大学公园，宾夕法尼亚州气候变暖正在对全球生物多样性产生深远影响，并将改变许多动物的分布和丰度，面对这种气候变暖，宾夕法尼亚州立大学领导的一个研究团队开发了一种统计模型，可以提高对温度上升时冷血动物栖息地适宜性和灭绝概率的估计。

冷血动物——一个包括鱼类、爬行动物、两栖动物和昆虫在内的多样化群体——构成了地球上的大多数物种。冷血动物的体温受环境温度的影响很大。由于它们的生长、繁殖成功和生存与环境温度密切相关，气候变化对它们构成了重大威胁。

美国地质调查局科学家、宾夕法尼亚州立大学渔业生态学兼职教授、研究小组负责人泰勒·瓦格纳说，了解气候变化对生物多样性的未来影响是全球优先考虑的问题。但他指出，预测一个物种在未来温度下的生存位置和数量是极具挑战性的，因为对许多物种来说，这意味着估计它们对温度的反应，而这些动物尚未经历过，科学家也尚未观察到。

为了更准确地估计气候变化对冷血动物的影响，在一项新的研究中，研究人员开发了一种统计方法，将野外收集的描述许多冷血动物分布和丰度的数据与实验室获得的关于物种特定温度表现和耐受性的信息融合在一起。 

在今天(4月3日)发表在《美国国家科学院院刊》上的研究结果中，Wagner及其同事报告了一种创新统计建模方法的发展。他们新开发的模型，他们称之为“生理引导丰度模型”，或PGA模型，可以应用于几乎所有的冷血动物，并且被认为有很大的潜力来帮助告知气候适应和管理策略的形成。

瓦格纳是农业科学学院宾夕法尼亚合作鱼类和野生动物研究小组的助理组长，他说:“挑战是如何结合这两种信息来源，并使用实验室衍生的信息来帮助告知未来气候下的景观规模预测，而动物在目前的活动范围内没有经历过。”“我们创造的模型实现了这一点。”

PGA模型将物种丰度和环境条件的观察结果与来自冷血动物对温度的生理反应的实验室数据结合起来，以预测物种的地理分布和丰度对全球变暖的响应。瓦格纳认为，如果不把物种的生理偏好纳入模型，就很难现实地预测冷血动物的命运。

他说:“当试图预测或推断气候变化对动物分布和数量的影响时，科学家现在通常只使用描述当前条件下动物数量、分布和温度之间关系的信息。”“然后，这些关系被用来推断未来的温度条件。” 

然而，瓦格纳解释说，这种方法假设在未来的温度下，物种-环境的关系在生物学上是有意义的，重要的是，它没有解释环境温度和冷血动物生理之间的紧密联系。

他说:“尽管冷血动物在了解它们的分布和数量如何应对气候变化方面研究不足，但当涉及到环境温度变化如何影响生理和表现的实验室衍生信息时，这些动物得到了相对较好的研究。”“事实上，随着温度的升高，大多数冷血动物在相对性能方面都有类似的功能反应，这可以在不同的分类单元中推广。”

研究人员利用三种鱼类的数据开发了他们的PGA模型，这些鱼类在美国中西部1300多个湖泊中具有不同的热偏好和耐受性。他们将PGA模型的结果与传统模型的结果进行了比较，后者没有考虑物种的生理反应。研究中考虑的鱼类包括思科(冷水)、黄鲈鱼(冷水)和蓝鳃鱼(温水)。

研究人员预测了每个湖泊在当前条件下的物种分布和丰度，以及7月平均水温增加1.8度、3.6度、5.4度和7.2度(华氏度)。7.2华氏度的上升对应于2071-2100年期间中西部地区平均气温的预测上升。

修改后的图形

新开发的模型将这些实验室导出的热性能曲线与物种丰度和环境条件的观测结果融合在一起，以预测物种的地理分布和丰度对气候变化的响应。这张来自研究论文的图表显示，大多数冷血动物对温度的反应相似。来源:宾夕法尼亚州立大学。知识共享

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虽然传统模型的结果没有预测任何鱼类会因气候变化而灭绝或局部被驱逐，但PGA模型显示，随着气温上升，适应寒冷的鱼类将在其当前栖息地的61%中灭绝。

明尼苏达大学(University of Minnesota)助理教授、该研究的合著者格雷琴·汉森(Gretchen Hansen)认为，不包括生理偏好的模型可能会导致低估气候变化可能对适应寒冷的物种造成的风险。

她说:“我们发现，当生理信息被纳入模型时，温度驱动的分布变化、局部灭绝以及适应寒冷、寒冷和温暖物种的丰度都发生了很大变化。”“与传统方法相比，PGA模型在未来气候情景下提供了更现实的预测，在更现实地估计气候变化对冷血物种的影响方面具有巨大潜力。”

宾夕法尼亚州立大学生态系统科学与管理系博士生克里斯托弗·卡斯特(Christopher Custer)也对这项研究做出了贡献;以及北卡罗来纳州立大学统计系的Erin Schliep;劳伦斯伯克利国家实验室气候与生态系统科学部Joshua North;明尼苏达大学渔业、野生动物和保护生物学系的Holly Kundel和Jenna Ruzich。

这项研究由美国地质调查局中西部气候适应科学中心和国家科学基金会资助。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。