Значительная работа была проделана для анализа влияния изменения климата на птиц . [7] Как и другие группы животных, птицы подвержены влиянию антропогенного (вызванного человеком) изменения климата . Исследование включает отслеживание изменений в жизненных циклах видов на протяжении десятилетий в ответ на меняющийся мир, [8] оценку роли различных эволюционных давлений [9] и даже сравнение музейных образцов с современными птицами для отслеживания изменений во внешнем виде и строении тела. [10] Прогнозы смещений ареалов, вызванных прямым и косвенным воздействием изменения климата на виды птиц, являются одними из самых важных, поскольку они имеют решающее значение для информирования о работе по сохранению животных , необходимой для минимизации риска вымирания из-за изменения климата . [11]
Варианты смягчения последствий изменения климата также могут иметь различные последствия для птиц. Однако даже экологическое воздействие ветроэнергетики оценивается как гораздо менее угрожающее для птиц, чем продолжающиеся последствия изменения климата . [12]
Изменение климата повысило температуру Земли примерно на 1,1 °C (2,0 °F) с момента промышленной революции . Поскольку масштаб будущих выбросов парниковых газов и действия по смягчению последствий определяют принятый сценарий изменения климата , потепление может увеличиться с нынешних уровней менее чем на 0,4 °C (0,72 °F) при быстром и всеобъемлющем смягчении последствий ( цель Парижского соглашения 1,5 °C (2,7 °F) ) до примерно 3,5 °C (6,3 °F) (4,5 °C (8,1 °F) от доиндустриального) к концу века с очень высокими и постоянно растущими выбросами парниковых газов. [13] : 21
Птицы — группа теплокровных позвоночных животных , входящая в класс птиц (Aves) . Для них характерны перья , беззубые клювообразные челюсти, откладывание яиц с твердой скорлупой , высокая скорость обмена веществ , четырехкамерное сердце и прочный, но легкий скелет .
Изменение климата уже изменило внешний вид некоторых птиц, способствуя изменениям в их перьях . Сравнение музейных образцов молодых воробьиных птиц 1800-х годов с молодыми особями того же вида сегодня показало, что эти птицы теперь завершают переход от гнездовых перьев к взрослым перьям раньше в своем жизненном цикле, и что самки теперь делают это раньше самцов. [10] Кроме того, лазоревки отличаются синими и желтыми перьями, но исследование в средиземноморской Франции показало, что эти контрастные цвета стали менее яркими и интенсивными только в период между 2005 и 2019 годами. [14] [15]
Исследование в Чикаго показало, что длина костей голени птиц (индикатор размеров тела) сократилась в среднем на 2,4%, а их крылья удлинились на 1,3%. В центральной части Амазонки птицы уменьшались в массе (индикатор размера) до 2% за десятилетие и увеличивали длину крыльев до 1% за десятилетие, со связями с температурными и осадочными сдвигами. Эти морфологические тенденции могут демонстрировать пример эволюционных изменений в соответствии с правилом Бергмана . [16] [17] [18] [19] По всей Евразии снежные вьюрки стали и меньше, и темнее за последние 100 лет. [20]
Повышение температуры из-за глобального потепления также приводит к уменьшению размера многих перелетных птиц. [21] В первом исследовании, направленном на выявление прямой связи между познавательными способностями и фенотипическими реакциями на изменение климата , исследователи показывают, что уменьшение размера гораздо более выражено у птиц с меньшим мозгом по сравнению с видами с большим мозгом. [21] Уменьшение размера тела является общей реакцией на потепление, поскольку птицы с меньшим телом могут легче рассеивать тепло, помогая справляться со стрессом, вызванным жарой. Уменьшение размера тела и мозга также приводит к снижению когнитивных и конкурентных способностей, что делает птиц более мелкими видами более легкой добычей для хищников. [21] В другом исследовании, в котором исследователи сравнивали размеры мозга 1176 видов птиц, они обнаружили, что виды, которые тратят больше ресурсов на свое потомство, имеют больший мозг во взрослом возрасте. [22] Виды птиц, которые кормят свое потомство после вылупления, имеют более продолжительные периоды, в течение которых их потомство может развивать свой мозг, производя более умное и более крупное потомство. Изменение окружающей среды из-за изменения климата может повлиять на способность птиц добывать достаточно пищи для поддержания собственного мозга и обеспечения потомства, что приведет к уменьшению размеров мозга. Птицы с большим мозгом и более умные, такие как новокаледонская ворона , могут, таким образом, лучше справляться с проблемами, вызванными изменением климата . [22]
