The paper investigates the climate change impact on bird first spring arrival dates, including interpretation of mechanisms of changes in dates. Regression models for 46 species of birds based on data collected in Lithuania in 1966–2000are created and discussed.An explanation of changes in arrival timing is proposed.Straipsnyje nagrinėjama klimato kaita ir paukščių pavasarinio atskridimo fenologija. Ištirta 46 paukščių rūšių atskridimo fenologija ir jiems sudaryti regresiniai modeliai. Nustatyti pavasarinio paukščių parskridimo paankstėjimo dėsningumai

Ivanauskas, Feliksas

Lapinskas, Remigijus

Žalakevičius, Mečislovas

The paper investigates the climate change impact on bird first spring arrival dates, including interpretation of mechanisms of changes in dates. Regression models for 46 species of birds based on data collected in Lithuania in 1966-2000 are created and discussed. An explanation of changes in arrival timing is proposed

Ivanauskas, Feliksas,

Lapinskas, Remigijus,

Žalakevičius, Mečislovas,

Vilnius University Institutional Repository

Climate change and fenology of birds spring arrival.

Lietuvos matematikos rinkinys

Liet. mat. rink. LMD darbai, 48/49, 2008, 205–209Klimato kaita ir paukšcˇi ↪u pavasarinio atskridimofenologijaFeliksas IVANAUSKAS (VU, MII), Remigijus LAPINSKAS (VU),Mecˇislovas ŽALAKEVI ˇCIUS (VU EI)el. paštas: feliksas.ivanauskas@maf.vuReziume˙. Straipsnyje nagrine˙jama klimato kaita ir paukšcˇi ↪u pavasarinio atskridimo fenologija. Ištirta46 paukšcˇi ↪u ru¯ši ↪u atskridimo fenologija ir jiems sudaryti regresiniai modeliai. Nustatyti pavasariniopaukšcˇi ↪u parskridimo paankste˙jimo de˙sningumai.Raktiniai žodžiai: regresiniai modeliai, paukšcˇi ↪u pavasarinis atskridimas.Pastar↪uj↪u 20–30 met↪u laikotarpis pasižyme˙jo ryškiu globaliu klimato atšilimu [1–4]ir tai ture˙jo akivaizdži↪a↪itak↪a paukšcˇi↪u migracijai. Šis reiškinys nagrine˙jamas daugelyjestraipsni↪u, juose taip pat bandoma aprašyti vis ankstesnio paukšcˇi↪u atskridimo mecha-nizm↪a [5–12]. Daugelis studij↪u aiškina tai paukšcˇi↪u prisitaikymu prie vis šilte˙jancˇioklimato ir interpretuoja kaip fenotipinius1, bet ne genetinius ru¯šies pokycˇius. Šiamestraipsnyje mes nagrine˙jame 46 paukšcˇi↪u ru¯šis ir kiekvienai ru¯šiai sudarome regresin↪imodel↪i, kuris pirmojo pavasarinio paukšcˇio pasirodymo dat↪a (dyd↪i FD arba, pilnai,FSBAD, First Spring Bird Arrival Date) aprašo dviem prognoziniais kintamaisiais –tiesin↪i paskutini↪u met↪u globalios temperatu¯ros trend↪a nusakancˇiu dydžiu YEAR (met↪unumeris) ir su juo nekoreliuotu Europos pavasarine˙s temperatu¯ros nuokrypiu nuo šiotrendo Eu.res. Daugumai paukšcˇi ↪u abu kintamieji yra reikšmingi, o pirmojo kintamojoreikšmingum↪a mes interpretuojame kaip argument↪a mikroevoliucine˙s2 teorijos naudai.Darbe panaudoti ilgalaiki↪u stebe˙jim↪u Žuvinto biosferiniame rezervate duomenys,surinkti 1966–2000 metais. Pirmasis pavasar↪i sugr↪iž↪es paukštis buvo registruojamasjam tupint, skrendant, maitinantis ar giedant. Vidutine˙ pavasarine˙ Europos kontinentotemperatu¯ra apskaicˇiuota pagal me˙nesinius duomenis.Darbe vartojame tokius žymenis:t – stebinio indeksas (met↪u numeris), t = 1966,1967, . . . ,2000;YEAR = YEARt – met ↪u numeris (skaicˇiai nuo 1966 iki 2000);1Organizmo savybe˙ (nekeicˇiant savo genotipo) keisti, kaip atsak ↪a ↪i išore˙s veiksnius, savo fenotip ↪a(matom ↪asias charakteristikas) yra vadinama fenotipiniu plastiškumu.2Mikroevoliucija yra maži aleli ↪u lygio pokycˇiai populiacijoje, atsirandantys per kelias kartas (taipokycˇiai ru¯šies viduje). Makroevoliucija paprastai vadinami pokycˇiai, trunkantys tu¯kstancˇius met ↪u.206 