Proxecto H2020 VULNERAWEB: Plataforma web para predicir a vulnerabilidade climática das especies
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2020 -2022
- Orzamento asignado 160.932,48 €
- Ámbito Europeo
- Comunidade Autónoma Madrid, Comunidad de
- Fonte principal de financiamento Horizonte 2020
- Páxina web do proxecto http://www.vulneraweb.com/
Como, canto, por que, cando e onde se ven afectadas as especies polo cambio climático? As respostas a estas preguntas son fundamentais para avaliar a vulnerabilidade dunha especie ao cambio climático. Este é o primeiro paso no desenvolvemento de estratexias de conservación. O proxecto VULNERAWEB, financiado pola UE, ten como obxectivo mellorar as predicións actuais aplicando os conceptos da curva de morte por calor (TDC) e o máximo térmico voluntario (VTM). A TDC representa todas as combinacións posibles de temperatura e tempo. A VTM representa unha temperatura obxectivamente identificada polos organismos como estresante. Os resultados das análises preliminares suxiren que estas ferramentas aumentan a potencia das previsións producidas. O proxecto tamén creará unha plataforma en liña para guiar a recollida e selección de datos relevantes e para involucrar a expertos en vulnerabilidade climática de todo o mundo.
Para responder á primeira pregunta, este proxecto MSCA completou a compilación da maior base de datos mundial de tolerancias térmicas animais ata a data e dos límites térmicos xeográficos para estas especies. Usando estes conxuntos de datos, realizamos varias análises para identificar: a) se a tolerancia á calor das especies restrinxe as temperaturas ambiente máximas nos límites cálidos coñecidos para cada especie durante a época máis calorosa do ano (en diante, Tmax), utilizando diferentes estimacións de tolerancia á calor e Tmax; b) se os valores de Tmax están correlacionados entre os límites térmicos xeográficos das especies; e c) se as restricións serán máis fortes para as especies cuxa tolerancia térmica se ve máis desafiada pola Tmax. As tolerancias á calor, medidas ata o de agora, moi a miúdo restrinxen os límites térmicos xeográficos dos animais (por exemplo, Fig. 1). Non obstante, fano dun xeito heteroxéneo; a restrición sempre é máis forte para aquelas especies que se enfrontan a temperaturas máis altas debido á súa tolerancia nos seus límites cálidos.
Na figura, estes taxons están representados por unha liña vermella, mentres que as especies menos afectadas polas altas temperaturas nos seus bordos cálidos están representadas polas liñas laranxa e azul. Sorprendentemente, os réptiles parecen estar menos limitados xeograficamente pola súa tolerancia térmica que outros taxons. Ademais, moitos peixes alcanzaron un CTmax tan alto que se liberan das restricións de calor na súa distribución xeográfica, o que contribúe a unha relación sigmoide de CTmax con Tmax que contrasta cos taxons terrestres. As relacións atopadas socavan as prácticas xeneralizadas para estimar os cambios na distribución das especies e a vulnerabilidade climática baseándose en parámetros menos útiles de tolerancia térmica ou en modelos puramente xeográficos. Os patróns globais de restricións de calor nas áreas de distribución xeográfica das especies deberían refinarse unha vez que os posibles factores de confusión se poidan controlar máis a fondo (por exemplo, plasticidade, adaptación local, interaccións bióticas), especialmente para os grupos de especies e os parámetros que mostraron correlacións máis débiles.
Para este fin, segue sendo esencial recompilar máis datos experimentais sobre a tolerancia á calor nos límites térmicos xeográficos das especies. O segundo problema abordouse comparando, por primeira vez, como diferentes representacións da tolerancia térmica (diferentes parámetros de tolerancia térmica fronte a unha curva de tempo ata a morte x temperatura) poderían detectar diferentes patróns xeográficos na vulnerabilidade térmica esperada.
Estes estudos inclúen: a) un lagarto norteamericano, analizando como a deshidratación alterou a súa tolerancia térmica; b) a xeografía da vulnerabilidade térmica en formigas e lagartos tropicais; e c) a observación dos tempos de aclimatación térmica en cágados tropicais.
Os resultados destes estudos suxiren que a xeografía das estimacións da vulnerabilidade térmica é moi sensible ao parámetro empregado e á súa variabilidade intrínseca. Polo tanto, os informes futuros sobre a vulnerabilidade térmica das especies deben equilibrar a necesidade dunha representación completa da tolerancia térmica (que é lenta de obter e estresante para os animais porque implica múltiples experimentos de tolerancia) coa necesidade de facer predicións útiles baseadas en medidas máis prácticas e menos estresantes da tolerancia térmica. Finalmente, para aproveitar o coñecemento adquirido e difundir métodos robustos e éticos para medir a tolerancia térmica, este proxecto levou á creación da plataforma VulneraWeb (www.vulneraweb.com).