Для многих видов изменение климата уже приводит к фенологическому несоответствию , которое является явлением, когда сроки одного аспекта годового цикла вида перестают соответствовать другому, что ухудшает эволюционную приспособленность вида . Такие события, как размножение и миграция, энергетически затратны и часто происходят только в течение короткого периода в течение годового цикла, когда сезонная доступность добычи является самой высокой. Однако многие объекты добычи различаются по энергетическому и питательному содержанию и реагируют на изменение климата с разной скоростью, чем стадии жизни птиц. [24] Некоторые распространенные виды, такие как мухоловка-пеструшка, могут компенсировать несоответствие между временем размножения и размерами популяции своей предпочтительной добычи (гусениц), кормя свое потомство альтернативами, такими как летающие насекомые и пауки , что приводит к снижению массы тела , но избегает значительного снижения репродуктивного успеха . [25] Несоответствие является более острой проблемой для арктических куликов из-за высоких темпов изменения климата в Арктике , [23] что привело к таким событиям, как гибель около 9000 тупиков и других куликов на Аляске в 2016 году из-за голода . [26] Птицы, мигрирующие на большие расстояния, также, как правило, более чувствительны к фенологическому несоответствию из-за растущей неспособности отслеживать изменения в среде размножения по мере их миграции или приспосабливаться, когда они могут собирать пищу и размножаться. Фенологическое несоответствие больше происходит во время весенней миграции, что приводит к сокращению популяций у видов, которые имеют большее несоответствие или фенологическую асинхронность, по сравнению с видами с меньшей чувствительностью к изменению климата и, следовательно, меньшей необходимостью корректировать миграционные схемы. [9] Если время наибольшей доступности основного источника пищи вида птиц наступает раньше, чем сроки его миграции из-за более теплой погоды, то он, скорее всего, пропустит время сбора ресурсов. [27]
В ответ на это за последние 50 лет наблюдались изменения в фенологии птиц , такие как удлинение весенних миграций . У разных видов могут быть разные триггеры для миграции, и поэтому изменения в схемах миграции также могут различаться, но для многих существует корреляция между температурами и иначе необъяснимыми изменениями в сроках миграции в краткосрочной перспективе. В целом, самые ранние особи мигрируют раньше, а самые поздние мигрируют в то же время или позже, чем раньше. [7] [28] Древесные пеночки в Северной Америке являются ярким примером, поскольку анализ данных за 60 лет показывает, что каждое дополнительное повышение ранней весенней температуры, по-видимому, приближает их миграции на 0,65 дня. [8] Были некоторые научные дебаты о том, представляют ли такие сдвиги эволюционное адаптивное изменение или фенотипическую пластичность . Другими словами, просто потому, что многие особи вида изменили свою фенологию, это не означает, что изменение обязательно поможет этим особям добиться большего репродуктивного успеха и закрепить изменение поведения в следующем поколении, поскольку индивидуальные фенотипические изменения могут быть несвоевременными. Это особенно важно в условиях изменения климата, поскольку его изменчивая скорость затрудняет правильную корректировку сроков, и особи в нескольких поколениях могут реагировать на такие экологические сигналы одинаково, но без конечной репродуктивной выгоды. [29] Некоторые виды, у которых увеличились даты откладки яиц и продвинулись сроки весенней миграции, показали более позитивные тенденции в популяции, как некоторые воробьиные, размножающиеся в Великобритании , но это дает только косвенные доказательства. [9] На сегодняшний день речные крачки являются одним из немногих видов, у которых было подтверждено, что давление на более раннюю миграцию (сдвиг вперед на 9,3 дня за 27 лет) имеет наследственный компонент. [30]
