Informácie

Ako môžeme vypočítať minimálny udržateľný počet populácie pandy?

Ako môžeme vypočítať minimálny udržateľný počet populácie pandy?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Mám titul z biológie, takže som trochu v rozpakoch, že som sa to nikdy nenaučil, ale…

Ako vieme, že 1600 pánd nestačí?

Viem, že máme historické čísla (hoci som ich nenašiel), ktoré ukazujú, že populácia klesla, ale tiež vieme, že využiteľný biotop klesol a bolo by hlúpe nemyslieť na to pri pokuse o doplnenie voľne žijúcej populácie. Zdá sa mi, že ak je vo voľnej prírode len 1600 pánd, je to pravdepodobne správne číslo. Ako vieme, že nie?

Prijmem odpovede o iných ohrozených živočíchoch, ak ukážu, ako vieme vypočítať približné "vhodné" číslo pre daný druh.


Minimálnu životaschopnú populáciu (MVP) možno predpovedať dvoma spôsobmi.

  • Počítačové simulácie.
  • Analýzy životaschopnosti populácie (PVA)

PVA považujú ekológovia vo všeobecnosti za bežnejšiu prax a bez odkazu na populáciu 1600 pand, ktorú spomínate, by som hádal, že to urobili. PVA fungujú dobre na predpovedanie ohrozených druhov.

Typický príklad PVA bol vykonaný na ohrozenom druhu Fenderov modrý motýľ na ohrozenom druhu (Schultz a kol., 2003). V súčasnosti však neexistuje žiadna vedecká norma o tom, ako by sa malo PVA vykonávať.


Schultz, Cheryl B.; Hammond, Paul C. (október 2003). "Použitie analýzy životaschopnosti populácie na vytvorenie kritérií obnovy pre ohrozený hmyz: Prípadová štúdia Fender's Blue Butterfly". Conservation Biology 17 (5): 1372-1385.


Ako môžeme vypočítať minimálny udržateľný počet populácie pandy? - Biológia

Ovplyvnené: stratou a fragmentáciou biotopov, zmenou klímy

Charizmatická panda veľká je globálnou ikonou ochrany prírody a symbolom našej organizácie. Vďaka desaťročiam úspešnej ochranárskej práce sa počty voľne žijúcich pand začínajú zotavovať, no zostávajú ohrozené. Ľudské aktivity sú naďalej najväčšou hrozbou pre ich prežitie. Existuje rozsiahla sieť prírodnej rezervácie pre pandy veľké, ale jedna tretina všetkých divých pánd žije mimo chránených oblastí v malých izolovaných populáciách.

Pandy zvyčajne vedú osamelý život. Sú vynikajúci stromolezci, ale väčšinu času trávia kŕmením. Môžu jesť 14 hodín denne, hlavne bambus, ktorý tvorí 99% ich stravy (hoci niekedy jedia aj vajcia alebo malé zvieratá).

Pandy veľké sú živým dôkazom toho, že ochrana funguje. A čo je ešte lepšie, ochranou pánd tiež pomáhame chrániť širšie prostredie, kde žijú, pre všetku divokú zver a ľudí, ktorí sú na nej závislí.

"Nikdy nezabudnem na deň, keď som sa stretol tvárou v tvár s jedným z najznámejších druhov na svete - s veľkou pandou - keďže tento charizmatický a všeobecne milovaný druh je vo voľnej prírode zriedkavo videný. ​​Keď som stál a hľadel do jeho tmavých vážnych očí, Premohol ma pocit pokoja. Tiež som sa cítil vďačný, že som sa o túto jedinečnú skúsenosť podelil s naším oddaným terénnym tímom, ktorý vášnivo pracuje na ochrane tohto neuveriteľného druhu.“


Abstraktné

Antropogénne faktory zohrávajú dôležitú úlohu pri formovaní rozšírenia druhov voľne žijúcich živočíchov a ich biotopov a pochopenie vplyvu ľudskej činnosti na ohrozené druhy môže byť kľúčom k zlepšeniu úsilia o ochranu, ako aj implementácie národných stratégií trvalo udržateľného rozvoja. Tu sme použili modelovanie distribúcie druhov na posúdenie vplyvu človeka na ohrozenú pandu červenú (Ailurus fulgens) vo vysokohorských oblastiach Nepálu. Zistili sme, že vzdialenosť k cestám (trasám, ktoré používajú ľudia a zvieratá), hustota hospodárskych zvierat, hustota ľudskej populácie a priemerná ročná teplota boli najdôležitejšími faktormi určujúcimi vhodnosť biotopu pre pandy červené v Nepále. Toto je prvá štúdia, ktorá sa pokúša použiť komplexné environmentálne a antropogénne premenné na predpovedanie vhodnosti biotopu pre pandy červené na národnej úrovni. Vhodný biotop identifikovaný touto štúdiou je dôležitý a mohol by slúžiť ako základ pre rozvoj stratégií ochrany pre pandu červenú v Nepále.


Výsledky

Genetická variácia

Šesťstopäťdesiatpäť párov báz sekvencie mtDNA CR sa analyzovalo od 159 jedincov po zoradení. Celkom 24 variabilných nukleotidových miest zahŕňajúcich 2 transverzie, 17 prechodov a 5 inzercií/delecií definovalo 39 haplotypov (doplnková tabuľka 3, doplnkový materiál online). Zatiaľ čo malý počet haplotypov vykazoval širokú geografickú distribúciu (napr. GH32, GH33 obr. 2), väčšina z nich bola obmedzenejšia. Dvadsaťšesť z 39 haplotypov sa našlo iba v jednej populácii. V celkovej vzorke vysoký haplotyp (H = 0,943 ± 0,007), ale relatívne nízke nukleotidové diverzity (π = 0,0050 ± 0,0029) boli zistené (tabuľka 1). Pomocou 10 mikrosatelitových lokusov bolo detegovaných celkom 71 alel od 115 jedincov (QIN 32, MIN 29, QIO 40, XL 10, LS 4), s priemerným počtom alel na lokus 7,10 (rozsah 2,30 v LIS až 5,30 v QIO ). Medzi 10 lokusmi sa počet alel pozorovaných na lokus pohyboval od 5 (Ame-μ15) do 12 (Ame-μ10) a alelická bohatosť sa pohybovala od 2,30 (LIS) do 3,29 (XL), pričom celková alelická bohatosť naprieč lokusmi je 6,91 (tabuľka 1). Hodnoty pozorovaných (HO) a očakávaná heterozygotnosť (v rámci Hardy-Weinbergovej rovnováhy, HE) sa pohybovala od 0,425 (LIS) do 0,685 (XL) a 0,366 (LIS) do 0,635 (XL, tabuľka 1). Priemerné celkové hodnoty HO a HE boli 0,565 a 0,642, v tomto poradí (tabuľka 1). Priemerný celkovo FJE (0,124) sa výrazne odchýlil od nuly (95 % CI 0,081 až 0,160), hoci to tak nebolo v žiadnej z 5 populácií braných samostatne (tabuľka 1).

Genetická variabilita pozorovaná v populáciách veľkej pandy pomocou mitochondriálnej kontrolnej oblasti a 11 mikrosatelitných lokusov

Populácia N(CR/MS) H H(± SD) S K (± SD) Π(± SD) MNA HEHOAR FJE (95 % CI)
QIN 36/32 8 0.753 ± 0.058 9 2.55 ± 1.40 0.0039 ± 0.0024 3.50 0.486 0.525 2.58 −0,064 (−0,151 až −0,016)*
MIN 44/29 17 0.926 ± 0.019 11 3.28 ± 1.72 0.0051 ± 0.0029 4.80 0.559 0.561 3.03 0,019 (-0,079 až 0,062)*
QIO 63/40 18 0.885 ± 0.021 13 2.80 ± 1.50 0.0043 ± 0.0026 5.30 0.610 0.595 3.18 0,040 (-0,047 až 0,092)*
LIS 10/4 8 0.956 ± 0.059 8 2.36 ± 1.40 0.0036 ± 0.0024 2.30 0.366 0.425 2.30 −0,069 (0,013 až −0,148)*
XL 6/10 3 0.733 ± 0.155 3 1.40 ± 0.99 0.0022 ± 0.0018 4.00 0.635 0.685 3.29 −0,020 (−0,429 až 0,020)*
Celkom 159/115 39 0.943 ± 0.007 19 3.27 ± 1.69 0.0050 ± 0.0029 7.10 0.642 0.565 6.91 0,124 (0,081 až 0,160)*
Populácia N(CR/MS) H H(± SD) S K (± SD) Π(± SD) MNA HEHOAR FJE (95 % CI)
QIN 36/32 8 0.753 ± 0.058 9 2.55 ± 1.40 0.0039 ± 0.0024 3.50 0.486 0.525 2.58 −0,064 (−0,151 až −0,016)*
MIN 44/29 17 0.926 ± 0.019 11 3.28 ± 1.72 0.0051 ± 0.0029 4.80 0.559 0.561 3.03 0,019 (-0,079 až 0,062)*
QIO 63/40 18 0.885 ± 0.021 13 2.80 ± 1.50 0.0043 ± 0.0026 5.30 0.610 0.595 3.18 0,040 (-0,047 až 0,092)*
LIS 10/4 8 0.956 ± 0.059 8 2.36 ± 1.40 0.0036 ± 0.0024 2.30 0.366 0.425 2.30 −0,069 (0,013 až −0,148)*
XL 6/10 3 0.733 ± 0.155 3 1.40 ± 0.99 0.0022 ± 0.0018 4.00 0.635 0.685 3.29 −0,020 (−0,429 až 0,020)*
Celkom 159/115 39 0.943 ± 0.007 19 3.27 ± 1.69 0.0050 ± 0.0029 7.10 0.642 0.565 6.91 0,124 (0,081 až 0,160)*

POZNÁMKA .—N = počet jedincov CR = mitochondriálna kontrolná oblasť MS = mikrosatelit h = počet haplotypov H = diverzita haplotypov S = počet polymorfných miest κ = priemerný počet párových nukleotidových rozdielov π = nukleotidová diverzita ± rozptyl. N = veľkosť vzorky MNA = priemerný počet alel na mikrosatelitný lokus HO a HE = pozorovaná a očakávaná heterozygotnosť. AR = alelické bohatstvo. Hodnoty koeficientu príbuzenskej plemenitby (FJE) sú uvedené s ich 95 % intervalom spoľahlivosti (CI). Hviezdičky (*) označujú významné (P < 0,001) odchýlky od Hardy-Weinbergovej rovnováhy, ako sa odhaduje pomocou GENEPOP.

Genetická variabilita pozorovaná v populáciách veľkej pandy pomocou mitochondriálnej kontrolnej oblasti a 11 mikrosatelitných lokusov

Populácia N(CR/MS) H H(± SD) S K (± SD) Π(± SD) MNA HEHOAR FJE (95 % CI)
QIN 36/32 8 0.753 ± 0.058 9 2.55 ± 1.40 0.0039 ± 0.0024 3.50 0.486 0.525 2.58 −0,064 (−0,151 až −0,016)*
MIN 44/29 17 0.926 ± 0.019 11 3.28 ± 1.72 0.0051 ± 0.0029 4.80 0.559 0.561 3.03 0,019 (-0,079 až 0,062)*
QIO 63/40 18 0.885 ± 0.021 13 2.80 ± 1.50 0.0043 ± 0.0026 5.30 0.610 0.595 3.18 0,040 (-0,047 až 0,092)*
LIS 10/4 8 0.956 ± 0.059 8 2.36 ± 1.40 0.0036 ± 0.0024 2.30 0.366 0.425 2.30 −0,069 (0,013 až −0,148)*
XL 6/10 3 0.733 ± 0.155 3 1.40 ± 0.99 0.0022 ± 0.0018 4.00 0.635 0.685 3.29 −0,020 (−0,429 až 0,020)*
Celkom 159/115 39 0.943 ± 0.007 19 3.27 ± 1.69 0.0050 ± 0.0029 7.10 0.642 0.565 6.91 0,124 (0,081 až 0,160)*
Populácia N(CR/MS) H H(± SD) S K (± SD) Π(± SD) MNA HEHOAR FJE (95 % CI)
QIN 36/32 8 0.753 ± 0.058 9 2.55 ± 1.40 0.0039 ± 0.0024 3.50 0.486 0.525 2.58 −0,064 (−0,151 až −0,016)*
MIN 44/29 17 0.926 ± 0.019 11 3.28 ± 1.72 0.0051 ± 0.0029 4.80 0.559 0.561 3.03 0,019 (-0,079 až 0,062)*
QIO 63/40 18 0.885 ± 0.021 13 2.80 ± 1.50 0.0043 ± 0.0026 5.30 0.610 0.595 3.18 0,040 (-0,047 až 0,092)*
LIS 10/4 8 0.956 ± 0.059 8 2.36 ± 1.40 0.0036 ± 0.0024 2.30 0.366 0.425 2.30 −0,069 (0,013 až −0,148)*
XL 6/10 3 0.733 ± 0.155 3 1.40 ± 0.99 0.0022 ± 0.0018 4.00 0.635 0.685 3.29 −0,020 (−0,429 až 0,020)*
Celkom 159/115 39 0.943 ± 0.007 19 3.27 ± 1.69 0.0050 ± 0.0029 7.10 0.642 0.565 6.91 0,124 (0,081 až 0,160)*

POZNÁMKA .—N = počet jedincov CR = mitochondriálna kontrolná oblasť MS = mikrosatelit h = počet haplotypov H = diverzita haplotypov S = počet polymorfných miest κ = priemerný počet párových nukleotidových rozdielov π = nukleotidová diverzita ± rozptyl. N = veľkosť vzorky MNA = priemerný počet alel na mikrosatelitný lokus HO a HE = pozorovaná a očakávaná heterozygotnosť. AR = alelické bohatstvo. Hodnoty koeficientu príbuzenskej plemenitby (FJE) sú uvedené s ich 95 % intervalom spoľahlivosti (CI). Hviezdičky (*) označujú významné (P < 0,001) odchýlky od Hardy-Weinbergovej rovnováhy, ako sa odhaduje pomocou GENEPOP.

Výsledky analýzy výkonu pomocou programu GENESAMP ukázali, že veľkosti vzoriek neboli dostatočne veľké na to, aby spoľahlivo detekovali alely „nízkej frekvencie“ (0,1 alebo menej) pre populácie Liangshan a Lesser Xiangling pre CR aj mikrosatelity. Vo vzorkách pre Qinling, Minshan a Qionglai bol náš odber vzoriek dostatočný (s 95% pravdepodobnosťou) na detekciu takýchto alel pre CR aj mikrosatelit okrem haplotypov CR s frekvenciou 0,05 alebo menej v populáciách Qinling a Minshan (údaje nie sú uvedené) .

Štruktúra populácie

Sieť minimálneho rozpätia pre haplotypy CR vytvorila komplexný vzor (obr. 2), pričom sieť obsahovala viacnásobnú konfiguráciu vrátane dvoch sietí podobných hviezdam, pričom centrálnymi sekvenciami boli haplotypy GH32 a GH33. Haplotypy MIN, QIO a LIS sú široko distribuované v sieti, avšak distribúcia haplotypov XL a QIN je viac lokalizovaná. Hoci bolo zistených 39 haplotypov, sieť vykazuje relatívne plytkú genetickú divergenciu a málo dôkazov o zjavnej geografickej štruktúre. Analýza molekulárneho rozptylu ukázala, že najvyšší rozptyl, ktorý možno vysvetliť medzi populáciami vzhľadom na celú vzorku, sa vyskytol v skupinách: [QIN] [MIN, QIO, LIS] [XL] (ϕCT = 0.274, P = 0,000, tabuľka 2). Medzi 5 geografickými ohniskami (pohoria) bola značná izolácia podľa vzdialenosti pomocou Roussetovej vzdialenosti (Rousset a Raymond 1997) pre súbor mikrosatelitových údajov (r = 0.502, P < 0,05).

Minimálna sieť haplotypov založená na štatistickej šetrnosti pomocou TCS. V sieti je geografický pôvod haplotypov označený rôznymi farbami (žltá-Qinling, fialová-Minshan, modrá-Qionglai, zelená-Liangshan, sivá-Lesser Xiangling). Kruhy znázorňujú počet haplotypov a sú úmerné frekvenciám haplotypov, prázdne krúžky označujú nezistené stredné haplotypové stavy.

Minimálna sieť haplotypov založená na štatistickej šetrnosti pomocou TCS. V sieti je geografický pôvod haplotypov označený rôznymi farbami (žltá-Qinling, fialová-Minshan, modrá-Qionglai, zelená-Liangshan, sivá-Lesser Xiangling). Kruhy znázorňujú počet haplotypov a sú úmerné frekvenciám haplotypov, prázdne krúžky označujú nezistené stredné haplotypové stavy.

