Pro ptáky a další volně žijící zvířata je zima obdobím nedostatku zdrojů. Extrémní zimní jevy počasí, jako je polární vír, mohou některé druhy dostat na hranici přežití. Podle profesora Bena Zuckerberga UW-Madison, profesora ekologie lesů a divoké zvěře, má zima ve výzkumu klimatických změn tendenci.
„Když přemýšlíme o dopadu změny klimatu, zima má tendenci být přehlížena jako roční období, které by mohlo mít významné ekologické a biologické důsledky,“říká Zuckerberg. "Přinutí mě a mé kolegy docela hluboce přemýšlet o dopadech těchto extrémních událostí během této doby, kdy jsou druhy obzvláště zranitelné."
Zuckerberg spolu s Jeremym Cohenem, bývalým postdoktorandským výzkumníkem UW-Madison nyní v Yale Center for Biodiversity and Global Change, a Danielem Finkem z Cornell Lab of Ornithology, se vydali zjistit, jak extrémní zima a teplo postihlo 41 běžných druhů ptáků ve východní Severní Americe. Jejich práce, nedávno publikovaná v Ecography, zjistila, že jednotlivé druhy ptáků reagují na tyto povětrnostní jevy odlišně a extrémní zimní horko může vést k dlouhodobějším změnám v ptačích populacích.
Výzkumníci analyzovali rozsáhlá data odeslaná prostřednictvím eBird, globální občanské vědecké iniciativy, kde pozorovatelé ptactva přispívají kontrolními seznamy ptáků pozorovaných v konkrétním místě, datu a čase. Zaměřili se na data před a po čtyřdenním polárním víru v lednu 2014 a vlně veder v prosinci 2015. Tyto dvě události byly nejchladnějšími a nejteplejšími úseky pozorovanými za posledních deset let a každá z nich zasáhla oblast o rozloze asi 2 milionů čtverečních kilometrů na středozápadě a severovýchodě USA. S. a Kanadě. Výzkumníci také analyzovali údaje o teplotě a krajinném pokryvu.
To je hodně dat. Před dvaceti lety by práce s takovým množstvím různorodých dat nebyla možná. Nedávné pokroky ve vědě o údajích o životním prostředí však umožnily ekologům pracovat v měřítcích, které odrážejí rozsáhlé regiony a druhy postižené změnou klimatu.
Společně s kolegy z Cornell Lab of Ornithology použili Cohen a Zuckerberg strojové učení, pokročilou výpočetní techniku používanou k získání poznatků z velkých souborů dat, aby předpověděli početnost a výskyt ptačích druhů počínaje 10 dny před vypuknutím každé extrémní povětrnostní události do 30 dnů po události. Porovnali data se stejnými časovými obdobími ve 14 nedávných zimách.
Během polárního víru se početnost ptáků – počet jednotlivých ptáků druhu pozorovaného ve studované oblasti – snížila pět až deset dní po události a vrátila se na předchozí úroveň 20 dní poté, čímž byla vyloučena úmrtnost jako důvod poklesu. Prevalence druhů v celém regionu nebo výskyt byly však relativně stabilní. Tento výsledek výzkumníky překvapil, protože místní hojnost a regionální výskyt spolu obvykle úzce souvisí.
„Tyto údaje naznačují, že někteří ptáci možná opustili oblast, přesunuli se na jih a vrátili se,“říká Cohen. "Případně se někteří ptáci mohli lehnout kvůli stresu způsobenému chladem a pak se vrátit na dřívější úroveň aktivity."
Údaje po zimní vlně veder byly ještě překvapivější. U většiny druhů ptáků se početnost a výskyt zvýšil a tento trend přetrvával po dobu 30 dnů po této extrémní povětrnostní události. To mohlo být způsobeno migranty na krátké vzdálenosti, kteří se přesunuli do oblasti a zůstali tam v reakci na teplé počasí.
„Nečekal jsem takový dopad efektu zimní vlny veder,“říká Zuckerberg. "Nejvíce mě zaujala trvalá a dramatická reakce."
Za posledních 30 až 40 let se druhy ptáků pomalu přesunuly na sever. Ekologové se domnívají, že tento desetiletí trvající proces je reakcí na změnu klimatu. Zuckerberg však říká, že vlny zimních veder by mohly tento geografický pohyb urychlit a bez času na postupné přizpůsobení mohou být někteří ptáci zranitelnější vůči extrémnímu teplu nebo chladu v nových oblastech.
Na úrovni druhů Zuckerberg a Cohen zjistili, že ptáci adaptovaní na teplo a ptáci s malým tělem byli citlivější jak na extrémní teplo, tak na chlad. Druhy adaptované na chlad byly mnohem odolnější.
Výzkumníci také pozorovali rozdíly na úrovni druhů související s požadavky na stanoviště. Druhy vodního ptactva se vyskytovaly častěji po polárním víru a méně často po zimní vlně veder – opak toho, co bylo v průměru pozorováno u ostatních druhů. Podle Cohena by otevřené vodní útvary během polárního víru zamrzly, což možná způsobilo, že druhy, které přezimují ve vysokých zeměpisných šířkách, směřují na jih a hledají příznivější stanoviště ve studované oblasti.
Pro pomoc ptákům a dalším volně žijícím živočichům vyrovnat se s extrémním zimním počasím mohou správci divoké zvěře vytvořit chráněná stanoviště a další útočiště. Nepřetržité sledování ptačí aktivity a proměnlivosti počasí může ochráncům přírody a politikům pomoci předpovědět, které druhy budou v příštím desetiletí nejzranitelnější vůči změně klimatu.
Spojení vědy o životním prostředí a občanské vědy umožňuje tento druh předpovědí. Jak říká Zuckerberg: „Množství údajů, které získáváme prostřednictvím účasti veřejnosti ve vědě, otevřelo nové oblasti zkoumání v době, kdy to upřímně řečeno opravdu potřebujeme, protože změna klimatu je tak velký problém.“
Tato studie byla částečně financována Nadací Leona Levyho, Nadací Wolf Creek Foundation, NASA (80NSSC19K0180), Národní vědeckou nadací (DBI-1939187; CCF-1522054; a podporou výpočetní techniky CNS-1059284) a the UW-Madison Data Science Initiative.