Большие синицы являются ярким примером сложностей отслеживания изменений фенологии. В 2006 году снижение популяции наблюдалось из-за несоответствия более чем на 10 дней между их предпочтительным сезоном размножения и пиковым нерестом популяции гусениц , их предпочтительным источником пищи. [31] Следовательно, птенцы, выращенные ранее в сезон, когда популяции гусениц находятся на пике, находятся в лучшем физиологическом состоянии, чем те, которые были выращены позднее в сезон размножения, что должно выступать в качестве эволюционного драйвера. [32] Тем не менее, численность гусениц зависит не только от климата, при этом физическое состояние местных первичных производителей, таких как дубы , часто более важно для их численности и, следовательно, для того, когда особям больших синиц имеет смысл откладывать яйца. [33] Тем не менее, к 2021 году было отмечено, что фенология большой синицы продолжала развиваться, даже несмотря на то, что позднее весеннее потепление и, следовательно, пик численности гусениц изменились гораздо меньше с 2006 года. Таким образом, фенологическое несоответствие для большой синицы теперь существенно ниже, чем раньше, что свидетельствует об успешной адаптации, но будущее потепление, вероятно, снова увеличит несоответствие. Если Парижское соглашение будет выполнено и потепление достигнет пика на 1,5 °C (2,7 °F) или 2 °C (3,6 °F), то несоответствие достигнет пика около 2050 года, а затем снова снизится, поскольку вид продолжит адаптироваться. Согласно RCP4.5 и RCP8.5, двум более серьезным сценариям изменения климата , среднее фенологическое несоответствие снова составит 10 дней к концу столетия или даже достигнет почти беспрецедентных 15 дней соответственно. [34]
Помимо продолжающегося повышения температуры и изменений в характере осадков, изменение климата также увеличивает частоту экстремальных погодных явлений, и они могут быть особенно разрушительными для видов, оказавшихся на их пути. Черный какаду Карнаби — это вид на юго-западе Австралии , популяция которого значительно сократилась после всего лишь двух экстремальных погодных явлений — сильной волны тепла и сильного града в период с октября 2009 года по март 2010 года. [4] В Европе малые пустельги , похоже, приспосабливаются к продолжающемуся потеплению, но, как было замечено, теряют больше потомства в месяцы сильной засухи. [35]
Известно, что изменение климата увеличивает риск и серьезность лесных пожаров во многих частях мира, где оно высушивает растительность и уменьшает площадь снежного покрова . [36] [37] Лесные пожары могут уничтожить среду обитания некоторых птиц: после сезона лесных пожаров в Австралии 2019–2020 годов субпопуляции эму на побережье Нового Южного Уэльса считаются находящимися под высоким риском. [38] Во время сезона лесных пожаров на западе Соединенных Штатов 2020 года один из двух оплотов кассии кроссбилл был охвачен пламенем. [3] Хотя большинство видов птиц могут пережить немедленное уничтожение своей среды обитания, улетев, они все равно могут сильно пострадать от дыма от лесных пожаров . Это вызывает особую озабоченность у перелетных видов птиц, которые могут оказаться в задымленной местности прямо во время миграции. В 2020 году «сотни тысяч, а возможно, даже до миллиона птиц погибли по крайней мере в пяти штатах США и в четырех мексиканских штатах», в основном перелетных видов. [39] Это «беспрецедентное» событие было связано с дымом от лесных пожаров в следующем году. [40] [41]
Места обитания куликов часто подвергаются отрицательному воздействию повышения уровня моря , как из-за постепенной деградации от текущей тенденции, так и из-за внезапных штормовых нагонов и других экстремальных явлений. Позже в этом столетии уровень моря на восточном побережье Соединенных Штатов может подняться настолько высоко, что большой ураган может затопить до 95% нынешней среды обитания зуйков в этом районе, в то время как его способность перемещать среду обитания вглубь суши может быть ограничена будущим развитием береговой линии. [1] Популяции побережья Мексиканского залива также находятся под угрозой, с потенциальной потерей 16% среды обитания к 2100 году только из-за постепенного затопления, а также риском как экстремальных штормов, так