F. Ivanauskas, R. Lapinskas, M. ŽalakevicˇiusFD = FD(i)t – pirmojo i-osios ru¯šies (i = 1,2, . . . ,16 tolim ↪uj ↪u migrant ↪u atveju iri = 1,2, . . . ,30 artim↪uj↪u migrant↪u atveju) paukšcˇio atskridimo↪i Žu-vint ↪a t-taisiais metais diena. Dienos numeruojamos nuo 1 (sausio1 d.) iki 152 (tai geguže˙s 31 d., jei keliamieji metai; ir birželio 1 d.,jei nekeliamieji metai); t yra met↪u indeksas (jis kinta nuo 1966 iki2000);euT = euTt – Europos vidutine˙ 2, 3, 4 ir 5-o me˙nesi ↪u vidutine˙ temperatu¯ra t-taisiais metais.Pirmiausiai kiek smulkiau aptarsime dviej↪u paukšcˇi↪u – tolimojo migranto gandro(White Stork) ir artimojo migranto želmenine˙s ž ↪asies (Bean Goose) modelius.1. GandrasNesunku↪isitikinti, kad modelio FDt = b0 + b1 × euTt + et koeficientas b1 yrareikšmingas:FDt = 85,57− 3,8248 euTt(0,002)(skliaustuose po koeficientu yra jo p reikšme˙). Antra vertus, abu kintamieji FD ir euTturi tiesin↪i trend↪a, tode˙l gali bu¯ti, kad reikšmingas regresinis ryšys atsiranda bu¯tent de˙ljo.Galimai trendo↪itakai pašalinti regresiniai modeliai paprastai sudaromi betren-džiams dydžiams, t.y., dydžiams FD.res = FD − (bˆFD,0 + bˆFD,1 · YEAR) ireuT .res = euT − (bˆeuT,0 + bˆeuT,1 ·YEAR). Atitinkamas modelis gandrui atrodo taip:FD.rest = − 3,314euT .rest .(0,008)1 pav. Vidutine˙ Lietuvos, Europos ir Šiaure˙s pusrutulio temperatu¯ra (kaire˙je) ir pirm ↪uj ↪u pavasarini ↪ugandro bei ž ↪asies gr↪ižimo dien ↪u grafikai ir regresijos tiese˙s (dešine˙je).Klimato kaita ir paukšcˇi ↪u pavasarinio atskridimo fenologija 207Š↪i model↪i galima reparametrizuoti ir galutinai užrašyti taip:FDt = 478,18− 0,198 · YEAR− 3,314euT .rest .(0,02) (0,009)Remdamiesi šiuo modeliu, darome pagrindin↪e savo darbo išvad↪a: pirmojo gan-dro atskridimo data kiekvienais metais paankste˙ja 0,198 diena; j↪a taip pat koreguojatuomete˙ pavasario temperatu¯ra: jei ji šiltesne˙ už prognozuojam↪a 1 laipsniu, gan-dras atskris 3,314 diena ankscˇiau. Svarbu tai, kad abu prognoziniai kintamieji yrareikšmingi ir nekoreliuoti. Taigi mes galime atskirti trendo YEAR ir temperatu¯ros↪itakas, o trendo↪itak↪a interpretuojame kaip argument↪a vykstancˇios mikroevoliucijosnaudai.2. Želmenine˙ ž↪asisPanašus modelis artimajai migrantei želmeninei ž↪asiai atrodo taip:FDt = 855,14− 0,395 · YEAR− 9,570euT .rest .(0,001) (0,000)Ir šiuo atveju galime atskirti trendo ir temperatu¯ros↪itak↪a, kas ve˙l patvirtina mu¯s↪uhipotez↪e apie vykstancˇius mikroevolicinius pokycˇius.1 lentele˙. Tolimieji migrantaiPaukštis c1 c2 Paukštis c1 c2Black Tern −0,143 0,355 House Martin −0,314 0,9730,095 0,762 0,004 0,480Common Tern −0,290 −1,337 Marsh Harrier −0,349 −7,2070,014 0,393 0,009 0,000Crane −1,184 −4,996 Savi’s Warbler −0,373 −1,7620,000 0,014 0,007 0,280Cuckoo −0,222 −0,155 Spotted Crake −0,301 3,1390,091 0,928 0,243 0,360Garganey −0,366 −5,907 Swift −0,319 2,8520,034 0,007 0,003 0,037Golden Oriole −0,127 −2,752 White Stork −0,198 −3,3140,346 0,114 0,023 0,009Great Reed Warbler −0,030 −2,497 White Wagtail −0,233 −2,0760,788 0,089 0,012 0,099Grey Heron −0,910 −4,587 Yellow Wagtail −0,037 −1,7410,000 0,012 0,710 0,178Pastaba. Kiekviename langelyje yra du skaicˇiai – viršutine˙je eilute˙je yra koeficientas, o apatine˙je – jop reikšme˙. Jei p mažesne˙ už 0,05, koeficientas reikšmingas (5% reikšmingumu). Pažyme˙sime,kad duomen ↪u ne˙ra daug (iš viso 35), tode˙l galima bu¯t ↪u remtis 10% reikšmingumu (išvados mažaipasikeist ↪u).208 F. Ivanauskas, R. Lapinskas, M. Žalakevicˇius2 lentele˙. Artimieji migrantaiPaukštis c1 c2 Paukštis c1 c2Bean Goose −0,395 −9,570 Robin −0,379 −2,9960,001 0,000 0,027 0,149Bittern −0,222 −6,243 Ruff 0,017 −4,1080,133 0,004 0,919 0,081Black-tailed Godwit −0,024 −2,081 Skylark −0,401 −9,5800,785 0,107 0,005 0,000Chaffinch 0,136 −8,340 Smew −0,828 −9,6930,447 0,001 0 0Coot −0,578 −10,949 Starling −0,470 −9,8760 0 0,002 0,000Cormorant −0,574 −3,958 Teal −0,033 −9,4970,240 0,527 0,846 0,000Curlew −0,618 −2,266 Tufted Duck −0,702 −11,8570,006 0,440 0 0Greylag Goose −1,089 −12,128 Whinchat −0,253 0,5300 0 0,067 0,738Lapwing −0,388 −11,017 White-front-ed Goose −1,047 −7,5040,006 0,000 0,000 0,028Linnet −0,342 −6,035 Wigeon −0,572 −12,2300,125 0,036 0,001 0,000Penduline Tit −0,247 −4,022 Woodpigeon −0,817 −4,2560,602 0,432 0,000 0,119Pintail 0,029 −10,710 Gadwall −0,242 −3,4960,901 0,003 0,537 0,500Pochard −0,390 −10,295 Meadow Pipit −0,376 −7,2460,017 0,000 0,043 0,006Redshank −0,161 −5,704 Song Thrush −0,488 −5,9750,163 0,001 0,011 0,010Reed Bunting −0,523 −10,680 Water Rail −0,437 −1,1300,028 0,001 0,194 0,804Panašius modelius mes sudare˙me 16 tolim ↪uj ↪u migrant ↪u ir 30 artim ↪uj ↪u migrant ↪u,daugumos j↪u elgesys yra panašus↪i aptart↪uj↪u.FD = c0 + c1 · YEAR + c2 · euT .res.Literatu¯ra1. A. Bukantis, The climate of Lithuania. A handbook for the students of geography, Vilnius Universitypublishers, Vilnius (1994) (in Lithuanian).2. A. Bukantis, Unusual Nature Phenomena in Lithuania in 11–20 Centuries, Institute of Geographypublishers, Vilnius (1996) (in Lithuanian).Klimato kaita ir paukšcˇi ↪u pavasarinio atskridimo fenologija 2093. A. Bukantis, The Variability of Climatic Elements on the Lithuanian Territory, Institute of Geographypublishers, Vilnius (1998) (in Lithuanian).4. A. Bukantis, Climatic fluctuations in Lithuania against a background of global warming, Acta Zoolo-gica Lituanica, 11(2), 113–120 (2001).5. Z. Hubalek, Spring migration of birds in relation to North Atlantic Oscillation, Folia Zoologica,52(3),287–298 (2003).6. O. Huppop, K. Huppop, North Atlantic Oscillation and timing of spring migration in birds, in: Proc.R. Soc. London, vol. 270 (2003), pp. 233–240.7. Impacts of Europe‘s Changing Climate, European Environment Agency, EEA Report, No 2/2004.8. L. Raudonikis, V. Nedzinskas, Spring arrival of birds to Žuvintas Strict Nature Reserve and its fore-casting, Ecology of Birds of Lithuania, 4, 65–75 (1987) (in Russian).9. V. Nedzinskas, Birds of Žuvintas Strict Nature Reserve. The Žuvintas reservation. Academia, Vilnius(1993).10. V. Stanevicˇius, Bird spring arrival to Žuvintas Strict Nature Reserve, Abstracts of 11-th Baltic Or-nithol. Conf., Tallinn (1983).11. M. Žalakevicˇius, S. Švažas, V. Stanevicˇius, G. Vaitkus, Bird migration and wintering in Lithuania,Acta Zoologica Lituanica, 2 (1995).12. M. Žalakevicˇius, R. Žalakevicˇiu¯te˙, Global climate change impact on birds: a review of research inLithuania, Folia Zoologica, 50(1), 1–17 (2001).SUMMARYF. Ivanauskas, R. Lapinskas, M. Žalakevicˇius. Climate change and fenology of birds sprig arrivalThe paper investigates the climate change impact on bird first spring arrival dates, including interpretationof mechanisms of changes in dates. Regression models for 46 species of birds based on data collected inLithuania in 1966–2000are created and discussed.An explanation of changes in arrival timing is proposed.Keywords: regression model, birds spring arrival.

Klimato kaita ir paukščių pavasarinio atskridimo  fenologija

Institutional Repository of Nature Research Centre

https://www.journals.vu.lt/LMR/article/download/18095/17235

Klimato kaita ir paukščių pavasarinio atskridimo fenologija

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Vilnius University Institutional Repository

Lietuvos matematikos rinkinys

Institutional Repository of Nature Research Centre