Informace

6.4: Příjemci změny klimatu - biologie


6.4: Příjemci změny klimatu

Změna klimatu, posuny rozsahu a narušení komplexu opylovač-rostlina

Změna klimatu má významný dopad na distribuci druhů a mění ekologické procesy, které jsou důsledkem interakcí druhů. Existuje obava, že takovéto distribuční posuny ovlivní sítě opylování zvířat a rostlin. Modelovali jsme potenciální budoucí (2050 a 2070) distribuci ohrožených stěhovavých druhů netopýrů (Leptonycteris nivalis) a rostliny, které opylují (Agáve spp) během jejich roční migrace z centrálního Mexika do jižních Spojených států. Naše modely ukazují, že překrývání mezi Agáve a ohrožený opylující netopýr bude snížen nejméně o 75%. Redukce vhodných ploch pro Agáve druhy omezí zdroje pasení dostupné pro ohroženého netopýra, což ohrozí přežití jeho populací a zachování jejich opylovací služby. Potenciální vyhynutí netopýra L. nivalis bude mít pravděpodobně negativní účinky na sexuální reprodukci a genetickou variabilitu Agáve rostliny zvyšující jejich zranitelnost vůči budoucím změnám životního prostředí.


6.2 Jaké jsou možnosti snížení emisí skleníkových plynů?

6.2.1 Od roku 1995 dochází ke značnému a rychlejšímu než očekávanému technickému pokroku ve snižování emisí skleníkových plynů. The možnosti během příštích 20 let by to zahrnovalo zlepšení energetické účinnosti budov, dopravy a výroby, přeměnu na zemní plyn pro zásobování energií, stejně jako nízkouhlíkové energetické systémy, jako jsou biomasa, větrné, jaderné a vodní elektrárny, snížení metanu a emise oxidu dusného v zemědělství a u některých aplikací i minimalizace emisí fluorovaných plynů (viz tabulka SPM.1 pro odhady lze dosáhnout poloviny těchto potenciálních snížení emisí s přímým přínosem převyšujícím přímé náklady). Více.

6.2.2 Lesy a zemědělské pozemky poskytnout značný potenciál pro snižování uhlíku, který nemusí být nutně trvalý, ale může poskytnout čas na další rozvoj a implementaci dalších možností. Globální potenciál by mohl být do roku 2050 řádově 100 GtC, což odpovídá asi 10% až 20% emisí fosilních paliv během tohoto období. Více.

6.2.3 Sociální učení a inovace, jakož i změny institucionálních struktur by mohly přispět ke zmírnění změny klimatu. Změny v kolektivních pravidlech a individuálním chování může mít významný vliv na emise skleníkových plynů, ale probíhalo by v rámci komplexního institucionálního, regulačního a právního prostředí. Více.


Změny v energii Slunce ovlivňují, jak moc energie dosáhne Země

Klima může být ovlivněno přírodními změnami, které ovlivňují, kolik sluneční energie dopadá na Zemi. Tyto změny zahrnují změny na slunci a změny na oběžné dráze Země. Změny, ke kterým dochází na samotném slunci, mohou ovlivnit intenzitu slunečního světla, které dopadá na zemský povrch. Intenzita slunečního světla může způsobit buď oteplení (v období silnější sluneční intenzity), nebo ochlazení (v obdobích slabší sluneční intenzity). Slunce sleduje intenzitu 11letého cyklu malých vzestupů a pádů, ale vliv na klima Země je malý. Změny tvaru oběžné dráhy Země, naklonění a polohy zemské osy mohou také ovlivnit množství slunečního světla dopadajícího na zemský povrch.

Změny v intenzitě slunce ovlivnily v minulosti klima Země. Například tzv.Malá doba ledová“Mezi 17. a 19. stoletím může být částečně způsobeno fází nízké sluneční aktivity od roku 1645 do 1715, která se shodovala s nižšími teplotami. Malá doba ledová označuje mírné ochlazení Severní Ameriky, Evropy a pravděpodobně dalších oblastí po celém světě. Změny na oběžné dráze Země mají velký vliv na klima po desítky tisíc let. Tyto změny se zdají být primární příčinou minulých cyklů dob ledových, ve kterých Země zažila dlouhá období nízkých teplot (doby ledové), jakož i kratší meziledová období (období mezi dobou ledovou) relativně teplejších teplot.

Změny sluneční energie nadále ovlivňují klima. Sluneční aktivita je však od poloviny 20. století kromě 11letého cyklu relativně konstantní, a proto nevysvětluje nedávné oteplování Země. Podobně změny tvaru oběžné dráhy Země, naklonění a poloha zemské osy ovlivňují teplotu v relativně dlouhých časových intervalech (desítky tisíc let), a proto nemohou vysvětlit nedávné oteplování.


Rozpoznávání tvrdých hovorů

V rámci svého výzkumu se Francis podíval na těžká rozhodnutí, která vlády v celém světě učinily ohledně změny klimatu.

Některé z případů, které zkoumal, zahrnují debatu o technologiích frakování ve Spojených státech a energetickou krizi v Pákistánu.

V posledních několika letech se Pákistán potýká s nedostatkem elektřiny v důsledku jeho slabých dodávek a infrastruktury, což vede k častým výpadkům proudu, které postihují miliony občanů.

Země bojovala s rozhodnutím, zda přejít na obnovitelnou energii, vytěžit více uhlí nebo se nadále spoléhat na dovoz ropy pro své energetické potřeby. Úředníci se nakonec rozhodli těžit více uhlí i přes nepříznivé vlivy na životní prostředí.

"To mi pomohlo porozumět sázkám zapojeným do těchto typů debat," řekl Francis.

Subvencované ceny plynu jsou dalším příkladem morální výzvy, které národy čelí, řekl.

