Бабочки и изменение климата: прогноз ареалов

От сдвига дат к сдвигу карт

Значительная часть хорошо задокументированных свидетельств влияния изменения климата на бабочек касается сроков: более ранние даты лёта, дополнительные поколения и похожие фенологические сдвиги, зафиксированные в многолетних мониторинговых наборах данных. Отдельный и в долгосрочной перспективе более значимый вопрос — где вид вообще сможет жить, если его климатическая ниша смещается по ландшафту быстрее, чем многие популяции способны за ней успевать. Эта статья рассматривает, что исследователи прогнозируют для будущего распространения бабочек и как на это начинает реагировать природоохранная практика.

Моделирование будущих ареалов

Стандартный инструмент для такого прогноза — модель видового распространения (также называемая моделью климатической ниши). Исследователи собирают данные о том, где вид встречается сейчас, извлекают связанные с этими точками климатические условия — обычно переменные температуры и осадков — и статистическими методами или методами машинного обучения характеризуют видимую климатическую толерантность вида. Проецирование этой же толерантности на будущие климатические сценарии, созданные глобальными климатическими моделями при разных траекториях выбросов парниковых газов, даёт карту того, где условия, как ожидается, останутся пригодными, станут новыми или перестанут быть пригодными к некоторой будущей дате — обычно к середине или концу XXI века.

У этих моделей есть реальные, хорошо задокументированные ограничения. Они, как правило, рассматривают климат как единственный лимитирующий фактор, игнорируя биотические взаимодействия вроде распространения кормовых растений, конкуренции и хищничества; обычно предполагают, что вид может свободно расселяться вслед за новыми пригодными местообитаниями, если это не ограничено явно; и не могут учесть способность популяции к локальной адаптации или поведенческой гибкости, которая может позволить ей сохраняться немного за пределами исторически наблюдаемого климатического диапазона. Несмотря на эти оговорки, такие модели остаются действительно полезным инструментом скрининга для сравнения относительного риска сразу у большого числа видов, а их общие качественные закономерности всё чаще подтверждаются уже наблюдаемыми сдвигами ареалов.

Прогнозируемые проигравшие: горы и крайний север

Две группы специалистов стабильно оказываются на стороне высокого риска в этих прогнозах — по общей причине: обе уже привязаны к самому прохладному местообитанию, доступному в их регионе, и по мере продолжения потепления его остаётся всё меньше.

Горные специалисты — виды, привязанные к прохладным условиям у границы леса или выше неё, такие как многие эребии (Erebia), аполлоны (Parnassius) и альпийские перламутровки (Boloria), — по моделям, неуклонно вытесняются вверх по склону по мере того, как потепление сдвигает их климатическую нишу на бόльшую высоту. Поскольку горы сужаются к вершине, общая площадь пригодного местообитания сокращается по мере отступления видов вверх — динамика, которую иногда называют «эскалатором к вымиранию»: в конце концов отступать больше некуда.

Арктические и субарктические специалисты сталкиваются с географическим эквивалентом на высоких широтах, а не высотах: виды, уже привязанные к тундре и северной границе растительности, не могут продвинуться дальше на север, как только достигают северного побережья континента или острова, и модели в целом прогнозируют существенное сокращение ареала для этой группы по всей Голарктике.

Прогнозируемые победители: подвижные генералисты, движущиеся к полюсу

Модели не прогнозируют равномерное сокращение. Виды, которые сейчас ограничены у более прохладного, полярного или верхневысотного края своего ареала преимущественно низкой температурой — а не доступностью кормовых растений или другими нетермическими факторами, — часто прогнозируются расширяющимися по мере потепления, и значительное число таких расширений уже задокументировано за последние десятилетия, что согласуется с прогнозами моделей, сделанными годы или десятилетия назад. Например, несколько южноевропейских и средиземноморских бабочек, по прогнозам, существенно расширят ареал в Центральную и Северную Европу — что повторяет уже зафиксированные расширения ареала у некоторых подвижных видов-генералистов.

Итоговая картина, складывающаяся из большинства хорошо изученных региональных фаун бабочек, — это, таким образом, не столько простое сокращение общего видового богатства, сколько перестройка состава сообщества: географически ограниченные холодолюбивые специалисты в целом теряют ареал одновременно с тем, как широко распространённые теплолюбивые генералисты его приобретают, причём чистое изменение числа видов во многих регионах прогнозируется значительно меньшим, чем лежащая в его основе смена конкретного видового состава.

Природоохранные ответы

Несколько природоохранных стратегий нацелены именно на несоответствие между скоростью смещения климатических зон и скоростью, с которой виды и местообитания способны реагировать. Местообитательные коридоры и резерваты-«ступени», призванные связать занятое сейчас местообитание с климатически пригодными территориями за пределами естественной способности вида к расселению, дают смещающимся популяциям физический путь для движения, вместо того чтобы оставлять их изолированными в сжимающихся островках исторически пригодного местообитания. Более спорный подход — ассистированная колонизация: намеренное переселение вида человеком на участок за пределами его исторического ареала, но в пределах прогнозируемой будущей климатической ниши, — опробована для небольшого числа сильно ограниченных в ареале видов, но остаётся предметом споров в природоохранной науке из-за риска непреднамеренных экологических последствий в принимающем местообитании. Для горных и арктических специалистов с ограниченными возможностями для обоих подходов всё чаще обсуждается сохранение ex situ — программы разведения в неволе и семенные или генетические банки связанных кормовых растений — как крайняя мера защиты от вымирания в дикой природе.

Почему бабочки — удобный объект для такого исследования

Бабочки необычно хорошо подходят для такого рода климатического моделирования воздействия благодаря глубине и продолжительности мониторинговых данных, доступных для многих видов, особенно в Европе, в сочетании с их температурной чувствительностью как экзотермных организмов и сравнительно хорошо задокументированными связями с кормовыми растениями. Это делает их одной из наиболее тщательно смоделированных групп животных для климатических прогнозов ареала, а общие закономерности, установленные в исследованиях бабочек, — сокращение специалистов, приобретения генералистов и перестройка вместо равномерного коллапса, — часто приводятся как показательный пример того, как изменение климата, вероятно, скорее переупорядочит, чем просто обеднит многие другие группы температурочувствительных организмов.