и дальнейшего развития береговой линии человеком. [42] По иронии судьбы, популяции внутренних зуйков могут выиграть от более сильных наводнений, вызванных изменением климата, поскольку открытые песчаные отмели, в которых они гнездятся, могут избежать чрезмерного зарастания растительностью только в том случае, если они регулярно затапливаются, в идеале раз в четыре года, что случалось до европейской колонизации Америки , но теперь сокращено до одного раза в двадцать лет благодаря усилиям по стабилизации береговой линии для защиты собственности человека. Следовательно, будущие наводнения, вызванные изменением климата, могут восстановить историческую норму для этого вида, хотя существует небольшой риск того, что изменение климата приведет либо к чрезмерному затоплению, либо к высыханию территории при некоторых сценариях. [43]
Изменение климата может сделать условия гнездования невыносимыми для различных видов птиц. Например, кулики гнездятся в песке , а прибрежные популяции крачек и зуйков , как уже известно, страдают от повышения температуры песка и порой становятся слишком горячими, [44] в то время как пустынные птицы могут просто умереть от обезвоживания в беспрецедентно жаркие дни. [45] [46] Ожидается, что в результате этого изменится ареал обитания многих птиц, поскольку «изменение климата заставляет виды перемещаться, адаптироваться или умирать». [ 47 ] Например, было замечено, что молодые домовые воробьи улетают дальше от гнезд своих родителей, чем раньше, в ответ на потепление температур. [47] Изменение климата также было связано с наблюдаемым снижением численности и сокращением ареала ржавого черного дрозда , ранее распространенного, но в настоящее время уязвимого североамериканского вида. [48] Сдвиги ареала, как правило, увеличиваются по широте , [7] как в случае с двумя азиатскими подвидами веретенника большого , которые, как ожидается, сместятся ближе к Северному полюсу . Их общая среда обитания, вероятно, резко сократится примерно до 16% от ее нынешней протяженности, при этом все бывшие высокопригодные области будут потеряны. [5] В дополнение к перемещению в сторону полюсов, виды птиц вблизи гор перемещаются в более прохладный климат более высоких высот. В Индии , как ожидается, 66–73% из 1091 видов переместятся вверх или на север в ответ на изменение климата. Около 60% увидят, что их ареалы сократятся, а остальные расширятся. [49]
Помимо повышения температуры, изменение климата также может влиять на ареалы птиц через изменения в осадках . Например, увеличение количества осадков в некоторых альпийских климатических зонах согласуется с прогнозами о влиянии изменения климата на водный цикл . Это включает в себя некоторые места обитания саванновых воробьев и рогатых жаворонков , которые, как известно, имеют более высокую ежедневную смертность гнезд, если в их среде обитания дождь шел непрерывно более двух дней, по сравнению с отсутствием дождя вообще. [50] Сероголовый малиновка ограничен тропическими лесами влажных тропиков на северо-востоке Квинсленда в Австралии и другой популяцией в высокогорьях Новой Гвинеи . Ему нужны более низкие температуры, которые можно найти только на больших высотах, но в отличие от других видов он не может постоянно менять свой ареал вплоть до гор, так как в противном случае он страдает от чрезмерных осадков . Эти ограничения на доступный ареал делают его особенно уязвимым к будущему изменению климата. [51] С другой стороны, в Северной Америке ожидается , что юго-западная ивовая мухоловка потеряет не менее 62% своей популяции к 2100 году при сценарии с высоким потеплением и 36% при промежуточном сценарии, но может не понести никаких потерь при сценарии с низким потеплением, во многом из-за своего эволюционного потенциала. Однако, если будущие последствия засухи окажутся особенно серьезными для вида во время сезона гнездования, он может потерять большую часть своей популяции даже при сценарии с низким потеплением и 93% или >99% при сценариях с высоким потеплением. [52]
