Zmiana klimatu prowadzi nie tylko do częstszego występowania ekstremalnych zjawisk pogodowych, zmian w cyrkulacji oceanicznej czy topnienia lodowców. Odbija się także na funkcjonowaniu roślin i zwierząt, a także całych ekosystemów. Kiedy zajdzie na tyle daleko, by zagrozić gwałtownym zakłóceniem funkcjonowania biosfery i poważną utratą bioróżnorodności? Omawiamy publikację Trisosa i in., 2020.
Od dłuższego czasu nie ma wątpliwości, że zmiana klimatu stanie się najważniejszym zagrożeniem dla różnorodności biologicznej na Ziemi (np. Urban, 2015, IPBES, 2019). W dotychczasowych projekcjach zmian w biosferze koncentrowano się najczęściej na konkretnych gatunkach i analizowano, które z nich będą zagrożone, lub nie będą w stanie funkcjonować w warunkach, jakie zapanują na naszej planecie np. pod koniec XXI wieku. Tymczasem to, co chcielibyśmy chronić, lub z dobrodziejstw czego korzystamy, to często nie pojedyncze gatunki, lecz całe ekosystemy. Zespoły roślin, zwierząt, grzybów i innych organizmów, połączonych siecią zależności, wykonujących dla nas konkretne „usługi”, takie jak pochłanianie dwutlenku węgla z atmosfery, retencjonowanie wody, ochrona wybrzeża oceanu przed erozją czy dostarczanie pożywienia. Aby skutecznie podtrzymywać ich funkcjonowanie, ułatwić im adaptację do nowych warunków lub przygotować się na ich utratę, potrzebujemy informacji o tym, kiedy mogą ulec załamaniu oraz czy będzie to proces nagły czy powolny (Weber i in., 2018).
Do gwałtownego i poważnego zaburzenia działania ekosystemu dochodzi wtedy, gdy warunki życia stają się nieodpowiednie jednocześnie dla kilku współwystępujących, zależnych od siebie gatunków (patrz m.in. Wernberg i in., 2016, Hughes i in., 2018). Aby oszacować, kiedy takie zjawisko może wystąpić w poszczególnych częściach świata, Christopher H. Trisos, Cory Merow i Alex L. Pigot, autorzy opublikowanego w Nature artykułu The projected timing of abrupt ecological disruption from climate change („Przewidywany termin nagłego załamania ekologicznego spowodowanego zmianą klimatu”) posłużyli się kombinacją danych historycznych i projekcji klimatu.
Poza klimatyczną niszę
Dane dotyczące przeszłości posłużyły badaczom do wyznaczenia historycznych nisz klimatycznych - zakresów warunków, w których poszczególne gatunki bytowały dotychczas w naturze. Projekcje klimatu pozwoliły natomiast określić terminy, w których rzeczywistość może zacząć wykraczać poza te zakresy a przetrwanie gatunków stanie pod znakiem zapytania, ponieważ nie mamy dowodów na to, by mogły funkcjonować poza swoimi historycznymi niszami.
Następnie z poziomu poszczególnych gatunków naukowcy przeszli do poziomu ekosystemów. Dla zespołów gatunków występujących w różnych częściach świata stworzyli specjalne wykresy (patrz rysunek poniżej) pozwalające określić, kiedy mogą zostać dotknięte przez istotne zaburzenie i jak poważna będzie zmiana. Wykresy obejmują okres od roku 1850 do 2100 i pokazują skumulowany odsetek gatunków z wybranego zespołu, które wyszły poza swoją historyczną niszę (czarna linia). Nagły wzrost tego odsetka („schodek” na wykresie) oznacza nagłą zmianę w ekosystemie, tym poważniejszą im wyższy jest skok.
Dla poszczególnych zespołów badacze określili:
- termin możliwego załamania – rok, w którym odsetek gatunków, które wyszły ze swojej historycznej niszy, przekracza 50%
- zasięg zmiany, czyli całkowity odsetek gatunków, które wyszły ze swojej historycznej niszy
- nagłość zmiany, opisywaną jako odsetek gatunków, które wyjdą ze swojej historycznej niszy w dekadzie maksymalnego narażenia (w ciągu pięciu lat przed i po terminie możliwego załamania), liczony względem całkowitej liczby gatunków, które wyjdą ze swojej niszy.
Gdzie i kiedy największe zagrożenie?
W swojej
analizie Trisos i współautorzy uwzględnili 30 652 gatunki ptaków,
ssaków, gadów, płazów, ryb morskich, morskich bezkręgowców oraz
koralowców i traw morskich, tworzących siedliska dla wielu organizmów.
Wykorzystali 22 modele klimatu i trzy scenariusze dalszych emisji gazów
cieplarnianych: RCP2.6 (zakładający ich szybką redukcję), RCP4.5
(zakładający umiarkowane ograniczenie emisji) i RCP8.5 (zakładający
dalsze wysokie emisje). Jako główne kryterium przetrwania obrali średnią
temperaturę roczną, jednak uwzględnili także maksymalne średnie
miesięczne oraz roczne sumy opadów nad lądami. Powierzchnię Ziemi
podzielili na kwadraty o bokach 100x100 km i dla każdego obszaru
ustalili zespół występujących w nim gatunków.
