Прилепите и климатичните промени – опазване на застрашени видове в едно различно бъдеще

 

Автор: Ния Тошкова, докторант  студент към Института по биоразнообразие и екосистемни изследвания към Българска академия на науките. Дисертацията на Ния изследва как климатичните промени се отразяват на прилепите и беше подкрепена с престижните докторантски стипендии на Фондация Карол Знание и Българска Фондация Биоразнообразие. Ния е посланик на климатичните промени, повече за нея можете да научите тук: https://www.youtube.com/watch?v=hJZNwcMJyws

 

Човешките дейности са предизвикали значителни промени в околната среда за кратък период от време (Eldredge 1995, 1998; Myers and Knoll 2001, Palumbi 2001, Wilson 2010), a драстичната промяна на местообитанията е основна причина за настоящата загуба на биологичното разнообразие. Докато изменението на околната среда, включително на климата, е типично за всички екосистеми в геоложки мащаби, сегашната скорост и степента на промените, предизвикани от човешката дейност, надхвърля толерантността на много видове. Промените в температурите биха имали различен ефект върху различните видове прилепи, което е свързано със специфики в техните хранителни ниши, предпочитание към определени местообитания и екологични изисквания по време на размножителния период. От друга страна, различните популации на видовете в различните част на света ще усещат промените в различен мащаб, поради спецификата на екосистемите и степента на очакваните промени. 

Прилепите съставят около една трета от видовете бозайници в България и Европа и са ключови за здравето на екосистемите, тъй като регулират числеността на насекомите, от които и вредители по земеделските площи. Всички представители на разреда се ползват с най-висок природозащитен статус и попадат под опеката на редица закони и споразумения. Според червения списък на IUCN (2021 г.), 15% от видовете прилепи в световен мащаб попадат в категорията застрашени, а 17% са с неопределена IUCN категория поради недостиг на данни и липса на систематичен мониторинг за разпространението на тези видове. Наблюдават се тенденция за намаляване на числеността на 16 европейски вида, а за други 18 вида тенденцията е неизвестна. 

Комбинацията от изменението на климата, загубата на местообитанията и обезлесяването има потенциал да повлияе негативно на размерите на прилепните популациите в Европа. Уязвимият статус на редица видове прилепи и всички потенциални рискове свързани с глобалните климатични промени налагат обединените изследователски усилия на прилепни изследователи от цяла Европа и поставиха началото на COST акцията CLIMBAT (https://climbats.eu/). Превантивните мерки за опазването на прилепите са от основно значение, за да се избегне влошаване на техния природозащитен статус и да се осигури дългосрочно оцеляване на техните популации.

Климатичните промени ще доведат до промяна в биогеографията на европейските видове прилепи, промяна в обилието, разпространението и жизнения цикъл на насекомите плячка за тях, както и промяна в зимното и размножителното поведение.

 

-> Промени в биогеографията на европейските видове прилепи

Наблюдаваните в момента промени в биогеографията (Uhrin et al., 2015) на някои европейски видове прилепи ще доведат до нови предизвикателства, свързани с управлението на защитените територии на континента. Например, за да изпълняват адекватно своите функции, последните ще трябва да изместят своите граници, но това невинаги е лесно осъществимо. От друга страна, видовете, които успеят да колонизират нови области, ще създадат и нови екологични взаимоотношения, които могат да променят взаимодействията и основните процеси в екосистемите по непредсказуеми начини (Walther et al., 2002). Сегашното природозащитно състояние на някои видове ще претърпи промени, като това се отнася особено за бореалните и умерените видове прилепи, които вероятно ще бъдат негативно засегнати. Имайки предвид само биоклиматичните условия, ареалът на няколко средиземноморски вида ще продължи да се разширява. Като цяло, прогнозите са броят на застрашените видове прилепи да се увеличи до края на настоящия век, дори без да се вземат предвид последиците от промените във взаимодействиствията между видовете и екосистемите. Само с прилагането на превантивни мерки за смекчаване на изменението на климата, в комбинация  с ефективно управление на местообитанията можем да избегнем възможните негативни сценарии. 

