생태예측

Ecological forecasting

생태예보는 물리학, 생태학, 생리학 등의 지식을 활용해 기후변화 등 환경요인에 대응해 향후 생태인구, 공동체, 생태계가 어떻게 변화할지 예측한다. 이 접근법의 궁극적인 목표는 자원 관리자와 해양 보호구역의 설계자와 같은 사람들에게 지구 온난화에 대한 적응의 [1]한 형태인 미래의 변화에 미리 반응하기 위해 사용할 수 있는 정보를 제공하는 것이다.

오늘날 유기체의 가장 중요한 환경적 요인 중 하나는 지구온난화다. 대부분의 생리적 과정은 온도에 영향을 받기 때문에 날씨와 기후의 작은 변화도 동식물의 성장, 번식, 생존에 큰 변화를 가져올 수 있다. 인간의 활동으로 인한 대기 온실가스의 증가가 산업시대 시작 이후 관측된 온난화의 대부분을 야기시켰다는 것이 과학계의 일치된[2][3][4] 의견이다. 이러한 변화는 차례로 인간과 자연 생태계에 영향을 미치고 있다.[5]

한 가지 중요한 과제는 우리가 그것들을 완화하거나 최소한 대비할 수 있도록 어디에서, 언제, 그리고 어떤 규모의 변화가 일어날지 예측하는 것이다.[1] 생태학적 예측은 어떻게 동물과 식물이 물리적 환경과[6] 상호작용하는지에 대한 기존의 지식을 적용하여 환경적 요인의 변화가 생태계 전체에 어떤 변화를 가져올 수 있는지를 질문한다.[7][8]

이 주제에 대한 가장 완전한 출처 중 하나는 Michael C가 쓴 "생태 예측"이다. 다이어트하다.[9]

접근

생태학적 예측은 예측되고 있는 것(존재, 풍요, 다양성, 생산 등)뿐만 아니라 공간적, 시간적 범위에서도 다양하다.

  • 모집단 모델은 모집단 역학 및 최근의 환경 조건에 대한 지식을 사용하여 단기 풍요 예측을 생성하는 데 사용될 수 있다. 이 모델들은 특히 어업과 질병예측에 사용된다.
  • 종 분포 모델(SDM)은 전체 조경에 걸쳐 과거 및 예상 환경 조건에 대한 정보를 사용하여 더 긴 생태학적 시간 척도에 걸쳐 종 분포(존재 또는 풍요)를 예측하는 데 사용될 수 있다.
    • 기후 외피 모델이라고도 알려진 상관성 SDM은 종들이 존재할 수 있는 환경 조건의 범위를 개략적으로 설명하기 위해 기존 종 분포(범위 경계)와 환경 변수 사이의 통계적 상관관계에 의존한다.[10][11] 새로운 범위 경계는 기후 모델 예측에서 온도와 강우량, 염도와 같은 미래 수준의 환경 요소를 사용하여 예측할 수 있다. 이러한 방법은 많은 종을 검사하는 데는 좋지만, 미세한 규모로 효과를 예측하는 좋은 방법은 아닐 것이다.
    • 기계론적 SDM은 생물체 체온 및 기타 생물물리학적 특성에 대한 모델뿐만 아니라 한 종의 생리적 허용오차와 제약조건에 대한 정보를 사용하여 한 종이 존재할 수 있는 환경조건의 범위를 정의한다. 이러한 허용오차는 조경 내 현재 및 예상 환경 조건에 매핑되어 종에 대한 전류 및 예측 범위를 개략적으로 설명한다.[12][13] "기후 봉투" 접근방식과 대조적으로, 기계론적 SDM은 근본적인 틈새를 직접 모델링하므로 훨씬 더 정확하다.[6] 그러나 이 접근법은 더 많은 정보를 필요로 한다.[10]
  • 진화 시간 척도에 걸쳐 생물 다양성을 예측(또는 저해)하기 위해 다른 유형의 모델을 사용할 수 있다. 팔래생물학 모델링은 과거에 생물다양성의 화석 및 유전학적 증거를 사용하여 미래의 생물다양성의 궤적을 투영한다. 간단한 플롯은 화석 기록의 다양한 품질에 기초하여 구성되고 조정될 수 있다.[14]

예측 예제

생물다양성

화석 증거를 사용하여, 척추동물 다양성이 지구의 역사를 통해 기하급수적으로 성장했고, 생물다양성이 지구 서식지의 다양성과 얽혀 있다는 연구 결과가 나왔다.

"동물들은 아직 지구 서식지의 2/3를 침범하지 않았으며, 인간의 영향력이 없다면 생물 다양성이 기하급수적으로 계속 증가할 수 있다."