Súhrnné výsledky hierarchickej AMOVA a analýzy populačnej diferenciácie

(a) Zoskupenia ϕ CTP
Skupina 1 [QIN] [MIN QIO LIS XL] 0.200 0.189
Skupina 2 [QIN] [MIN] [QIO LIS XL] 0.014 0.303
Skupina 3 [QIN] [MIN] [QIO] [LIS XL] −0.150 0.602
Skupina 4 [QIN] [MIN QIO] [LIS] [XL] 0.240 0.000
Skupina 5 [QIN] [MIN QIO] [LIS XL] 0.189 0.000
Skupina 6 [QIN] [MIN QIO XL] [LIS] 0.174 0.098
Skupina 7 [QIN] [MIN QIO LIS] [XL] 0.274 0.000
(b) MIN QIO LIS XL
QIN 0.223 (P = 0.00) 0.186 (P = 0.00) 0.251 (P = 0.00) 0.166 (P = 0.00)
MIN 0.079 (P = 0.00) 0.286 (P = 0.00) 0.146 (P = 0.00)
QIO 0.149 (P = 0.10) 0.055 (P = 0.10)
LIS 0.123 (P = 0.30)
(a) Zoskupenia ϕ CTP
Skupina 1 [QIN] [MIN QIO LIS XL] 0.200 0.189
Skupina 2 [QIN] [MIN] [QIO LIS XL] 0.014 0.303
Skupina 3 [QIN] [MIN] [QIO] [LIS XL] −0.150 0.602
Skupina 4 [QIN] [MIN QIO] [LIS] [XL] 0.240 0.000
Skupina 5 [QIN] [MIN QIO] [LIS XL] 0.189 0.000
Skupina 6 [QIN] [MIN QIO XL] [LIS] 0.174 0.098
Skupina 7 [QIN] [MIN QIO LIS] [XL] 0.274 0.000
(b) MIN QIO LIS XL
QIN 0.223 (P = 0.00) 0.186 (P = 0.00) 0.251 (P = 0.00) 0.166 (P = 0.00)
MIN 0.079 (P = 0.00) 0.286 (P = 0.00) 0.146 (P = 0.00)
QIO 0.149 (P = 0.10) 0.055 (P = 0.10)
LIS 0.123 (P = 0.30)

P OZNÁMKA .—(a) AMOVA pre odhad zoskupení pre populácie pomocou ϕ-štatistiky založenej na sekvencii CR. (b) Párovo FST na základe údajov z mikrosatelitov.

Súhrnné výsledky hierarchickej AMOVA a analýzy populačnej diferenciácie

(a) Zoskupenia ϕ CTP
Skupina 1 [QIN] [MIN QIO LIS XL] 0.200 0.189
Skupina 2 [QIN] [MIN] [QIO LIS XL] 0.014 0.303
Skupina 3 [QIN] [MIN] [QIO] [LIS XL] −0.150 0.602
Skupina 4 [QIN] [MIN QIO] [LIS] [XL] 0.240 0.000
Skupina 5 [QIN] [MIN QIO] [LIS XL] 0.189 0.000
Skupina 6 [QIN] [MIN QIO XL] [LIS] 0.174 0.098
Skupina 7 [QIN] [MIN QIO LIS] [XL] 0.274 0.000
(b) MIN QIO LIS XL
QIN 0.223 (P = 0.00) 0.186 (P = 0.00) 0.251 (P = 0.00) 0.166 (P = 0.00)
MIN 0.079 (P = 0.00) 0.286 (P = 0.00) 0.146 (P = 0.00)
QIO 0.149 (P = 0.10) 0.055 (P = 0.10)
LIS 0.123 (P = 0.30)
(a) Zoskupenia ϕ CTP
Skupina 1 [QIN] [MIN QIO LIS XL] 0.200 0.189
Skupina 2 [QIN] [MIN] [QIO LIS XL] 0.014 0.303
Skupina 3 [QIN] [MIN] [QIO] [LIS XL] −0.150 0.602
Skupina 4 [QIN] [MIN QIO] [LIS] [XL] 0.240 0.000
Skupina 5 [QIN] [MIN QIO] [LIS XL] 0.189 0.000
Skupina 6 [QIN] [MIN QIO XL] [LIS] 0.174 0.098
Skupina 7 [QIN] [MIN QIO LIS] [XL] 0.274 0.000
(b) MIN QIO LIS XL
QIN 0.223 (P = 0.00) 0.186 (P = 0.00) 0.251 (P = 0.00) 0.166 (P = 0.00)
MIN 0.079 (P = 0.00) 0.286 (P = 0.00) 0.146 (P = 0.00)
QIO 0.149 (P = 0.10) 0.055 (P = 0.10)
LIS 0.123 (P = 0.30)

P OZNÁMKA .—(a) AMOVA pre odhad zoskupení pre populácie pomocou ϕ-štatistiky založenej na sekvencii CR. (b) Párovo FST na základe údajov z mikrosatelitov.

Zhluková analýza Bayesovej ŠTRUKTÚRY pomocou multilokusových mikrosatelitových genotypov odhalila maximálnu zadnú pravdepodobnosť genetických údajov K = 4 (log P [K/X] = −2371,1 Doplnkový obr. 1, doplnkový materiál online). Navyše, ΔK hodnota vykazovala jasné maximum (ΔK = 662) at K = 4 (doplnkový obr. 1). Diagram DISTRUCT ukazuje silný vzor genetickej štruktúry, ktorý vo všeobecnosti sleduje horský pôvod každej vzorky, ale s určitým nesprávnym priradením jednotlivcov (vertikálne stĺpce) (obr. 3 doplnková tabuľka 4, doplnkový materiál online). QIN je prevažne samostatný klaster (žltý), pričom MIN (fialový), QIO (modrý) a XL-LIS (zelený) sú jasne odlíšené. Individuálne miery preradenia (q) sú 0,911 („žlté“ osoby) pre QIN, 0,776 („fialové“ osoby) pre MIN, 0,682 („modré“ osoby) pre QIO a 0,658 a 0,975 pre XL a LIS („zelené“, obr. 3 dodatková tabuľka 4), resp. Vyššie úrovne nesprávneho priradenia pre MIN, QIO a XL a najmä pre QIO a jej priľahlé populácie znamenajú významný nedávny tok génov. Na porovnanie, medzi QIN a inými populáciami možno odvodiť obmedzený tok génov.

Bayesovská zhluková analýza variácií mikrosatelitov medzi 5 populáciami pandy veľkej. Podiel predkov priradený ku každému zo 4 zhlukov bol vynesený jednotlivcami. 4 farby, žltá, fialová, modrá a zelená, predstavujú 4 genetické zhluky.

Bayesovská zhluková analýza variácií mikrosatelitov medzi 5 populáciami pandy veľkej. Podiel predkov priradený ku každému zo 4 zhlukov bol vynesený jednotlivcami. 4 farby, žltá, fialová, modrá a zelená, predstavujú 4 genetické zhluky.

Súčasná demografia obyvateľstva

Analýza BOTTLENECK neposkytla presvedčivý dôkaz o nedávnom poklese populácie. Žiadny významný prebytok alebo deficit heterozygotnosti sa nezistil v QIN alebo MIN po všetkých 3 modeloch mutácie. Populácia QIO vykazovala podľa SMM deficit heterozygotnosti. Vo všetkých 3 modeloch sa však v žiadnej lokalite nezistila žiadna významná nedávna prekážka populácie, označená nadbytkom heterozygotnosti.

Bayesovská koalescentná simulácia však poskytla presvedčivé dôkazy o dlhodobejšom poklese populácie. V simuláciách s použitím MSVAR ukázalo 5 nezávislých replikátov zhodné výsledky v QIN, MIN a QIO. V týchto 3 populáciách je zadná distribúcia o N0 a N1 sa neprekrývali v rámci exponenciálneho alebo lineárneho modelu (tabuľka 3 doplnková tabuľka 5, doplnkový materiál online). Podľa exponenciálneho modelu boli mediány zadných distribúcií približne 170 (QIN), 1 161 (MIN), 550 (QIO) pre N0a približne 13 719 (QIN), 18 273 (MIN), 13 660 (QIO) pre N1 (tabuľka 3). Simulácie pod lineárnym modelom poskytli podobné zadné distribúcie N0 a N1 v 3 populáciách (doplnková tabuľka 5). Simulácie MSVAR tiež poskytli konzistentné zadné rozdelenie k dátumu, v ktorom sa populácia začala znižovať. Stredný čas poklesu populácie (T), pre dva rôzne generačné časy (5 a 6 rokov), bolo 3 682 a 4 206 (QIN), 17 558 a 20 800 (MIN), 5 791 a 6 893 (QIO) rokov (tabuľka 3).Podľa lineárneho modelu však MSVAR odvodil ešte dlhšie časy poklesu populácie (doplnková tabuľka 5), ​​hoci lineárny model sa považuje za vhodnejší na klasické „otvorené“ populácie a je nepravdepodobné, že by bol vhodný pre veľké pandy (Storz a Beaumont 2002 Storz, Beaumont a Alberts 2002).

Zadné distribúcie N0, N1 a T (Rok) podľa exponenciálneho modelu zmeny

N0 50 % ± SD (5 % až 95 %) N1 50 % ± SD (5 % až 95 %) T (roky) 50 % ± SD (GT = 5 / GT = 6)
QIN 170 ± 14 (12 až 854) 13 719 ± 206 (3 732 až 55 590) 3,682 ± 334 / 4,206 ± 415
MIN 1161 ± 42 (232 až 4 064) 18 273 ± 604 (4 560 až 89 126) 17,558 ± 708 / 20,800 ± 1,671
QIO 550 ± 30 (42 až 2 089) 13 660 ± 226 (4 056 až 46 990) 5,791 ± 516 / 6,893 ± 406
N0 50 % ± SD (5 % až 95 %) N1 50 % ± SD (5 % až 95 %) T (roky) 50 % ± SD (GT = 5 / GT = 6)
QIN 170 ± 14 (12 až 854) 13 719 ± 206 (3 732 až 55 590) 3,682 ± 334 / 4,206 ± 415
MIN 1161 ± 42 (232 až 4 064) 18 273 ± 604 (4 560 až 89 126) 17,558 ± 708 / 20,800 ± 1,671
QIO 550 ± 30 (42 až 2 089) 13 660 ± 226 (4 056 až 46 990) 5,791 ± 516 / 6,893 ± 406

POZNÁMKA .—Zadné distribúcie N0, N1 a T boli opísané 5 %, 50 % a 95 % kvantilom, s hodnotami 1 štandardnej odchýlky (± SD) vypočítanými v 5 replikátoch. T bol odhadnutý pomocou generačného času na 5 a 6 rokov.

Zadné distribúcie N0, N1 a T (Rok) podľa exponenciálneho modelu zmeny

N0 50 % ± SD (5 % až 95 %) N1 50 % ± SD (5 % až 95 %) T (roky) 50 % ± SD (GT = 5 / GT = 6)
QIN 170 ± 14 (12 až 854) 13 719 ± 206 (3 732 až 55 590) 3,682 ± 334 / 4,206 ± 415
MIN 1161 ± 42 (232 až 4 064) 18 273 ± 604 (4 560 až 89 126) 17,558 ± 708 / 20,800 ± 1,671
QIO 550 ± 30 (42 až 2 089) 13 660 ± 226 (4 056 až 46 990) 5,791 ± 516 / 6,893 ± 406
N0 50 % ± SD (5 % až 95 %) N1 50 % ± SD (5 % až 95 %) T (roky) 50 % ± SD (GT = 5 / GT = 6)
QIN 170 ± 14 (12 až 854) 13 719 ± 206 (3 732 až 55 590) 3,682 ± 334 / 4,206 ± 415
MIN 1161 ± 42 (232 až 4 064) 18 273 ± 604 (4 560 až 89 126) 17,558 ± 708 / 20,800 ± 1,671
QIO 550 ± 30 (42 až 2 089) 13 660 ± 226 (4 056 až 46 990) 5,791 ± 516 / 6,893 ± 406

P OZNÁMKA .—Zadné distribúcie N0, N1 a T boli opísané 5 %, 50 % a 95 % kvantilom, s hodnotami 1 štandardnej odchýlky (± SD) vypočítanými v 5 replikátoch. T bol odhadnutý pomocou generačného času na 5 a 6 rokov.


1. Úvod

Klimatické zmeny zvyčajne znamenajú zmenu v priebehu času v premenných, ako je teplota, zrážky a vietor, pričom zvýšenie teploty je osobitným zameraním. Je nepopierateľné, že klimatické zmeny nie sú len fenoménom budúcnosti, ale aj relatívne nedávnej minulosti, ako aj súčasnosti (Hope, 2009). Klimatické zmeny za posledných 30 rokov spôsobili početné posuny v distribúcii druhov a ich početnosti a podieľali sa na vyhynutí na úrovni jedného druhu (Thomas a kol., 2004 Mesev, 2007). Klimatické zmeny sú v súčasnosti kľúčom k biodiverzite: väčšina štúdií o biodiverzite hodnotí dopady klimatických zmien a súvisiacej fragmentácie biotopov (IPCC, 2007a IPCC, 2007b de Chazal a Rounsevell, 2009 Guan, 2009). Biodiverzita alebo biologická diverzita sa rôznym spôsobom vzťahuje na diverzitu na genetickej, druhovej alebo ekosystémovej úrovni. V kontexte klimatických zmien je biodiverzita zvyčajne spojená s druhmi, najčastejšie sa odkazuje na bohatosť pôvodných alebo endemických druhov alebo druhovú diverzitu (vrátane počtu druhov a relatívnej početnosti) (de Chazal a Rounsevell, 2009 Durner a kol., 2009 ).

Panda veľká (Ailuropoda melanolecua) je zvláštne a ohrozené zviera. Je to značka Svetového fondu na ochranu prírody (WWF) a tiež národný poklad v Číne. Od 50. rokov 20. storočia bol označený za najvyššiu prioritu ochrany druhov v Číne. V šestnástom až devätnástom storočí bol biotop pandy veľkej rozšírený v juhozápadnej Číne vrátane provincií Hunan, Hubei, Sichuan, Shaanxi a Gansu (Zhang a kol., 2007). S rozširovaním ľudskej populácie, rozvojom poľnohospodárstva a dopravy však teraz veľké pandy žijú iba v južných horských systémoch Qinling v juhovýchodnej provincii Shanxi, v horských systémoch Minshan v južnej provincii Gansu, v severozápadnej časti provincie Sichuan a Qionglai. , horské systémy Xiangling a Liangshan nachádzajúce sa na západe provincie Sichuan. Porovnaním údajov z tretieho národného prieskumu (1999 – 2003) s údajmi z druhého národného prieskumu (1985 – 1988) sa zistilo, že oblasť rozšírenia pandy veľkej sa rozšírila z 11 na 45 okresov. Medzi týmito dvoma poslednými prieskumami sa biotop pandy veľkej tiež rozšíril o 43,27 % na približne 23 050 km 2 a populácia pandy veľkej sa v roku 2002 zvýšila o 65,7 % na približne 1 596 (Jian a kol., 2011). Pokračujúci pokles populácie a oblasti biotopov veľkej pandy bol predbežne zadržaný a prostredie prežitia sa zlepšuje (National-Forest-Ministerstvo, 2006). Vzhľadom na veľkú ľudskú populáciu, recesívne hospodárstvo, slabé zariadenia a klimatické zmeny v oblasti rozšírenia pandy veľkej si však nikto nemôže byť istý, ako sa zmení populácia, biotop alebo distribúcia pandy veľkej (Ouyang a kol., 2000 ).

Kvalita biotopu pandy veľkej je založená najmä na krajinnej pokrývke oblasti rozšírenia pandy veľkej a zmena krajinnej pokrývky je vážne ovplyvnená zmenou klímy (Hietel a kol., 2005). Dynamická interakcia, ktorá zahŕňa veľké množstvo ťažko predvídateľných premenných, medzi kvalitou biotopu pandy veľkej a vonkajšou klímou, je však mimoriadne zložitá. Preto je použitie techník simulácie kvality biotopu spolu s údajmi o predpovedi počasia nevyhnutné na štúdium vplyvu zmeny klímy na kvalitu biotopu pandy veľkej (Zhou, 2005 Zhang a kol., 2006 Zhang a kol., 2007).