 

-> Промени в обилието на насекоми и хранителния спектър на прилепите

Обилието на хранителните ресурси е от съществено значение за активността на прилепите (Wang et. Al. 2010). Всички прилепи от континентална Европа са насекомоядни и тяхната активност зависи от активността на ектотермната им плячка, която е пряко свързана с температурата на средата. Ниските температури намаляват активността на летящите насекоми, а продължителните периоди на застудяване забавят физиологичното развитието на много от тях (Anthony et al. 1981). Летателната активност на прилепи е най-висока при температури над 10°С (Park et al., 2000), което съвпада с активността на насекомите. Голяма част от изследователските усилия за определяне на влиянието на климатичните промени върху насекомите са насочени към определяне на ефекта на локалните температури върху отделните популации. В ревю по темата Boggs (2016) обобщава, че средните стойности на температурите, честотата и продължителността на екстремните климатични събития, локалните адаптации, пластичността и дисперсионните способности на отделните популации са от съществено значение за определянето на евентуалните промени, които ще настъпят в обилието и разпространение на насекомите в Европа. 

Увеличението на количествата на валежите в някои части на Европа се предвижда да доведе до увеличение на биомасата на насекомите от разреда на двукрилите (Diptera) и пеперудите (Lepidoptera) (Frick et al. 2010). От друга страна, дъждът потиска тяхната летателната активност, което ги прави по-недостъпни за видовете прилепи, които ловуват в полет (Anthony et al. 1981). Дори малки промени в синхронизацията на развитието на някои насекоми с годишната прилепната активност биха направили летящите бозайници уязвими и би се отразило негативно на тяхното оцеляване (Scheel et al., 1996). Видовете, които използват разнообразни ловни стратегии, ще са по-пластични и по-слабо засегнати от тези проблеми. Такъв пример е Водният нощник Myotis daubentonii, чийто полет и ловна активност не се влияят силно от температурите или разпространението на насекомите (Boonman et al., 1998; Ciechanowski et al., 2007). 

Друг физиологичен проблем свързан с климатичните промени е свързан с по-честите и продължителни суши, които намаляват водните ресурси за прилепите и могат да доведат до сериозна  дехидратацията. Крилната мембрана на прилепите със своята голяма площ води до увеличени загуби на вода и съответно до по-честа дехидратация при прилепите в сравнение с бозайници със сходни размери (Chruszcz & Barclay 2002). Това може да има пагубни ефекти върху видове, които обитават райони с ниски нива на годишните валежи. При тях не се наблюдават адаптации свързани с концентриране на урината и тези видове зависят от наличието на постоянни водни ресурси, в близост до техните убежища (Adams & Hayes, 2008). Отдалечаването на хранителните местообитания и местата за водопой, в следствие на фрагментирането на местообитанията, води до значителни енергийни загуби и може да повлияе върху репродуктивния успех на прилепите. Кърмещи женски произвеждат мляко, което е съставено от 76% вода (Adams 2010) и са изправени пред голяма заплаха от дехидратация. Адамс и Хейс (2008) наблюдават, че кърмещите женски посещават местата за водопой 13 пъти по-често от не-репродуктивните женски. Под риск пряко свързан с изхранването и климатичните промени, са прилепите обитаващи райони, в които вероятно ще се увеличават продължителните сухите периоди, както и прилепите, които улавят плячката си във въздуха, поради зависимостта си към  активността на летящите насекоми. 

 

-> Промени по отношение на хибернацията

Начинът на живот на прилепите, свързан със струпването им в големи летни и зимни колонии, ги прави особено уязвими към нововъзникващи промени. Много прилепи са факултативни хетеротермни животни, което означава, че са способни драматично да редуцират температурата на тялото си и метаболизма си, състояние известно като торпор (Speakman & Thomas, 2003; Geiser, 2004). Торпорните състояния могат да бъдат кратковременни или да продължат няколко дни. По този начин прилепите преживяват неблагоприятните климатични условия и/или редуцираното количество хранителни ресурси. По време на хибернация прилепите изпадат в дълги периоди на дълбок торпор, които могат да продължат няколко седмици и се редува с кратки периоди на събуждане ( Brigham, 1987; Ransom, 1990; Thomas, 1995; Parck et al., 2000). Прилепите изразходват около 70-80% от зимните си енергийни запаси по време на излизанията си от състояние на торпор (Kayser 1953). Поддържането на дълготрайно състояние на торпор е ключово за оцеляването на прилепите през зимния сезон (Németh et al. 2009). 