"Američané neplatí skutečnou cenu benzínu," řekl Francis. "A myslím si, že je velmi znepokojující skutečnost, že kvůli vládním dotacím neplatíme skutečné náklady." Je to ale složité, protože víme, že udržovat nízké ceny plynu je opravdu dobré pro chudé a střední třídu. “

Kromě zkoumání konkrétních případů Francis studuje také politiku změny klimatu a její vývoj na národní a mezinárodní úrovni, aby určil aktuální morální hodnocení, které má veřejnost ohledně akcí, které vedou ke globálnímu oteplování. Zkoumá také pravidla organizací, jako je Světová banka a Světová zdravotnická organizace, týkající se změny klimatu, omezení, která kladou na projekty, které pomáhají financovat, a jak bylo rozhodnuto o těchto politikách.

Informace a vhled, které František získá, budou použity k vytvoření morálního rámce, aby si národy mohly rozumně vybírat, pokud jde o politiku změny klimatu. Tento rámec však bude vyžadovat dlouhou dobu a úsilí odborníků ze všech oborů.

"Nakonec je to velký interdisciplinární úkol, kterého sami filozofové nebudou schopni dosáhnout," řekl Francis. "Ale myslím si, že je velká část toho, co souvisí s tím, co se považuje za újmu, jak obchodovat s výhodami a škodami a když je emise špatná, že bych se mohl vyjádřit."


44.5 Klima a dopady globální změny klimatu

Na konci této části budete moci provést následující:

  • Definujte globální změnu klimatu
  • Shrňte dopady průmyslové revoluce na globální koncentraci oxidu uhličitého v atmosféře
  • Popište tři přírodní faktory ovlivňující dlouhodobé globální klima
  • Seznam dvou nebo více skleníkových plynů a popište jejich roli ve skleníkovém efektu

Všechny biomy jsou univerzálně ovlivněno globálními podmínkami, jako je klima, které nakonec utvářejí prostředí každého biomu. Vědci, kteří studují klima, zaznamenali řadu výrazných změn, které se během posledních šedesáti let postupně staly stále evidentnějšími. Globální změna klimatu je termín používaný k popisu změněných globálních povětrnostních podmínek, zejména celosvětového nárůstu teploty a z toho vyplývajících změn klimatu, zejména z důvodu rostoucí hladiny atmosférického oxidu uhličitého.

Podnebí a počasí

Běžná mylná představa o globální změně klimatu spočívá v tom, že konkrétní povětrnostní událost vyskytující se v určitém regionu (například velmi chladný červnový týden v centrální Indianě) je důkazem globální změny klimatu. Chladný červnový týden je však událost související s počasím, a nikoli s klimatem. Tyto mylné představy často vznikají kvůli záměně termínů podnebí a počasí.

Podnebí se týká dlouhodobého předvídatelné atmosférické podmínky konkrétní oblasti. Klima biomu se vyznačuje stálými sezónními teplotními a srážkovými rozsahy. Klima neřeší množství srážek, které spadly v jeden konkrétní den v biomu, ani chladnější než průměrné teploty, ke kterým došlo v jeden den. Naproti tomu počasí se týká podmínek atmosféry během krátkého časového období. Předpověď počasí se obvykle provádí pro 48hodinové cykly. Dlouhodobé předpovědi počasí jsou k dispozici, ale mohou být nespolehlivé.

Abyste lépe porozuměli rozdílu mezi podnebím a počasím, představte si, že plánujete venkovní akci v severním Wisconsinu. Přemýšlel bys o podnebí když plánujete akci spíše na léto než na zimu, protože máte dlouhodobé znalosti, že jakákoli daná sobota v měsících květen až srpen by byla lepší volbou pro venkovní akci ve Wisconsinu než jakákoli daná sobota v lednu. Nelze však určit konkrétní den, kdy by se událost měla konat, protože je obtížné přesně předpovědět počasí v konkrétní den. Klima lze považovat za „průměrné“ počasí, které trvá mnoho let.

Globální změna klimatu

Změnu klimatu lze pochopit přístupem ke třem oblastem studia:

  • důkazy o současné a minulé globální změně klimatu
  • hybatele globálních klimatických změn
  • zdokumentované výsledky změny klimatu

Je užitečné udržovat tyto tři různé aspekty změny klimatu jasně oddělené při konzumaci mediálních zpráv o globální změně klimatu. Měli bychom poznamenat, že je běžné, že zprávy a diskuse o globální změně klimatu zaměňují data ukazující, že se klima Země mění s faktory, které tuto změnu klimatu řídí.

Důkazy pro globální změnu klimatu

Protože se vědci nemohou vrátit v čase k přímému měření klimatických proměnných, jako je průměrná teplota a srážky, musí místo toho nepřímo měřit teplotu. K tomu se vědci spoléhají historické důkazy o minulém klimatu Země.

Antarktická ledová jádra jsou klíčovým příkladem takových důkazů o změně klimatu. Tato ledová jádra jsou vzorky polární led získané pomocí vrtáků, které dosahují tisíce metrů do ledových příkrovů nebo vysokohorských ledovců. Prohlížení ledových jader je jako cestování zpět v čase, čím hlubší vzorek, tím dřívější časové období. Uvnitř ledu jsou uvězněny vzduchové bubliny a další biologické důkazy, které mohou odhalit údaje o teplotě a oxidu uhličitém. Antarktická ledová jádra byla shromážděna a analyzována za účelem nepřímého odhadu teploty Země za posledních 400 000 let (obrázek 44.26a). 0 ° C v tomto grafu odkazuje na dlouhodobý průměr. Teploty vyšší než 0 ° C převyšují dlouhodobou průměrnou teplotu Země. Naopak teploty, které jsou nižší než 0 ° C, jsou nižší než průměrná teplota Země. Tento obrázek ukazuje, že docházelo k periodickým cyklům zvyšování a snižování teploty.

Před koncem 19. století byla Země o 9 ° C chladnější a přibližně o 3 ° C teplejší. Všimněte si toho, že graf na obrázku 44.27b ukazuje, že atmosférická koncentrace oxidu uhličitého také stoupala a klesala v periodických cyklech. Všimněte si také vztahu mezi koncentrací oxidu uhličitého a teplotou. Obrázek 44.27b ukazuje, že hladiny oxidu uhličitého v atmosféře historicky cyklovaly mezi 180 a 300 částicemi na milion (ppm) objemu.

