Matematiske modeller kan forudse dyrs sandsynlighed for at uddø
Det er ikke nemt at forudse, om en art er ved at uddø. Men forskere fra Syddansk Universitet er på sagen og bruger statistik til at redde truede dyr.
hjort dyr matematik fremtid forskning

Hvordan kan vi bruge matematik til at forudse arters fremtid? (Foto: Shutterstuck).

Kan vi forudse, når truede dyrearter er ved at uddø?

Det korte svar er ja - ved at bruge matematiske modeller til at kigge ind i fremtiden.

Disse modeller kan hjælpe os med at forudse, hvordan en dyreart vil reagere på forandringer i sit miljø, og med hvilken sandsynlighed arten kan risikere uddø.

Men - ligesom med en bygning - er nøjagtigheden i de oplysninger, vi bruger som grundlag for modellerne, afgørende for at forbedre vores chancer for at forudsige skæbnen for arter i naturen.

I en ny undersøgelse har vi konstateret, at disse modeller ofte er for simple - og det kan få alvorlige konsekvenser. Vi vender tilbage til vores undersøgelse.

Lad os først se på, hvad det betyder at bruge matematik og statistik til at forudsige udryddelsen af arter.

Matematik som redningen

I dag er vi vidne til en af de største udryddelseskriser, siden livet begyndte på vores planet.

I sidste ende afhænger en arts sandsynlighed for at uddø af, hvor mange individer i populationen, der er i stand til at reproducere, og hvor længe de kan overleve.

For at skabe de programmer, der kan forbedre en arts chance for at overleve, er det vigtigt både at forstå, hvordan overlevelse og reproduktion ændrer sig i en population, men også at forstå de faktorer, der påvirker dem.

Matematiske og statistiske modeller er blevet fundamentale værktøjer til at forudse, hvordan arters demografiske rater kan reagere på arternes omgivelser og dermed, hvordan de kan tilpasse sig de stadig mere forandrede forhold.

Men programmernes evne til at lade os se ind i fremtiden afhænger af nøjagtigheden af de oplysninger, vi bruger til at konstruere dem.

LÆS OGSÅ: Genetikken giver os nye muligheder for at redde truede arter

Klimaforandringer øger risikoen for udryddelse

I dag ved vi, at både overlevelse og reproduktion varierer med alderen som en del af en naturlig aldringsproces, og at hver art har en særlig tendens i disse aldersspecifikke demografiske rater (figur 1).

For eksempel, som vi viser i figur 1, er overlevelsen hos hjorte rimelig høj for nyfødte og unge, og den øges, når dyrene når seksuel modenhed. Men raten falder, når dyrene bliver ældre.

Reproduktion følger et lignende mønster, hvor reproduktion for unge voksne er lav, men øges når individerne bliver mere erfarne, før den falder, efterhånden som de bliver ældre.

Skildpadder har derimod øgede chancer for overlevelse og reproduktion, når de bliver ældre, hvilket er en typisk tendens for organismer, der fortsætter med at vokse i størrelse hele livet.

dyr forandringer matematik modeller

Figur 1. Generelle trends i aldersspecifik overlevelse og reproduktion for hjorte, gæs, skildpadder og frøer. For eksempel kan man se, at skildpaddens chancer for reproduktion øges hele livet. (Figur: Colchero et al.).

På den anden side ved vi, at disse demografiske rater varierer fra år til år som svar til de miljømæssige forhold, såsom adgang til mad og vand, mængden af regn eller hvor tørt, habitatet bliver.

Desværre ved vi, at klimaforandringer ikke bare forøger de globale temperaturer, men de øger også variabiliteten af disse miljøforhold, hvilket forværrer risikoen for udryddelse af et stort antal truede arter.

LÆS OGSÅ: Moskusoksen: Dyret, der ikke burde eksistere

For at forudse om en population er ved at uddø, skal vi forudsige, hvordan disse variable miljøer vil påvirke de demografiske rater og som følge heraf, hvor meget antallet af individer i populationen vil ændre sig hvert år.

Vi opnår dette ved hjælp af matematiske modeller, der tager populationens aldersspecifikke demografiske rater i populationen, som vi kender dem, og så »chokerer« vi dem på samme måde, som miljøet.

