Els nous règims d'esdeveniments climàtics extrems provoquen fortes davallades poblacionals en un insecte model

Vives-Ingla, M., Capdevila, P., Clements, C.F., Stefanescu, C., Carnicer, J.

 Global Change Biology, 2025; 31:e70148. DOI: 10.1111/gcb.70148

L’IPCC prediu que el canvi climàtic modificarà els règims d’esdeveniments climàtics extrems. Concretament, els esdeveniments més rars i excepcionals, aquells que es troben més ala cua de la distribució de probabilitats, augmentaran a un ritme més fort que el d’altres esdeveniments igualment considerats extrems però menys rars. Aquests episodis tan anòmals (també coneguts com a “low-likelihood, high-impact events” o LLHI) són especialment preocupants pels impactes ecològics que, com el seu nom indica, poden ocasionar. Per exemple, s’espera que els LLHI vagin associats  a respostes fisiològiques i demogràfiques no-lineals i que puguin tenir, per tant, impactes potencialment molt forts i desproporcionats sobre les poblacions dels organismes. Ara bé, com que aquests episodis són històricament rars, per predir com afectaran la biodiversitat cal utilitzar models dinàmics que integrin els processos que governen les respostes dels organismes a un clima canviant. En aquest treball s’ha utilitzat aquesta aproximació aplicada al cas concret de la blanqueta perfumada, Pieris napi. Les prediccions es basen en la construcció d’un model matricial de poblacions (MPM), parametritzat a partir de dades empíriques provinents del monitoratge del CBMS de dues poblacions (una al Cortalet, PN dels Aiguamolls de l’Empordà, i una altra a Can Jordà, al PN de la Zona Volcànica de la Garrotxa), d’estudis previs sobre l’organisme model i de diversos experiments al laboratori. Els experiments es van dissenyar per testar els efectes de l’exposició extrema a la calor i l’escassetat de les plantes hostes induïda per la sequera sobre la supervivència dels estadis immadurs, els quals normalment són molt susceptibles a aquests esdeveniments climàtics.

Els MPM sintetitzen matemàticament el cicle biològic de l’organisme modelitzat en el que es denomina una matriu de transició, que conté les probabilitats que un individu d’una determinada fase vital passi a la fase següent. En aquest treball es van construir matrius per als estadis immadurs, que capturen les probabilitats de progressió des de la fase d’ou fins a l’eclosió de la pupa, i per a la fase adulta, que capturen la fecunditat i la supervivència diària de les papallones. A més, aquestes matrius es van construir separadament per a la generació primaveral i per a les generacions estivals, ja que els experiments de cria al laboratori simulant les condicions en un i altre cas van indicar probabilitats de supervivència ben diferents. Les projeccions de les poblacions es van simular a partir d’aquestes matrius sota diferents escenaris de canvi climàtic, amb 10.000 simulacions per a cada cas. La simulació dels esdeveniments climàtics es va introduir en forma de temperatura diària (considerada extrema a partir dels 35 ºC, i LLHI o excepcional, a partir dels 40 ºC) i de sequera estival extrema. Per a incorporar els seus efectes sobre la dinàmica de la papallona, les MPM es van modificar adaptant les taxes de supervivència dels estadis immadurs segons els resultats dels experiments al laboratori, del que es coneix sobre la fisiologia d’aquesta papallona i de mesures al camp sobre el microclima real que experimenten les larves a la poblacions monitoritzades.

En una primera anàlisi, el model va simular les trajectòries poblacionals amb les condicions climàtiques actuals i es va validar amb les dades empíriques de les dues poblacions monitoritzades pel CBMS. Aquestes dades posen de manifest una disminució de la població del Cortalet (amb una pèrdua anual mitjana des de l’inici de l’itinerari fins el 2018 del 3% dels exemplars), que es deu a la dinàmica negativa de les generacions d’estiu, magnificada els anys de sequera estival. Contràriament, la població de Can Jordà ha augmentat al voltant d’un 6% anual de mitjana, essent la darrera generació estival la que experimenta un augment més important cada temporada. Les prediccions coincideixen amb les dades observades d’aquestes dues poblacions, per bé que la davallada a la població del Cortalet només queda ben reflectida quan el model incorpora l’efecte de la sequera estival. De fet, les dades del CBMS mostren un mosaic de poblacions estables, en regressió i en augment al conjunt del nostre territori (vegeu: https://www.catalanbms.org/ca/especies/piepna/), essent només algunes poblacions en zones mediterrànies afectades per sequera estival les que mostren davallades. Les simulacions del model també van permetre confirmar que les larves dels primers estadis constitueixen la fase que més contribueix a la dinàmica poblacional d’aquest insecte.

Un cop validat, el model es va utilitzar per predir les trajectòries poblacionals sota tres escenaris de canvi climàtic, corresponents a tres nivells diferents d’escalfament global (GWL-1,5; GWL-2; GWL-4). Les reduccions poblacionals més importants s’observen sota l’escenari d’altes emissions (GWL-4), on el nombre de dies en què el microclima de les larves supera els 40 ºC deixa de ser anecdòtic a causa de l’increment desproporcionat d’episodis LLHI amb el canvi climàtic. Destaca un impacte negatiu fort d’aquestes temperatures extremes sobre la població de Can Jordà, sobretot durant el desenvolupament de la primera generació estival, que podria provocar el pas d’una tendència positiva com fins ara a una tendència negativa en el futur. Les simulacions de la població del Cortalet també van indicar que tan sols caldrien dos dies de LLHI al mes per desencadenar taxes de creixement negatives de les generacions estivals, les quals s’agreugerien enormement quan es combinessin amb episodis de sequera.

En conclusió, el nostre estudi indiquen que els LLHI tindran un efecte desproporcionadament important en la dinàmica de la blanqueta perfumada, la qual cosa s’explica per respostes no-lineals en la mortalitat larvària a una exposició tèrmica extrema. D’altra banda, aquests efectes negatius tan acusats podrien arribar a afectar les poblacions que actualment queden protegides dels episodis extrems de calor gràcies a un microclima favorable, com per exemple les que viuen en zones menys afectades per la sequera estival. Aquesta nova situació podria acabar donant lloc a regressions generalitzades de la blanqueta perfumada a tot el nostre territori, substituint la situació actual d’un mosaic de poblacions estables, en declivi i en augment. A més, les troballes sobre aquest organisme model probablement siguin extensibles a molts d’altres insectes comuns, dels quals pràcticament no existeix cap tipus d’informació. Això és especialment preocupant, ja que les davallades incidiran molt negativament en serveis ecosistèmics cabdals tals com la pol·linització o el lligam tròfic entre els consumidors primaris i secundaris.

Finalment, cal destacar la contribució metodològica del treball, el qual confirma els MPM coma una eina molt útil per explorar i comprendre els veritables efectes del canvi climàtic sobre la biodiversitat. Tanmateix, per aconseguir bones prediccions cal disposar de dades precises sobre com es veuen afectats els diferents estadis biològics pels factors ambientals. En el cas del nostre organisme model, la blanqueta perfumada, encara hi ha recorregut per millorar la fiabilitat dels models tot incorporant nova informació sobre aspectes bàsics de la seva biologia tals com la fecunditat dels adults i la incidència de la diapausa estival com a resposta a unes condicions climàtiques desfavorables.

Vegeu la notícia al web del Museu de Ciències Naturals de Granollers