Trátase dunha plataforma colaborativa en liña que emprega a potencia de supercomputación proporcionada polas instalacións Finis Terrae III do CSIC (https://www.cesga.es/cesga/el-cesga/(Ábrese nunha nova xanela)) para mapear as poboacións de animais vulnerables ao clima en todo o mundo (por exemplo, Fig. 2). Presentáronse diferentes aspectos da cuestión da vulnerabilidade das especies ao cambio climático e as capacidades da plataforma tanto en persoa como en liña, desde escalas locais ata internacionais, a través de charlas para escolas, seminarios e conferencias internacionais en liña. A plataforma e os seus canais en Instagram (vulnerawebglobal) e Twitter (vulneraweb) foron creados e actualizados con novas funcionalidades, coa participación dun equipo de estudantes internacionais con equilibrio de xénero.
Ademais de descubrir novas regras ecoxeográficas globais (os efectos heteroxéneos da tolerancia térmica nos límites térmicos xeográficos das especies animais de todo o mundo), as análises realizadas serviron para determinar as formas máis prácticas de estimar a vulnerabilidade térmica entre os animais, e este coñecemento agora pódese transferir a través dos servizos que ofrece a plataforma. Actualmente, VulneraWeb está a ampliar a súa rede e está preparada para preparar informes para organizacións conservacionistas, desde internacionais ata locais, como a UICN e concellos locais que actualmente participan na planificación da súa adaptación ao cambio climático.
As avaliacións precisas da vulnerabilidade climática (ACV) das especies son fundamentais para asignar os investimentos masivos necesarios para alcanzar os obxectivos de adaptación climática de Europa no marco de H2020 e da UICN. Non obstante, isto comeza coa identificación de lugares que son climaticamente inadecuados para soportar as poboacións dunha especie (por exemplo, aqueles con temperaturas excesivamente altas).
Esta información identifica lugares onde o uso actual da terra xa non será axeitado porque o clima será demasiado extremo para as especies relevantes para o seu uso (por exemplo, especies en perigo de extinción en reservas, especies de caza ou razas produtivas). Este proxecto MSCA analizou diferentes xeitos nos que a tolerancia á calor pode restrinxir a distribución das especies. Unha cuestión central que aínda está por resolver é se a tolerancia á calor, tal como a mediron os científicos ata o de agora, é xeralmente capaz de identificar restricións térmicas na distribución xeográfica das especies. Un segundo problema fundamental é mellorar a comprensión de como a tolerancia térmica interactúa con outros factores, como a duración da exposición a temperaturas estresantes, na tolerancia térmica.
As previsións fiables da vulnerabilidade climática (VC) das especies son fundamentais para acadar os obxectivos do programa Horizonte 2020. Non obstante, a complexidade da VC e a enorme cantidade de datos necesarios supoñen un desafío para os enfoques actuais e a dispoñibilidade de datos. As previsións máis avanzadas empregan medidas da tolerancia térmica das especies e a súa capacidade para evitar o sobrequecemento ambiental. Non obstante, estes modelos baséanse en dúas premisas fundamentais. En primeiro lugar, que unha única combinación de temperatura e tempo de exposición inducirá descensos na poboación.
Non obstante, innumerables combinacións de temperatura e tempo de exposición poden, de feito, matar individuos dunha poboación. Unha segunda premisa é que os parámetros de tolerancia térmica coñecidos poden identificar os límites térmicos para as distribucións xeográficas das especies. Finalmente, independentemente de que estas premisas sexan certas ou non, a maioría das especies carecen dos datos necesarios para modelar a súa vulnerabilidade ao cambio climático. Durante este proxecto, aplicarei, por primeira vez, os conceptos da curva de morte por calor (HDC) e o máximo térmico voluntario (VTM) para mellorar as previsións.
A TDC representa todas as combinacións posibles de temperatura e tempo que causan danos ás poboacións, e a VTM representa unha temperatura obxectivamente identificada polos organismos como estresante. As miñas análises preliminares demostraron que estas ferramentas multiplican a eficacia das previsións xeradas e evitan sesgos drásticos introducidos por parámetros máis tradicionais. En segundo lugar, probarei, a escala global, se os límites coñecidos das distribucións xeográficas dos animais están determinados por medidas coñecidas da súa tolerancia térmica. Finalmente, para canalizar os esforzos globais cara á recollida dos datos necesarios sobre as especies e á xeración de previsións robustas, crearei unha plataforma en liña para involucrar a expertos en vulnerabilidade climática de todo o mundo a través dun sistema de recompensa por acción. Esta plataforma web guiará a recollida e xestión de datos relevantes e proporcionará FCV utilizando os mellores modelos dispoñibles e o asesoramento de expertos internacionais.
