Vórtice polar, o calor do inverno pode alterar as populações de pássaros

“Quando pensamos sobre o impacto das mudanças climáticas, o inverno tende a ser esquecido como uma época do ano que pode ter implicações ecológicas e biológicas significativas”, diz Zuckerberg. “Isso me faz, e meus colegas, pensar profundamente sobre os impactos desses eventos extremos durante este tempo quando as espécies são particularmente vulneráveis.”

Zuckerberg, junto com Jeremy Cohen, um ex-pesquisador de pós-doutorado da UW-Madison agora no Yale Center for Biodiversity and Global Change, e Daniel Fink do Cornell Laboratory of Ornithology, começaram a aprender como o frio e o calor extremos do inverno afetaram 41 comuns espécies de pássaros. no leste da América do Norte. Seu trabalho, recentemente publicado em Ultrassom, descobriram que as espécies individuais de pássaros respondem de maneira diferente a esses eventos climáticos, e o calor extremo do inverno pode levar a mudanças de longo prazo nas populações de pássaros.

Os pesquisadores analisaram uma grande quantidade de dados enviados por meio do eBird, uma iniciativa científica cidadã global na qual os observadores de pássaros contribuem com listas de verificação de pássaros observados em um local, data e hora específicos. Eles se concentraram em dados que ocorreram antes e depois de um vórtice polar de quatro dias em janeiro de 2014 e uma onda de calor em dezembro de 2015. Esses dois eventos foram os trechos mais frios e mais quentes observados em uma década, cada um afetando uma área de aproximadamente 2 milhões quilômetros quadrados no Centro-Oeste e Nordeste dos EUA e Canadá. Os pesquisadores também analisaram dados de temperatura e cobertura do solo.

São muitos dados. Vinte anos atrás, trabalhar com essa quantidade de dados diversos não teria sido possível. No entanto, os avanços recentes na ciência de dados ambientais permitiram que os ecologistas trabalhassem em escalas que refletem as vastas regiões e espécies afetadas pelas mudanças climáticas.

Com colegas do Laboratório de Ornitologia Cornell, Cohen e Zuckerberg usaram o aprendizado de máquina, uma técnica de computação avançada usada para obter informações de grandes conjuntos de dados, para prever a abundância e ocorrência de espécies de aves de 10 dias antes. Desde o início de cada clima extremo. evento. até 30 dias após o evento. Eles compararam os dados com períodos de tempo idênticos em 14 invernos recentes.

Durante el vórtice polar, la abundancia de aves (el número de aves individuales de una especie observada en el área de estudio) disminuyó de cinco a 10 días después del evento y regresó a los niveles anteriores 20 días después, descartando la mortalidad como la razón a diminuição. No entanto, a prevalência de espécies em uma região inteira, ou presença, era relativamente estável. Esse resultado surpreendeu os pesquisadores, já que abundância local e ocorrência regional costumam estar intimamente relacionadas.

“Esses dados sugerem que algumas aves podem ter deixado a área, se mudado para o sul e retornado”, diz Cohen. “Alternativamente, alguns pássaros podem ter prostrado devido ao estresse do frio e, em seguida, retornado aos níveis de atividade anteriores.”

Os dados que se seguiram à onda de calor do inverno foram ainda mais surpreendentes. Na maioria das espécies de pássaros, a abundância e a ocorrência aumentaram, e essa tendência persistiu por 30 dias após esse evento climático extremo. Isso pode ser porque os migrantes de curta distância se mudaram para a área e permaneceram lá, em resposta ao clima quente.

“Eu não esperava esse impacto do efeito da onda de calor do inverno”, disse Zuckerberg. “O que achei mais intrigante foi a resposta dramática e duradoura.”

Nos últimos 30 a 40 anos, as espécies de pássaros foram lentamente mudando para o norte. Os ambientalistas acreditam que esse processo de décadas é uma resposta às mudanças climáticas. No entanto, Zuckerberg diz que as ondas de calor do inverno podem acelerar esse movimento geográfico e, sem tempo para se adaptar gradualmente, algumas aves podem ser mais vulneráveis ​​ao calor ou frio extremos em novas áreas.

No nível de espécie, Zuckerberg e Cohen descobriram que pássaros de corpo pequeno e adaptados ao calor eram mais sensíveis tanto ao calor quanto ao frio extremos. As espécies adaptadas ao frio eram muito mais resistentes.

Os pesquisadores também observaram diferenças em nível de espécie relacionadas aos requisitos de habitat. As espécies de aves aquáticas ocorreram com maior frequência após o vórtice polar e menos após a onda de calor do inverno, ao contrário do que foi observado, em média, para outras espécies. De acordo com Cohen, corpos abertos de água teriam congelado durante o vórtice polar, talvez levando as espécies que hibernam em latitudes altas a se dirigirem ao sul e buscar um habitat mais favorável na área de estudo.

Para ajudar os pássaros e outros animais selvagens a lidar com o inverno extremo, os administradores da vida selvagem podem criar habitats protegidos e outros locais de refúgio. O monitoramento contínuo da atividade das aves e da variabilidade climática pode ajudar os conservacionistas e formuladores de políticas a prever quais espécies serão mais vulneráveis ​​às mudanças climáticas na próxima década.

A confluência de ciência de dados ambientais e ciência do cidadão está tornando esse tipo de previsão possível. Como afirma Zuckerberg, “a quantidade de dados que obtemos por meio da participação pública na ciência abriu novas áreas de exploração em um momento que, francamente, realmente precisamos, porque a mudança climática é um grande problema.”

Este estudo foi apoiado em parte pela Fundação Leon Levy, Fundação Wolf Creek, NASA (80NSSC19K0180), Fundação Nacional da Ciência (DBI-1939187; CCF-1522054; e suporte de computador do CNS-1059284) e UW-Madison Data Science Initiative.