Рідкісна тропічна хвойна порода в Бангладеш, коричневий сосновик Podocarpus neriifolius, може опинитися перед різким переформатуванням ареалу через потепління клімату. Нове дослідження з використанням екологічного моделювання типу штучного інтелекту показало, де в країні зберігаються та можуть з’явитися кліматично придатні місця для цього виду. Про роботу розповідає видання Scienmag.
Podocarpus neriifolius у Бангладеш уже має статус критично зникаючого виду. Він трапляється не суцільними лісами, а окремими осередками у спеціалізованих мікросередовищах. За оцінками авторів, нині лише близько 3530 км² території країни забезпечують для дерева дуже високий рівень придатності середовища — це всього 2,46 % площі Бангладеш.
Де ховаються кліматичні притулки для рідкісної хвойної
Моделювання показало, що зміна клімату може одночасно розширити загальну площу потенційно придатних територій і скоротити осередки оптимального середовища. Такий парадокс робить майбутнє виду ще вразливішим: більша карта «можливого» ареалу не гарантує наявності лісу, відповідних ґрунтів, запилювачів, джерел насіння чи шляхів міграції.
Найстабільнішими потенційними кліматичними рефугіумами виявилися південно-східні гірські ліси: регіони Чаттограм, Читтагонзькі гірські райони та Кокс-Базар, а також частини Сілхету. Саме там поєднуються умови, які вид потребує для виживання.
Коричневий сосновик — живий релікт давньої лінії подокарпів, групи хвойних, що колись була значно поширенішою в Південній та Південно-Східній Азії. У Бангладеш цей вид пов’язаний із вологими тропічними та субтропічними гірськими лісами: затіненими схилами, вологими долинами та іншими мікробіотопами з вузьким діапазоном температури й вологості.
Значення дерева виходить за межі його рідкісності. Воно бере участь у сукцесії лісів і підтримує біорізноманіття, а листя містить сполуки з антибактеріальною та антиоксидантною активністю, продемонстрованою в лабораторних дослідженнях.
Виживанню виду загрожує не лише потепління. Вирубування лісів, фрагментація, розширення міст, зміна землекористування та труднощі з розмноженням із насіння ізолюють популяції й перешкоджають природному відновленню. Теоретично дерево може знайти прохолодніше чи вологіше місце за кілька кілометрів, але це не означає, що його насіння туди потрапить або що ландшафт між ними придатний для укорінення. Для повільнорослої, вузькоспеціалізованої хвойної кліматичні зміни можуть перетворити низку окремих стресів на єдину прискорену кризу збереження.
Як працювала модель MaxEnt і які умови потрібні виду
Щоб оцінити, як може зміститися екологічна ніша дерева, дослідники з Інституту лісу та наук про довкілля Університету Читтагонга поєднали польові спостереження з моделлю розподілу виду MaxEnt (maximum entropy), яка працює лише з даними про присутність.
Команда проаналізувала публікації, а потім обстежила потенційні ділянки з листопада 2023 до жовтня 2024 року, зафіксувавши 19 підтверджених місцезнаходжень за допомогою GPS. MaxEnt порівнює умови в точках, де вид точно присутній, з ширшим фоновим ландшафтом і створює «поверхню придатності», подібну до ймовірнісної карти.
Спочатку розглядали 19 кліматичних змінних разом із топографічними та ґрунтовими параметрами з роздільною здатністю близько 1 км. Непотрібні предиктори вилучили, а сильно корельовані змінні відфільтрували, залишивши дев’ять екологічно інформативних. До фінального набору увійшли висота, експозиція схилу, тип ґрунту, температурні показники та сезонні опади.
Найбільший внесок у модель мала висота місцевості — 47,6 %. Мінімальна температура найхолоднішого періоду дала 10,5 %, середньорічна температура — 9,5 %, а опади у найтепліший квартал року — 11,6 %. Ізотермальність (співвідношення добової та річної амплітуди температур) додала ще 4,8 %. Це вказує, що розподіл виду визначається не одним порогом, а поєднанням кількох умов.
Модель пов’язала найвищу ймовірність присутності виду з висотами від рівня моря до приблизно 813 м, середньорічними температурами 21,65–26,59 °C і мінімальними температурами найхолоднішого періоду 9,5–15,5 °C. Придатні ділянки зазвичай мали суглинкові або супіщі ґрунти, опади 349–1995 мм у найтепліший квартал і відносно невелику кількість дощів у найсухіший період. Інакше кажучи, дереву потрібні теплі ліси з прохолодними вологими притулками та відносно стабільною сезонністю.
Дослідники оптимізували налаштування MaxEnt, а не покладалися на стандартні, щоб зменшити перенавчання моделі. Вони протестували 48 комбінацій параметрів регуляризації та типів функцій, які визначають, наскільки гладкою чи гнучкою буде залежність придатності від умов.
Обрану модель оцінили за площею під ROC-кривою (AUC) та статистикою істинної майстерності (TSS). Середнє значення AUC становило 0,980, а TSS — 0,854, що автори класифікували як відмінну якість. Для навчання використали 75 % точок присутності, для тестування — 25 %, додали 10 000 фонових точок, задали 1000 ітерацій і 10 повторів, щоб стабілізувати прогнози.
Водночас такі високі показники не означають повної впевненості: за наявності лише 19 спостережень навіть ретельно налаштована модель не може врахувати всі біологічні та антропогенні чинники, що впливають на виживання виду.
Скільки території придатне зараз і що змінить клімат
За сучасних умов модель оцінила площу дуже високої придатності в 3530 км², середньої — у 5290 км², а низької — у 19 980 км². Разом ці категорії охоплюють близько 28 800 км², або 20,12 % території Бангладеш, тоді як приблизно 79,88 % визнано непридатними.