V tomto článku, aby sa zjednodušilo štúdium vplyvu zmeny klímy na kvalitu biotopu pandy veľkej, sa predpokladá, že antropogénne vplyvy sú statické. Genetická zmena pandy veľkej na zmenu klímy sa tiež považuje za malú a zmena klímy sa považuje za jediný faktor kvality biotopu pandy veľkej. Index vhodnosti biotopov (HSI) teda mapuje v rokoch 2002, 1989, 2050 a 2099, ktoré sú vypočítané na základe údajov o zmene klímy (viacmodelový súbor údajov WCRP CMIP3 s dvojitým tokom CO2) z Medzivládneho panelu pre zmenu klímy (IPCC) (IPCC, 2007a IPCC 2007b) s multivariabilným lineárnym regresným modelom. Pomocou týchto máp možno vnímať zmeny biotopu pandy veľkej za 50 a 100 rokov. Tento dokument je významný z dvoch dôvodov. Po prvé, poskytuje vedecký základ na posilnenie ochrany existujúceho biotopu pandy veľkej. Mnoho vedcov dôkladne študovalo biotop pandy veľkej, ale nikto nepredpovedal zmeny biotopu pandy veľkej. Trend výskytu pandy veľkej preto zostáva nejasný. Po druhé, tento dokument je návodom na úpravu a optimalizáciu existujúcich prírodných rezervácií. Niektoré prírodné rezervácie sú príliš malé na to, aby ich mohli efektívne využívať pandy veľké a niektoré sú rozdelené na niekoľko častí, ktoré znehodnocujú ich funkciu v dôsledku oddelenej miestnej správy.


Modelovanie dopadov klimatických zmien na biotop pandy veľkej

Pandy veľké (Ailuropoda melanoleuca) sú jedným z celosvetovo najviac uznávaných ohrozených druhov. Strata biotopov a fragmentácia sú hlavnými hrozbami a zmena klímy by mohla výrazne ovplyvniť prežitie veľkej pandy. Integrovali sme informácie o biotopoch pandy veľkej so všeobecnými klimatickými modelmi (GCM), aby sme predpovedali budúce geografické rozšírenie a fragmentáciu biotopu pandy veľkej. Výsledky podporujú hlavnú všeobecnú predpoveď zmeny klímy – posun biotopov smerom k vyššej nadmorskej výške a vyšším zemepisným šírkam. Naše modely predpovedajú, že zmena klímy by mohla v priebehu 70 rokov znížiť biotop pandy veľkej o takmer 60 %. Nové oblasti sa môžu stať vhodnými mimo súčasného geografického rozsahu, ale veľa z týchto oblastí je ďaleko od súčasného rozsahu pandy veľkej a iba 15 % spadá do súčasného systému chránených území. Dlhodobé prežitie pand veľkých si vyžiada vytvorenie nových chránených území, ktoré pravdepodobne podporia vhodný biotop aj v prípade zmeny klímy.

1. Úvod

pandy veľké (Ailuropoda melanoleuca) sú ohrozené [1] a priťahujú veľkú pozornosť verejnosti, vedecký záujem a doláre na ochranu. Historický areál tohto druhu zahŕňal väčšinu juhovýchodnej Číny, severného Mjanmarska a severného Vietnamu. Klimatické zmeny počas neskorého pleistocénu a tisícročia poľnohospodárskej konverzie a ľudského osídlenia dramaticky znížili geografickú distribúciu veľkých pánd a populácie sú teraz rozptýlené v šiestich pohoriach medzi Sichuanskou nížinou a tibetskou náhornou plošinou [2–4].

Jednou z najväčších hrozieb pre prežitie veľkej pandy je strata biotopu [2, 5, 6]. Druh je obmedzený na horské listnaté a ihličnaté lesy s bambusovým podrastom. Počas dvadsiateho storočia biotop pandy veľkej neustále a rýchlo klesal [3, 5, 7]. Hnacou silou straty biotopov sú poľnohospodárska konverzia a rozsiahle aktivity, ako je výstavba ciest, ťažba dreva, baníctvo a rozvoj vodných elektrární. Strata biotopov viedla k vysoko fragmentovanému rozsahu, mnohé populácie pandy veľkej sú malé a izolované, čo vedie k obmedzenému toku génov a rizikám z príbuzenského kríženia [2, 4, 8, 9].

Klimatické zmeny môžu predstavovať významnú hrozbu pre prežitie veľkej pandy. Súčasné klimatické modely odhadujú nárast teploty o 1,4 – 5,8 stupňa Celzia počas tohto storočia [10 – 13]. Ukázalo sa, že minulé a nedávne zmeny klímy spôsobujú posuny a kontrakcie v distribúcii rastlín a zvierat [14–21]. To, či druh môže prežiť zmeny vo svojom prostredí, závisí od rôznych charakteristík histórie života. Charakteristiky, ktoré spôsobujú, že druh bude pravdepodobne negatívne ovplyvnený vyrušovaním, zahŕňajú obmedzený geografický rozsah, slabú schopnosť rozptylu, nízku mieru reprodukcie a vysoko špecializované požiadavky na biotop [14, 22–24]. Pandy veľké majú úzky rozsah, nerozptyľujú sa na veľké vzdialenosti, produkujú jedno mláďa každé 2-3 roky a 99 % svojej stravy závisia od bambusu [25]. Tieto vlastnosti naznačujú, že budú veľmi náchylné na zmenu klímy. Okrem obmedzení vyplývajúcich z charakteristík histórie života je reakcia druhov obmedzená aj priestorovou konfiguráciou biotopu v krajine. Druhy môžu mať schopnosť presúvať sa pri zmene vegetačného režimu, avšak vzdialenosť alebo iné prekážky môžu pohyb obmedziť. Vzhľadom na obmedzený a horský geografický rozsah pandy veľkej môže zmena klímy výrazne znížiť a izolovať už fragmentované biotopy pandy veľkej, znížiť tok génov, a tým podstatne zvýšiť riziko vyhynutia tohto druhu.

Extrapolácia známych vhodných klimatických obalov do budúcich klimatických scenárov je jedným z najlepších prístupov na predpovedanie účinkov zmeny klímy na geografické rozloženie druhov [26, 27]. Na základe súčasnej distribúcie pandy veľkej a dostupných všeobecných klimatických modelov (GCM) uvádzame rozsiahly odhad toho, ako môže zmena klímy ovplyvniť biotopy pandy veľkej do roku 2080, a hodnotíme predpokladané zmeny v úrovni fragmentácie a ochrany. Tieto údaje poskytujú najnovší a informovaný odhad toho, ako zmena klímy ovplyvní jedného z najohrozenejších a najcharizmatickejších megastavovcov na svete. Poskytuje tiež užitočné informácie, keď ochranárske organizácie posudzujú, ako investovať do ochrany veľkej pandy v budúcnosti.

2. Metódy

2.1. Študijná oblasť

Naša štúdia zahŕňala šesť pohorí, ktoré predstavujú existujúce geografické rozšírenie pand veľkých: Qinling, Minshan, Qionglai, Xiaoxangling, Daxiangling a Liangshan (102°00′-108°11′E a 27°53′-33°55′ N Obrázok 1). Typy biotopov prechádzajú vertikálne cez výškové zmeny v rámci rozšírenia pandy veľkej, od subtopických vždyzelených listnatých lesov v nižších polohách cez vždyzelené a listnaté širokolisté lesy až po zmiešané ihličnaté a listnaté listnaté lesy až po subalpínske ihličnaté lesy. V rámci rozšírenia pandy veľkej existuje veľa rozdielov v teplote a zrážkach, čo spolu so zmenami v pôde, hydrológii, sklone a vzhľade vyústilo do rôznych druhov rastlín a stromov [28]. Základné údaje o rozšírení pandy veľkej pochádzajú z najnovšieho národného prieskumu pre pandy veľké. Tieto údaje nie sú dostupné výskumníkom mimo Číny, čo znemožňuje priame modelovanie lokalít pandy veľkej [29]. Sprístupnili sa však asociácie biotopov a modely odvodené z údajov. Naša štúdia hodnotí účinky zmeny klímy na pandy veľké nepriamo meraním toho, ako zmena klímy zmení geografickú distribúciu a rozsah biotopu pandy veľkej.


Súčasná distribúcia je primárne nad 1200 m nadmorskej výšky, avšak veľké pandy boli nájdené v nadmorských výškach až 500 m počas minulého storočia [30]. Ako našu študijnú oblasť sme použili distribúciu veľkých pánd z národného prieskumu ako základnú líniu a rozšírili sme ju tak, aby zahŕňala súvislé oblasti až do nadmorskej výšky 500 m.

2.2. Údaje o zmene klímy

Získali sme budúce klimatické projekcie z databázy WorldClim [31] s rozlíšením 30′ na rok 2080. Zahrnuli sme dva všeobecné klimatické modely, jeden opísaný Kanadským centrom pre modelovanie klímy a analýzu spojený model, verzia 3 (CGCM3) [32] a jeden z Hadley Center for Climate Modeling Coupled Model, verzia 3 (HadCM3) [33]. Oba sú bežne používané modely spojené medzi atmosférou a oceánom a údaje sú dostupné na stiahnutie (http://www.worldclim.org/).

Našu štúdiu sme obmedzili na modely obmedzené podmienkami načrtnutými v scenári A2 Osobitnej správy o emisných scenároch [34]. Rodiny A1 a A2 predpokladajú rýchlejší ekonomický rozvoj ako rodiny B1 a B2, ktoré tiež predpokladajú ekologicky zodpovednejšie spoločnosti do roku 2100 [35]. Rodina A2 predpokladá heterogénnejšie budúce spoločnosti s regionálne odlišným hospodárskym rastom a roztrieštenejším rastom technologických zmien, zatiaľ čo scenár A1 predpokladá, že svet bude homogénnejší s podobnou životnou úrovňou a technologickým pokrokom medzi rôznymi regiónmi. Predpokladá sa, že populácia bude v scenári A2 neustále rásť, ale scenár A1 predpokladá, že populácia bude klesať po dosiahnutí 9 miliárd. Scenár A2 sme zvolili na základe súčasných trendov v Číne, kde CO z fosílnych palív2 emisie sa od roku 2000 zdvojnásobili [36], počet obyvateľov sa od roku 1960 zdvojnásobil [37], HDP vzrástol od roku 1960 takmer 40-krát [38] a ďalšie environmentálne ukazovatele v posledných rokoch neustále klesajú [39]. Autor IPCC Richard Tol tvrdil, že rodina A2 je zďaleka najrealistickejšia [40]. A2 je silný scenár a mal by nám pomôcť identifikovať vzory a trendy v predpokladaných zmenách biotopu pandy veľkej.

Pre každý súbor klimatických údajov boli bioklimatické parametre z mesačných zrážok a minimálnych a maximálnych teplôt interpolované pomocou BIOCLIM [41]. Vybrali sme 19 z 35 premenných BIOCLIM, ktoré sa zdali najrelevantnejšie (tabuľka 1). Tieto bioklimatické parametre sa počítajú počas celého roka, aby bolo možné analyzovať širší rozsah klimatických premenných.

Použili sme Maxent na spojenie súčasného rozšírenia pandy veľkej s premennými prostredia a na projektovanie budúceho biotopu pandy veľkej. Maxent (http://www.cs.princeton.edu/

schapire/maxent/) je univerzálny model distribúcie druhov, ktorý dokáže predpovedať z neúplných informácií s vysokou úspešnosťou predikcie, najmä v prípadoch s údajmi iba o prítomnosti [41, 42]. Maxent odhaduje distribúciu druhov nájdením pravdepodobnostného rozdelenia maximálnej entropie (t. j. priemer každej premennej v projektovanej distribúcii je blízky priemeru pozorovaných údajov) v závislosti od toho, kde sú údaje skutočne dostupné [43]. Pre našu štúdiu sme vytvorili 1 500 náhodných bodov vo vnútri študovanej oblasti, čo predstavuje približne 1 bod na každých 100 m 2 . Vytvorili sme 10 000 náhodne vzorkovaných bodov v študijnej oblasti a extrahovali sme 19 premenných BIOCLIM pre obe GCM na rok 2080, aby slúžili ako základné body pre projekciu budúcich distribúcií. Digitálne modely nadmorskej výšky (DEM) s rozlíšením 90 m z CGIAR-CSI SRTM [44] sa použili na prevýšenie a na výpočet sklonu a pomeru boli všetky tri premenné pridané ako modelové premenné. Aktuálne klimatické podmienky každého bodu boli interpolované a premietnuté do dvoch budúcich klimatických modelov. Pre oba modely sme použili 1 pre regularizačný multiplikátor, prah konvergencie 10 -5 a maximálne 500 iterácií na základe predvolených odporúčaní.

Výkon modelu sa meral pomocou plochy pod krivkou prevádzkovej charakteristiky prijímača (AUC). AUC sa pohybuje od 0,5, čo nie je lepšie ako náhodné, až po 1,0, čo predstavuje dokonalú rozlišovaciu schopnosť. Hodnoty AUC nad 0,75 sa považujú za užitočné [45]. Maxent odhaduje dôležitosť premenných s hodnotami percentuálneho príspevku a dôležitosti permutácie. Percentuálny príspevok predstavuje, do akej miery premenná prispela k modelu na základe cesty vybranej pre konkrétny priebeh. Dôležitosť permutácie sa určuje zmenou hodnôt prediktorov medzi bodmi prítomnosti a pozadia a pozorovaním toho, ako to ovplyvňuje AUC. Dôležitosť permutácie závisí od konečného modelu, nie od cesty použitej v individuálnom behu, a preto je lepšia na vyhodnotenie dôležitosti konkrétnej premennej. Štandardné chyby a intervaly spoľahlivosti pre oba modely boli vypočítané v R v2.13.0 [46] pomocou balíkov ROCR [47], vcd [48] a boot [49]. Posúdili sme, ako dobre dokáže Maxent predpovedať známu súčasnú pandu veľkú pomocou rovnakých metód, s výnimkou toho, že sme použili GCM pre rok 2000 namiesto roku 2080. Maxent bol 77% presný pri modelovaní súčasného rozloženia pandy veľkej.

Importovali sme Maxentove rozdelenia pravdepodobnosti pre každý model do ArcGIS 9.3 (ESRI Inc., Redlands, CA) a konvertovali sme ich na prítomnosť/neprítomnosť (0/1) na základe prahovej hodnoty, ktorá maximalizuje tréningovú citlivosť a plus špecifickosť [50].

2.3. Kvantifikácia vhodného biotopu a fragmentácie

Oblasti s hustou ľudskou populáciou a cesty nie sú vhodné pre veľké pandy a orná pôda neposkytuje vhodné biotopy, preto sme odstránili ornú pôdu, mestské oblasti a nárazníky ľudského rušenia. Na základe rámca vyvinutého Liu et al.[51] sme za nevhodné považovali oblasti do 1410 m od miest a 210 m od ciest (údaje o mestách a dopravnej sieti z NIMA [52]). Použili sme údaje o krajinnej pokrývke z Global Land Cover 2000 [53]. Ľudský vývoj vylučuje pandy veľké z oblastí < 1 200 m v nadmorskej výške [30], takže tieto oblasti boli tiež odstránené z plánovaného vhodného biotopu. Po odstránení ľudského rušenia a nevhodnej krajinnej pokrývky sme vypočítali veľkosť všetkých zostávajúcich plôch. Potom sme odstránili všetky záplaty < 4 km 2 na základe priemernej veľkosti domovského okrsku pandy [54]. Pre každý z troch modelov (súčasná distribúcia veľkej pandy a dve predpovede) sme vypočítali oblasť prítomnosti v každom pohorí a množstvo a percento plochy v chránených oblastiach.

Vypočítali sme počet záplat >gt4 km 2 a počet týchto záplat >gt200 km 2 zostávajúcich. Oblasť tejto veľkosti by podporovala typické domáce okrsky pandy veľkej (

4 km 2 ) pre približne 50 jedincov, čo predstavuje populačné minimum potrebné na odvrátenie inbrídingovej depresie [55, 56]. Použili sme FRAGSTATS [57] na meranie indexov fragmentácie v rámci pohorí pre každý model, konkrétne počet políčok, priemernú veľkosť políčok (MPS) a strednú vzdialenosť najbližšieho suseda (MNN). Najbližší sused pre každý patch je jedna najkratšia vzdialenosť k inému patchu.

3. Výsledky

3.1. Aktuálna distribúcia pandy veľkej

Súčasné rozšírenie pandy veľkej zahŕňa najmenej 18 veľkých oblastí (>200 km 2 ), ktoré sú stále neporušené (tabuľka 2, obrázok 1). Pohorie Minshan, ktoré podporuje viac ako 40 % populácie veľkej pandy, má najväčšiu vhodnú oblasť biotopu a pohorie Daxiangling má najmenšiu. Väčšie pohoria s väčším množstvom zostávajúceho rozšírenia pandy veľkej majú vyššie chránené proporcie ako menšie pohoria. Pohoria Qinling, Minshan a Qionglai spolu predstavujú takmer 90 % (13 500 km 2 ) chránenej oblasti v rámci rozšírenia pandy veľkej (tabuľka 2). Percento sa pohybuje od 25 % v pohorí Liangshan až po 72 % chránených v pohorí Qinling.