Действия человека часто взаимодействуют с эффектами изменения климата. Например, на южноамериканских лугах кампо-майнер потеряет 77–92% своей площади к 2080 году при сценарии высокого потепления и 68–74% при промежуточном сценарии, что особенно тревожно из-за отсутствия охраняемых территорий для этого вида. [53] Пегий ворон сократил свой ареал в Северной Африке, но увеличился в Южной Африке из-за изменения климата. [54] Изменение климата благоприятствует развитию лесов вместо лугов в Южной Африке, что обеспечивает больше деревьев для гнездования. Однако увеличению их ареала и плотности на юге способствовали линии электропередач. Электрическая инфраструктура обеспечивает дополнительные места для гнездования и насеста, что могло увеличить общую распространенность вида. [54] А в Северной Америке прогнозируемые изменения ареала были описаны экспертами Национального общества Одюбона как «невероятные» . В то время как одной из причин является их географическая удаленность, другая заключается в том, что для немигрирующих видов они могут стать реальностью только при содействии миграции , поскольку в противном случае они не смогли бы преодолеть естественные барьеры к новым подходящим местам обитания и вместо этого были бы просто истреблены из своих старых мест обитания. [11]
В 2012 году было подсчитано, что в среднем каждый градус потепления приводит к вымиранию от 100 до 500 наземных птиц. Для потепления на 3,5 °C (6,3 °F) к 2100 году то же исследование оценило от 600 до 900 вымираний наземных птиц, причем 89% произойдет в тропической среде. [55] Исследование 2013 года подсчитало, что 608–851 вид птиц (6–9%) крайне уязвимы к изменению климата, находясь в Красном списке МСОП как находящиеся под угрозой виды, и 1715–4039 (17–41%) видов птиц в настоящее время не находятся под угрозой, но могут оказаться под угрозой из-за изменения климата в будущем. [56]
В статье 2023 года сделан вывод о том, что при сценарии сильного потепления SSP5–8.5 51,79% птиц потеряют по крайней мере часть среды обитания к 2100 году, поскольку условия станут более засушливыми, но только 5,25% потеряют более половины своей среды обитания только из-за увеличения сухости, в то время как 1,29% могут потерять всю свою среду обитания. Эти цифры снижаются до 38,65%, 2,02% и 0,95% при «промежуточном» сценарии SSP2-4.5 и до 22,83%, 0,70% и 0,49% при сценарии сильного смягчения SSP1-2.6. [57]
В 2015 году прогнозировалось, что местные лесные птицы на Гавайях окажутся под угрозой исчезновения из-за распространения птичьей малярии при сценарии сильного потепления RCP8.5 или аналогичном сценарии из более раннего моделирования, но сохранятся при «промежуточном» сценарии RCP4.5. [58] Для 604 видов птиц в материковой части Северной Америки исследования 2020 года пришли к выводу, что при потеплении на 1,5 °C (2,7 °F) 207 будут умеренно уязвимы к вымиранию, а 47 будут высоко уязвимы. При 2 °C (3,6 °F) это число меняется на 198 умеренно уязвимых и 91 высоко уязвимых. При 3 °C (5,4 °F) существует больше высоко уязвимых видов (205), чем умеренно уязвимых видов (140). По сравнению с 3 °C (5,4 °F) стабилизация потепления на уровне 1,5 °C (2,7 °F) означает снижение риска вымирания для 76% этих видов, а 38% перестают быть уязвимыми. [59] [60] [61]
Прогнозируется, что леса Миомбо в Южной Африке потеряют около 86% своих птиц, если потепление достигнет 4,5 °C (8,1 °F). [62] В 2019 году также было подсчитано, что несколько видов птиц, эндемичных для пустыни Калахари на юге Африки ( южные пегие тимелии , южные желтоклювые птицы-носороги и южные фискалы ), либо будут полностью потеряны из нее, либо сократятся до ее восточных окраин к концу столетия, в зависимости от сценария выбросов. Хотя, по прогнозам, температуры не станут настолько высокими, чтобы сразу убить птиц, они все равно будут достаточно высокими, чтобы помешать им поддерживать достаточную массу тела и энергию для размножения. [63] К 2022 году уже наблюдалось падение успешности размножения южных желтоклювых птиц-носорогов в самых жарких южных частях пустыни. Было предсказано, что эти конкретные субпопуляции исчезнут к 2027 году. [64] [65] Аналогичным образом было обнаружено, что два эфиопских вида птиц, белохвостая ласточка и эфиопская кустарниковая ворона , потеряют 68-84% и >90% своего ареала к 2070 году. Поскольку их существующий географический ареал уже очень ограничен, это означает, что он, вероятно, окажется слишком маленьким, чтобы поддерживать жизнеспособную популяцию даже в сценарии ограниченного изменения климата, что приведет к вымиранию этих видов в дикой природе . [66]