Obrázek 44.27a neukazuje posledních 2 000 let dostatečně podrobně, aby bylo možné porovnat změny teploty Země za posledních 400 000 let se změnou teploty, ke které došlo v novější minulosti. Dvě výrazné teplotní anomálie, popř nesrovnalosti, k nimž došlo za posledních 2 000 let. Tohle jsou Středověká klimatická anomálie (nebo středověké teplé období) a Malá doba ledová. Anomálie třetí teploty se vyrovná s Průmyslová éra. K anomálii středověkého klimatu došlo mezi lety 900 a 1300 n. L. Během tohoto časového období si mnoho klimatických vědců myslí, že v mnoha částech světa převládaly mírně teplejší povětrnostní podmínky, přičemž vyšší než průměrné teplotní změny se pohybovaly mezi 0,10 ° C a 0,20 ° C nad normou. Ačkoli 0,10 ° C se nezdá dostatečně velké, aby způsobilo nějakou znatelnou změnu, uvolnilo to ledová moře. Kvůli tomuto oteplování mohli Vikingové kolonizovat Grónsko.

Malá doba ledová byla chladné období, které nastalo mezi lety 1550 n. L. A 1850 n. L. Během této doby bylo v Severní Americe, Evropě a případně dalších oblastech Země pozorováno mírné ochlazení o něco méně než 1 ° C. Tato změna globální teploty o 1 ° C je zdánlivě malou odchylkou teploty (jak bylo pozorováno během středověké klimatické anomálie), ale také vedla ke znatelným klimatickým změnám. Historické zprávy odhalují dobu mimořádně krutých zim se spoustou sněhu a mrazu.

The Průmyslová revoluce, která začala kolem roku 1750, byla charakterizována změnami ve velké části lidské společnosti. Pokroky v zemědělství zvýšily nabídku potravin, což zlepšilo životní úroveň lidí v Evropě a ve Spojených státech. Byly vynalezeny nové technologie, které poskytovaly pracovní místa a levnější zboží. Tyto nové technologie byly poháněny fosilními palivy, zejména uhlím. Průmyslová revoluce, která začala na počátku devatenáctého století, byla počátkem průmyslové éry. Při spalování fosilních paliv se uvolňuje oxid uhličitý. Se začátkem průmyslové éry začal stoupat atmosférický oxid uhličitý (obrázek 44.28).

Současné a minulé hybné síly globální změny klimatu

Protože není možné vrátit se zpět v čase k přímému pozorování a měření klimatu, vědci toho musí využít nepřímý důkaz určit Řidičinebo faktory, které mohou být zodpovědné za změnu klimatu. Nepřímý důkaz zahrnuje data shromážděná pomocí ledových jader, vrty (úzká šachta zavrtaná do země), letokruhy stromů, délky ledovců, zbytky pylu a oceánské sedimenty. Data ukazují korelaci mezi načasováním teplotních změn a hnacími silami změny klimatu. Před průmyslovou érou (před rokem 1780) existovaly tři hybné síly změny klimatu, které nesouvisely s lidskou činností nebo atmosférickými plyny. První z nich je Milankovitchovy cykly. Milankovitchovy cykly popisují účinky mírných změn na oběžné dráze Země na klima Země. Délka Milankovitchových cyklů se pohybuje mezi 19 000 a 100 000 lety. Jinými slovy, dalo by se očekávat, že minimálně každých 19 000 let uvidíme nějaké předvídatelné změny v klimatu Země spojené se změnami na oběžné dráze Země.

The kolísání intenzity slunce je druhým přírodním faktorem zodpovědným za změnu klimatu. Intenzita slunečního záření je množství sluneční energie nebo energie, které slunce v daném čase vydává. Existuje přímý vztah mezi sluneční intenzitou a teplotou. Jak se zvyšuje (nebo snižuje) sluneční intenzita, teplota Země se odpovídajícím způsobem zvyšuje (nebo snižuje). Změny v intenzitě slunečního záření byly navrženy jako jedno z několika možných vysvětlení malé doby ledové.

Konečně, sopečné erupce jsou třetí přirozenou hybnou silou změny klimatu. Sopečné erupce mohou trvat několik dní, ale pevné látky a plyny uvolněné během erupce mohou ovlivňovat klima po dobu několika let, což způsobuje krátkodobé klimatické změny. Plyny a pevné látky uvolňované sopečnými erupcemi mohou zahrnovat oxid uhličitý, vodní páru, oxid siřičitý, sirovodík, vodík a oxid uhelnatý. Obecně vulkanické erupce klima ochlazují. K tomu došlo v roce 1783, kdy na Islandu vybuchly sopky a způsobily uvolnění velkých objemů oxidu siřičitého. To vedlo k ochlazování mlhovým efektem, což je globální jev, ke kterému dochází, když prach, popel nebo jiné suspendované částice blokují sluneční světlo a způsobují nižší globální teploty, v důsledku čehož se ochlazování s efektem zákalu obvykle prodlužuje na jeden nebo více let, než se rozptýlí na intenzitě. V Evropě a Severní Americe produkovalo oparové chlazení jedny z nejnižších průměrných zimních teplot, které byly zaznamenány v letech 1783 a 1784.

Skleníkové plyny jsou pravděpodobně nejvýznamnějšími hybateli klimatu. Když tepelná energie ze slunce zasáhne Zemi, plyny známé jako skleníkové plyny zachycují teplo v atmosféře, podobným způsobem, jakým skleněné tabule skleníku brání úniku tepla. Mezi skleníkové plyny, které ovlivňují Zemi, patří oxid uhličitý, metan, vodní pára, oxid dusný a ozon. Těmito plyny v atmosféře prochází přibližně polovina záření ze slunce a dopadá na Zemi. Toto záření je na zemském povrchu přeměněno na tepelné (infračervené) záření a poté je část této energie znovu vyzařována zpět do atmosféry. Skleníkové plyny však odrážejí velkou část tepelné energie zpět na zemský povrch. Čím více skleníkových plynů je v atmosféře, tím více tepelné energie se odráží zpět na zemský povrch, zahřívá jej a atmosféru bezprostředně nad ním. Skleníkové plyny absorbují a vyzařují záření a jsou důležitým faktorem skleníkového efektu: oteplování Země vlivem oxidu uhličitého a dalších skleníkových plynů v atmosféře.