Indexy fragmentácie sa značne líšia v rámci pohorí s MPS v rozsahu od 73 km 2 (Daxiangling) do 863 km 2 (Minshan) a vzdialenosti MNN od 0,3 do 5,5 km (priemer 1,5 km Tabuľka 3). Pohoria Qinling a Minshan majú nižšiu úroveň fragmentácie, majú najväčšiu MPS (509 km 2 a 863 km 2 , resp.) a podpriemerné vzdialenosti MNN (0,3 km a 1,2 km). Tri južné pohoria sú veľmi rozdrobené a zostáva len málo veľkých plôch.

3.2. Predpokladané dopady klimatických zmien

Naše modely boli dobre testované s AUC 0,752, štandardnou chybou 0,010 a 95% intervalom spoľahlivosti 0,992, 1 000. Najdôležitejšou premennou podľa permutačnej dôležitosti bola priemerná teplota najteplejšieho štvrťroka (19,6 %), tesne nasledovaná sezónnosťou zrážok (18 %, tabuľka 1). Ďalšou premennou na zozname, ktorá klesla o 10 percentuálnych bodov, je ročný teplotný rozsah (9,5 %), po ktorom nasledujú ročné zrážky (8,3 %) a teplotná sezónnosť (8,0 %). Všetky ostatné zrážkové premenné, ako sú zrážky najsuchšieho štvrťroka, najsuchšieho mesiaca, najteplejšieho štvrťroka, najvlhkejšieho mesiaca, najchladnejšieho štvrťroka a najvlhkejšieho štvrťroka, mali permutačný význam menší ako 3,0 %. Priemerné teploty za rok, najvlhkejší štvrťrok a najsuchší štvrťrok boli tiež nižšie ako 3,0 %, spolu so sklonom a pomerom strán.

Podľa oboch klimatických modelov sa predpokladá, že do roku 2080 bude vyhovovať menej ako polovica súčasného rozšírenia pandy veľkej. Súčasné distribučné oblasti, o ktorých sa predpokladá, že budú vhodné v roku 2080, možno považovať za zostávajúce biotopy, na rozdiel od súčasných distribučných oblastí, o ktorých sa predpokladá, že nebudú vhodné a ktoré možno považovať za stratený biotop. Oblasti, o ktorých sa predpokladá, že budú vhodné v roku 2080, spadajúce mimo súčasného rozšírenia predstavujú potenciálne nové oblasti biotopov. Množstvo a percento vhodného biotopu, o ktorom sa predpokladá, že sa stratí, je takmer 60 % pre oba klimatické scenáre (tabuľka 2, obrázok 2). Predpokladaná strata biotopu sa líši medzi modelmi a medzi pohoriami. Predpokladá sa, že ďaleký severný pohorie v pohorí Qinling bude najlepšie zvládať projekt CGCM3 so stratou menšou ako 1 %, zatiaľ čo pre oblasť HadCM3 sa predpokladá strata vo vhodnom prostredí o 17 %. Pre všetky ostatné pohoria modely predpokladajú vyššie straty od 60 do 97 %. Oba modely predpokladajú, že tri južné pohoria by si zachovali málo vhodných biotopov. Predpokladané straty sú sprevádzané poklesom množstva vhodného biotopu, ktorý je chránený. Najlepšie sa darí pohoriu Qinling, kde bolo v roku 2080 chránených približne 70 % vhodného biotopu. Ostatné pohoria vykazujú len 1–28 % chránenej oblasti vhodných biotopov.


(a)
(b)
(a)
(b) Predpokladaný vhodný biotop na rok 2080 na základe (a) spojeného modelu kanadského centra pre modelovanie klímy a analýzy, verzia 3 (CGCM3), (b) spojeného modelu Hadley Center for Climate Modeling, verzie 3 (HadCM3) a chráneného stavu na základe existujúceho systému chránených území.

Napriek predpovedaným stratám v rámci súčasného rozšírenia pandy veľkej sa predpokladá celkový nárast vhodného biotopu mimo súčasného rozšírenia (tabuľky 2 a 4, obrázok 2). Oba modely premietajú značné množstvo potenciálneho nového biotopu mimo súčasného rozšírenia pand veľkých – ďalších 34 200 km 2 (CGCM3) a 24 300 km 2 plochy (HadCM3) (tabuľka 4). Väčšina potenciálnych nových oblastí však nesúvisí so súčasnou distribúciou veľkej pandy a niektoré oblasti sú vzdialené až 120 km (v priemere 22 km pre CGCM3 a 13 km pre HadCM3). Potenciálny nový biotop zahŕňa niektoré oblasti v nadmorských výškach (>3 500 m), ktoré dnes pandy veľké nevyužívajú – približne 10 100 km 2 (CGCM3) a 4 900 km 2 (HadCM3) sú nad 3 500 m (tabuľka 4). Ďalšou obavou je, že veľká časť tohto potenciálneho nového biotopu by nespadala do existujúceho systému chránených území, iba 12 % CGCM3 a 14 % potenciálneho nového biotopu HadCM3 by bolo chránených v rámci súčasného systému chránených území (tabuľka 4, obrázok 2 ).

Podstatná časť oboch modelov klimatickej projekcie bola odstránená v dôsledku ľudského rušenia (úrodná pôda, mestské oblasti, osady a cesty), čo ilustruje veľmi roztrieštenú povahu zostávajúceho rozsahu pandy veľkej. Z pôvodných modelov CGCM3 a HadCM2 bolo odstránených približne 21 840 km 2 a 11 690 km 2 . Porovnanie metrík fragmentácie medzi súčasným rozšírením pandy veľkej a plánovanou vhodnou oblasťou biotopu na rok 2080 naznačuje výrazné zvýšenie fragmentácie vo všetkých pohoriach. Predpokladaný počet záplat sa v oboch modeloch viac ako strojnásobí (tabuľky 1 a 2). Celkové MPS dramaticky klesá z 505 km 2 v súčasnom rozložení na 67 km 2 (CGCM3) a 38 km 2 (HadCM3) v roku 2080 (tabuľka 3). V rámci pohorí oba modely projektujú zvýšenú izoláciu medzi oblasťami, pričom MNN sa zvyšuje vo všetkých pohoriach, s tromi výnimkami, CGCM3 projektuje pokles MNN v pohoriach Qionglai a Xiaoxiangling a HadCM3 projektuje pokles MNN v pohorí Daxiangling. Oba modely tiež vykazujú zníženie veľkých oblastí (>200 km 2 ) z 18 na 14 alebo menej (tabuľka 2). Pohorie Qinling aj Minshan si však zachovávajú veľké škvrny a predpokladá sa menší počet fragmentačných efektov.

Predpokladaný vhodný biotop pre dva modely má len 38 % priestorovú zhodu (tabuľka 4, obrázok 3). Najpodobnejšie projekcie sa nachádzajú v horách Qinling (61 %), zatiaľ čo najnižšie sa nachádzajú v horách Liangshan (22 %).


Priestorová dohoda pre predpovede vhodného biotopu v roku 2080 na základe kanadského centra pre modelovanie klímy a analýzy prepojeného modelu verzie 3 a modelu spriahnutého modelu Hadley Center for Climate Modeling verzie 3, súčasného rozšírenia pandy veľkej a chráneného stavu na základe existujúcej chránenej oblasti systém.

4. Diskusia

4.1. Účinky klimatickej zmeny na geografickú distribúciu a rozsah biotopu pandy veľkej

Naše výsledky predpokladajú veľké straty v rámci súčasnej distribúcie pandy veľkej do roku 2080, čo podporuje hlavnú všeobecnú predpoveď zmeny klímy – posun vegetačných režimov smerom k vyšším nadmorským výškam a zemepisným šírkam. Približne 90 % budúceho vhodného biotopu sa vyskytuje v troch severných pohoriach, zatiaľ čo v južných pohoriach sa počet vhodných biotopov znížil o viac ako 80 %. Najlepšie sa darí ďalekému severnému pohoriu Qinling, ktoré si zachováva najväčší podiel vhodného biotopu, vykazuje významný nárast nových vhodných biotopov, pričom sa zachovávajú veľké MPS a malé MNN. Všeobecne sa predpokladá, že pandy veľké budú nasledovať vzory klimatických efektov (t. j. posuny nadmorskej výšky a šírky), ktoré boli predtým pozorované u mnohých druhov vtákov a motýľov [58–60], cicavcov [61, 62] a radu iných taxónov [18]. Mnohé z predchádzajúcich štúdií poskytujú priamy dôkaz, že k posunom na sever už dochádza.

Naše výsledky predpokladajú výškové posuny smerom nahor, pričom sa predpokladá, že viac ako štvrtina nových oblastí prítomnosti bude nad 3 500 m. Dôkazy o celkovom posune optimálnej nadmorskej výšky smerom nahor v dôsledku zmeny klímy existujú pre mnohé druhy rastlín v lesoch mierneho pásma západnej Európy v rokoch 1905 až 2005 [63]. Podobné vzory sa objavili u niektorých motýľov v Českej republike [64] a Španielsku [65], vegetácii v Alpách [66] a niektorých vtákoch v juhovýchodnej Ázii [67].

Pandy veľké môžu byť obzvlášť ohrozené zmenou vegetačných režimov. Nielenže sa špecializujú na bambus, ale môžu jesť iba dva alebo tri druhy bambusu, v závislosti od regiónu, a to aj napriek prítomnosti iných druhov bambusu (napr. [2, 68, 69]). V súčasnosti nedokážeme predpovedať dopady zmeny klímy na rôzne druhy bambusu, ani to, či zostanú v nižších nadmorských výškach, posunú sa smerom hore alebo urobia oboje. Tu vychádzame z predpokladu, že všetky budúce vhodné biotopy budú použiteľné, avšak je možné, že niektoré vyššie položené oblasti sú nevhodné na vegetáciu kvôli skalnatému krytu.

Naše výsledky môžu byť konzervatívnym odhadom účinkov zmeny klímy na veľké pandy. Po prvé, naše modely sú založené na predpoklade, že poľnohospodárstvo nepostúpi vyššie

1 200 m. Tento predpoklad nemusí platiť, ak otepľovanie spôsobí, že vyššie nadmorské výšky sa stanú vhodnými pre plodiny. Ak sa poľnohospodárske využitie presunie do vyšších nadmorských výšok, vylúči to pandy veľké z týchto oblastí.

Nakoniec možno podceňujeme budúcu lesnú pokrývku. Počas posledného desaťročia čínska vláda uzákonila dve hlavné iniciatívy na ochranu lesov a obnovu biotopu pandy veľkej. Patrí medzi ne program Grain-to-Green, ktorý kompenzuje farmárov za návrat strmej ornej pôdy do lesa, a Program ochrany prirodzených lesov, ktorý zakazuje ťažbu prirodzených lesov a poskytuje miestnym obyvateľom ekonomické stimuly na presadzovanie proti ťažbe stromov [7, 70]. Výskum v prírodnej rezervácii Wolong naznačuje, že tieto programy pomohli obnoviť biotop [71]. Rozšírenie vhodných oblastí do vyšších nadmorských výšok by tiež mohlo na niektorých miestach zvýšiť konektivitu.

4.2. Adaptačné stratégie

Tempo klimatickej zmeny, ktorá už prebieha, pravdepodobne povedie k zmenám v prírodných systémoch, bez ohľadu na akékoľvek súčasné alebo budúce snahy o zmiernenie emisií [72, 73]. Výsledky našej práce by mohli pomôcť pri informovaní o adaptačných stratégiách, ktoré pomôžu zlepšiť predpovedané vplyvy zmeny klímy na pandy veľké a ich biotop identifikáciou oblastí, ktoré pravdepodobne zaznamenajú drastické zmeny, tých, od ktorých sa očakáva, že sa im bude dariť lepšie a sú už dobre chránené, a tých, ktoré očakáva sa, že sa im bude dariť dobre, ale v súčasnosti nie sú chránené.

Čínska vláda už urobila kľúčové kroky, ktoré by sa dostali na prvé miesto v zozname adaptačných stratégií vyvinutých pre veľké pandy. Okrem programov obnovy, ktoré v súčasnosti prebiehajú, v posledných desaťročiach značne rozšírili množstvo chránených území. Počet chránených území pre pandy veľkej sa zvýšil z iba 12 v roku 1980 na 33 do roku 2000 [2, 68] av súčasnosti existuje viac ako 59 chránených území [74]. V chránených oblastiach sa však v súčasnosti nachádza iba 60 % pánd veľkých [29]. Naše výsledky ukazujú, že existuje veľký potenciál na rozšírenie chráneného stavu do oblastí identifikovaných ako vhodné, ako aj na zvýšenie konektivity v rámci rozsahov, aby sa uľahčil pohyb medzi malými populáciami.

Oba naše modely predpovedajú, že pohorie Qinling si zachová väčšinu svojho biotopu a že fragmentácia bude minimálna aj pri rôznych scenároch zmeny klímy. Odhaduje sa, že vhodný biotop sa v pohorí Qinling do roku 2080 zdvojnásobí alebo strojnásobí, aj keď len 15 % by bolo chránených a rozšírenie ochrany na nové oblasti by mohlo pomôcť zvýšiť populáciu Qinling. Na rozdiel od toho sa očakáva, že Minshan a Qionglai stratia viac ako polovicu svojho súčasného vhodného biotopu. Predpokladá sa, že v oboch pohoriach bude veľké množstvo nových oblastí, ktoré budú vhodné, ale s nízkou úrovňou ochrany. Oba naše modely navrhujú vhodný biotop vyrovnávajúci existujúce chránené oblasti na ďalekom juhu a severozápadnom rohu pohoria Minshan. V pohorí Qionglai oba naše modely projektujú značné množstvo vhodného biotopu medzi veľkou skupinou chránených oblastí a osamelým chráneným územím na juhu, aby zostali vhodné aj v roku 2080. Tieto oblasti by mohli byť obzvlášť dôležité, pretože už podporujú populácie pandy veľkej, ale ešte nie sú chránené a mohli by zlepšiť konektivitu v rámci radu Qionglai. Pohoria Minshan a Qionglai majú najväčšiu a druhú najväčšiu populáciu pandy veľkej a mali by sa uprednostňovať z hľadiska zvýšenej ochrany, ktorá im pomôže stabilizovať ich pred vplyvmi zmeny klímy.

Naše výsledky predpovedajú obzvlášť strašnú situáciu v malých južných pohoriach. Predpokladá sa, že tieto tri pohoria budú najviac roztrieštené v dôsledku klimatických zmien – pre Xiaoxingling a Daxiangling sa nepredpovedajú žiadne veľké oblasti a pre Liangshan len niekoľko. Hoci sa očakáva pokles biotopu v troch väčších oblastiach, predpokladá sa, že zostane podobný počet veľkých plôch. Podľa tretieho národného prieskumu z rokov 2000-2001 3 menšie rozsahy v súčasnosti podporujú 115 (Liangshan), 32 (Xiaoxiangling) a 29 (Daxiangling) veľkých pánd. Drastický pokles predpovedaný pre južné pásma vyvoláva zložité otázky, ktoré by sa mali zvážiť pri vývoji adaptačných stratégií. Malé populácie v súčasnosti hlásené z juhu sú pravdepodobne výsledkom izolácie a fragmentácie subpopulácií, ktoré už môžu spôsobovať zníženú genetickú diverzitu. Aj keď je dôležité zachovať tieto malé populácie pre zachovanie celkovej genetickej diverzity metapopulácie, môže byť efektívnejšie uprednostniť ochranu oblastí, ktoré s najväčšou pravdepodobnosťou zostanú vhodné aj pri očakávaných zmenách klímy. Translokácia je nástroj, ktorý môže byť užitočný v adaptačných stratégiách, ak sa straty biotopov na juhu stanú dostatočne závažnými na to, aby zaručili presun malých populácií do oblastí, kde majú väčšiu šancu na prežitie. To by mohlo pomôcť posilniť ostatné populácie pred rizikom vyhynutia.

Hoci naše klimatické modely majú len 40 % zhodu, stále existuje veľké množstvo územia (22 570 km 2 ), ktoré oba modely predpovedajú ako vhodné v roku 2080, pričom v súčasnosti je chránená menej ako štvrtina tejto oblasti. Tieto oblasti, najmä tie, ktoré sú v blízkosti súčasnej populácie veľkej pandy, by sa mali preskúmať prostredníctvom terénnych prieskumov s cieľom posúdiť vhodnosť a mali by sa potenciálne stať vysokou prioritou ochrany. Keď sa identifikujú kľúčové oblasti, mali by sa zvážiť aj z hľadiska budúcej ochrany a nových iniciatív ochrany, ako je plánovanie opätovného vypustenia pánd chovaných v zajatí do voľnej prírody.