Изменение климата особенно угрожает пингвинам . Еще в 2008 году было подсчитано, что каждый раз, когда температура Южного океана повышается на 0,26 °C (0,47 °F), это сокращает популяцию королевских пингвинов на 9%. [67] При наихудшем сценарии потепления королевские пингвины навсегда потеряют по крайней мере два из восьми мест размножения, и 70% вида (1,1 миллиона пар) будут вынуждены переселиться, чтобы избежать исчезновения. [68] [69] Популяции императорских пингвинов могут оказаться в аналогичной опасности, при этом 80% популяций находятся под угрозой вымирания к 2100 году без каких-либо мер по смягчению последствий. Однако с учетом температурных целей Парижского соглашения это число может снизиться до 31% при достижении цели в 2 °C (3,6 °F) или до 19% при достижении цели в 1,5 °C (2,7 °F). [70]
27-летнее исследование крупнейшей колонии Магеллановых пингвинов в мире, опубликованное в 2014 году, показало, что экстремальные погодные условия, вызванные изменением климата, убивают 7% птенцов пингвинов в среднем за год, что составляет до 50% всех смертей птенцов в некоторые годы. [71] [72] С 1987 года количество размножающихся пар в колонии сократилось на 24%. [72] Известно, что численность антарктических пингвинов также сокращается, в основном из-за соответствующего сокращения популяции антарктического криля . [73] И было подсчитано, что в то время как пингвины Адели сохранят часть своей среды обитания после 2099 года, треть колоний вдоль Западного Антарктического полуострова (WAP) придут в упадок к 2060 году. Считается, что эти колонии представляют около 20% всего вида. [74]Смягчение последствий изменения климата приносит пользу большинству видов птиц в долгосрочной перспективе, ограничивая вредные последствия изменения климата . Однако стратегии смягчения последствий могут иметь более сложные непреднамеренные результаты. Некоторые из них обеспечивают сопутствующие выгоды, поскольку управление лесами для уменьшения количества лесных пожаров может увеличить среду обитания птиц. Определенные стратегии выращивания сельскохозяйственных культур для возобновляемой биомассы также могут увеличить общее видовое богатство по сравнению с традиционными методами ведения сельского хозяйства. [7] С другой стороны, приливные энергетические системы могут влиять на куликов, [7] но исследований по этому вопросу мало из-за ограниченного использования этой формы возобновляемой энергии .
Ветряные электростанции известны своей опасностью для птиц, и, как было установлено, наносят вред таким видам, как орлан-белохвост и лебедь-кликун . Это может быть проблемой остроты зрения, поскольку у большинства птиц плохое фронтальное зрение. Столкновения ветряных турбин потенциально можно было бы сократить, если бы башни были более заметны для птиц или размещены в более выгодных местах. [7]
В Соединенных Штатах , по оценкам, от 140 000 до 500 000 птиц погибают каждый год из-за столкновений с ветряными турбинами, и это число может увеличиться до 1,4 миллиона, если мощность ветряной энергетики будет увеличена в шесть раз. В среднем, столкновения происходят реже всего в регионе Великих равнин , где около 2,92 птиц сталкиваются с турбиной каждый год, чаще на западе и востоке страны (4,72 и 6,86 птиц на турбину в год) и чаще всего в Калифорнии , где 7,85 птиц сталкиваются с каждой турбиной каждый год. [75]
В целом, старые ветряные электростанции, как правило, меньше учитывали птиц при размещении, и это приводило к более высоким показателям смертности, чем ветряные электростанции, установленные после разработки улучшенных руководящих принципов. [76] Новые исследования показывают, что в индийском штате Карнатака ежегодные смертельные случаи на турбину составляют 0,26 в год, включая как птиц, так и летучих мышей . [77] Когда прибрежная ветряная электростанция была построена на Восточно-Азиатско-Австралазийском пролетном пути , сообщество птиц, по-видимому, приспособилось после одного года эксплуатации. [78] Однако, по оценкам, даже старые ветряные электростанции были ответственны за потерю менее 0,4 птиц на гигаватт-час (ГВт·ч) электроэнергии, выработанной в 2009 году, по сравнению с более чем 5 птицами на ГВт·ч для электростанций, работающих на ископаемом топливе. [12]