O cambio climático non vai afectar a todas as poboacións de especies á vez, senón que afectará primeiro ás poboacións máis vulnerables de cada especie, explica Agustín Camacho Guerrero, exinvestigador do Departamento de Ecoloxía da Conservación do Consello Superior de Investigacións Científicas (Ábrese nunha nova xanela) en Madrid. «Polo tanto, necesitamos saber que poboacións de especies se verán desbordadas cando estean expostas ao aumento das temperaturas ambientais. En particular, necesitamos saber isto en todos os rangos xeográficos onde existen estas especies». «Para que este coñecemento sexa accionable, necesitamos mapas precisos tanto das temperaturas ambientais como da tolerancia térmica das especies, é dicir, as temperaturas máximas que poden soportar. Deste xeito, podemos saber que poboacións teñen máis probabilidades de superar a tolerancia nun lugar determinado». Plataforma global para mapear a resiliencia das especies A plataforma VULNERAWEB (Ábrese nunha nova xanela), construída desde cero no marco do proxecto, recompila estes datos para producir mapas preditivos de especies vulnerables a nivel mundial.
Estes poden ser empregados, por exemplo, por xestores de reservas naturais ou outras persoas que reciben financiamento público para protexer a biodiversidade. Camacho (Ábrese nunha nova xanela), cuxa investigación se levou a cabo co apoio do Programa de Accións Marie Skłodowska-Curie (Ábrese nunha nova xanela), comezou recompilando datos de tolerancia térmica revisando a literatura científica sobre tantas especies como fose posible. Estas incluían peixes mariños, artrópodos, anfibios, réptiles, aves e mamíferos. Pero os científicos miden a tolerancia térmica de diferentes xeitos, que non sempre identifican as temperaturas máximas ás que as poboacións de especies son viables. «Para algunhas especies, temos datos exhaustivos sobre a tolerancia térmica. Para outras, non temos nada máis alá dos lugares onde viven», explica Camacho. «Tiven que preparar e adaptar modelos para ter isto en conta». Tamén se realizou unha gran cantidade de probas de laboratorio antes do proxecto durante as viaxes de campo das que participou. Diferentes xeitos de medir a tolerancia térmica As medicións de tolerancia térmica da literatura científica dividíronse en tres grupos.
O primeiro incluíu experimentos nos que se elevaron as temperaturas ata un nivel no que un animal perde a capacidade locomotora. «Isto chámase 'máximo térmico crítico'», engade Camacho. Fixéronse comparacións entre o «máximo térmico crítico» de peixes mariños, artrópodos, anfibios e réptiles. Nun segundo grupo, rexistráronse temperaturas que sinalan os límites do rendemento fisiolóxico óptimo. «Mesmo se un animal é capaz de moverse, despois de superar un nivel térmico máis alto, o animal comeza a consumir demasiada auga e enerxía», sinala. Este grupo inclúe aves, mamíferos e lagartos. Nun terceiro grupo, identificouse a tolerancia térmica a partir do comportamento animal, como o esfogo.
Comparáronse diferentes comportamentos dentro dun grupo particular de especies: os lagartos. Para ver se algunha destas diferentes medidas de tolerancia térmica era capaz de predicir as temperaturas máis cálidas ás que as especies podían manter as súas poboacións, estas medidas comparáronse coas temperaturas máis cálidas rexistradas dentro da área de distribución xeográfica de cada especie. A temperatura máxima rexistrouse á sombra, nun refuxio a 10 cm baixo terra ou en rochas expostas. «Iso son moitas probas», di Camacho. Pero mentres que algunhas medidas de tolerancia térmica foron malos predictores das restricións térmicas nos animais, outras tiveron un bo rendemento e, notablemente, foron mellores que simplemente usar as localizacións xeográficas das especies.
A plataforma VULNERAWEB inclúe agora 1.000 especies. «Vemos isto como unha base de datos 'semente' que se pode ampliar», engade Camacho. Modelización do tempo ata a morte A temperatura máxima tolerable non é o único factor importante; tamén está o tempo que os animais están expostos a unha calor estresante. Polo tanto, comparáronse modelos teóricos da diminución do tempo ata a morte a medida que aumenta a temperatura con indicadores como a perda de locomoción e a evitación de fontes de calor. «Isto crea varios mapas diferentes, diferentes modelos, baseados nestes diferentes parámetros térmicos», di Camacho.
- AGENCIA ESTATAL CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS
- Ficha informativa do proxecto CORDIS (pdf)
- A tolerancia á calor realmente predí os límites térmicos xeográficos dos animai…
- Os límites térmicos críticos e voluntarios das formigas cortadoras de follas mo…
- A fenoloxía e a plasticidade poden impedir a adaptación clinal na tolerancia té…
- Diversidade de especies e bioxeografía dun antigo clado de ras do Escudo das Gü…
- Sitio web da AXENCIA ESTATAL DO CONSELLO SUPERIOR DE INVESTIGACIÓNS CIENTÍFICAS
Proxectos relacionados