V každej adaptačnej stratégii navrhnutej na zmiernenie vplyvov zmeny klímy na pandy veľké musia byť prioritou aj koridory a zvýšená konektivita. Naše modelové odhady fragmentácie lesov, jednej z najväčších hrozieb pre pandy veľké, sa do roku 2080 dramaticky zvýšia so zníženou veľkosťou oblastí, zvýšenou izoláciou a menším počtom veľkých oblastí, ktoré môžu dlhodobo podporovať populácie. Veľká časť biotopu v roku 2080 nie je spojená so súčasným rozšírením pandy veľkej. Na základe rádiotelemetrických údajov sa pandy veľké zvyčajne pohybujú <500 m/deň [54], a preto je nepravdepodobné, že by sa dokázali prispôsobiť zvýšenej fragmentácii v potrebnom rozsahu, ktorý predpovedajú naše modely. Toto je obzvlášť dôležité pre prežitie veľkej pandy, pretože predchádzajúci výskum ukázal, že na zlepšenie toku génov a udržanie genetickej diverzity je potrebná zvýšená konektivita. Väčšina zostávajúcich populácií má 20 pánd alebo menej [3, 5, 75], čo ich vystavuje riziku inbrídingu a vyhynutia [4, 76]. Zvýšenie ich šance na prežitie bude závisieť od zlepšenia konektivity zvýšením ochrany vhodného biotopu a vytvorením koridorov na prepojenie izolovaných populácií [4, 68, 76].

4.2.1. Meranie vplyvu klimatických premenných

Na základe Maxentových hodnôt dôležitosti permutácie bola teplota počas najteplejšieho štvrťroka najdôležitejšou premennou a ročné množstvo zrážok bolo vysoké – ukázalo sa, že obe ovplyvňujú rýchlosť rastu bambusu [77]. Hodnoty dôležitosti permutácie tiež ilustrujú vplyv sezónnosti na model, pričom sezónnosť zrážok a teplôt spolu s ročným teplotným rozsahom sú uvedené v piatich najdôležitejších premenných. Rozsiahla analýza satelitných snímok a CO2 záznamy z rokov 1981–1991 ukázali, že zmeny sezónnosti sú spojené so zmenami teplôt vzduchu a poskytujú dôkaz, že vyššie teploty podporujú zvýšený vegetatívny rast [78]. Sezónnosť je kľúčovým faktorom pri raste a distribúcii bambusu a bude kľúčovým faktorom budúcej vhodnosti biotopu.

4.2.2. Obmedzenia modelu

Hoci modely klimatickej obálky sú široko používané vo výskume klimatických zmien na predpovedanie budúceho rozšírenia druhov [26, 27], existujú obmedzenia. Ibáñez a spol. [79] poukazujú na to, že tento prístup efektívne zaobchádza s realizovaným výklenkom, ako keby to bol základný výklenok. Zmeny klímy môžu tiež ovplyvniť to, ako sa druh môže rozptýliť, ovplyvniť reprodukčnú kapacitu a narušiť fungovanie ekosystému, keď sa kľúčové druhy pohybujú v oblasti alebo z nej rôznou rýchlosťou [80], zatiaľ čo mozaika krajiny a ľudské aktivity môžu brániť alebo uľahčiť migráciu do rôzne stupne pre rôzne druhy [81].Rozšírili sme súčasnú vrstvu distribúcie veľkej pandy tak, aby zahŕňala nižšie nadmorské výšky, aby lepšie odrážala základný výklenok veľkých pánd, a čo najviac začlenili ľudské využitie odstránením nekompatibilného ľudského rušenia na základe aktuálnych údajov. Aj keď do modelu nemôžeme zahrnúť všetky potenciálne vplyvy, naše výsledky predstavujú súčasný stav techniky v analýze vplyvov zmeny klímy na distribúciu druhov a sú založené na najlepších dostupných údajoch pre pandy veľké. Sme presvedčení, že na účely krajiny je to pravdepodobne dobré znázornenie toho, ako zmena klímy ovplyvní vzorce a distribúciu biotopu pandy veľkej.

4.3. Závery

Biotop pandy veľkej a účinnosť ochrany tohto biotopu bude vážne ovplyvnená zmenou klímy. Pomocou dobre zavedených postupov modelovania poskytujeme základné usmernenia pre vývoj adaptačných stratégií, navrhovanie budúcich prieskumov a uprednostňovanie ochrany biotopu pandy veľkej. Naše výsledky sú v súlade s predchádzajúcimi štúdiami o účinkoch zmeny klímy na horské druhy. Náš výskum poskytuje presvedčivé dôkazy na zvýšenie rozvoja chránených území v severných a centrálnych oblastiach súčasného rozšírenia pandy veľkej a na zabezpečenie zvýšenej konektivity medzi súčasnými existujúcimi a potenciálnymi budúcimi vhodnými oblasťami.

Poďakovanie

Autori by sa chceli poďakovať Petrovi Leimgruberovi za preskúmanie a úpravu mnohých verzií tohto článku a za poskytnutie cenných komentárov a návrhov. Tento dokument bol financovaný z prostriedkov Priateľov národnej zoologickej záhrady.

Referencie

  1. J. Schipper, J. S. Chanson, F. Chiozza a kol., „Stav svetových suchozemských a morských cicavcov: diverzita, hrozba a vedomosti,“ Veda, zv. 322, č. 5899, s. 225–230, 2008. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  2. G. B. Schaller, J. Hu, W. Wenshi a J. Zhu, Pandy veľké z Wolongu, University of Chicago Press, Chicago, Illinois, USA, 1985.
  3. Ministerstvo lesného hospodárstva a Svetový fond na ochranu prírody, Národný plán riadenia ochrany pre pandu veľkú a jej biotop: provincie Sichuan, Shaanxi a Gansu, Čínska ľudová republika, Ministerstvo lesníctva, Peking a WWF International, Gland, Švajčiarsko, 2006.
  4. S. J. O'Brien, W. Pan a Z. Lu, „Pandy, ľudia a politika“, Príroda, zv. 369, č. 6477, s. 179–180, 1994. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  5. J. MacKinnon a R. De Wulf, „Navrhovanie chránených oblastí pre pandy veľké v Číne“, v r. Mapovanie rozmanitosti prírody, R. I. Miller, Ed., Chapman a Hall, Londýn, Spojené kráľovstvo, 1994. Zobraziť na: Google Scholar
  6. J. Hu, Výskum pandy veľkej, Shanghai Publishing House of Science and Technology, Šanghaj, Čína, 2001.
  7. W. Xu, Z. Ouyang, A. Viña, H. Zheng, J. Liu a Y. Xiao, „Navrhnutie plánu ochrany na ochranu biotopu pre pandy veľké v pohorí Qionglai, Čína,“ Rozmanitosť a distribúcie, zv. 12, č. 5, s. 610–619, 2006. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  8. R. Lande, „Genetika a demografia v biologickej ochrane“, Veda, zv. 241, č. 4872, s. 1455 – 1460, 1988. Zobraziť na: Google Scholar
  9. K. Ralls, K. Brugger a J. Ballou, „Príbuzenské kríženie a úmrtnosť mláďat v malých populáciách kopytníkov“. Veda, zv. 206, č. 4422, s. 1101 – 1103, 1979. Zobraziť na: Google Scholar
  10. S. H. Schneider a T. L. Root, „Zmena klímy“, v Stav a trendy biologických zdrojov národa, M. J. Mac, P. A. Ople, C. E. Puckett Haecke a P. D. Doran, Eds., United States Geological Survey, Reston, Va, USA, 1998. Zobraziť na: Google Scholar
  11. IPCC, „Climate Change 2001: The Scientific Basis in Contribution of Working Group I k 3. Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change“, Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2001. Zobraziť na: Google Scholar
  12. J. Reilly, P. H. Stone, C. E. Forest, M. D. Webster, H. D. Jacoby a R. G. Prinn, „Zmena klímy: neistota a hodnotenie klimatických zmien,“ Veda, zv. 293, č. 5529, s. 430 – 433, 2001. Zobraziť na: Google Scholar
  13. T. M. L. Wigley a S. C. B. Raper, „Interpretácia vysokých projekcií pre globálne otepľovanie“, Veda, zv. 293, č. 5529, s. 451–454, 2001. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  14. K. A. McDonald a J. H. Brown, „Používanie horských cicavcov na modelovanie vymierania v dôsledku globálnych zmien,“ Ochranná biológia, zv. 6, č. 3, s. 409–415, 1992. Zobraziť na: Google Scholar
  15. J. P. McCarty, „Ekologické dôsledky nedávnych klimatických zmien“, Ochranná biológia, zv. 15, č. 2, s. 320–331, 2001. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  16. A. D. Barnosky, E. A. Hadly a C. J. Bell, „Reakcia cicavcov na globálne otepľovanie v rôznych časových mierkach“. Journal of Mammalogy, zv. 84, č. 2, s. 354–368, 2003. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  17. E. P. Lessa, J. A. Cook a J. L. Patton, „Genetické stopy demografickej expanzie v Severnej Amerike, ale nie v Amazónii, počas neskorých štvrtohôr“, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, zv. 100, č. 18, s. 10331–10334, 2003. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  18. C. Parmesan a G. Yohe, „Globálne koherentný odtlačok dopadov klimatických zmien naprieč prírodnými systémami,“ Príroda, zv. 421, č. 6918, s. 37–42, 2003. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  19. T. L. Root, J. T. Price, K. R. Hall, S. H. Schneider, C. Rosenzweig a J. A. Pounds, „Odtlačky globálneho otepľovania na divokých zvieratách a rastlinách“. Príroda, zv. 421, č. 6918, s. 57–60, 2003. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  20. R. Guralnick, „Dedičstvo minulých klimatických a krajinných zmien na aktuálne prežívanej klíme a nadmorskej výške sa pohybuje v celej zemepisnej šírke: štúdia viacerých druhov využívajúca cicavce v západnej Severnej Amerike,“ Globálna ekológia a biogeografia, zv. 15, č. 5, s. 505–518, 2006. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  21. J. J. Lawler, D. White, R. P. Neilson a A. R. Blaustein, „Predicting klímou vyvolané zmeny rozsahu: rozdiely modelov a spoľahlivosť modelov,“ Biológia globálnej zmeny, zv. 12, č. 8, s. 1568–1584, 2006. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  22. R. L. Peters a J. D. S. Darling, „Skleníkový efekt a prírodné rezervácie. Globálne otepľovanie by znížilo biologickú diverzitu tým, že by spôsobilo vyhynutie rezervných druhov,“ BioScience, zv. 35, č. 11, s. 707–717, 1985. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  23. J. L. Isaac, J. Vanderwal, C. N. Johnson a S. E. Williams, „Odolnosť a odolnosť: kvantifikácia relatívneho rizika vyhynutia v rôznorodom zhromaždení austrálskych stavovcov tropického dažďového pralesa,“ Rozmanitosť a distribúcie, zv. 15, č. 2, s. 280–288, 2009. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  24. IUCN, Vnímavosť druhov na vplyvy zmeny klímy, IUCN, Svetová únia ochrany prírody, Gland, Švajčiarsko, 2008.
  25. D. G. Reid, A. H. Taylor, Hu Jinchu a Qin Zisheng, "Environmentálne vplyvy na rast bambusu Bashania fangiana a dôsledky pre ochranu panády obrovskej." Journal of Applied Ecology, zv. 28, č. 3, s. 855–868, 1991. Zobraziť na: Google Scholar
  26. B. Huntley, R. E. Green, Y. C. Collingham a kol., „Výkon modelov týkajúcich sa geografického rozloženia druhov a klímy je nezávislý od trofickej úrovne,“ Ekologické listy, zv. 7, č. 5, s. 417–426, 2004. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  27. R. J. Hijmans a C. H. Graham, „Schopnosť modelov klimatického obalu predpovedať vplyv zmeny klímy na distribúciu druhov,“ Biológia globálnej zmeny, zv. 12, č. 12, s. 2272–2281, 2006. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  28. C. Wang, Čínske lesy, Harvard University Press, Cambridge, Mass, USA, 1961.
  29. Štátna správa lesov Číny, Tretia správa o národnom prieskume pandy veľkej v Číne, Science Press, Peking, Čína, 2006.
  30. W. Pan, Z. Gao a Z. Lü, Prírodné útočisko Pandy veľkej v horách Qinling, Peking University Press, Peking, Čína, 1988.
  31. R. J. Hijmans, S. E. Cameron, J. L. Parra, P. G. Jones a A. Jarvis, "Interpolované klimatické povrchy s veľmi vysokým rozlíšením pre globálne oblasti pôdy." International Journal of Climatology, zv. 25, č. 15, s. 1965–1978, 2005. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  32. G. M. Flato, G. J. Boer, W. G. Lee a kol., „Kanadské centrum pre modelovanie klímy a analýzu globálneho spojeného modelu a jeho klímy“, Klimatická dynamika, zv. 16, č. 6, s. 451 – 467, 2000. Zobraziť na: Google Scholar
  33. C. Gordon, C. Cooper, C. A. Senior a kol., „Simulácia SST, rozsahov morského ľadu a prenosu tepla oceánom vo verzii spriahnutého modelu Hadley Center bez úprav toku,“ Klimatická dynamika, zv. 16, č. 2-3, s. 147-168, 2000. Zobraziť na: Google Scholar
  34. Medzivládny panel pre zmenu klímy (IPCC), Osobitná správa o emisných scenároch, Editovali N. Narkicenovic a R. Swart, Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2000.
  35. IPCC, „Súhrn pre tvorcov politík“, v Klimatické zmeny 2007: Základy fyzikálnych vied. Príspevok pracovnej skupiny I k štvrtej hodnotiacej správe Medzivládneho panelu o zmene klímy, S. Solomon, D. Qin, M. Manning a kol., Eds., Cambridge University Press, Cambridge, Spojené kráľovstvo, 2007. Zobraziť na: Google Scholar
  36. T. A. Boden, G. Marland a R. J. Andres, Globálne, regionálne a národné emisie CO2 z fosílnych palív, Centrum pre analýzu informácií o oxide uhličitom, Národné laboratórium Oak Ridge, Ministerstvo energetiky USA, Oak Ridge, Tenn, USA, 2011.
  37. Organizácia Spojených národov, Ministerstvo hospodárstva a sociálnych vecí, Populačná divízia, World Fertility Report 2009, New York, NY, USA, 2011.
  38. Svetová banka, Parity globálnej kúpnej sily a skutočné výdavky: Program medzinárodného porovnávania 2005, Svetová banka, Washington, DC, USA, 2008.
  39. Yale Center for Environmental Policy (YCELP) a Center for International Earth Science Information Network, Index environmentálnej výkonnosti za rok 2010, Centrum socioekonomických údajov a aplikácií (SEDAC), Columbia University, New York, NY, USA, http://sedac.ciesin.columbia.edu/es/epi/downloads.html.
  40. R. Tol, „Memorandum pokladnice Defra/HM“, v Ekonomika klimatických zmien, Druhá správa zo zasadnutia v rokoch 2005-2006, Výbor pre ekonomické záležitosti parlamentu Snemovne lordov Spojeného kráľovstva, 2006. Zobraziť na: Google Scholar
  41. H. Nix, „Biogeografická analýza austrálskych hadov lalokovitých“, v Atlas elapidských hadov z Austrálie, Australian Government Publishing Service, 1986. Zobraziť na: Google Scholar
  42. J. Elith, C. H. Graham, R. P. Anderson a kol., „Nové metódy zlepšujú predpovedanie distribúcie druhov z údajov o výskyte,“ Ekografia, zv. 29, č. 2, s. 129–151, 2006. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  43. S. J. Phillips, R. P. Anderson a R. E. Schapire, „Modelovanie maximálnej entropie geografických distribúcií druhov“, Ekologické modelovanie, zv. 190, č. 3-4, s. 231–259, 2006. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  44. A. Jarvis, H. Reuter, E. Nelson a E. Guevara, Bezšvové SRTM Data V3 s otvormi, Medzinárodné centrum pre tropické poľnohospodárstvo (CIAT), 2006.
  45. J. Elith, „Kvantitatívne metódy na modelovanie biotopu druhov: komparatívna výkonnosť a aplikácia na austrálske rastliny“, v r. Kvantitatívne metódy pre ochranársku biológiu, S. Ferson a M. Burgman, Eds., s. 39–58, Springer, 2002. Zobraziť na: Google Scholar
  46. R Development Core Team, R: A Language and Environment for Statistical Computing, R Foundation for Statistical Computing, Viedeň, Rakúsko, 2010.
  47. T. Sing, O. Sander, N. Beerenwinkel a T. Lengauer, ROCR: Vizualizácia výkonnosti hodnotiacich klasifikátorov, verzia balíka R 1.0-4, 2009, http://CRAN.R-project.org/package=ROCR.
  48. D. Meyer, A. Zeileis a K. Hornik, vcd: Vizualizácia kategorických údajov, verzia balíka R 1.2-9, 2010.
  49. A. Canty a B. Ripley, Boot: Funkcie Bootstrap R (S-Plus)., verzia balíka R 1.2-42, 2010.
  50. C. Liu, P. M. Berry, T. P. Dawson a R. G. Pearson, „Výber prahov výskytu v predpovedi distribúcie druhov“, Ekografia, zv. 28, č. 3, s. 385–393, 2005. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  51. J. Liu, Z. Ouyang, W. W. Taylor, R. Groop, Y. Tan a H. Zhang, „Rámec pre hodnotenie účinkov ľudských faktorov na biotopy voľne žijúcich živočíchov: prípad pand veľkých“. Ochranná biológia, zv. 13, č. 6, s. 1360–1370, 1999. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  52. Národná agentúra pre snímky a mapovanie (NIMA), vojenská špecifikácia MIL-V-89033 Vector Smart Map (VMap) Level 1, 1995.
  53. Spoločné výskumné centrum Európskej komisie, Databáza Global Land Cover 2000, 2003.
  54. X. Liu, A. K. Skidmore, T. Wang, Y. Yong a H. H. T. Prins, „Pohyby veľkých pand v prírodnej rezervácii Foping, Čína“, Journal of Wildlife Management, zv. 66, č. 4, s. 1179–1188, 2002. Zobraziť na: Google Scholar
  55. I. R. Franklin, „Evolučná zmena v malých populáciách“, v Ochranárska biológia: evolučno-ekologická perspektíva, M. E. Soule a B. A. Wilcox, Eds., Sinauer, Sunderland, Mass, USA, 1980. Zobraziť na: Google Scholar
  56. M. E. Soule, „Hranice prežitia: udržiavanie kondície a evolučného potenciálu“, v Ochranárska biológia: evolučno-ekologická perspektíva, M. E. Soule a B. A. Wilcox, Eds., Sinauer, Sunderland, Mass, USA, 1980. Zobraziť na: Google Scholar
  57. K. McGarigal, S. A. Cushman, M. C. Neel a E. Ene, FRAGSTATS: Program analýzy priestorových vzorov pre kategorické mapy, Program počítačového softvéru, University of Massachusetts, Amherst, Mass, USA, 2002.
  58. C. Parmezán, „Klíma a rozsah druhov“, Príroda, zv. 382, č. 6594, s. 765–766, 1996. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  59. C. D. Thomas, A. Cameron, R. E. Green a kol., „Riziko vyhynutia v dôsledku klimatických zmien“, Príroda, zv. 427, č. 6970, s. 145–148, 2004. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  60. G. Grabherr, M. Gottfried a H. Paull, "Vplyv klímy na horské rastliny," Príroda, zv. 369, č. 6480, s. 448, 1994. Zobraziť na: Google Scholar
  61. P. Hersteinsson a D. W. Macdonald, „Medzidruhová konkurencia a geografická distribúcia červených a arktických líšok Vulpes vulpes a Alopex lagopus,“ Oikos, zv. 64, č. 3, s. 505–515, 1992. Zobraziť na: Google Scholar
  62. S. Payette, „Nedávna expanzia dikobraza na hranici stromov: dendroekologická analýza,“ Kanadský časopis zoológie, zv. 65, č. 3, s. 551 – 557, 1987. Zobraziť na: Google Scholar
  63. J. Lenoir, J. C. Gégout, P. A. Marquet, P. De Ruffray a H. Brisse, „Významný posun smerom nahor v optimálnej nadmorskej výške rastlinných druhov počas 20. storočia,“ Veda, zv. 320, č. 5884, s. 1768–1771, 2008. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  64. M. Konvička, M. Maradová, J. Beneš, Z. Frič a P. Kepka, „Vzostupné posuny v rozšírení motýľov v ČR: efekty zmeny klímy zistené v regionálnom meradle,“ Globálna ekológia a biogeografia, zv. 12, č. 5, s. 403–410, 2003. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  65. R. J. Wilson, D. Gutiérrez, J. Gutiérrez, D. Martínez, R. Agudo a V. J. Monserrat, "Zmeny výškových limitov a rozsah rozsahov druhov spojených so zmenou klímy." Ekologické listy, zv. 8, č. 11, s. 1138–1146, 2005. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  66. H. M. Pauli, M. Gottfried a G. Grabherr, „Vplyv klimatických zmien na alpskú a niválnu vegetáciu Álp“, Journal of Mountain Ecology, zv. 7, s. 9–12, 2003. Zobraziť na: Google Scholar
  67. K. S. H. Peh, „Potenciálne účinky zmeny klímy na výškové rozšírenie tropických vtákov v juhovýchodnej Ázii“, Condor, zv. 109, č. 2, s. 437–441, 2007. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  68. C. J. Loucks, Z. Lu, E. Dinerstein a kol., „Veľké pandy v meniacej sa krajine“, Veda, zv. 294, č. 5546, s. 1465, 2001. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  69. W. Zhang, Y. Hu, B. Chen a kol., „Hodnotenie fragmentácie biotopu pandy veľkej (Ailuropoda melanoleuca) na severných svahoch pohoria Daxiangling, provincia Sichuan, Čína,“ Biológia zvierat, zv. 57, č. 4, s. 485–500, 2007. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  70. P. Zhang, G. Shao, G. Zhao a kol., „Čínska politika v oblasti lesného hospodárstva pre 21. storočie“, Veda, zv. 288, č. 5474, s. 2135–2136, 2000. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  71. A. Viňa, S. Nosič, X.Chen a kol., "Dočasné zmeny v konektivite biotopov pandy veľkej cez hranice prírodnej rezervácie Wolong v Číne," Ekologické aplikácie, zv. 17, č. 4, s. 1019–1030, 2007. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  72. J. R. Mawdsley, R. O'Malley a D. S. Ojima, „Prehľad adaptačných stratégií na zmenu klímy pre manažment voľne žijúcich živočíchov a ochranu biodiverzity,“ Ochranná biológia, zv. 23, č. 5, s. 1080–1089, 2009. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  73. N. E. Heller a E. S. Zavaleta, „Manažment biodiverzity tvárou v tvár klimatickým zmenám: prehľad odporúčaní za 22 rokov,“ Biologická ochrana, zv. 142, č. 1, s. 14–32, 2009. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  74. J. Ran, B. Du a B. Yue, „Zachovanie ohrozenej veľkej pandy ailuropoda melanoleuca v Číne: úspechy a výzvy,“ Oryx, zv. 43, č. 2, s. 176–178, 2009. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  75. G. B. Schaller, Posledná panda, University Of Chicago Press, Chicago, Illinois, USA, 1993.
  76. S. J. O'brien a J. A. Knight, „Budúcnosť veľkej pandy“, Príroda, zv. 325, č. 6107, s. 758–759, 1987. Zobraziť na: Google Scholar
  77. N. Rao, X. P. Zhang a S. L. Zhu, Vybrané články o nedávnom výskume bambusu v Číne, Bambusové informačné centrum, Čínska akadémia lesníctva, 1991.
  78. R. B. Myneni, C. D. Keeling, C. J. Tucker, G. Asrar a R. R. Nemani, "Zvýšený rast rastlín v severných vysokých zemepisných šírkach od roku 1981 do roku 1991." Príroda, zv. 386, č. 6626, s. 698–702, 1997. Zobraziť na: Google Scholar
  79. I. Ibáñez, J. S. Clark, M. C. Dietze a kol., „Predpovedanie zmeny biodiverzity: mimo klimatickej obálky, za krivkou medzi druhmi“, Ekológia, zv. 87, č. 8, s. 1896–1906, 2006. Zobraziť na: Google Scholar
  80. M. Loreau, S. Naeem, P. Inchausti a kol., „Ekológia: biodiverzita a fungovanie ekosystémov: súčasné poznatky a budúce výzvy,“ Veda, zv. 294, č. 5543, s. 804–808, 2001. Zobraziť na: Stránka vydavateľa | Študovňa Google
  81. Y. C. Collingham a B. Huntley, „Vplyv fragmentácie biotopov a veľkosti oblastí na mieru migrácie“, Ekologické aplikácie, zv. 10, č. 1, s. 131–144, 2000. Zobraziť na: Google Scholar

