Среди 20 видов, наблюдаемых обществом лепидоптерологов Огайо, восемь показали значительные задержки в важных событиях раннего жизненного цикла, когда оба фактора были объединены — удивительная реакция, которая может сделать восемь непригодными для тех частей штата, где они сейчас процветают.По словам исследователей, бабочки служат важными индикаторами того, как может быть затронута более широкая экосистема.
Они проводят дальнейшие исследования, чтобы узнать, суммируются ли негативные воздействия на несколько видов животных и вызывают нарушения в окружающей среде.Другие исследования показали, что бабочки реагируют на более высокие температуры либо из-за изменения климата, либо из-за превращения сельскохозяйственных угодий и лесов в асфальт и бетон, впервые появляясь — и достигая пика — в начале года.«Но когда вы объединяете эффекты, это как бы бросает вызов тому, как вы прогнозируете реакцию видов», — сказала Сара Даймонд, доцент биологии в Case Western Reserve и ведущий автор исследования, которое теперь онлайн в журнале Ecology.По словам исследователей, полученные данные могут быть полезны для прогнозирования последствий изменений окружающей среды в течение следующих десятилетий и разработки стратегий реагирования, и, вероятно, могут быть применены во всем мире.
Даймонд работал с Хизер Кейтон, Тайсоном Вепприхом, Клинтоном Дженкинсом, Робом Данном и Ником Хаддадом с факультета биологических наук Университета штата Северная Каролина; и Лесли Райс с факультета биологии Университета Мэриленда.
ИзучениеИсследователи проанализировали 13-летние записи наблюдений за бабочками добровольцами из общества лепидоптерологов в 83 местах по всему штату. К участкам мониторинга относятся места в парках и заповедниках по всему Огайо.Около 230 наблюдателей Общества зарегистрировали количество видов с первой недели апреля по первую неделю ноября.
Их данные сравнили с температурными записями.Температуры были взяты с ближайших метеорологических станций Национального управления океанических и атмосферных исследований, что позволяет избежать эффекта потепления от урбанизации.На участках южного Огайо в определенный день было на 2–3 градуса Цельсия теплее, чем на участках на севере. Эта разница отражает количество моделей потепления, прогнозируемых для Среднего Запада в конце этого столетия, что позволяет исследователям увидеть, как это изменение может повлиять на жизненные циклы бабочек.
Записи лепидоптерологов показали, что бабочки обычно появляются на три недели раньше и достигают пика численности раньше в южном Огайо, чем в среднем и северном Огайо.Биологи считают, что продвижение их жизненного цикла на пару недель позволяет бабочкам воспользоваться преимуществом более раннего цветения, вызванного более высокими температурами. Больший выигрыш в том, что вид может добавить еще одно поколение за год, увеличивая свою популяцию и способность конкурировать.
Образец городских тепловых наконечниковЧтобы оценить тепло от урбанизации, исследователи рассчитали процент непроницаемой поверхности в пределах 1 км от каждого участка мониторинга, используя Национальную базу данных о земном покрове. Другие исследования показывают, что процент непроницаемой поверхности коррелирует с удельным увеличением температуры поверхности и воздуха.
Когда это тепло было добавлено к уже более высоким температурам в больших Цинциннати и Дейтоне, семь видов отложили свое первоначальное появление. Трое из них, плюс еще один вид, задержали пиковую численность.«Для развития бабочкам необходимо тепло окружающей среды», — сказал Райс. «По мере того, как их окружающая среда становится теплее, у них появляется все больше и больше энергии, но в крайних случаях становится слишком жарко, и они умирают.
«Прежде чем это станет смертельным, слишком большое количество тепла может замедлить рост», — сказала она. «Вот почему мы видим задержку».Задержки могут привести к тому, что у вида будет меньше ресурсов для кормления и откладки яиц, или они могут подвергнуться большому риску нападения хищников, что приведет к уменьшению следующего поколения, говорят ученые. Такой сценарий может привести к потере местного населения.Восточный тигровый ласточкин хвост, жемчужный полумесяц и красный адмирал, все известные своей красотой, относятся к восьми видам, которые задерживаются и с большей вероятностью пострадают в будущем в Огайо.
Инвазивы, такие как белокочанная капуста и европейский шкипер, имеют больше шансов на успех. Эти виды называются «сорными», что означает, что они могут питаться и откладывать яйца на самых разных растениях.
Комбинированная жара на них не повлияла.Исследователи изучали бабочек Огайо после того, как Райс обнаружил, что в штате самые интенсивные записи о мониторинге в Соединенных Штатах. В то время как во многих других штатах мониторинг проводят, большинство добровольцев выезжают только около 7 раз в год, а волонтеры из Огайо выезжают на выезд от 15 до 30 раз в год. «Это действительно помогает нам отслеживать сдвиги во времени, что труднее сделать с менее интенсивными протоколами», — сказал Райс.
«Если наши данные могут быть использованы для просветления, мы счастливы, что их использовали», — сказал Джерри Вайдман, председатель комитета общества, отвечающего за мониторинг.Добровольцы создают записи. Они выбирают участок тропы и записывают виды и количество, которые видят в пределах 7,5 футов с каждой стороны, объяснил Вайдман.
Они контролируют еженедельно с начала до конца основного сезона полетов бабочек.«Одна лаборатория никогда не смогла бы сделать что-то подобное», — сказал Даймонд. «Гражданские ученые могут помочь нам делать вещи в масштабах, которые никогда не представлялись возможными».
Исследователи полагают, что их результаты применимы в национальном и глобальном масштабе. Температуры, изменяющиеся в зависимости от географического положения и с течением времени в условиях изменения климата, в сочетании с градиентами от сельской к городской среде обитания широко распространены.Даймонд и его коллеги сейчас создают камеры роста для изучения физиологии бабочек в лаборатории. Они будут моделировать условия окружающей среды, включая изменение климата и урбанизацию, чтобы увидеть, какие температуры или другие факторы вызывают изменения в росте и поведении и когда.
Исходя из этого, они надеются разработать прогнозы, которые помогут сохранить каждый вид.