|
|
|
| ||
Представлена версия документа, предназначенная для печати
Вы можете загрузить эту страницу на сайте
Совместное воздействие глобального изменения климата и инвазионных видов (ИВ) представляют серьезную угрозу для биоразнообразия, экосистем и благополучия людей. Изменение климата и воздействие ИВ широко признаны во всем мире, как угрозы биоразнообразию, требующие принятия неотложных мер для минимизации отрицательных последствий в экологических, социально-экономических и медицинских сферах. Несмотря на растущее количество свидетельств о том, что эти драйверы имеют прочные и сложные связи друг с другом, изменение климата и воздействие ИВ обычно рассматриваются как независимые проблемы, а их взаимодействию уделяется недостаточное внимание в научных, политических и управленческих инициативах. Экологические изменения, вызванные потеплением климата, связанные с фенологией и распространением растений и животных, известны для всех хорошо изученных морских, пресноводных и наземных экосистем. Междисциплинарные аспекты проблемы в значительной степени упускаются из виду в научной литературе. На сегодняшний день в этой области, проведено мало оригинальных исследований, и в основном в отечественной и мировой литературе доминируют обзорные работы. В данном проекте исследования будут сосредоточены на моделировании ареалов самых опасных ИВ (из списка ТОП-100): бактерий, хромистов, грибов, сосудистых растений, альвеолят, гребневиков, нематод, моллюсков, членистоногих (ракообразных и насекомых), хордовых (асцидий, лучепёрых рыб, амфибий, рептилий, птиц, млекопитающих), и построении их прогнозного распространения в будущем при альтернативных сценариях изменения глобального климата на базе ансамбля моделей климата новой генерации (CMIP6 - Coupled Model Intercomparison Project Phase 6), разработка которых начата в 2013 г. (после CMIP5) и первый обзор по которым опубликован в 2016 г., а широкое применение рекомендовано МГЭИК (Intergovernmental Panel on Climate Change), начиная с 2021 г. Актуальность изучения ИВ связана с важнейшими их характеристиками (способностью выживать в неблагоприятных условиях, высокими темпами роста численности и широким расселением), которые часто помогают им успешно конкурировать с аборигенными (нативными) видами в различных ситуациях, в том числе в условиях изменения климата, и представлять угрозу другим видам, экосистемам, здоровью человека и экономике. Цель работы – посредством разработки комплекса растрово-векторных баз данных локалитетов самых опасных инвазионных видов (ТОП-100) и предикторных переменных условий среды, а также моделей пространственного распределения и экологических ниш получить новые знания о динамике ареалов опасных инвайдеров для CMIP6 – сценариях изменения климата и спрогнозировать последствия таких инвазий и выявить регионы возможной экологической опасности. Задачи исследования включают: 1) Сравнительный анализ 40 глобальных моделей изменения климата (GCCM), входящих в ансамбль климатических моделей новой генерации (CMIP6) и обоснование выбора моделей, наиболее перспективных для анализа динамики ареалов ИВ; 2) Расширение и актуализация ранее созданной векторной базы данных локалитетов самых опасных инвазионных видов (ТОП-100) на территории нативной и инвазионной частях ареала на основе литературных, собственных полевых данных и данных из международных центров коллективного пользования по биологическим инвазиям; 3) Создание растрово-векторной базы данных набора предикторных переменных (биоклиматических, ландшафтных и топографических) среды обитания ИВ на глобальном уровне с разрешением 30 arc second (~1 км) и 2.5 arc minutes (~5 км) для наиболее чувствительных моделей изменения климата. 4) Выделение важнейших предикторных переменных и создание ансамблевых прогнозов на основе комплекса моделей распределения видов (ASDM) при альтернативных сценариях изменения климата и землепользования в 2021-2100 гг. с шагом 20 лет. 5) Построение прогнозных ансамблевых нишевых моделей (AENM) в рамках наиболее чувствительных глобальных моделей изменения климата и землепользования в 2021-2100 гг. с шагом 20 лет. 6) Анализ последствий будущих инвазий и оценка их воздействий на наземные и водные экосистемы. Новизна проекта заключается в трансдисциплинарном использвании методологий различных научных направлений для построения ансамблевых прогнозов (ASDM), извлеченных из шести индивидуальных моделей распространения видов (SDM) с использованием недавно разработанных наиболее чувствительных моделей глобального изменения климата и землепользования. Эти ASDM модели предсказывают будущую пригодность местообитаний на территории России для видов из списка 100 самых опасных инвайдеров и потенциальные возможности их географического распространения в период 2021-2100 гг. (с шагом 20 лет). Использование прогнозируемых изменений ареала для ИВ различных таксономических групп позволят оценить уязвимость различных регионов России для будущих инвазий. Предвидение будущего распространения ИВ важно для разработки упреждающих и эффективных мер управления, таких как предотвращение интродукции и возможность искоренения опасных организмов, инициация природоохранных программ, внесение изменений в законодательные акты. Выявление критических географических зон при помощи нашего методического подхода имеет первостепенное значение для понимания синергии изменения климата, землепользования и управления биологическими инвазиями в наземных и водных экосистемах России.