— Sahney et al.[14]

온도

외부 이미지
image icon 살인간 온도 예측
사우스캐롤라이나 대학교

2007년 호주 여름 뉴질랜드 북섬을 따라 오른쪽 다이어그램에 색 점으로 표시된 온도 예측. 하단에 나타난 온도 척도에 따르면, 2월 19일 일부 지역에서 사망 간 온도는 30 °C를 초과할 것으로 예측되었다. 이후 조사 결과, 이 사이트들은 바다 성게 굴착 시 큰 사망률과 일치했다.

참고 항목

참조

  1. ^ Jump up to: a b Clark, James S.; et al. (2001-07-27). "Ecological Forecasts: An Emerging Imperative". Science. 293 (5530): 657–660. doi:10.1126/science.293.5530.657. ISSN 0036-8075. PMID 11474103.
  2. ^ "Joint science academies' statement: The science of climate change". Royal Society. 2001-05-17. Archived from the original on October 1, 2007. Retrieved 2007-04-01. The work of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) represents the consensus of the international scientific community on climate change science
  3. ^ "Rising to the climate challenge". Nature. 449 (7164): 755. 2007-10-18. doi:10.1038/449755a. PMID 17943093.
  4. ^ Oreskes, Naomi (2004-12-03). "The Scientific Consensus on Climate Change". Science. 306 (5702): 1686. doi:10.1126/science.1103618. ISSN 0036-8075. PMID 15576594.
  5. ^ "Final Report, CCSP Synthesis and Assessment Product 4.3: The effects of climate change on agriculture, land resources, water resources, and biodiversity". 2008-12-01. Archived from the original on 2008-12-01. Retrieved 2019-02-08.
  6. ^ Jump up to: a b Kearney, M. (2006). "Habitat, environment and niche: what are we modelling?". Oikos. 115 (1): 186–191. doi:10.1111/j.2006.0030-1299.14908.x. ISSN 1600-0706.
  7. ^ Gilman, Sarah E.; Wethey, David S.; Helmuth, Brian (2006). "Variation in the sensitivity of organismal body temperature to climate change over local and geographic scales". Proceedings of the National Academy of Sciences. 103 (25): 9560–9565. doi:10.1073/pnas.0510992103. ISSN 0027-8424. PMC 1480446. PMID 16763050.
  8. ^ Wethey, David S.; Woodin, Sarah A. (2008). Davenport, John; Burnell, Gavin M.; Cross, Tom; Emmerson, Mark; McAllen, Rob; Ramsay, Ruth; Rogan, Emer (eds.). "Ecological hindcasting of biogeographic responses to climate change in the European intertidal zone". Challenges to Marine Ecosystems. Developments in Hydrobiology. Springer Netherlands. 202: 139–151. doi:10.1007/978-1-4020-8808-7_13. ISBN 9781402088087.
  9. ^ Dietze, M.C. (2017). Ecological Forecasting. Princeton University Press. ISBN 9780691160573.
  10. ^ Jump up to: a b Pearson, Richard G.; Dawson, Terence P. (2003). "Predicting the impacts of climate change on the distribution of species: are bioclimate envelope models useful?". Global Ecology and Biogeography. 12 (5): 361–371. doi:10.1046/j.1466-822X.2003.00042.x. ISSN 1466-8238.
  11. ^ Elith, Jane; Leathwick, John R. (2009). "Species Distribution Models: Ecological Explanation and Prediction Across Space and Time". Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics. 40 (1): 677–697. doi:10.1146/annurev.ecolsys.110308.120159. ISSN 1543-592X.
  12. ^ Kearney, Michael; Phillips, Ben L.; Tracy, Christopher R.; Christian, Keith A.; Betts, Gregory; Porter, Warren P. (2008). "Modelling species distributions without using species distributions: the cane toad in Australia under current and future climates". Ecography. 31 (4): 423–434. doi:10.1111/j.0906-7590.2008.05457.x. ISSN 1600-0587.
  13. ^ Helmuth, Brian; Mieszkowska, Nova; Moore, Pippa; Hawkins, Stephen J. (2006). "Living on the Edge of Two Changing Worlds: Forecasting the Responses of Rocky Intertidal Ecosystems to Climate Change". Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics. 37 (1): 373–404. doi:10.1146/annurev.ecolsys.37.091305.110149.
  14. ^ Jump up to: a b Sahney, S.; Benton, M.J. & Ferry, P.A. (2010). "Links between global taxonomic diversity, ecological diversity and the expansion of vertebrates on land". Biology Letters. 6 (4): 544–547. doi:10.1098/rsbl.2009.1024. PMC 2936204. PMID 20106856.

외부 링크