W pesymistycznym
scenariuszu RCP8.5, do 2100 w 81% lądowych i 37% morskich zespołów
gatunków znajdzie się przynajmniej jeden gatunek, który doświadczy
średnich rocznych temperatur wyższych niż kiedykolwiek w swojej
historii. Chociaż wzrost temperatury najsilniej uwidacznia się w
strefach podbiegunowych, najbardziej narażone będą organizmy żyjące w
strefie międzyzwrotnikowej. Historycznie bowiem doświadczały one
stosunkowo małej zmienności warunków klimatycznych a dodatkowo dla wielu
z nich już obecne warunki stanowią maksimum tego, do czego mogą się
adaptować. W roku 2100 w 68% lądowych i 39% morskich międzyzwrotnikowych
zespołów gatunków przynajmniej 20% gatunków wyjdzie ze swojej
historycznej niszy klimatycznej (próg grożący poważnym spadkiem
bioróżnorodności Newbold i in., 2016, Hooper i in., 2012). W pozostałych
regionach będzie to dotyczyć 7% zespołów lądowych i 1% morskich (patrz
mapa poniżej).
W wielu przypadkach (patrz mapa poniżej) należy
liczyć się z tym, że zmiana w składzie gatunkowym ekosystemów może
zachodzić bardzo gwałtownie. Dotyczy to w szczególności organizmów
morskich (ssaków i gadów, głowonogów, traw morskich i koralowców).
Taki
wynik obliczeń może być częściowo wyjaśniony historyczną zbieżnością
warunków, w jakich funkcjonowały dotąd zespoły gatunków – np. jeśli
średnie roczne temperatury w pewnym regionie nie przekraczały dotąd
określonej wartości, to wyższej żaden lokalny gatunek nie miał po prostu
okazji doświadczyć. Wyznacza to dla nich wspólną granicę historycznej
niszy klimatycznej. Naukowcy zauważyli jednak, że wiele gatunków
mających do dyspozycji cieplejsze siedliska (w odległości najwyżej 1000
km od znanych) jednak ich nie zasiedliło. Prawdopodobnie istnieją więc
inne przyczyny, dla których nisze klimatyczne wielu współwystępujących
gatunków są zbliżone – np. przystosowanie ewolucyjne albo wzajemne
zależności między gatunkami. Nagłe załamania się ekosystemów są więc
zagrożeniem, które należy poważnie brać pod uwagę.
Smutnym,
ale nie zaskakującym wnioskiem (biorąc pod uwagę na przykład epizody
wybielania raf koralowych w ostatnich latach, Sully i in., 2019) z pracy
Trisosa i współpracowników jest ten, że w niektórych zespołach gatunków
dekada maksymalnego narażenia już trwa.
W regionie Karaibów
czy Wysp Salomona kolejne gatunki doświadczają zupełnie nowych dla
siebie warunków, co zakłóca działanie lokalnych ekosystemów i może
prowadzić do ich zniszczenia czy drastycznej przebudowy. Projekcje
wskazują, że w scenariuszu wysokich emisji już w ciągu najbliższych 30
lat podobne ryzyko obejmie lasy deszczowe Amazonii, Indonezji i Konga.
Bioróżnorodność a cel Porozumienia paryskiego
Zgodnie
z Porozumieniem paryskim z 2015 roku ludzkość będzie starała się
ograniczyć ocieplanie się klimatu do poziomu 2°C względem epoki
przedprzemysłowej. Obliczenia Trisosa i in. wskazują, że jeśli to się
powiedzie, najwyżej 2% zespołów gatunków na świecie będzie narażonych na
znaczącą utratę bioróżnorodności (przynajmniej 20% składających się na
nie gatunków znajdzie się w warunkach, których dotąd nie doświadczyły).
Niestety jednak zagrożenie szybko rośnie wraz ze wzrostem średniej
temperatury i przy ociepleniu o 4°C zagrożenie dotknie już 15% zespołów.
Oznacza to, że nagłe i poważne spadki bioróżnorodności są w obliczu
zmiany klimatu realnym zagrożeniem.
Aleksandra Kardaś, konsultacja merytoryczna: dr Barbara Pietrzak i dr hab. Krzyszof Kujawa.
Piknik „SEA Mind - Morze Harmonii” dla kobiet branży morskiej
Płoszył foki żeby zrobić sobie z nimi zdjęcie
Kolejne zatrucie Odry? Od 2 sierpnia wyłowiono 24 tony martwych ryb
Koniec gdańskiego rybołówstwa? Dwa ostatnie kutry rybackie idą na złom
W Chinach zbudowano pierwszego na świecie pięciometrowego robota-rekina wielorybiego
Rybak złowił pierwszego w historii zaginionego rekina Lego