Весна в воздухе. Птицы поют и начинают строить свои гнезда. Это происходит каждый год, как по маслу. Но новое исследование, опубликованное в « Журнале экологии животных», показывает, что многие виды птиц начинают гнездиться и откладывать яйца почти на месяц раньше, чем сто лет назад. Сравнив недавние наблюдения с яйцами столетней давности, хранящимися в музейных коллекциях, ученые смогли определить, что около трети видов птиц, гнездящихся в Чикаго, перенесли свою яйцекладку в среднем на 25 дней. И, насколько исследователи могут сказать, виновником этого сдвига является изменение климата.
«Коллекции яиц — это такой увлекательный инструмент для нас, чтобы со временем узнать об экологии птиц», — говорит Джон Бейтс, куратор птиц в Полевом музее и ведущий автор исследования. «Мне нравится тот факт, что в этой статье объединены эти старые и современные наборы данных, чтобы рассмотреть эти тенденции примерно за 120 лет и помочь ответить на действительно важные вопросы о том, как изменение климата влияет на птиц».
Бейтс заинтересовался изучением музейных коллекций яиц после того, как отредактировал книгу о яйцах. «Как только я познакомился с нашей коллекцией яиц, я задумался о том, насколько ценны данные этой коллекции и почему эти данные не воспроизводятся в современных коллекциях», — говорит он.
Сама коллекция яиц занимает небольшую комнату, забитую шкафами от пола до потолка, в каждом из которых находятся сотни яиц, большинство из которых были собраны столетие назад. Сами яйца (вернее, просто их чистая, сухая скорлупа, содержимое которой выдули сто лет назад) хранятся в небольших коробочках и сопровождаются этикетками, часто написанными от руки, о том, какой птице они принадлежат, где находятся. откуда и когда они были собраны, вплоть до дня.
«Эти ранние люди, занимавшиеся яйцами, были невероятными естествоиспытателями, чтобы делать то, что они делали. Вы действительно должны знать птиц, чтобы выходить на улицу, находить гнезда и заниматься коллекционированием», — говорит Бейтс. «Они были очень хорошо настроены на то, когда птицы начинали откладывать яйца, и это, на мой взгляд, приводит к очень точным датам откладки яиц».
Коллекция яиц Филда, как и большинство других, исчезает после 1920-х годов, когда сбор яиц вышел из моды как для любителей-любителей, так и для ученых. Но коллега Бейтса Билл Штраусбергер, научный сотрудник Филд-центра, много лет работал над паразитами воловьих птиц в Мортонском дендрарии в пригороде Чикаго, взбираясь по лестницам и исследуя гнезда, чтобы увидеть, где буроголовые воловьи птицы откладывают яйца, чтобы другие птицы могли их вырастить. . «Ему приходилось выезжать туда каждую весну и находить как можно больше гнезд, а также проверять, заражены ли они паразитами, и поэтому мне пришло в голову, что у него есть современные данные о гнездах», — говорит Бейтс. Крис Уилан, эколог-эволюционист из Иллинойского университета в Чикаго, также внес свой вклад в современный набор данных с данными о гнездовании певчих птиц, собранными в Чикаго, начиная с 1989 года, когда он начал работать в дендрарии Мортона. Вклад Уилана и Штраусбергера в исследование был критическим, говорит Бейтс, потому что «найти гнезда намного сложнее, чем кто-либо думает».
«Найти гнезда и проследить их судьбу до успеха или неудачи очень сложно и требует много времени», — говорит Уилан. «Мы научились распознавать то, что я называю «гнездовым» поведением. Это включает в себя сбор гнездового материала, такого как ветки, трава, корни или кора, в зависимости от вида птиц , или захват пищи, как гусеницы, но не поедание продукта — это, вероятно, указывает на родитель добывает пищу для птенцов». Уилан и его команда использовали зеркала, установленные на длинных шестах, чтобы заглянуть в высоко расположенные гнезда, и тщательно отслеживали даты откладывания и вылупления яиц.