Интензитетът на метаболизма при прилепите по време на хибернация може да падне под 5% от този през активния сезон. Някой прилепи намаляват телесната си температура до 2 ºС (Geiser, 2004). Всички видове прилепи имат оптимална температура за хибернация, при която изразходването на енергия е минимизирано. Прилепите, зимуващи при по-студени условия изразходват повече енергия за събуждане и по-малко по време на торпор и обратното (Geiser, 2004). Струпването в големи колонии намалява енергийните разходи, но увеличава риска от предаване на зарази. Високата влажност в убежището намалява загубата на вода чрез изпарение, но създава и по-добри условия за развитие на инфекции (Warnecke et.al., 2012). Изборът на убежище с определена температура зависи и от размера на тялото и конкретното състояние на организма (Geiser, 2004).

Глобалните климатични промени ще окажат подчертано влияние на поведения, които пряко се повлияват от температурата, каквото е и хибернацията при прилепите. Съкращаването на хибернационния период заради затоплянето на климата доказано намалява годишните нива на преживяемост на зимуващите бозайници (Brook 2008). На места в Европа хибернационен период не се наблюдава, а раждаемостта на малките се случва много по-рано от нормалното, като при някой видове се измества през месец февруари (Rebelo, pers. com.). Доказано е, че женските, които остават активни през цялата зима, не са в състояние да развият нормална бременност при вида Ръждив вечерник Nyctalus noctula (Panyutin, 1963), което може да се отрази негативно на оцеляването на вида. В рамките на едно и също място периодът на раждане може да варира от 12 дни до 5,5 седмици. Вариабилността на този период е свързана с въздействието на околната среда върху бременността или времето на овулация. Основна причина за недостига на информация е свързана с това, че мониторинговите дейности събират информация само за моментното състояние на колониите, а посещенията на значимите прилепни местообитания рядко надвишава веднъж на сезон. Целите на настоящото изследване са: да се определи зимната активност на колониите прилепи от най-значимите зимовки в България; да се определят размножителните периоди в значимите размножителни колонии; да се допълнят методите за мониторинг с цел по-обстойно събиране на данни за ефектите на климатичните промени върху прилепите.

 

Заключение

Докато биоразнообразието продължава да намалява в световен мащаб, основно предизвикателство е да разберем как глобалните промени в околната среда ще повлияят този процес. Така можем да предскажем и да се подготвим за последиците и бъдещите опасности за опазването на биологичното разнообразие. Изменението на климата ще доведе до нов натиск за естествен отбор. Зачестяването на сушите и екстремните събития, дължащи се на повишаването на температурата, принуждава много видове да емигрират в търсене на подходящи условия. Загубата на местообитания и промените в земеползването ще засилят този натиск и ще ограничат движението на животните, както и тяхната способност да колонизират нови територии. Дали видовете могат да отговорят на тези заплахи, зависи от тяхната чувствителност към промените, способността им да се адаптират към новите условия на околната среда, както и от скоростта и големината на промяната. Тъй като отговорите на видовете към променящата се среда зависят от множество фактори, изучаването им изисква комбинация от методи от различни научни области и дисциплини, както и дългосрочни набори от данни.

 

