă la temperatură (32, 33). Deoarece păsările tropicale montane se mișcă rapid în sus, totuși nu par să fie specializate fiziologic la anumite temperaturi, speculăm că temperaturile de încălzire controlează limitele de înălțime ale păsărilor tropicale numai indirect, probabil prin interacțiuni cu ectoterme specializate fiziologic care sunt pradă sau vectori importanți ai bolilor . În comparație, locuitorii zonei temperate trebuie să supraviețuiască iernilor reci și verilor calde, prevenind adaptarea la regimuri înguste de temperatură. Sezonalitatea temperaturii mai mari la latitudini ridicate oferă, de asemenea, posibilitatea organismelor de a răspunde la creșterile de temperatură prin schimbarea tiparelor de activitate în timp (schimbări fenologice), mai degrabă decât în ​​spațiu (34).

Metode

Site-ul de studiu și metodologii de sondaj.

Cerro de Pantiacolla este o creastă periferică care trece de la nord-vest la sud-est prin câmpiile amazoniene de pe partea de nord a râului Alto Madre de Dios din sud-estul Peru (Fig. 1). Atât sondajele istorice (1985), cât și cele moderne (2017) au studiat avifauna de-a lungul unei trasee de transect de 8 km care urcă de la râul Palatoa la 470 m până la vârful de ridicare la 1.415 m (Fig. 1; Anexa SI, Tabelul S1 arată coordonatele) . Vegetația se schimbă semnificativ de-a lungul acestui transect de la râu la ridgetop de la bambusul Guadua de-a lungul râului Palatoa și al pădurii terestre deluroase din zonele joase spre pădure densă dominată de palmieri, cu copaci încărcați de mușchi. Comunitățile de păsări se schimbă, de asemenea, odată cu elevarea de-a lungul Transectului Pantiacolla. Bogăția speciilor scade de trei ori între creastă și râu, iar rotația speciilor este aproape completă între începutul și sfârșitul transectului: din cele peste 500 de specii de păsări găsite până în prezent de-a lungul Transectului Pantiacolla, mai puțin de 25 se găsesc la toate cotele (Dataset S4).

În 1985, J.W.F. a condus o expediție Field Museum (Chicago, IL) pentru a determina limitele de înălțime ale speciilor de-a lungul Transectului Pantiacolla. Sondajul istoric a documentat limitele de înălțime ale speciilor prin (i) efectuarea de sondaje cu rețea de ceață la șapte altitudini (de obicei 20-25 plase de ceață de 12 × 3 m deschise timp de 5-10 zile pe sit) (SI Anexa, Tabelul S1), ii ) înregistrarea datelor observaționale ad libitum ale cotelor unde speciile au fost detectate de-a lungul transectului pentru a determina limitele de înălțime (rotunjite la cel mai apropiat interval de 50 m) și (iii) folosind puști pentru a colecta exemplare. J.W.F. și colegii au folosit un altimetru barometric pentru a determina cota. Acest sondaj istoric a cuprins 31 de zile de câmp, dintre care 10 au fost petrecute la vârf (> 1.300 m).

În octombrie 2016, J.W.F. și membru original al echipei, David Willard, și-a mutat tabăra de bază din 1985 de-a lungul râului Palatoa prin (i) compararea locației taberei pe o hartă topografică din 1985 (generată folosind un radar de scanare laterală) cu hărți topografice moderne de la Google Earth (generate de sateliți) și (ii) autovehiculul pe râu pe Palatoa până când imaginea crestelor îndepărtate spre nord-vest s-a potrivit cu fotografiile făcute din tabăra de bază din 1985 Deoarece nu a rămas nicio urmă a traseului transectului din 1985, J.W.F. a ajutat la tăierea unei noi trasee de la tabăra de bază de pe malul râului până la vârful ridgetului în 2016. Traseul modern al transectului s-a încheiat la același ridgetop cu traseul istoric (un punct culminant local al Cerro de Pantiacolla).

În 1985, Palatoa a fost un râu sălbatic, iar Transectul Pantiacolla a fost acoperit în întregime în pădurea primară. Acum există o comunitate mică de aproximativ 100 de persoane („Palatoa”) de-a lungul râului, la aproximativ 5 km sud de tabăra noastră de bază a râului, iar locul taberei de bază a râurilor din expedițiile din 1985 este acum o mică lojă ecoturistică condusă de comunitate. Cu toate acestea, cu excepția celor mici (1 Căruia trebuie să i se adreseze corespondența. E-mail: freemanzoology.ubc.ca .

schimbări