Přímé důkazy podporují vztah mezi atmosférickými koncentracemi oxidu uhličitého a teplotou: jak oxid uhličitý stoupá, globální teplota stoupá. Od roku 1950 se koncentrace atmosférického oxidu uhličitého zvýšila z přibližně 280 ppm na 382 ppm v roce 2006. V roce 2011 byla koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře 392 ppm. Planeta by však nebyla obývatelná současnými formami života, kdyby vodní pára nevyvolala svůj drastický efekt skleníkového oteplování.

Vědci se dívají na vzorce v datech a snaží se vysvětlit rozdíly nebo odchylky od těchto vzorců. Údaje o atmosférickém oxidu uhličitém odhalují historický vzorec zvyšování a snižování oxidu uhličitého při cyklování mezi nejnižšími hodnotami 180 ppm a vysokými 300 ppm. Vědci došli k závěru, že trvalo přibližně 50 000 let, než se hladina oxidu uhličitého v atmosféře zvýšila z nízké minimální koncentrace na vyšší maximální koncentraci. Počínaje před několika staletími se však koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře zvýšily nad historické maximum 300 ppm. K současnému nárůstu atmosférického oxidu uhličitého došlo velmi rychle - v řádu stovek let a nikoli tisíců let. Jaký je důvod tohoto rozdílu v rychlosti změn a množství nárůstu oxidu uhličitého? Klíčovým faktorem, který je třeba uznat při porovnávání historických a současných údajů, je přítomnost a průmyslové činnosti moderní lidské společnosti, žádný jiný hybatel změny klimatu nepřinesl změny v atmosférickém obsahu oxidu uhličitého touto rychlostí nebo do takové velikosti.

Lidská činnost uvolňuje oxid uhličitý a metan, dva nejdůležitější skleníkové plyny, do atmosféry několika způsoby. Primárním mechanismem, který uvolňuje oxid uhličitý, je spalování fosilních paliv, jako je benzín, uhlí a zemní plyn (obrázek 44.29). Odlesňování, výroba cementu, živočišné zemědělství, vyklízení půdy a vypalování lesů jsou další lidské činnosti, které uvolňují oxid uhličitý. Metan (CH4) vzniká, když bakterie rozkládají organickou hmotu za anaerobních podmínek. Anaerobní podmínky mohou nastat, když je organická hmota zachycena pod vodou (například v rýžových polích) nebo ve střevech býložravců. Metan lze také uvolňovat z polí zemního plynu a rozkladu živočišného a rostlinného materiálu, ke kterému dochází na skládkách. Dalším zdrojem metanu je tavení klatráty. Klatráty jsou zmrzlé kusy ledu a metanu, které se nacházejí na dně oceánu. Když se voda ohřeje, uvolní se tyto kusy ledu a metanu. Jak teplota oceánu stoupá, rychlost tání klatrátů se zvyšuje a uvolňuje ještě více metanu. To vede ke zvýšeným hladinám metanu v atmosféře, což dále zrychluje rychlost globálního oteplování. Toto je příklad smyčky pozitivní zpětné vazby, která vede k rychlému nárůstu globálních teplot.

Zdokumentované výsledky změny klimatu: minulost a současnost

Vědci mají geologické důkazy o důsledcích dávných klimatických změn. Novodobé jevy jako ustupující ledovce a tající polární led způsobují neustálé stoupání hladiny moře. Změny klimatu mohou mezitím negativně ovlivnit organismy.

Geologické změny klimatu

Globální oteplování bylo spojeno s nejméně jednou událostí vyhynutí v celé planetě během geologické minulosti. Permianská událost vyhynutí nastala asi před 251 miliony let ke konci zhruba 50 milionů let dlouhého geologického časového období známého jako permské období. Toto geologické období bylo jedním ze tří nejteplejších období v geologické historii Země. Vědci odhadují, že přibližně 70 procent suchozemských rostlinných a živočišných druhů a 84 procent mořských druhů vyhynulo a navždy zmizelo blízko konce permu.

Organismy, které se přizpůsobily vlhkým a teplým klimatickým podmínkám, jako jsou roční srážky 300–400 cm (118–157 palců) a 20 ° C – 30 ° C (68 ° F – 86 ° F) v tropickém mokrém lese, mohou nebyli schopni přežít permskou změnu klimatu.

Odkaz na učení

Podívejte se na toto video NASA a objevte smíšené účinky globálního oteplování na růst rostlin. Zatímco vědci zjistili, že teplejší teploty v 80. a 90. letech 20. století způsobily zvýšení produktivity rostlin, tato výhoda byla od té doby potlačována častějším suchem.

Současná změna klimatu

Došlo k řadě globálních událostí, které lze připsat klimatickým změnám během našeho života. Národní park Glacier v Montaně prochází ústupem mnoha svých ledovců, což je jev známý jako ledovcová recese. V roce 1850 tato oblast obsahovala přibližně 150 ledovců. Do roku 2010 však park obsahoval jen asi 24 ledovců o velikosti větší než 25 akrů. Jedním z těchto ledovců je Ledovec Grinnell (Obrázek 44.30) na hoře Gould. V letech 1966 až 2005 se velikost ledovce Grinnell zmenšila o 40 procent. Podobně klesá hmotnost ledových příkrovů v Grónsku a Antarktidě: Grónsko v letech 2002 až 2006 ztratilo 150–250 km 3 ledu ročně. Kromě toho se zmenšuje velikost a tloušťka arktického mořského ledu.

Tato ztráta ledu vede ke zvýšení globální hladiny moře. V průměru moře stoupá rychlostí 1,8 mm za rok. V letech 1993 až 2010 se však rychlost zvyšování hladiny moří pohybovala mezi 2,9 a 3,4 mm za rok. Na objem vody v oceánu má vliv řada faktorů, zejména teplota vody (hustota vody souvisí s její teplotou: objem vody se při zahřívání zvětšuje, a tím zvyšuje hladinu moře), jakož i množství vody nachází se v řekách, jezerech, ledovcích, polárních ledovcích a mořském ledu. Jak tají ledovce a polární ledové čepičky, je zde značný podíl kapalné vody, která byla dříve zmrazena.

