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Diante de um clima mais quente que está tendo um efeito profundo na biodiversidade global e mudará a distribuição e a abundância de muitos animais, uma equipe de pesquisa liderada pela Penn State desenvolveu um modelo estatístico que melhora as estimativas de adequação do habitat e probabilidade de extinção para o frio -animais de sangue à medida que as temperaturas sobem.
Animais de sangue frio – um grupo diversificado que inclui peixes, répteis, anfíbios e insetos – compreendem a maioria das espécies na Terra. A temperatura corporal dos animais de sangue frio é fortemente influenciada pela temperatura do ambiente. Como seu crescimento, sucesso reprodutivo e sobrevivência estão intimamente ligados às temperaturas ambientais, a mudança climática representa uma ameaça significativa para eles.
Compreender os efeitos futuros das mudanças climáticas na biodiversidade é uma prioridade global, de acordo com o líder da equipe de pesquisa Tyler Wagner, cientista do US Geological Survey e professor adjunto de ecologia pesqueira da Penn State. Mas prever onde uma espécie existirá e em que abundância sob temperaturas futuras é extremamente desafiador, observou ele, porque para muitas espécies isso significa estimar respostas a temperaturas que os animais ainda não experimentaram e os cientistas ainda não observaram.
Para estimar com mais precisão os efeitos das mudanças climáticas em animais de sangue frio, em um novo estudo, os pesquisadores desenvolveram um método estatístico para fundir dados coletados em campo descrevendo a distribuição e abundância de muitos animais de sangue frio com informações derivadas de laboratório sobre desempenho e tolerância de temperatura específicos da espécie.
Em descobertas publicadas hoje (3 de abril) no Anais da Academia Nacional de Ciências, Wagner e colegas relatam o desenvolvimento de uma abordagem de modelagem estatística inovadora. Seu modelo recém-desenvolvido, que eles chamam de “Modelo de Abundância Guiada Fisiologicamente”, ou Modelo PGA, pode ser aplicado em quase todos os animais de sangue frio e acredita-se que tenha grande potencial para ajudar a informar a formação de estratégias de manejo e adaptação ao clima.
“O desafio era como combinar essas duas fontes de informação e usar informações derivadas de laboratório para ajudar a informar previsões em escala de paisagem sob climas futuros não experimentados por animais em suas áreas de distribuição atuais”, disse Wagner, que é líder assistente da Unidade Cooperativa da Pensilvânia Unidade de Pesquisa de Peixes e Fauna Bravia da Faculdade de Ciências Agrárias. “O modelo que criamos realiza isso.”
O modelo PGA combina observações de abundância de espécies e condições ambientais com dados derivados de laboratório sobre a resposta fisiológica de animais de sangue frio à temperatura para prever distribuições geográficas e abundância de espécies em resposta a um mundo em aquecimento. Sem incluir as preferências fisiológicas das espécies em um modelo, sugere Wagner, é difícil prever de forma realista o destino dos animais de sangue frio.
“Ao tentar prever, ou extrapolar, os efeitos das mudanças climáticas na distribuição e abundância dos animais, os cientistas agora usam apenas informações que descrevem as relações entre abundância e distribuições e temperatura nas condições atuais”, disse ele. “Essas relações são então usadas para extrapolar sob condições futuras de temperatura.”
No entanto, esta abordagem assume que as relações espécie-ambiente são biologicamente significativas sob temperaturas futuras e, mais importante, falha em explicar a estreita ligação entre as temperaturas ambientais e a fisiologia animal de sangue frio, explicou Wagner.
“Embora os animais de sangue frio sejam pouco estudados quando se trata de entender como suas distribuições e abundância responderão às mudanças climáticas, esses animais são relativamente bem estudados quando se trata de informações derivadas de laboratório sobre como as mudanças nas temperaturas ambientais afetam a fisiologia e o desempenho. ” ele disse. “Na verdade, a maioria dos animais de sangue frio compartilha uma resposta funcional semelhante em desempenho relativo com o aumento da temperatura, que pode ser generalizado em uma diversidade de táxons”.
Os pesquisadores desenvolveram seu modelo PGA usando dados de três espécies de peixes que diferem em sua preferência térmica e tolerância em mais de 1.300 lagos localizados no meio-oeste dos EUA. Eles compararam os resultados do modelo PGA com os de um modelo tradicional que não incorpora as respostas fisiológicas das espécies. Os peixes considerados na pesquisa foram cisco (água fria), perca amarela (água fria) e bluegill (água quente).
Os pesquisadores previram a distribuição e abundância de espécies em cada lago nas condições atuais e para aumentos de 1,8, 3,6, 5,4 e 7,2 graus (Fahrenheit) nas temperaturas médias da água em julho. Um aumento de 7,2 graus F corresponde ao aumento regional médio previsto na temperatura do ar na região Centro-Oeste para o período de 2071-2100.
Embora os resultados do modelo tradicional não previssem que nenhuma das espécies de peixes seria extirpada ou expulsa localmente pelas mudanças climáticas, o modelo PGA revelou que os peixes adaptados ao frio seriam extirpados em 61% de seu habitat atual com o aumento temperatura.
Gretchen Hansen, professora assistente da Universidade de Minnesota e coautora do estudo, sugeriu que os modelos que não incluem preferências fisiológicas podem levar a subestimações do risco que a mudança climática pode representar para espécies adaptadas ao frio.
“Mostramos que as mudanças na distribuição causadas pela temperatura, a extinção local e a abundância de espécies adaptadas ao frio, ao frio e ao calor variaram substancialmente quando as informações fisiológicas foram incorporadas ao modelo”, disse ela. “O modelo PGA forneceu previsões mais realistas em cenários climáticos futuros em comparação com as abordagens tradicionais e tem grande potencial para estimar de forma mais realista os efeitos das mudanças climáticas em espécies de sangue frio”.
Também contribuindo para a pesquisa na Penn State foi Christopher Custer, estudante de doutorado no Departamento de Ciência e Gestão de Ecossistemas; bem como Erin Schliep, Departamento de Estatística, North Carolina State University; Joshua North, Divisão de Ciências Climáticas e Ecossistêmicas, Laboratório Nacional Lawrence Berkeley; e Holly Kundel e Jenna Ruzich, Departamento de Pesca, Vida Selvagem e Biologia da Conservação, Universidade de Minnesota.
Esta pesquisa foi financiada pelo US Geological Survey Midwest Climate Adaptation Science Center e pela National Science Foundation.
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