Цитирана литература

1. Adams, R. A., & Hayes, M. A. (2008). Water availability and successful lactation by bats as related to climate change in arid regions of western North America. Journal of Animal Ecology, 77(6), 1115-1121.
2. Adams, R. A. (2010). Bat reproduction declines when conditions mimic climate change projections for western North America. Ecology, 91(8), 2437-2445.
3. Anthony, E. L. P., Stack, M. H., & Kunz, T. H. (1981). Night roosting and the nocturnal time budget of the little brown bat, Myotis lucifugus: effects of reproductive status, prey density, and environmental conditions. Oecologia, 51(2), 151-156.
4. Boggs, C. L. (2016). The fingerprints of global climate change on insect populations. Current opinion in insect science, 17, 69-73.
5. Boonman, A. M., Boonman, M., Bretschneider, F., & van de Grind, W. A. (1998). Prey detection in trawling insectivorous bats: duckweed affects hunting behaviour in Daubenton’s bat, Myotis daubentonii. Behavioral Ecology and Sociobiology, 44(2), 99-107.
6. Brigham,R. M., (1987). Winter activity by Eptesicus fuscus: the influence of energy reserves. Canadian Journal of Zoology 65: 1240 – 1242.
7. Brook, B. W. (2009). Global warming tugs at trophic interactions. Journal of animal ecology, 78(1), 1-3.
8. Chruszcz, B. J., & Barclay, R. M. R. (2002). Thermoregulatory ecology of a solitary bat, Myotis evotis, roosting in rock crevices. Functional Ecology, 16(1), 18-26.
9. Ciechanowski, M., Zając, T., Biłas, A., & Dunajski, R. (2007). Spatiotemporal variation in activity of bat species differing in hunting tactics: effects of weather, moonlight, food abundance, and structural clutter. Canadian Journal of Zoology, 85(12), 1249-1263.
10. Eldredge, N. (1995). Dominion. Holt and Co., New York
11. Eldredge, N. (1998). Life in the balance. Princeton University Press, Princeton
12. Frick, W. F., Reynolds, D. S., & Kunz, T. H. (2010). Influence of climate and reproductive timing on demography of little brown myotis Myotis lucifugus. Journal of animal ecology, 79(1), 128-136.
13. Geiser, F., (2004). Metabolic rate and body temperature reduction during hibernation and daily torpor. Annual Reviews of Physiology 66: 239 – 247.
14. Kayser, C. (1953). L’hibernation des mammiferes. In Annales de Biologie (Vol. 29, pp. 109-150).
15. Myers, N., & Knoll, A. H. (2001). The biotic crisis and the future of evolution. Proceedings of the National Academy of Sciences, 98(10), 5389-5392.
16. Németh, I., Nyitrai, V., & Altbäcker, V. (2009). Ambient temperature and annual timing affect torpor bouts and euthermic phases of hibernating European ground squirrels (Spermophilus citellus). Canadian Journal of Zoology, 87(3), 204-210.
17. Palumbi, S. R. (2001). Humans as the world’s greatest evolutionary force. Science, 293(5536), 1786-1790.
18. Park, K. J., Jones, G., & Ransome, R. D. (2000). Torpor, arousal and activity of hibernating greater horseshoe bats (Rhinolophus ferrumequinum). Functional ecology, 14(5), 580-588.
19. Ransome, R., 1990. The natural history of hibernating bats. Christopher Helm, London.
20. Scheel, D., Vincent, T. L. S., & Cameron, G. N. (1996). Global warming and the species richness of bats in Texas. Conservation Biology, 10(2), 452-464.
21. Speakman J.R. and D.W. Thomas, (2003). Physiological ecology and energetics of bats. Pp.430-490, In: Bat Ecology ( T.H. Kunz and M.B. Fenton, eds.) University of Chicago Press, Chicago.
22. Thomas, D. W. 1995. The physiological ecology of hibernation in vespertilionid bats. Symposium of the Zoological Society of London 67: 233-244
23. Uhrin, M., Hüttmeir, U., Kipson, M., Estók, P., Sachanowicz, K., Bücs, S., … & Maxinová, E. (2016). Status of S avi’s pipistrelle H ypsugo savii (Chiroptera) and range expansion in Central and south‐eastern Europe: a review. Mammal Review, 46(1), 1-16.
24. Walther, G. R., Post, E., Convey, P., Menzel, A., Parmesan, C., Beebee, T. J., … & Bairlein, F. (2002). Ecological responses to recent climate change. Nature, 416(6879), 389.
25. Wang, J., Gao, W., Wang, L., Metzner, W., Ma, J., & Feng, J. (2010). Seasonal variation in prey abundance influences habitat use by greater horseshoe bats (Rhinolophus ferrumequinum) in a temperate deciduous forest. Canadian Journal of Zoology, 88(3), 315-323.
26. Warnecke, L., Turner, J. M., Bollinger, T. K., Lorch, J. M., Misra, V., Cryan, P. M., … & Willis, C. K. (2012). Inoculation of bats with European Geomyces destructans supports the novel pathogen hypothesis for the origin of white-nose syndrome. Proceedings of the National Academy of Sciences, 109(18), 6999-7003.
27. Wilson, E. O. (1999). The diversity of life. WW Norton & Company.