Найвища придатність зосереджена на південному сході країни — у Чаттограмі, Читтагонзьких гірських районах і Кокс-Базарі, з меншими осередками поблизу Дакки. Зони середньої придатності простягаються більшою частиною південно-східних пагорбів і сягають Сілхету.
Цей потенційний ареал значно ширший за нині відомий розподіл виду, що відкриває можливості для відновлення та реінтродукції. Але він не гарантує наявності зрілих лісів. Карта кліматичної придатності не враховує повною мірою дороги, сільське господарство, поселення, конкурентну рослинність, незаконні рубки, вологість і кислотність ґрунтів чи доступність життєздатного насіння. Різниця між потенційним і фактично зайнятим середовищем є ключовою для інтерпретації результатів.
Прогнози до 2050-х і 2070-х років
Для майбутніх сценаріїв дослідники використали кліматичну модель HadGEM3-GC31-LL у межах трьох соціально-економічних шляхів (SSP). SSP126 описує низьковуглецеву траєкторію з обмеженням потепління нижче 2 °C до 2100 року, SSP245 — проміжний варіант, а SSP585 — сценарій дуже високих викидів із потеплінням до 4,7–5,1 °C.
Загалом придатні площі не просто колапсують. За SSP126 прогнозована придатна територія становила близько 27 270 км² у 2050-х і 29 490 км² у 2070-х. За SSP245 зони низької придатності значно розширюються, досягаючи приблизно 32 010 км² у 2050-х, а потім дещо скорочуються. За SSP585 загальна придатна площа оцінена в 26 520 км² у 2050-х і 31 400 км² у 2070-х.
Водночас найкращі осередки скорочуються. У сценарії високих викидів (SSP585) площа дуже високої придатності зменшується до приблизно 3160 км² у 2050-х і 3040 км² у 2070-х проти 3530 км² сьогодні.
Карта змін показала мозаїку, а не рівномірну втрату. Наприклад, за SSP126 у 2050-х близько 18 770 км² нині придатних територій зберігають свій статус, 8510 км² стають новими придатними зонами, а 10 020 км² втрачають придатність. До 2070-х збережена площа зменшується до 16 940 км², тоді як потенційні «надбання» зростають до 12 550 км².
За SSP245 модель прогнозує 21 330 км² збереженої придатності в 2050-х, 19 150 км² потенційного приросту та 7470 км² втрат. У 2070-х придатними залишаються 21 870 км², а площі приросту й втрати наближаються до 19 400 км² кожна. За SSP585 у 2050-х зберігається близько 18 750 км², додається 7760 км² нових придатних територій і втрачається 10 040 км². У 2070-х спостерігається помірне відновлення збережених і нових зон, але найкращі осередки залишаються під тиском.
Загальний висновок: кліматична придатність може зміщуватися в нові регіони, погіршуючись у місцях, де дерево нині має найкращі шанси.
Зміщення «центру тяжіння» ареалу та пріоритети охорони
Щоб візуалізувати напрямок змін, автори обчислили географічний центр (центроїд) придатних територій. Нині він розташований у Західному Трипурі (Індія) біля кордону з Бангладеш.
За SSP126 у 2050-х центроїд зміщується до Південного Трипури, а в 2070-х — до району Ноакхалі в Бангладеш. За SSP245 він спершу рухається на північний захід до Кумілли, а потім у 2070-х повертається на південний схід у бік Західного Трипури. За SSP585 центроїд зміщується на південний захід до Кумілли, а далі лише трохи просувається в тому ж напрямку.
Ці переміщення не означають, що дерева буквально «перейдуть» ландшафт. Вони показують, куди, за моделлю, зміщується концентрація кліматично придатних умов. Чи зможе вид «слідувати» за цим зсувом, залежатиме від поширення насіння, зв’язності лісів, структури землеволодіння, рівня порушень і здатності сіянців укорінюватися.
Автори пропонують розглядати Чаттограм, Читтагонзькі гірські райони, Кокс-Базар і Сілхет як пріоритетні зони для охорони, відновлення та моніторингу. Прогностичні карти можуть слугувати орієнтиром для планування землекористування й створення екологічних коридорів.
Обмеження дослідження і головне попередження
Дослідники наголошують, що їхні прогнози — це основа для дій, а не остаточний сценарій. Аналіз не враховував низку важливих чинників, зокрема pH і вологість ґрунту, типи земного покриву, конкуренцію з іншими видами та прямий людський вплив. Чотири категорії придатності залежать від порогів, які частково є суб’єктивними, а випадковий вибір фонових точок може спотворювати модель, коли спостереження зосереджені біля доступних ділянок.
Майбутні роботи з більшими наборами даних, польовою перевіркою порогів, просторовою крос-валідацією, скоригованим відбором фонових точок і ансамблевими підходами можуть уточнити картину. Попри це, нинішнє дослідження дає першу просторово детальну, «кліматично поінформовану» оцінку стану Podocarpus neriifolius у Бангладеш.
Його центральне попередження просте візуально, але глибоке екологічно: країна може зберегти широкі площі з певним кліматичним потенціалом для коричневого сосновика, водночас втрачаючи прохолодні, вологі й стабільні притулки, що підтримують життєздатні популяції. Захист цих рефугіумів і включення виду до програм відновлення та заліснення вже зараз можуть визначити, чи залишиться ця давня тропічна хвойна живою частиною лісів Бангладеш, чи існуватиме лише в гербаріях і описах.