Autorské práva

Copyright © 2012 Melissa Songer a kol. Toto je článok s otvoreným prístupom distribuovaný pod licenciou Creative Commons Attribution License, ktorá umožňuje neobmedzené používanie, distribúciu a reprodukciu na akomkoľvek médiu za predpokladu, že pôvodné dielo je správne citované.


Populáciu druhu, ktorá v priebehu času exponenciálne rastie, možno modelovať pomocou

kde . P(t). je populácia po čase . t. . P_0. je pôvodná populácia, keď . t = 0. a . k. je konštanta rastu.

Vytváram online kurzy, ktoré vám pomôžu rozhýbať hodiny matematiky. Čítaj viac.

Tento typ rastu sa zvyčajne vyskytuje v menších populáciách, ktoré ešte nie sú obmedzené prostredím alebo zdrojmi okolo nich. V malej populácii je rast takmer konštantný a na modelovanie populácie môžeme použiť rovnicu uvedenú vyššie.

Keď sa populácia zväčší, začne sa blížiť k svojej nosnej kapacite, čo je najväčšia populácia, ktorú môže okolité prostredie udržať. Vtedy sa populačný rast začne vyrovnávať. Ak populácia niekedy prekročí svoju nosnú kapacitu, potom bude rast negatívny, kým sa populácia nezmenší späť na nosnú kapacitu alebo nižšiu. Na modelovanie rastu populácie a zohľadnenie nosnej kapacity a jej vplyvu na populáciu musíme použiť rovnicu


Ako môžeme vypočítať minimálny udržateľný počet populácie pandy? - Biológia

Pandy veľké ( Ailuropoda melanoleuca ) sú ohrozené [ 1 ] a priťahujú veľkú pozornosť verejnosti, vedecký záujem a doláre na ochranu. Historický areál tohto druhu zahŕňal väčšinu juhovýchodnej Číny, severného Mjanmarska a severného Vietnamu. Klimatické zmeny počas neskorého pleistocénu a tisícročia poľnohospodárskej konverzie a ľudského osídlenia dramaticky znížili geografickú distribúciu veľkých pánd a populácie sú teraz rozptýlené v šiestich pohoriach medzi Sichuanskou nížinou a tibetskou náhornou plošinou [2 – 4].

Jednou z najväčších hrozieb pre prežitie veľkej pandy je strata biotopu [2, 5, 6]. Druh je obmedzený na horské listnaté a ihličnaté lesy s bambusovým podrastom. Počas dvadsiateho storočia biotop pandy veľkej neustále a rýchlo klesal [3, 5, 7]. Hnacou silou straty biotopov sú poľnohospodárska konverzia a rozsiahle aktivity, ako je výstavba ciest, ťažba dreva, baníctvo a rozvoj vodných elektrární. Strata biotopov viedla k vysoko fragmentovanému rozsahu, mnohé populácie pandy veľkej sú malé a izolované, čo má za následok obmedzený tok génov a riziká z príbuzenského kríženia [2, 4, 8, 9].

Klimatické zmeny môžu predstavovať významnú hrozbu pre prežitie veľkej pandy. Súčasné klimatické modely odhadujú nárast teploty o 1,4𠄵,8 stupňa Celzia počas tohto storočia [10 – 13]. Ukázalo sa, že minulé a nedávne zmeny klímy spôsobujú posuny a kontrakcie v distribúcii rastlín a zvierat [14 – 21]. To, či druh môže prežiť zmeny vo svojom prostredí, závisí od rôznych charakteristík histórie života. Charakteristiky, ktoré zvyšujú pravdepodobnosť, že druh bude negatívne ovplyvnený vyrušovaním, zahŕňajú obmedzený geografický rozsah, slabú schopnosť rozptylu, nízku mieru reprodukcie a vysoko špecializované požiadavky na biotop [14, 22 – 24]. Pandy veľké majú úzky rozsah, nerozptyľujú sa na veľké vzdialenosti, produkujú jedno mláďa každé 2-3 roky a 99% ich stravy závisí od bambusu [25]. Tieto vlastnosti naznačujú, že budú veľmi náchylné na zmenu klímy. Okrem obmedzení vyplývajúcich z charakteristík životnej histórie je odpoveď druhov obmedzená aj priestorovou konfiguráciou biotopu v krajine. Druhy môžu mať schopnosť presúvať sa pri zmene vegetačného režimu, avšak vzdialenosť alebo iné prekážky môžu pohyb obmedziť. Vzhľadom na obmedzený a horský geografický rozsah pandy veľkej môže zmena klímy výrazne znížiť a izolovať už fragmentované biotopy pandy veľkej, znížiť tok génov, a tým podstatne zvýšiť riziko vyhynutia druhov.

Extrapolácia známych vhodných klimatických obalov do budúcich klimatických scenárov je jedným z najlepších prístupov na predpovedanie účinkov zmeny klímy na geografické distribúcie druhov [26, 27]. Na základe súčasnej distribúcie pandy veľkej a dostupných všeobecných klimatických modelov (GCM) uvádzame rozsiahly odhad toho, ako môže zmena klímy ovplyvniť biotopy pandy veľkej do roku 2080, a hodnotíme predpokladané zmeny v úrovni fragmentácie a ochrany. Tieto údaje poskytujú najnovší a informovaný odhad toho, ako zmena klímy ovplyvní jedného z najohrozenejších a najcharizmatickejších megastavovcov na svete. Poskytuje tiež užitočné informácie, keď ochranárske organizácie posudzujú, ako investovať do ochrany veľkej pandy v budúcnosti.

Naša štúdia zahŕňala šesť pohorí, ktoré predstavujú existujúce geografické rozšírenie pand veľkých: Qinling, Minshan, Qionglai, Xiaoxangling, Daxiangling a Liangshan (102뀀′-108뀑𠌮xb 3032E a 2037 xb055′N Obrázok 1). Typy biotopov prechádzajú vertikálne cez výškové zmeny v rámci rozšírenia pandy veľkej, od subtopických vždyzelených listnatých lesov v nižších polohách cez vždyzelené a listnaté širokolisté lesy až po zmiešané ihličnaté a listnaté listnaté lesy až po subalpínske ihličnaté lesy. V rámci rozšírenia pandy veľkej existuje veľa rozdielov v teplote a zrážkach, čo spolu so zmenami v pôde, hydrológii, sklone a vzhľade viedlo k rôznym rastlinným a stromovým druhom [28]. Základné údaje o rozšírení pandy veľkej pochádzajú z najnovšieho národného prieskumu pre pandy veľké. Tieto údaje nie sú dostupné výskumníkom mimo Číny, čo znemožňuje priame modelovanie lokalít pandy veľkej [29]. Sprístupnili sa však asociácie biotopov a modely odvodené z údajov. Naša štúdia hodnotí účinky zmeny klímy na pandy veľké nepriamo meraním toho, ako zmena klímy zmení geografickú distribúciu a rozsah biotopu pandy veľkej.

Súčasné rozšírenie pandy veľkej, chránené oblasti a pohoria.

Súčasná distribúcia je primárne nad nadmorskou výškou 1 200   m, avšak veľké pandy boli nájdené v nadmorských výškach až 500  m počas minulého storočia [30]. Ako našu študijnú oblasť sme použili distribúciu veľkých pánd z národného prieskumu ako základnú líniu a rozšírili sme ju tak, aby zahŕňala priľahlé oblasti až do nadmorskej výšky 500  m.

Získali sme budúce klimatické projekcie z databázy WorldClim [31] v rozlíšení 30′ na rok 2080. Zahrnuli sme dva všeobecné klimatické modely, jeden opísaný Kanadským centrom pre modelovanie klímy a analýzu spojený model, verzia 3 (CGCM3) [32] a jeden z Hadley Center for Climate Modeling Coupled Model, verzia 3 (HadCM3) [33]. Oba sú bežne používané modely spojené medzi atmosférou a oceánom a údaje sú dostupné na stiahnutie ( http://www.worldclim.org/ ).