Затем у исследователей было два больших набора данных о гнездовании: один примерно с 1880 по 1920 год, а другой примерно с 1990 по 2015 год. «В середине есть пробел, и именно здесь появился Мейсон Фидино», — говорит Бейтс. Фидино, количественный эколог из зоопарка Линкольн-Парк в Чикаго и соавтор исследования, построил модели для анализа данных, которые позволили им устранить пробел в середине 20-го века, а также различия в выборке между ранними яйцами. коллекционеры и исследования Уилана и Штраусбергера.
«Из-за этой неравномерной выборки нам пришлось поделиться небольшим количеством информации о видах в рамках нашей статистической модели , что может помочь немного улучшить оценки для редких видов», — говорит Фидино. «Мы все довольно быстро поняли, что в данных могут присутствовать некоторые выбросы, которые, если их не учесть, могут оказать довольно большое влияние на результаты. Из-за этого нам пришлось построить нашу модель, чтобы уменьшить общее влияние любых выбросы, если они присутствовали в данных».
Анализ показал удивительную тенденцию: среди 72 видов, по которым имелись исторические и современные данные в районе Чикаголенда, около трети гнездились раньше и раньше. Среди птиц, чьи привычки гнездования изменились, они отложили свои первые яйца на 25,1 дня раньше, чем сто лет назад.
В дополнение к иллюстрации того, что птицы откладывают яйца раньше, исследователи искали причину этого. Учитывая, что климатический кризис сильно повлиял на многие аспекты биологии, исследователи рассматривали повышение температуры как возможное объяснение более раннего гнездования. Но ученые наткнулись на другую загвоздку: нет согласованных данных о температуре для региона, относящихся к такому далекому прошлому. Итак, они обратились к показателю температуры: количеству углекислого газа в атмосфере.
«Мы не смогли найти ни одного источника долгосрочных данных о температуре на Среднем Западе, что было удивительно, но вы можете аппроксимировать температуру с помощью уровней углекислого газа, которые очень хорошо задокументированы», — говорит Бейтс. Данные по углекислому газу поступают из различных источников, включая химический состав ледяных кернов ледников.
Количество углекислого газа в атмосфере с течением времени точно отражает более крупные тренды температуры, и исследователи обнаружили, что оно также коррелирует с изменениями дат откладывания яиц. «Глобальное изменение климата не было линейным в течение этого почти 150-летнего периода, и поэтому виды, возможно, также не увеличивали дату откладки нелинейно. Поэтому мы включили в нашу модель как линейные, так и нелинейные тренды», — говорится в сообщении. Фидино. «Мы обнаружили, что смоделированные данные очень похожи на наблюдаемые данные, что указывает на то, что наша модель хорошо сработала».
Изменения температуры кажутся незначительными, всего на несколько градусов, но эти небольшие изменения приводят к цветению различных растений и появлению насекомых, что может повлиять на пищу, доступную для птиц.
«Большинство птиц, которых мы наблюдали, питаются насекомыми, а сезонное поведение насекомых также зависит от климата. Птицам приходится сдвигать сроки откладки яиц, чтобы адаптироваться», — говорит Бейтс.
И хотя птицы, откладывающие яйца на несколько недель раньше срока, могут показаться мелочью в общей схеме вещей, Бейтс отмечает, что это часть более крупной истории. «Птицы в нашей области исследования, более 150 видов, имеют разную историю эволюции и различную биологию размножения, поэтому все дело в деталях. Эти изменения в датах гнездования могут привести к тому, что они будут конкурировать за пищу и ресурсы так, как раньше. привык, — говорит он. «Есть множество действительно важных нюансов, о которых нам нужно знать с точки зрения того, как животные реагируют на изменение климата».
Бейтс говорит, что исследование не только служит предупреждением об изменении климата , но и подчеркивает важность музейных коллекций, особенно коллекций яиц, которые часто используются недостаточно. «В коллекциях по всему миру насчитывается 5 миллионов яиц, и все же очень мало публикаций, использующих музейные коллекции яиц», — говорит Бейтс. «Это кладезь данных о прошлом, и они могут помочь нам ответить на важные вопросы о нашем мире сегодня».