Kromě toho, že se některé abiotické podmínky mění v reakci na změnu klimatu, změny teploty ovlivňují také mnoho organismů. Teplota a srážky hrají klíčovou roli při určování geografická distribuce a fenologie rostlin a živočichů. (Fenologie je studie účinků klimatických podmínek na načasování periodických událostí životního cyklu, jako je kvetení v rostlinách nebo migrace ptáků.) Vědci prokázali, že 385 druhů rostlin ve Velké Británii kvete o 4,5 dne dříve, než bylo zaznamenáno dříve během předchozích 40 let. Kromě toho druhy opylované hmyzem častěji kvetou dříve než druhy opylované větrem. Dopad změn v datu kvetení by byl zmírněn, kdyby se opylovači hmyzu objevili dříve. Toto neodpovídající načasování rostlin a opylovačů by mohlo mít za následek škodlivé ekosystémové efekty, protože pro další přežití musí rostliny opylované hmyzem kvést, pokud jsou přítomny jejich opylovači.


Podpůrné informace

Datová sada S1. Datováno Woolly Mammoth Occurcences in Eurasia

Max Ca BP l a Min Cal BP představují 95% interval spolehlivosti pro věk pro radiokarbonová data. Radiokarbonové věky byly převedeny pomocí CalPal 2005 SFCP. Výskyt mamuta vlnitého pro každý časový interval byl definován jako výskyt s kalibrovanými 95% intervaly spolehlivosti v těchto časových intervalech (42 ± 3 ky BP, 30 ± 3 ky BP, 21 ± 3 ky BP, respektive 6 ± ky BP), Výsledkem je 270 záznamů zahrnutých pro modelování klimatické niky mamutů vlněných. Souhrn údajů o referencích je uveden níže.

Obrázek S1. Vizuální příklad koncepce klimatické niky, její zeměpisné polohy a niky konzervatismu

Klimatický výklenek představuje klimatické podmínky, ve kterých je druh schopen přetrvávat. To by zahrnovalo mnoho klimatických proměnných (n rozměry). Klimatický výklenek má polohu v geografickém prostoru. Vlevo ukazujeme příklad klimatického výklenku (žlutá elipsa) definovaného distribucí (černé obrysy symbolů stejné přítomnosti) druhu ve třech různých časových obdobích, t1 (oranžové čtverečky), t2 (zelené kruhy) a t3 (modré trojúhelníky), v klimatickém prostoru definovaném dvěma dimenzemi (dva klimatické gradienty reprezentované srážkami a teplotou). Průměrné klimatické podmínky jsou symbolizovány černým křížem. Vpravo sledujeme geografickou polohu klimatické niky ve třech časových obdobích a její projekci do čtvrté, t4. Všimněte si toho, že zatímco klimatické podmínky, kde je tento druh přítomen, zůstávají konstantní (tj. Záznamy o druhu ve třech obdobích lze umístit kdekoli v elipse environmentálního rozptylu), změna klimatu mění geografickou polohu a rozsah oblastí s podmínkami vhodnými pro daný druh.

Obrázek S2. Klimatický výklenek vlněných mamutů

Záznamy (n = 270) přítomnosti mamuta vlnatého během teplé fáze OIS 3, 42 ky BP (oranžové body), OIS 3 Cold Phase, 30 ky BP (zelené body) a LGM, 21 ky BP (modré body). Výklenek je vykreslen v trojrozměrném prostoru a také ve třech grafech dvourozměrných, aby byla umožněna snazší interpretace výsledků. Průměrná teplota nejchladnějšího měsíce, Tcm průměrná teplota nejteplejšího měsíce, Twm roční srážky, R.Ann.

Obrázek S3. Počet mřížkových buněk (rozlišení 2 °) ve vztahu k MD skóre

Červené pruhy: 6 ky období BP modré pruhy: 21 ky období BP zelené pruhy: 30 ky období BP oranžové pruhy: 42 ky období BP. Odchylka od průměrných podmínek je spojena s vyšším skóre MD. Snížení plochy průměrných klimatických podmínek pro mamuty vlněné v Eurasii ukazuje jasný trend, bez ohledu na různé způsoby (např. Kvartily), kterými by bylo možné výklenek popsat.

Obrázek S4. Předpokládaný klimatický výklenek vlčích mamutů a vegetace na období 6 ky BP

Mapa ukazuje podrobněji klimatický výklenek mamutů vlněných projektovaných naším modelem na období 6 ky BP. Nejvhodnější klimatické podmínky jsou vykresleny červeně (Q1). Q3 je vykreslen žlutě a Q4 zeleně. Tmavě zelená čára představuje limit distribuce březového lesa, Betula spp., Pro období 6 ky BP, jak publikovali MacDonald et al. [23] na bázi radiokarbonových datovaných makrofosilií. Na podobné zeměpisné šířce [23] byly umístěny mříže pro modřín (Larix spp.) A smrk (Picea obovata). Malé rozdíly mezi červenými oblastmi a zelenou čarou jsou výsledkem hrubého rozlišení map generovaných GENESIS 2 (2 ° × 2 °). Jako jeden z budoucích kroků výzkumu debaty o zániku pozdního kvartéru bylo navrženo použití bioklimatických modelů k posouzení míry, do jaké mohou nebo nemusí být výklenky u mnoha druhů omezeny [18]. Martínez-Meyer a kol. [58] je příkladem využití bioklimatických modelů k posouzení minulých změn v potenciálním geografickém rozsahu druhů.

Obrázek S5. Pozice bootstrapu matice Covariance C

Technika MD se spoléhá na střední vektor a kovarianční matici. Modré pruhy jsou skutečnými hodnotami kovariance a černé čáry jsou hodnotami kovariance simulovanými procedurou bootstrapování. Tcm, průměrná teplota nejchladnějšího měsíce Twm, průměrná teplota nejteplejšího měsíce a P, roční srážky.