Našu štúdiu sme obmedzili na modely obmedzené podmienkami načrtnutými v scenári A2 Špeciálnej správy o emisných scenároch [34]. Rodiny A1 a A2 predpokladajú rýchlejší ekonomický rozvoj ako rodiny B1 a B2, ktoré tiež predpokladajú ekologicky zodpovednejšie spoločnosti do roku 2100 [35]. Rodina A2 predpokladá heterogénnejšie budúce spoločnosti s regionálne odlišným hospodárskym rastom a roztrieštenejším rastom technologických zmien, zatiaľ čo scenár A1 predpokladá, že svet bude homogénnejší s podobnou životnou úrovňou a technologickým pokrokom medzi rôznymi regiónmi. Predpokladá sa, že populácia bude v scenári A2 neustále rásť, ale scenár A1 predpokladá, že populácia bude klesať po dosiahnutí 9 miliárd. Scenár A2 sme zvolili na základe súčasných trendov v Číne, kde CO z fosílnych palív2 emisie sa od roku 2000 zdvojnásobili [ 36 ], počet obyvateľov sa od roku 1960 zdvojnásobil [ 37 ], HDP vzrástol od roku 1960 takmer 40-krát [ 38 ] a ostatné environmentálne ukazovatele v posledných rokoch neustále klesajú [ 39 ]. Autor IPCC Richard Tol tvrdil, že rodina A2 je zďaleka najrealistickejšia [40]. A2 je silný scenár a mal by nám pomôcť identifikovať vzory a trendy v predpokladaných zmenách biotopu pandy veľkej.

Pre každý súbor klimatických údajov boli bioklimatické parametre z mesačných zrážok a minimálnych a maximálnych teplôt interpolované pomocou BIOCLIM [41]. Vybrali sme 19 z 35 premenných BIOCLIM, ktoré sa zdali najrelevantnejšie (tabuľka 1). Tieto bioklimatické parametre sa počítajú počas celého roka, aby bolo možné analyzovať širší rozsah klimatických premenných.

Premenné Bioclim a ich percentuálny príspevok a percentuálna permutačná dôležitosť uvádzaná spoločnosťou Maxent. Premenné sú v poradí od najvyššej po najnižšiu dôležitosť permutácie.

Použili sme Maxent na spojenie súčasného rozšírenia pandy veľkej s premennými prostredia a na projektovanie budúceho biotopu pandy veľkej. Maxent ( http://www.cs.princeton.edu/~schapire/maxent/ ) je všeobecný model distribúcie druhov, ktorý dokáže predpovedať z neúplných informácií s vysokou úspešnosťou predpovedí, najmä v prípadoch s údajmi iba o prítomnosti. [41, 42]. Maxent odhaduje distribúciu druhov nájdením pravdepodobnostného rozdelenia maximálnej entropie (t. j. priemer každej premennej v projektovanej distribúcii je blízky priemeru pozorovaných údajov) v závislosti od toho, kde sú údaje skutočne dostupné [43]. Pre našu štúdiu sme vytvorili 1 500 náhodných bodov vo vnútri študijnej oblasti, čo predstavuje približne 1 bod na každých 100  m 2 . Vytvorili sme 10 000 náhodne vzorkovaných bodov v študijnej oblasti a extrahovali sme 19 premenných BIOCLIM pre obe GCM na rok 2080, aby slúžili ako základné body pre projekciu budúcich distribúcií. Digitálne modely nadmorskej výšky (DEM) s rozlíšením 90 m z CGIAR-CSI SRTM [44] sa použili na nadmorskú výšku a na výpočet sklonu a pomeru boli všetky tri premenné pridané ako modelové premenné. Aktuálne klimatické podmienky každého bodu boli interpolované a premietnuté do dvoch budúcich klimatických modelov. Pre oba modely sme použili 1 pre regularizačný multiplikátor, prah konvergencie 10 𢄥 a maximálne 500 iterácií na základe predvolených odporúčaní.

Výkon modelu sa meral pomocou plochy pod krivkou prevádzkovej charakteristiky prijímača (AUC). AUC sa pohybuje od 0,5, čo nie je lepšie ako náhodné, až po 1,0, čo predstavuje dokonalú diskriminačnú kapacitu Hodnoty AUC nad 0,75 sa považujú za užitočné [45]. Maxent odhaduje dôležitosť premenných s hodnotami percentuálneho príspevku a dôležitosti permutácie. Percentuálny príspevok predstavuje, do akej miery premenná prispela k modelu na základe cesty vybranej pre konkrétny priebeh. Dôležitosť permutácie sa určuje zmenou prediktorov’ hodnôt medzi bodmi prítomnosti a pozadia a pozorovaním, ako to ovplyvňuje AUC. Dôležitosť permutácie závisí od konečného modelu, nie od cesty použitej v individuálnom behu, a preto je lepšia na vyhodnotenie dôležitosti konkrétnej premennej. Štandardné chyby a intervaly spoľahlivosti pre oba modely boli vypočítané v R v2.13.0 [46] pomocou balíkov ROCR [47], vcd [48] a boot [49]. Posúdili sme, ako dobre dokáže Maxent predpovedať známu súčasnú pandu veľkú pomocou rovnakých metód, ibaže sme použili GCM pre rok 2000 namiesto roku 2080. Maxent bol 77% presný pri modelovaní súčasného rozšírenia pandy veľkej.

Importovali sme Maxentove rozdelenia pravdepodobnosti pre každý model do ArcGIS 9.3 (ESRI Inc., Redlands, CA) a konvertovali sme ich na prítomnosť/neprítomnosť (0/1) na základe prahovej hodnoty, ktorá maximalizuje tréningovú senzitivitu a plus špecifickosť [50].

2.3. Kvantifikácia vhodného biotopu a fragmentácie

Oblasti s hustou ľudskou populáciou a cesty nie sú vhodné pre veľké pandy a orná pôda neposkytuje vhodné biotopy, preto sme odstránili ornú pôdu, mestské oblasti a nárazníky ľudského rušenia. Na základe rámca vyvinutého Liu et al. [ 51 ] sme považovali oblasti do 1410  m od miest a 210  m od ciest (údaje o mestách a dopravnej sieti z NIMA [ 52 ]) za nevhodné. Použili sme údaje o krajinnej pokrývke z Global Land Cover 2000 [53]. Ľudský vývoj vylučuje pandy veľké z oblastí ρ,200  m v nadmorskej výške [ 30 ], takže tieto oblasti boli tiež odstránené z plánovaného vhodného biotopu. Po odstránení ľudského rušenia a nevhodnej krajinnej pokrývky sme vypočítali veľkosť všetkých zostávajúcich plôch. Potom sme odstránili všetky záplaty τ km 2 na základe priemernej veľkosti domovského okrsku pandy [ 54 ]. Pre každý z troch modelov (súčasná distribúcia veľkej pandy a dve predpovede) sme vypočítali oblasť prítomnosti v každom pohorí a množstvo a percento plochy v chránených oblastiach.

Vypočítali sme počet záplat Ϥ km 2 a počet zostávajúcich týchto záplat 𾈀 km 2. Oblasť tejto veľkosti by podporovala typické domáce okrsky pandy veľkej (~ 4  km 2 ) pre približne 50 jedincov, čo predstavuje populačné minimum potrebné na odvrátenie depresie inbrídingu [55, 56]. Použili sme FRAGSTATS [57] na meranie indexov fragmentácie v rámci pohorí pre každý model, konkrétne počet políčok, priemernú veľkosť políčok (MPS) a strednú vzdialenosť najbližšieho suseda (MNN). Najbližší sused pre každý patch je jedna najkratšia vzdialenosť k inému patchu.

3. Výsledky 3.1. Aktuálna distribúcia pandy veľkej

Súčasná distribúcia veľkej pandy zahŕňa najmenej 18 veľkých oblastí (𾈀 km 2 ), ktoré sú stále nedotknuté (tabuľka 2, obrázok 1). Pohorie Minshan, ktoré podporuje viac ako 40% populácie veľkej pandy, má najväčšiu vhodnú oblasť biotopu a pohorie Daxiangling má najmenšiu. Väčšie pohoria s väčším množstvom zostávajúceho rozšírenia pandy veľkej majú vyššie chránené proporcie ako menšie pohoria. Pohoria Qinling, Minshan a Qionglai spolu predstavujú takmer 90% (13 500  km 2 ) chránenej oblasti v rámci rozšírenia pandy veľkej (tabuľka 2). Percento sa pohybuje od 25% v pohorí Liangshan až po 72% chránených v pohorí Qinling.

Súčasný a predpokladaný vhodný biotop pre pandu veľkú na základe Kanadského centra pre analýzu modelovania klímy (CGCM3) a Hadleyho centra pre modelovanie klímy (HadCM3) 1 .

RozsahZostávajúci biotop v km 2 (%)Stratený biotop v km 2 (%)Chránený biotop v km 2 (%) Počet záplat (𾈀  km 2 )
AktuálneCGCM3HadCM3CGCM3HadCM3AktuálneCGCM3HadCM3AktuálneCGCM3HadCM3
Qinling4,0684,063 (99)3,387 (83)5 (ρ)681 (17) 2,919 (72) 2,917 (72) 2,517 (62)222
Minshan12,0762,694 (22)4,866 (40)9,383 (77)7,210 (60) 8,144 (67) 1,989 (16) 3,395 (28)547
Qionlai6,5514,089 (62)2,218 (34)2,462 (38)4,333 (66) 2,461 (38) 1,869 (28) 1,265 (19)442
Xiaoxiangling173148 (3)136 (8)1,683 (97)1,596 (92) 531 (31) 20 (ρ) 27 (ρ)300
Daxiangling36537 (10)39 (11)328 (90)326 (89) 123 (34) 22 (6) 20 (5)100
Liangshan3,481590 (171,369 (40)2,891 (83)2,112 (61) 885 (25) 136 (4) 292 (8)313
Celkom28,27311,520 (41)12,015 (43)16,753 (59)16,258 (58)15,0626,950 (25)7,516 (27)181114

1 Zostávajúce biotopy sú oblasti súčasného rozsahu, o ktorých sa predpokladá, že zostanú vhodné, a stratené biotopy sú oblasti, u ktorých sa nepredpokladá, že zostanú vhodné v roku 2080. Odhady chránených biotopov sú založené na súčasnom systéme chránených území a percentá boli vypočítané oproti súčasnému rozdeleniu.

Indexy fragmentácie sa v jednotlivých pohoriach značne líšia s MPS v rozsahu od 73  km 2 (Daxiangling) do 863  km 2 (Minshan) a vzdialenosti MNN od 0,3 do 5,5  km (priemer 1,5  km, tabuľka 209). Pohoria Qinling a Minshan majú nižšiu úroveň fragmentácie, majú najväčšiu MPS (509  km 2, resp. 863  km 2) a podpriemerné vzdialenosti MNN (0,3  km a 1,2  km). Tri južné pohoria sú veľmi rozdrobené a zostáva len málo veľkých plôch.

Metriky fragmentácie pre súčasný a budúci vhodný biotop pre pandu veľkú na základe Kanadského centra pre analýzu modelovania klímy (CGCM3) a Hadleyho centra pre modelovanie klímy (HadCM3).

Naše modely boli dobre testované s AUC 0,752, štandardnou chybou 0,010 a 95% intervalom spoľahlivosti 0,992, 1 000. Najdôležitejšou premennou podľa permutačnej dôležitosti bola priemerná teplota najteplejšieho štvrťroka (19,6%), tesne nasledovaná sezónnosťou zrážok (18%, tabuľka 1 ). Ďalšou premennou na zozname, ktorá klesla o 10 percentuálnych bodov, je ročný teplotný rozsah (9,5%), po ktorom nasledujú ročné zrážky (8,3%) a teplotná sezónnosť (8,0%). Všetky ostatné premenné zrážok, ako sú zrážky v najsuchšom štvrťroku, najsuchšom mesiaci, najteplejšom štvrťroku, najvlhkejšom mesiaci, najchladnejšom štvrťroku a najvlhkejšom štvrťroku, mali permutačný význam menší ako 3,0%. Priemerné teploty za rok, v najvlhkejšom štvrťroku a v najsuchšom štvrťroku boli tiež nižšie ako 3,0%, spolu so sklonom a pomerom strán.

Podľa oboch klimatických modelov sa predpokladá, že do roku 2080 bude vyhovovať menej ako polovica súčasného rozšírenia pandy veľkej. Súčasné distribučné oblasti, o ktorých sa predpokladá, že budú vhodné v roku 2080, možno považovať za zostávajúce biotopy, na rozdiel od súčasných distribučných oblastí, o ktorých sa predpokladá, že nebudú vhodné a ktoré možno považovať za stratený biotop. Oblasti, o ktorých sa predpokladá, že budú vhodné v roku 2080, spadajúce mimo súčasného rozšírenia predstavujú potenciálne nové oblasti biotopov. Množstvo a percento vhodného biotopu, o ktorom sa predpokladá, že sa stratí, je takmer 60% pre oba klimatické scenáre (tabuľka 2, obrázok 2). Predpokladaná strata biotopu sa líši medzi modelmi a medzi pohoriami. Predpokladá sa, že ďaleký severný rozsah v pohorí Qinling najlepšie dopadne podľa projektov CGCM3 so stratou menšou ako 1%, zatiaľ čo v prípade HadCM3 sa vo vhodnom prostredí predpokladá strata 17%. Pre všetky ostatné pohoria modely predpokladajú vyššie straty od 60 do 97%. Oba modely predpokladajú, že tri južné pohoria by si zachovali málo vhodných biotopov. Predpokladané straty sú sprevádzané poklesom množstva vhodného biotopu, ktorý je chránený. Najlepšie sa darí pohoriu Qinling, kde je v roku 2080 chránených približne 70% vhodných biotopov. Ostatné pohoria vykazujú iba 1�% chránených území vhodných biotopov.

Predpokladaný vhodný biotop na rok 2080 na základe (a) spojeného modelu kanadského centra pre modelovanie klímy a analýzy, verzia 3 (CGCM3), (b) spojeného modelu Hadley Center for Climate Modeling, verzie 3 (HadCM3) a chráneného stavu na základe existujúceho systému chránených území.

Napriek predpovedaným stratám v rámci súčasného rozšírenia pandy veľkej sa predpokladá celkový nárast vhodného biotopu mimo súčasného rozšírenia (tabuľky 2 a 4, obrázok 2). Oba modely predpokladajú značné množstvo potenciálneho nového biotopu mimo súčasného rozšírenia pand veľkých a ďalších 34 200  km 2 (CGCM3) a 24 300  km 2 oblasti (HadCM3) (tabuľka 4). Väčšina potenciálnych nových oblastí však nesúvisí so súčasným rozšírením pandy veľkej a niektoré oblasti sú vzdialené až 120  km (v priemere 22  km pre CGCM3 a 13  km pre HadCM3). Potenciálny nový biotop zahŕňa niektoré oblasti v nadmorských výškach (� m), ktoré dnes pandy veľké nevyužívajú—približne 10 100  km 2 (CGCM3) a 4 900 &#CM3 km 2 (H0ad) 2 (H0ad) x2009m (tabuľka 4). Ďalšou obavou je, že veľká časť tohto potenciálneho nového biotopu by nespadala do existujúceho systému chránených území, iba 12% z CGCM3 a 14% z potenciálneho nového biotopu HadCM3 by bolo chránených v rámci súčasného systému chránených území (tabuľka 4, Obrázok 2).

Predpokladaný vhodný biotop mimo súčasného rozšírenia pandy veľkej na základe Kanadského centra pre analýzu modelovania klímy (CGCM3) a Hadleyho centra pre modelovanie klímy (HadCM3).

Podstatná časť oboch modelov klimatickej projekcie bola odstránená v dôsledku ľudského rušenia (úrodná pôda, mestské oblasti, osady a cesty), čo ilustruje veľmi roztrieštenú povahu zostávajúceho rozsahu pandy veľkej. Z pôvodných modelov CGCM3 a HadCM2 bolo odstránených približne 21 840  km 2 a 11 690  km 2. Porovnanie metrík fragmentácie medzi súčasným rozšírením pandy veľkej a plánovanou vhodnou oblasťou biotopu na rok 2080 naznačuje výrazné zvýšenie fragmentácie vo všetkých pohoriach. Predpokladaný počet záplat sa v oboch modeloch viac ako strojnásobil (tabuľky 1 a 2). Celkové MPS dramaticky klesne z 505  km 2 v súčasnom rozdelení na 67  km 2 (CGCM3) a 38  km 2 (HadCM3) v roku 2080 (tabuľka 3). V rámci pohorí oba modely projektujú zvýšenú izoláciu medzi oblasťami, pričom MNN sa zvyšuje vo všetkých pohoriach, s tromi výnimkami, CGCM3 projektuje pokles MNN v pohoriach Qionglai a Xiaoxiangling a HadCM3 projektuje pokles MNN v pohorí Daxiangling. Oba modely tiež vykazujú zníženie veľkých záplat (𾈀 km 2 ), z 18 na 14 alebo menej (tabuľka 2). Pohorie Qinling aj Minshan si však zachovávajú veľké škvrny a predpokladá sa menší počet fragmentačných efektov.

Predpokladaný vhodný biotop pre dva modely má len 38% priestorovú zhodu (tabuľka 4, obrázok 3). Najpodobnejšie projekcie sa nachádzajú v horách Qinling (61%), zatiaľ čo najnižšie sa nachádzajú v horách Liangshan (22%).

