ФЕНОЛОГИЧЕСКИЙ ОТКЛИК НА КЛИМАТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ

(ПО ДАННЫМ ЛЕТОПИСЕЙ ПРИРОДЫ)

Mathematical Biology Group

21.04.2016

Глеб Тихонов

Отсо Оваскайнен Мария дел Мар Делгадо

Изменение климата и фенология

Абиотические изменения

окружающей среды

Фенологические изменения;

их вариативность в пространстве, для различных видов и

типов событий

Фенологические наблюдения

Наблюдения показателей окружающей среды

Изменение климата влияет на:

• Динамику численности

• Ареал обитания

• Фенологию Наиболее непосредственный и надежный биоиндикатор

1. Пространственная и межвидовая структура изменений видовой фенологии на изменение климата

2. Идентификация климатических факторов, влияющих на фенологию

Температура Осадки Снежный покров

Изменение климата

градусов

мм/10 years

долгота 40 100 160

градусов/10 years см/10 years

см мм

ши

ро

та

70

5

0

ши

ро

та

70

5

0

долгота 40 100 160

долгота 40 100 160

База фенологических данных Данные по растениям птицам, насекомым... Длинные временные ряды (20-60 лет) Унифицированная методика наблюдений

Сегодня 239 точек

2014 21 точка

2013 1 точка

250 000 записей

Первый переход среднесуточной

температуры через 0

год д

ата

Ovaskainen et. al. 2013 (PNAS)

Содержимое базы данных

Ежегодные наблюдения фенологических событий и ключевых климатических

явлений

События, использованные в анализе

Птицы 1. Первая встреча

2. Первая песня

3. Последняя встреча

Растения

1. Набухание почек

2. Распускание листьев

3. Начало цветения

4. Первые зрелые плоды

5. Появление осенней окраски

6. Начало листопада

7. Конец листопада

Насекомые 1. Первая встреча

Рептилии 1. Первая встреча

Амфибии 1. Первая встреча

Климатические

1. Весна, темп.

2. Весна, лед

3. Весна, снег

4. Осень, темп.

5. Осень, лед

6. Осень, снег

Грибы 1. Первая встреча

20 групп

События, использованные в анализе

год

дат

а

Пространственно-временная иерархическая модель

где Location = Lat + Lon + Site

Day = Location + Species + Year + + (их статистические

взаимодействия)

Day = Location + Species + Location × Species + Year + + Year × Location + Year × Species + Year × Location × Species,

Изменение фенологии на юге

Изм

енен

ие

фен

ол

оги

и н

а се

вер

е

Юг-

севе

р (

дн

ей/г

рад

ус)

Юг-

севе

р (

(дн

ей/г

од)/

град

ус)

Запад-восток(дней/градус) Запад-восток ((дней/год)/градус)

Структура фенологических изменений

Различие между югом и севером

Первая встреча насекомых

Структура фенологических изменений

Появление осенней окраски

40 100 160 40 100 160

дней/10 лет дней/10 лет

дней дней

Ко

рр

еляц

ия

Температура

Осадки

Снежный покров

Климатические факторы

• Схожая методика статистического анализа

• Корреляция ежегодных

отклонений фенологии и климатических характеристик

• Доминирующее

влияние температуры весной

• Слабая корреляция осенью

Чув

стви

тел

ьно

сть

в к

по

теп

лен

ию

на

1°C

Чувствительность к климатическим факторам

Север-юг

Средняя

Вид

Оставшаяся

Участок

Заключение и планы на будующее

Спасибо за внимание!

Ваши вопросы?

• Очень широкий анализ, не заостряя внимание

• Статья на стадии рецензирования в PNAS

• Дальнейшие планы

1) Детально рассмотреть один или несколько связных типов событий 2) Глубокий анализ в перделах одного заповедника

Figure 2

B

Var

iati

on

in m

ean

day

V

aria

tio

n in

sh

ift

C

Phenological and climatic events

Phenological shift in the South per decade

Ph

eno

logi

cal s

hif

t in

th

e N

ort

h p

er d

ecad

e

A

Variation in phenological shifts

Average group’s shift

Variation due to South-North gradient

Random effect of locality

Random effect of species

Unexplained part of variation (“residual”)

Day = Location + Species + Year + + (interactions of those)

Пространственно-временная иерархическая модель

где Location = Lat + Lon + Site

Day = Location + Species + Year + + (их статистические взаимодействия)

Day = Location + Species + Location × Species + Year + + Year × Location + Year × Species + Year × Location × Species,