Obrázek S6. Grafy vzdáleností Bootstrapu k nejvhodnějším klimatickým podmínkám: střední vektor m

Technika MD se spoléhá na střední vektor a kovarianční matici. Modré pruhy jsou pozorované průměrné hodnoty vektoru a černé čáry jsou střední hodnoty vektoru simulované bootstrapem. Tcm, střední teplota nejchladnějšího měsíce Twm, průměrná teplota nejteplejšího měsíce a P, roční srážky.

Protokol S1. BIOCLIM a Maxent Modely vlněného mamutího výklenku.

Tabulka S1. Statistiky testů Kruskal-Wallis (viz materiál a metody)

Tabulka S1A odfiltrovala 216 případů z 270 Tabulka S1B odfiltrovala 129 případů z 270. Tabulka S1C nevyfiltrovala žádný případ (n = 270). Úrovně významnosti nad 0,05 naznačují, že se klimatické podmínky neliší mezi obdobími 42 ky BP, 30 ky BP a 21 ky BP.

Tabulka S2. AHOJt Hodnoty v čase

Počet mamutů vlněných (NK), které by měly být ročně usmrceny v každém časovém intervalu a intenzitě lovu (HIt) měřeno jako vlčí mamuti zabití lidským jedincem za rok nezbytných k vyhnání celé populace. ČR, likvidační sazba (jednotlivci/r) Dm, hustota osídlení mamuta (jedince/km 2). Hodnoty se vypočítají za předpokladu minimální hustoty lidské populace pro každé období (hustoty lidských populací viz tabulka S3)

Tabulka S3. Demografická hustota AMH v Evropě až 40 ° E ve čtyřech různých kulturních obdobích [56]


Změna klimatu ohrožuje tropické ptáky

Tukany duhové, jako je ten, který je zde obvykle zobrazen, jsou omezeny na nižší nadmořské výšky v Kostarice, ale globální oteplování jim umožňuje kolonizovat horské lesy, kde soutěží s ptáky, kteří zde žijí, o potravu a hnízdní otvory a kořistí na jejich vejcích a mláďatech.

Zářivý quetzal (zobrazený zde) kostarické vysočiny je jednou z hlavních obětí přesunu tukanů duhových do vyšších poloh kvůli oteplujícímu se klimatu. Quetzalské horské lesní prostředí také roste sušší. Quetzal uctívali Mayové a Aztékové jako „bůh vzduchu“ a je to pták, kterého nejvíce navštěvují pozorovatelé ptáků při návštěvě Kostariky.

Venezuelský nůžkový kolibřík má stávající stanoviště méně než 100 čtverečních mil vlhkého horského lesa. V současné době je považován za ohrožený vyhynutím a počítačové modely očekávaného vyhynutí v důsledku změny klimatu naznačují, že pokud bude globální oteplování pokračovat, bude tento druh mezi nejpravděpodobnějšími vyhynutím do konce století.

Pěnice červená, žije v oblakových lesích v horách Kostariky a západní Panamy. Scientists have documented that it has shifted its limited habitat toward higher elevations. The redstart population could be seriously affected by global warming.

Newswise — SALT LAKE CITY, Feb. 16, 2012 – Climate change spells trouble for many tropical birds – especially those living in mountains, coastal forests and relatively small areas – and the damage will be compounded by other threats like habitat loss, disease and competition among species.

That is among the conclusions of a review of nearly 200 scientific studies relevant to the topic. The review was scheduled for online publication this week in the journal Biologická ochrana by Çağan Şekercioğlu (pronounced Cha-awn Shay-care-gee-oh-loo), an assistant professor of biology at the University of Utah.

There are roughly 10,000 bird species worldwide. About 87 percent spend at least some time in the tropics, but if migratory birds are excluded, about 6,100 bird species live only in the tropics, Şekercioğlu says.

He points out that already, “12.5 percent of the world’s 10,000 bird species are threatened with extinction” – listed as vulnerable, endangered or critically endangered by the International Union for Conservation of Nature (www.redlist.org).

Şekercioğlu’s research indicates about 100 to 2,500 land bird species may go extinct due to climate change, depending on the severity of global warming and habitat loss due to development, and on the ability of birds to find new homes as rising temperatures push them poleward or to higher elevations. The most likely number of land bird extinctions, without additional conservation efforts, is 600 to 900 by the year 2100, Şekercioğlu says.

“Birds are perfect canaries in the coal mine – it’s hard to avoid that metaphor – for showing the effects of global change on the world’s ecosystems and the people who depend on those ecosystems,” he adds. Şekercioğlu reviewed the scientific literature relevant to climate change and tropical birds with Richard Primack, a biologist at Boston University, and Janice Wormworth, a freelance science writer and ecological consultant in Australia.

Wormworth and Şekercioğlu coauthored the 2011 book, “Winged Sentinels: Birds and Climate Change.” The new article is an updated condensation of that book and another 2011 book Şekercioğlu coauthored, “Conservation of Tropical Birds.”

The review was funded by the Christensen Fund – which finances community-based conservation projects – the University of Utah and National Science Foundation.

Putting the Heat on Tropical Birds

Scientists expect climate change to bring not only continued warming, but larger and-or more frequent extreme weather events such as droughts, heat waves, fires, cold spells and “once-in-a-century” storms and hurricanes. Birds may withstand an increase in temperature, yet extreme weather may wreck habitats or make foraging impossible.

“The balance of evidence points to increases in the numbers of intense tropical hurricanes (though hurricane frequency could decrease overall),” Şekercioğlu and colleagues write. “This would predominantly affect tropical bird communities, especially species living in coastal and island habitats.”

Şekercioğlu says it is difficult to predict how habitat loss, emerging diseases, invasive species, hunting and pollution will combine with climate change to threaten tropical birds, although “in some cases habitat loss [from agriculture and development] can increase bird extinctions caused by climate change by nearly 50 percent.”

In addition, “compared to temperate species that often experience a wide range of temperature on a yearly basis, tropical species, especially those limited to tropical forests with stable climates, are less likely to keep up with rapid climate change.”