Således kan disse modeller reproducere den tilfældige natur i miljøet - og ved at køre modellerne mange gange kan vi beregne, hvilken procentdel af de simulerede populationer der vil uddø, og hvor længe det tager.

Gode forudsigelser kræver korrekte modeller

I vores seneste undersøgelse fandt vi, at hvis man oversimplificerer den information, man bruger til at konstruere modellerne, kan det ødelægge vores forudsigelser i det omfang, at vi fejlagtigt kan forudsige, at en population aldrig vil uddø, når realiteten er, at den er dømt til udryddelse.

For eksempel har forskere og dyreeksperter længe antaget, at det var tilstrækkeligt at repræsentere populationens demografiske satser som konstant med alder for almindelige aldersgrupper som unge, unge voksne og voksne (figur 2 herunder), når man forudsagde, hvordan befolkningen ændrede sig under naturlige miljømæssige betingelser.

I vores studie viste vi, hvordan denne reduktion til generelle aldersklasser i høj grad kunne ødelægge de forudsagte rater for stigningen i populationen og dermed vores forståelse for populationens chance for at undgå udryddelse.

Hvorfor? Fordi, når man grupperer efter generelle aldersklasser, kan det give illusionen om, at populationens chancer for udryddelse er små, når realiteten er, at populationen vil uddø med høj hastighed.

Det skyldes, at en sådan kunstig gruppering ændrer indflydelsen på overlevelsen og reproduktion i hver aldersgruppe.

I figur 2 kan man for eksempel se, at i den forenklede overlevelse bidrager alle voksne lige meget til overlevelsen, mens realiteten er, at de yngre voksne i virkeligheden skal bidrage meget mere end de ældre.

dyr forandringer matematik modeller

Figur 2. Hvordan aldersspecifik overlevelse er grupperet i generelle aldersgrupper (som for eksempel unge, unge voksne og voksne). (Figur: Colchero et al.)

Som vi viser i vores undersøgelse, kan effekterne af denne form for gruppering af aldre i høj grad fordreje den forudsagte befolkningstilvækst og dermed også vores forståelse for befolkningens sandsynlighed for udryddelse.

Vi har midlerne til at redde truede arter - lad os bruge dem

Herudover ved vi, at individer ofte har begrænsede ressourcer, som de kan allokere enten til overlevelse eller reproduktion. Dette resulterer i trade-offs mellem disse to demografiske rater.

Resultatet af disse trade-offs er, at et godt år for reproduktion måske kan oversættes til et dårligt år for overlevelse og omvendt.

Forskerzonen

Denne artikel er en del af Forskerzonen, som er stedet, hvor forskerne selv kommer direkte til orde.

Her skriver de om deres forskning og forskningsfelt, bringer relevant viden ind i den offentlige debat og formidler til et bredt publikum.

Forskerzonen er støttet af Lundbeckfonden.

I vores undersøgelse finder vi, at hvis man ignorerer disse trade-offs mellem overlevelse og reproduktion, kan man yderligere mindske vores evne til at forudse vilde populationers skæbne.

Overraskende - og til trods for de stigende beviser for trade-offs mellem overlevelse og reproduktion i naturlige populationer - har modellerne en tendens til at ignorere dem.

At ignorere disse tilsyneladende mindre problemer kan i høj grad påvirke vores evne til at forudse populationers skæbne i deres naturlige miljø og dermed vores evne til at forudse de potentielt negative følgevirkninger af klimaforandringer, introduktion af eksotiske arter eller tab af habitat.

Med en smule mere realisme i vores forudsigende modeller kan vi stole på dem som et vindue ind i fremtiden.

Der er stadig håb for mange truede arter, og vi bør anvende alle værktøjerne i vores forståelse for at sikre, at vi kan stoppe udryddelseskrisen.

LÆS OGSÅ: Så lang tid skal evolutionen bruge på at rydde op efter mennesker

LÆS OGSÅ: Forskere foreslår vildt projekt, der skal redde verdens dyr og planter

Denne artikel er oversat af Marie Hohnen. Læs den engelske version på vores internationale søstersite ScienceNordic

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs om Evidensbarometeret, som Videnskab.dk lige har lanceret.