The combined impacts of global climate change and invasive species (IS) pose a serious threat to biodiversity, ecosystems and humans. Climate change and IS are widely recognized as threats to biodiversity that require urgent action to minimize their negative effects on the environmental, socioeconomic and health indicators. Despite the growing body of evidences that these factors have strong and complex interactive effects, climate change and IS are generally regarded as independent forces, and their combined effects are ignored in scientific, political and administrative initiatives. Ecological changes associated with the phenology and spread of plants and animals were observed in many marine, freshwater and terrestrial ecosystems. Interdisciplinary studies are not largely paid attention in the scientific literature. Nowadays, this topic is mainly described in review publications in the domestic and international journals while there are too few such original researches. In our proposal, the studies will focus on computer modelling of range changes of the worst IS included in the TOP-100 list: bacteria, chromists, fungi, vascular plants, alveolates, ctenophores, nematodes, mollusks, arthropods (crustaceans and insects), chordates (ascidians, ray-finned fish, amphibians, reptiles, birds, mammals). Our goal is to predict their distribution under different scenarios of global climate change based on the set of new generation climate models (CMIP6 - Coupled Model Intercomparison Project Phase 6). These models have been developing since 2013 (after CMIP5). CMIP6- models were first published in 2016. They were recommended for broad application by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) in 2021. The importance of studies associated with their most important characteristics (the ability to survive under unfavorable conditions, high growth rates and wide dispersal) which help them successfully compete with aboriginal (native) species under various environmental conditions including climate change thus posing a threat to other species, ecosystems and economy. The goal of our proposal is to predict dynamics of the ranges of the most dangerous invasive species under CMIP6 - scenarios of climate change, to assess the consequences of potential invasions and identify regions of possible environmental threat. For this purpose, we are going to develop a set of raster-vector database of localities of the most dangerous invasive species (TOP-100) and predictor variables of environmental conditions, as well as to construct models of spatial distribution and realized ecological niches models under global climate and land use changes. Research objectives include: 1) to compare 40 Global climate change models (GCCM) belonging to the new generation climate models (CMIP6) and choose models that are the most suitable for analyzing the dynamics of IS ranges; 2) to enlarge and actualize the previously created vector database of localities of the most dangerous invasive species (TOP-100) in the native and invasive parts of their ranges using literature sources, original field data and data collected in the international centers on biological invasions; 3) to create a raster-vector database including a set of predictor variables (bioclimatic, landscape and topographic) of the IS habitat at the global level with a resolution of 30 arc seconds (1 km) and 2.5 arc minutes (5 km) for the most sensitive models of climate change; 4) to identify the most important predictor variables and create ensemble forecasts under different scenarios of climate change and land use for the period 2021-2100 with a step of 20 years based on a set of species distribution models (ASDM); 5) to build predictive ensemble niche models (AENM) in the frameworks of the most sensitive global models of climate change and land use for the period of 2021-2100 with a step of 20 years; 6) to analyze the consequences of potential invasions and assess their impacts on terrestrial and aquatic ecosystems. The transdisciplinary usage of different scientific methodologies to make ensemble predictions (ASDMs) is novel. We are going to derive them from six single species distribution models (SDMs) using the newly suggested most sensitive models developed for assessment of global climate change and land use. These ASDM’s predict the habitat suitability in Russia for species from the list of TOP-100 of the worst invasive species and their potential expansion rate during the period 2021-2100 (with a step of 20 years). The data on predicted changes in the ranges of IS from various taxonomic groups will allow us to assess the vulnerability of various regions of Russia to potential invasions. Prediction of the potential spread of IS is important for developing preventive and effective management measures against introductions of IS and for eradicating dangerous species. We are going to construct invasion risk maps in different regions of Russia and assess vulnerability of different habitats to invasive species which can be useful tools for predicting invasions of species and controlling their spread. The identification of critical zones is very important for understanding the synergies of climate change, land use and biological invasion management in terrestrial and aquatic ecosystems in Russia.
| |
 | |
 кабинетом «Биоинформатики и моделирования биологических процессов» ИПЭЭ РАН в рамках выполнения грантов РНФ № 16-14-10323, 21-14-00123 | |
 | |
| © 2016-. Кабинет "Биоинформатики и моделирования биологических процессов" ИПЭЭ РАН | |