The researchers say studies indicate:

-- Climate change already has caused some low-elevation birds to shift their ranges, either poleward or to higher elevations, causing problems for other species. Global warming helped rainbow-billed toucans move from Costa Rican lowlands to higher-elevation cloud forests, where they now compete for tree-cavity nest space with the resplendent quetzal. The toucans also eat quetzal eggs and nestlings.

-- Birds with slower metabolisms often live in cooler tropical environments with relatively little temperature variation. They can withstand a narrower range of temperature and are more vulnerable to climate change.

-- Climate change may spread malaria-bearing mosquitoes to higher elevations in places like Hawaii, where the malaria parasite can threaten previously unexposed birds.

-- Longer and less regular dry seasons and droughts expected during global warming may reduce populations of tropical birds that often time their breeding with wet seasons when food is abundant.

Şekercioğlu acknowledges that “not all effects of climate change are negative, and changes in temperature and precipitation regimes will benefit some species. … Nevertheless, climate change will not benefit many species.”

Scenarios for Extinction

A 2008 study by Şekercioğlu and late climatologist Stephen Schneider calculated 60 scenarios of how tropical land bird extinction rates will be affected by various possible combinations of three variables: climate change, habitat loss and how easily birds can shift their range, meaning move to new habitat. Citing those estimates, the new review paper says that “depending on the amount of habitat loss, each degree of surface warming can lead to approximately 100 to 500 additional bird extinctions.”

The Intergovernmental Panel on Climate Change has predicted 1.1 to 6.4 degrees Celsius (2 to 11.5 degrees Fahrenheit) of global warming of the Earth’s surface by the year 2100, which Şekercioğlu’s study converted into a best case of about 100 land bird extinctions and a worst case of 2,500.

He says the most likely case now is considered to be 3.5 C (6.3 F) warming by 2100, resulting in about 600 to 900 land bird species going extinct. These estimates are conservative because they exclude water birds, which are 14 percent of all bird species.

Because they don’t travel far, “sedentary” birds “are five times more likely to go extinct in the 21st century than are long-distance migratory birds,” says Şekercioğlu. The review found:

--Tropical mountain birds are among the most vulnerable to climate change. Warmer temperatures at lower elevations force them to higher elevations where there is less or no habitat, so some highland species may go extinct.

--Climate change and accompanying sea-level rise pose problems for birds in tropical coastal and island ecosystems, “which are disappearing at a rapid rate,” Şekercioğlu and colleagues write. Many such ecosystems already have been invaded by non-native species and exploited by humans.

-- Birds in extensive lowland forests with few mountains – areas such as the Amazon and Congo basins – may have trouble relocating far or high enough to survive.

-- Tropical birds in open habitats such as savanna, grasslands, scrub and desert face shifting and shrinkage of their habitats.

-- Rising sea levels will threaten aquatic birds such as waders, ducks and geese, yet they often are hemmed in by cities and farms with no place to go for new habitat.

-- Tropical birds in arid zones are assumed to be resilient to hot, dry conditions, yet climate change may test their resilience by drying out oases on which they depend.

More Research and Conservation Needed To better understand and reduce the impact of climate change on tropical birds, Şekercioğlu urges more research, identification and monitoring of species at greatest risk, restoration of degraded lands, relocation of certain species, and new and expanded protected areas and corridors based on anticipated changes in a species’ range. “Nevertheless,” Şekercioğlu and colleagues write, “such efforts will be temporary fixes if we fail to achieve important societal change to reduce consumption, to control the emissions of greenhouse gases and to stop climate change.” “Otherwise,” they add, “we face the prospect of an out-of-control climate that will not only lead to enormous human suffering, but will also trigger the extinction of countless organisms, among which tropical birds will be but a fraction of the total.”


6.3 Exposure Pathways and Health Risks

Humans are exposed to agents of water-related illness through several pathways, including drinking water (treated and untreated), recreational waters (freshwater, coastal, and marine), and fish and shellfish.

Drinking Water

Extreme precipitation events have been statistically linked to increased levels of pathogens in treated drinking water supplies.

Although the United States has one of the safest municipal drinking water supplies in the world, water-related outbreaks (more than one illness case linked to the same source) still occur. 33 Public drinking water systems provide treated water to approximately 90% of Americans at their places of residence, work, or schools. 34 However, about 15% of the population relies fully or in part on untreated private wells or other private sources for their drinking water. 35 These private sources are not regulated under the Safe Drinking Water Act. 36 The majority of drinking water outbreaks in the United States are associated with untreated or inadequately treated groundwater and distribution system deficiencies. 33 , 37

Pathogen and Algal Toxin Contamination

Between 1948 and 1994, 68% of waterborne disease outbreaks in the United States were preceded by extreme precipitation events, 38 and heavy rainfall and flooding continue to be cited as contributing factors in more recent outbreaks in multiple regions of the United States. 39 Extreme precipitation events have been statistically linked to increased levels of pathogens in treated drinking water supplies 40 and to an increased incidence of gastrointestinal illness in children. 21 , 41 This established relationship suggests that extreme precipitation is a key climate factor for waterborne disease. 42 , 43 , 44 , 45 The Milwaukee Kryptosporidium outbreak in 1993—the largest documented waterborne disease outbreak in U.S. history, causing an estimated 403,000 illnesses and more than 50 deaths 46 —was preceded by the heaviest rainfall event in 50 years in the adjacent watersheds. 10 Various treatment plant operational problems were also key contributing factors. 47 (See future projections in the Milwaukee Case Study). Observations in England and Wales also show waterborne disease outbreaks were preceded by weeks of low cumulative rainfall and then heavy precipitation events, suggesting that drought or periods of low rainfall may also be important climate-related factors. 48

Small community or private groundwater wells or other drinking water systems where water is untreated or minimally treated are especially susceptible to contamination following extreme precipitation events. 49 For example, in May 2000, following heavy rains, livestock waste containing E-coli O157:H7 and Campylobacter was carried in runoff to a well that served as the primary drinking water source for the town of Walkerton, Ontario, Canada, resulting in 2,300 illnesses and 7 deaths. 43 , 44 , 50 High rainfall amounts were an important catalyst for the outbreak, although non-climate factors, such as well infrastructure , operational and maintenance problems, and lack of communication between public utilities staff and local health officials were also key factors. 44 , 51