Priestorová dohoda pre predpovede vhodného biotopu v roku 2080 na základe kanadského centra pre modelovanie klímy a analýzy prepojeného modelu verzie 3 a modelu spriahnutého modelu Hadley Center for Climate Modeling verzie 3, súčasného rozšírenia pandy veľkej a chráneného stavu na základe existujúcej chránenej oblasti systém.

4. Diskusia 4.1. Účinky klimatickej zmeny na geografickú distribúciu a rozsah biotopu pandy veľkej

Naše výsledky predpokladajú veľké straty v rámci súčasného rozšírenia pandy veľkej do roku 2080, čo podporuje hlavnú všeobecnú predpoveď zmeny klímy a posunu vegetačných režimov smerom k vyšším nadmorským výškam a zemepisným šírkam. Približne 90% budúceho vhodného biotopu sa vyskytuje v troch severných pohoriach, zatiaľ čo v južných pohoriach sa počet vhodných biotopov znižuje o 㺀%. Najlepšie sa darí ďalekému severnému pohoriu Qinling, ktoré si zachováva najväčší podiel vhodného biotopu, vykazuje významný nárast nových vhodných biotopov, pričom sa zachovávajú veľké MPS a malé MNN. Vo všeobecnosti sa predpokladá, že pandy veľké budú nasledovať vzory klimatických efektov (tj posuny nadmorskej výšky a šírky), ktoré boli predtým pozorované u mnohých druhov vtákov a motýľov [58 – 60], cicavcov [61, 62] a radu iných taxónov [18] . Mnohé z predchádzajúcich štúdií poskytujú priamy dôkaz, že k posunom na sever už dochádza.

Naše výsledky predpokladajú výškové posuny smerom nahor, pričom sa predpokladá, že viac ako štvrtina nových oblastí prítomnosti bude nad 3 500  m. Dôkazy o celkovom posune optimálnej nadmorskej výšky smerom nahor v dôsledku zmeny klímy existujú pre mnohé druhy rastlín v lesoch mierneho pásma západnej Európy v rokoch 1905 až 2005 [63]. Podobné vzory sa objavili u niektorých motýľov v Českej republike [64] a Španielsku [65], vegetácii v Alpách [66] a niektorých vtákoch v juhovýchodnej Ázii [67].

Pandy veľké môžu byť obzvlášť ohrozené zmenou vegetačných režimov. Nielenže sa špecializujú na bambus, ale môžu jesť iba dva alebo tri druhy bambusu, v závislosti od regiónu, a to aj napriek prítomnosti iných druhov bambusu (napr. [2, 68, 69]). V súčasnosti nedokážeme predpovedať dopady zmeny klímy na rôzne druhy bambusu, ani to, či zostanú v nižších nadmorských výškach, posunú sa smerom hore alebo urobia oboje. Tu vychádzame z predpokladu, že všetky budúce vhodné biotopy budú použiteľné, avšak je možné, že niektoré vyššie položené oblasti sú nevhodné na vegetáciu kvôli skalnatému krytu.

Naše výsledky môžu byť konzervatívnym odhadom účinkov zmeny klímy na veľké pandy. Po prvé, naše modely sú založené na predpoklade, že poľnohospodárstvo nepostúpi nad ~ 1 200  m. Tento predpoklad nemusí platiť, ak otepľovanie spôsobí, že vyššie nadmorské výšky sa stanú vhodnými pre plodiny. Ak sa poľnohospodárske využitie presunie do vyšších nadmorských výšok, vylúči to pandy veľké z týchto oblastí.

Nakoniec možno podceňujeme budúcu lesnú pokrývku. Počas posledného desaťročia čínska vláda uzákonila dve hlavné iniciatívy na ochranu lesov a obnovu biotopu pandy veľkej. Patrí medzi ne program Grain-to-Green, ktorý kompenzuje farmárov za návrat strmej ornej pôdy do lesa, a Program ochrany prirodzených lesov, ktorý zakazuje ťažbu prirodzených lesov a poskytuje miestnym obyvateľom ekonomické stimuly na presadzovanie proti ťažbe stromov [7, 70]. Výskum v prírodnej rezervácii Wolong naznačuje, že tieto programy pomohli obnoviť biotop [71]. Rozšírenie vhodných oblastí do vyšších nadmorských výšok by tiež mohlo na niektorých miestach zvýšiť konektivitu.

Tempo klimatickej zmeny, ktorá už prebieha, pravdepodobne povedie k zmenám v prírodných systémoch, bez ohľadu na akékoľvek súčasné alebo budúce snahy o zmiernenie emisií [72, 73]. Výsledky našej práce by mohli pomôcť pri informovaní o adaptačných stratégiách, ktoré pomôžu zlepšiť predpovedané vplyvy zmeny klímy na pandy veľké a ich biotop identifikáciou oblastí, ktoré pravdepodobne zaznamenajú drastické zmeny, tých, od ktorých sa očakáva, že sa im bude dariť lepšie a sú už dobre chránené, a tých, ktoré očakáva sa, že sa im bude dariť dobre, ale v súčasnosti nie sú chránené.

Čínska vláda už urobila kľúčové kroky, ktoré by sa dostali na prvé miesto v zozname adaptačných stratégií vyvinutých pre pandy veľké. Okrem programov obnovy, ktoré v súčasnosti prebiehajú, v posledných desaťročiach značne rozšírili množstvo chránených území. Počet chránených území pre pandy veľkej sa zvýšil z iba 12 v roku 1980 na 33 do roku 2000 [2, 68] av súčasnosti existuje viac ako 59 chránených území [74]. V chránených oblastiach sa však v súčasnosti nachádza iba 60% pánd veľkých [29]. Naše výsledky ukazujú, že existuje veľký potenciál na rozšírenie chráneného stavu do oblastí identifikovaných ako vhodné, ako aj na zvýšenie konektivity v rámci rozsahov, aby sa uľahčil pohyb medzi malými populáciami.

Oba naše modely predpovedajú, že pohorie Qinling si zachová väčšinu svojho biotopu a že fragmentácia bude minimálna aj pri rôznych scenároch zmeny klímy. Odhaduje sa, že vhodný biotop sa v pohorí Qinling do roku 2080 zdvojnásobí alebo strojnásobí, aj keď by bolo chránených len 15% a rozšírenie ochrany na nové oblasti by mohlo pomôcť zvýšiť populáciu Qinling. Na rozdiel od toho sa očakáva, že Minshan a Qionglai stratia viac ako polovicu svojho súčasného vhodného biotopu. Predpokladá sa, že v oboch pohoriach bude veľké množstvo nových oblastí, ktoré budú vhodné, ale s nízkou úrovňou ochrany. Oba naše modely navrhujú vhodný biotop vyrovnávajúci existujúce chránené oblasti na ďalekom juhu a severozápadnom rohu pohoria Minshan. V pohorí Qionglai oba naše modely projektujú značné množstvo vhodného biotopu medzi veľkou skupinou chránených oblastí a osamelým chráneným územím na juhu, aby zostali vhodné aj v roku 2080. Tieto oblasti by mohli byť obzvlášť dôležité, pretože už podporujú populácie pandy veľkej, ale ešte nie sú chránené a mohli by zlepšiť konektivitu v rámci radu Qionglai. Pohoria Minshan a Qionglai majú najväčšiu a druhú najväčšiu populáciu pandy veľkej a mali by sa uprednostňovať z hľadiska zvýšenej ochrany, ktorá im pomôže stabilizovať ich pred vplyvmi zmeny klímy.

Naše výsledky predpovedajú obzvlášť strašnú situáciu v malých južných pohoriach. Predpokladá sa, že tieto tri pohoria budú v dôsledku zmeny klímy najviac roztrieštené—nepredpovedajú sa žiadne veľké oblasti pre Xiaoxingling a Daxiangling a len niekoľko pre Liangshan. Hoci sa očakáva pokles biotopu v troch väčších oblastiach, predpokladá sa, že zostane podobný počet veľkých plôch. Podľa tretieho národného prieskumu z rokov 2000-2001 3 menšie rozsahy v súčasnosti podporujú 115 (Liangshan), 32 (Xiaoxiangling) a 29 (Daxiangling) veľkých pánd. Drastický pokles predpovedaný pre južné pásma vyvoláva zložité otázky, ktoré by sa mali zvážiť pri vývoji adaptačných stratégií. Malé populácie v súčasnosti hlásené z juhu sú pravdepodobne výsledkom izolácie a fragmentácie subpopulácií, ktoré už môžu spôsobovať zníženú genetickú diverzitu. Aj keď je dôležité zachovať tieto malé populácie pre zachovanie celkovej genetickej diverzity metapopulácie, môže byť efektívnejšie uprednostniť ochranu oblastí, ktoré s najväčšou pravdepodobnosťou zostanú vhodné aj pri očakávaných zmenách klímy. Translokácia je nástroj, ktorý môže byť užitočný v adaptačných stratégiách, ak sa straty biotopov na juhu stanú dostatočne závažnými na to, aby zaručili presun malých populácií do oblastí, kde majú väčšiu šancu na prežitie. To by mohlo pomôcť posilniť ostatné populácie pred rizikom vyhynutia.

Hoci naše klimatické modely majú dohodu len 40%, stále existuje veľké množstvo územia (22 570  km 2 ), ktoré oba modely predpovedajú ako vhodné v roku 2080, a menej ako štvrtina tejto oblasti je v súčasnosti chránená. Tieto oblasti, najmä tie, ktoré sú v blízkosti súčasnej populácie veľkej pandy, by sa mali preskúmať prostredníctvom terénnych prieskumov s cieľom posúdiť vhodnosť a mali by sa potenciálne stať vysokou prioritou ochrany. Keď sa identifikujú kľúčové oblasti, mali by sa zvážiť aj z hľadiska budúcej ochrany a nových iniciatív ochrany, ako je plánovanie opätovného vypustenia pánd chovaných v zajatí do voľnej prírody.

V každej adaptačnej stratégii navrhnutej na zmiernenie vplyvov zmeny klímy na pandy veľké musia byť prioritou aj koridory a zvýšená konektivita. Naše modelové odhady fragmentácie lesov, jednej z najväčších hrozieb pre pandy veľké, sa do roku 2080 dramaticky zvýšia so zníženou veľkosťou oblastí, zvýšenou izoláciou a menším počtom veľkých oblastí, ktoré môžu dlhodobo podporovať populácie. Veľká časť biotopu v roku 2080 nie je spojená so súčasným rozšírením pandy veľkej. Na základe rádiotelemetrických údajov sa pandy veľké zvyčajne pohybujú 𼔀 m/deň [54], a preto je nepravdepodobné, že by sa dokázali prispôsobiť zvýšenej fragmentácii v potrebnom rozsahu, ktorý predpovedajú naše modely. Toto je obzvlášť dôležité pre prežitie veľkej pandy, pretože predchádzajúci výskum ukázal, že na zlepšenie toku génov a udržanie genetickej diverzity je potrebná zvýšená konektivita. Väčšina zostávajúcich populácií má 20 pánd alebo menej [3, 5, 75], čo ich vystavuje riziku inbrídingu a vyhynutia [4, 76]. Zvýšenie ich šance na prežitie bude závisieť od zlepšenia konektivity zvýšením ochrany vhodného biotopu a vytvorením koridorov na prepojenie izolovaných populácií [4, 68, 76].

4.2.1. Meranie vplyvu klimatických premenných

Na základe Maxent’ hodnôt dôležitosti permutácie bola teplota počas najteplejšieho štvrťroka najdôležitejšou premennou a ročné množstvo zrážok bolo vysoké—oba tiež preukázali vplyv na rýchlosť rastu bambusu [77]. Hodnoty dôležitosti permutácie tiež ilustrujú vplyv sezónnosti na model, pričom sezónnosť zrážok a teplôt spolu s ročným teplotným rozsahom sú uvedené v piatich najdôležitejších premenných. Rozsiahla analýza satelitných snímok a CO2 záznamy z rokov 1981� ukázali, že zmeny sezónnosti sú spojené so zmenami teplôt vzduchu a poskytujú dôkaz, že vyššie teploty podporujú zvýšený vegetatívny rast [78]. Sezónnosť je kľúčovým faktorom pri raste a distribúcii bambusu a bude kľúčovým faktorom budúcej vhodnosti biotopu.

Hoci modely klimatickej obálky sú široko používané vo výskume klimatických zmien na predpovedanie budúceho rozšírenia druhov [26, 27], existujú obmedzenia. Ibá༞z a kol. [79] poukazujú na to, že tento prístup efektívne zaobchádza s realizovaným výklenkom, ako keby to bol základný výklenok. Zmeny klímy môžu tiež ovplyvniť to, ako sa druh môže rozptýliť, ovplyvniť reprodukčnú kapacitu a narušiť fungovanie ekosystému, keď sa kľúčové druhy pohybujú v oblasti alebo z nej rôznou rýchlosťou [80], zatiaľ čo mozaika krajiny a ľudské aktivity môžu brániť alebo uľahčiť migráciu do rôzne stupne pre rôzne druhy [81]. Rozšírili sme súčasnú vrstvu distribúcie veľkej pandy tak, aby zahŕňala nižšie nadmorské výšky, aby lepšie odrážala základný výklenok veľkých pánd, a čo najviac začlenili ľudské využitie odstránením nekompatibilného ľudského rušenia na základe aktuálnych údajov. Aj keď do modelu nemôžeme zahrnúť všetky potenciálne vplyvy, naše výsledky predstavujú súčasný stav techniky v analýze vplyvov zmeny klímy na distribúciu druhov a sú založené na najlepších dostupných údajoch pre pandy veľké. Sme presvedčení, že na účely krajiny je to pravdepodobne dobré znázornenie toho, ako zmena klímy ovplyvní vzorce a distribúciu biotopu pandy veľkej.

Biotop pandy veľkej a účinnosť ochrany tohto biotopu bude vážne ovplyvnená zmenou klímy. Pomocou dobre zavedených postupov modelovania poskytujeme základné usmernenia pre vývoj adaptačných stratégií, navrhovanie budúcich prieskumov a uprednostňovanie ochrany biotopu pandy veľkej. Naše výsledky sú v súlade s predchádzajúcimi štúdiami o účinkoch zmeny klímy na horské druhy. Náš výskum poskytuje presvedčivé dôkazy na zvýšenie rozvoja chránených území v severných a centrálnych oblastiach súčasného rozšírenia pandy veľkej a na zabezpečenie zvýšenej konektivity medzi súčasnými existujúcimi a potenciálnymi budúcimi vhodnými oblasťami.


Materiály a metódy

Študijná oblasť a študijné zvieratá.

Pandy sme skúmali v prírodnej rezervácii Wolong s rozlohou 2 000 km 2 (102°52′–103°24′ vd, 30°45′–31°25′ s. š.), Sichuan, Čína (obr. 1). Wolong je v rámci globálneho hotspotu biodiverzity (Liu a kol. 2003), ktorý obsahuje približne 10 % celkovej populácie pandy veľkej (Liu a kol. 2001). Biotop pandy tvoria zmiešané ihličnaté a listnaté listnaté lesy a subalpínske ihličnaté lesy (Schaller et al. 1985). Oblasť vo Wolongu, kde boli pandy obojkové, sa nazývala Hetaoping a nachádzala sa v severovýchodnej časti rezervácie (obr. 1). Zachytenie kamerou a genetické testovanie DNA extrahovanej z výkalov zozbieraných v celej študovanej oblasti naznačilo, že celkovo je prítomných 16–25 pánd (J. Zhang, os. obs.).

Študijná oblasť na sledovanie pand veľkých pomocou obojku GPS (Ailuropoda melanoleuca) v prírodnej rezervácii Wolong v Číne.


Poďakovanie

Sme dlžní finančnej podpore od National Science Foundation (Dynamics of Coupled Natural and Human Systems, Partnership for International Research and Education), National Institute of Child Health and Human Development (R01 HD39789), National Aeronautic and Space Administration (Land Program Use/Land Cover Change a Terrestrial Ecology and Biodiversity program), Guggenheim Foundation, Michigan State University a San Diego State University. Ďakujeme tiež Deanovi Danielsovi, Guangming He, Marcovi Lindermanovi, Zhiyun Ouyangovi, Andresovi Vinaovi, Heminovi Zhangovi a Shiqiang Zhou za pomoc pri získavaní a spracovaní údajov. Sme vďační Joanne Broderickovej, Lori Hunterovej a anonymným recenzentom za ich konštruktívne pripomienky k predchádzajúcim verziám tohto dokumentu. Zber údajov a analýzy (vrátane počítačových experimentov) vykonané v tomto článku sú v súlade s platnými zákonmi Číny.


Pozri si video: STATISTIKA TSM ZA ROK 2017 (Jún 2022).