Likewise, extreme precipitation events and subsequent increases in runoff are key climate factors that increase nutrient loading in drinking water sources, which in turn increases the likelihood of harmful cyanobacterial blooms that produce algal toxins. 52 The U.S. Environmental Protection Agency has established health advisories for two algal toxins (microcystins and cylindrospermopsin) in drinking water. 53 Lakes and reservoirs that serve as sources of drinking water for between 30 million and 48 million Americans may be periodically contaminated by algal toxins. 54 Certain drinking water treatment processes can remove cyanobacterial toxins however, efficacy of the treatment processes may vary from 60% to 99.9%. Ineffective treatment could compromise water quality and may lead to severe treatment disruption or treatment plant shutdown. 53 , 54 , 55 , 56 Such an event occurred in Toledo, Ohio, in August 2014, when nearly 500,000 residents of the state’s fourth-largest city lost access to their drinking water after tests revealed the presence of toxins from a cyanobacterial bloom in Lake Erie near the water plant’s intake. 57

Water Supply

Climate-related hydrologic changes such as those related to flooding, drought, runoff, snowpack and snowmelt, and saltwater intrusion (the movement of ocean water into fresh groundwater) have implications for freshwater management and supply (see also Ch. 4: Extreme Events). 58 Adequate freshwater supply is essential to many aspects of public health, including provision of drinking water and proper sanitation and personal hygiene. For example, following floods or storms, short-term loss of access to potable water has been linked to increased incidence of illnesses including gastroenteritis and respiratory tract and skin infections. 59 Changes in precipitation and runoff, combined with changes in consumption and withdrawal, have reduced surface and groundwater supplies in many areas, primarily in the western United States. 58 These trends are expected to continue under future climate change , increasing the likelihood of water shortages for many uses. 58

Future climate-related water shortages may result in more municipalities and individuals relying on alternative sources for drinking water, including reclaimed water and roof-harvested rainwater. 60 , 61 , 62 , 63 Water reclamation refers to the treatment of stormwater, industrial wastewater, and municipal wastewater for beneficial reuse. 64 States like California, Arizona, New Mexico, Texas, and Florida are already implementing wastewater reclamation and reuse practices as a means of conserving and adding to freshwater supplies. 65 However, no federal regulations or criteria for public health protection have been developed or proposed specifically for potable water reuse in the United States. 66 Increasing household rainwater collection has also been seen in some areas of the country (primarily Arizona, Colorado, and Texas), although in some cases, exposure to untreated rainwater has been found to pose health risks from bacterial or protozoan pathogens, such as Salmonella enterica a Giardia lamblia. 67 , 68 , 69

Projected Changes

Runoff from more frequent and intense extreme precipitation events will contribute to contamination of drinking water sources with pathogens and algal toxins and place additional stresses on the capacity of drinking water treatment facilities and distribution systems. 10 , 52 , 59 , 70 , 71 , 72 , 73 Contamination of drinking water sources may be exacerbated or insufficiently addressed by treatment processes at the treatment plant or by breaches in the distribution system, such as during water main breaks or low-pressure events. 13 Untreated groundwater drawn from municipal and private wells is of particular concern.

Climate change is not expected to substantially increase the risk of contracting illness from drinking water for those people who are served by treated drinking water systems, if appropriate treatment and distribution is maintained. However, projections of more frequent or severe extreme precipitation events, flooding, and storm surge suggest that drinking water infrastructure may be at greater risk of disruption or failure due to damage or exceedance of system capacity. 6 , 58 , 70 , 74 , 75 Aging drinking water infrastructure is one longstanding limitation in controlling waterborne disease, and may be especially susceptible to failure. 6 , 13 , 74 For example, there are more than 50,000 systems providing treated drinking water to communities in the United States, and most water distribution pipes in these systems are already failing or will reach their expected lifespan and require replacement within 30 years. 6 Breakdowns in drinking water treatment and distribution systems, compounded by aging infrastructure, could lead to more serious and frequent health consequences than those we experience now.


Climate Change Impacts on Fisheries and Aquaculture: A Global Analysis, 2 Volumes

The first book of its kind, Climate Change Impacts on Fisheries and Aquaculture explores the impacts of climate change on global fisheries resources and on marine aquaculture. It also offers expert suggestions on possible adaptations to reduce those impacts.

The world's climate is changing more rapidly than scientists had envisioned just a few years ago, and the potential impact of climate change on world food production is quite alarming. Nowhere is the sense of alarm more keenly felt than among those who study the warming of the world's oceans. Evidence of the dire effects of climate change on fisheries and fish farming has now mounted to such an extent that the need for a book such as this has become urgent. A landmark publication devoted exclusively to how climate change is affecting and is likely to affect commercially vital fisheries and aquaculture operations globally, Climate Change Impacts on Fisheries and Aquaculture provides scientists and fishery managers with a summary of and reference point for information on the subject which has been gathered thus far.

  • Covers an array of critical topics and assesses reviews of climate change impacts on fisheries and aquaculture from many countries, including Japan, Mexico, South Africa, Australia, Chile, US, UK, New Zealand, Pacific Islands, India and others
  • Features chapters on the effects of climate change on pelagic species, cod, lobsters, plankton, macroalgae, seagrasses and coral reefs
  • Reviews the spread of diseases, economic and social impacts, marine aquaculture and adaptation in aquaculture under climate change
  • Includes special reports on the Antarctic Ocean, the Caribbean Sea, the Arctic Ocean and the Mediterranean Sea

Extensive references throughout the book make this volume both a comprehensive text for general study and a reference/guide to further research for fisheries scientists, fisheries managers, aquaculture personnel, climate change specialists, aquatic invertebrate and vertebrate biologists, physiologists, marine biologists, economists, environmentalist biologists and planners.


Podívejte se na video: Změna klimatu 77 - Jaký vliv bude mít zvýšení teploty na lidstvo? (Leden 2022).