Havoddernes ekstraordinære tilbagevenden til Glacier Bay

Mennesker har en lang historie med at forfølge spids -rovdyr såsom ulve, tigre og leoparder. Tabet af disse rovdyr – dyr i toppen af ​​fødekæden – har resulteret i økologiske, økonomiske og sociale konsekvenser over hele kloden. Sjældent kommer rovdyrene helt over menneskelig undertrykkelse, og, når de gør, vi mangler ofte data eller værktøjer til at vurdere deres genopretning.

Havodderne i Glacier Bay, Alaska, er en undtagelse. I en nylig undersøgelse, vores team skildrede havoddernes utrolige tilbagevenden til et område, hvor de har været fraværende i mindst 250 år.

Vores tilgang – som fusionerer matematik, statistik og økologi - kan hjælpe os med bedre at forstå havodters rolle i marine økosystemer og spids -rovdyrs evne til at vende tilbage til et økosystem, efter at de har været fraværende. Det kan endda hjælpe os med at lære, hvad et skiftende klima betyder for mange andre arter.

Tilbage til Glacier Bay

Selvom det ikke typisk ses på samme måde som ulve, tigre og leoparder, havoddere er et apex-rovdyr i det kystnære marine økosystem - det smalle bånd mellem terrestriske og oceaniske habitat.

Under den kommercielle maritime pelshandel i det 18. og 19. århundrede, havoddere blev næsten jaget til udryddelse på tværs af deres udbredelse i det nordlige Stillehav. I 1911, kun en håndfuld små isolerede populationer var tilbage.

Men havodderbestanden er kommet sig i mange områder, takket være et par ændringer. Den internationale pelssæltraktat i 1911 beskyttede havoddere mod de fleste menneskelige høst. Wildlife agenturer gjorde også en indsats for at hjælpe havodder rekolonisering.

Til sidst, havoddere begyndte at stige i overflod og udbredelse, og de tog vej til Glacier Bay, en tidevands gletsjerfjord og nationalpark i det sydøstlige Alaska. Glacier Bay er funktionelt et af de største marine beskyttede områder på den nordlige halvkugle.

Glacier Bay var fuldstændig dækket af gletsjeris indtil omkring 1750 - omtrent samtidig med at havoddere forsvandt fra det omkringliggende område på grund af overhøst. Den udholdt derefter den hurtigste og mest omfattende tidevands-gletsjer-retræte i registreret historie. Efter gletsjerens tilbagetog, et rigt miljø opstod. Dette nye miljø understøttede høje koncentrationer af dyreliv, herunder havodders byttearter – såsom krabber, bløddyr og søpindsvin – der var i stand til at stige i størrelse og overflod i mangel af havoddere.

Havodderne dukkede første gang op ved mundingen af ​​Glacier Bay i 1988. Her stødte de på et stort levested, rigelige byttebestande og beskyttelse mod al menneskelig høst.

Vores tilgang

Det er udfordrende at vurdere, hvordan befolkninger vokser og spredes, på grund af deres dynamiske karakter. Hvert år, dyr flytter til nye områder, øge mængden af ​​areal og indsats for at finde dem. Fly, der leder efter havodder, skal dække mere jord, normalt med samme mængde tid og penge. Derudover individer kan flytte fra et område til det næste i en hvilken som helst tidsperiode af en række årsager, herunder havodders sociale adfærd og deres reaktion på miljøet. Fordi disse udfordringer kan forstyrre nøjagtige befolkningsestimater, det er vigtigt at forstå og behandle dem.

Kort efter at havoddere ankom til Glacier Bay, videnskabsmænd fra U.S. Geological Survey begyndte at indsamle data for at dokumentere deres tilbagevenden. Selvom dataene klart indikerede, at havoddere var stigende, vi havde brug for nye statistiske metoder til at afsløre omfanget af denne stigning.

Først, vi udviklede en matematisk model ved hjælp af partielle differentialligninger til at beskrive havodderens vækst og spredning. Partielle differentialligninger bruges almindeligvis til at beskrive fænomener som væskedynamik og kvantemekanik. Derfor, de var et naturligt valg til at beskrive, hvordan en masse – i vores tilfælde, havodderbestanden – spreder sig gennem rum og tid.

Den nye tilgang tillod os at inkorporere vores nuværende forståelse af havodderens økologi og adfærd, herunder habitatpræferencer, maksimale vækstrater og hvor havoddere første gang blev observeret i Glacier Bay.

Sekund, vi inkorporerede vores ligninger i en hierarkisk statistisk model. Hierarkiske modeller bruges til at drage konklusioner ud fra data, der opstår fra komplekse processer. De giver fleksibilitet til at beskrive og skelne mellem forskellige kilder til usikkerhed, såsom usikkerhed i dataindsamling og økologiske processer.

Partielle differentialligninger er ikke nye inden for økologi, går tilbage til mindst 1951. Dog ved at fusionere disse ligninger med formelle statistiske modeller, vi kan pålideligt udlede dynamiske økologiske processer, samtidig med at vi på passende vis kvantificerer usikkerheden forbundet med vores resultater. Det giver en datadrevet måde at analysere undersøgelser af havodders overflod i de sidste 25 år.

Dette gav os strenge og ærlige skøn over koloniseringsdynamik, der inkorporerede vores forståelse af det økologiske system.

Et rekordstort opsving

Ved at bruge vores nye tilgang, vi opdagede, at Glacier Bay-havodderbestanden voksede mere end 21 procent om året mellem 1993 og 2012.

Til sammenligning, de anslåede vækstrater for havoddere i andre bestande i Alaska, som også var ved at komme sig, har været begrænset til 17 til 20 procent. Desuden, den maksimale biologiske reproduktionshastighed - den hurtigste hastighed havodder kan formere sig - er mellem 19 og 23 procent om året. Det betyder, at Glacier Bay-havodderens vækstrate var tæt på eller på maksimum, og større end nogen registreret havodderbestand i historien.

I kølvandet på gletsjerens tilbagetog, havodder gik fra ikke -eksisterende til at kolonisere næsten hele Glacier Bay på et tidsrum på 20 år. I dag, de er et af de mest talrige havpattedyr i Glacier Bay. Nylige observationer har dokumenteret store grupper på mere end 500 havoddere i nogle dele af den nedre Glacier Bay, tyder på, at byttedyrsressourcer er rigelige.

Sammensmeltningen af ​​state-of-the-art statistiske og matematiske metoder afbildet, for første gang, hvor ekstraordinær væksten og spredningen af ​​denne befolkning var.

Havoddere havde stor succes i kølvandet på tidevandsgletsjerens tilbagetog i Glacier Bay. Mens klima-induceret tab af havis kan påvirke nogle vidtrækkende apex-rovdyr negativt - såsom isbjørne eller hvalrosser - kan andre arter drage fordel af fremkomsten af ​​nyligt tilgængelige habitat- og bytteressourcer.

Mennesker har forårsaget den globale tilbagegang af apex-rovdyr, og disse fald er ofte svære at vende. Imidlertid, vores resultater tyder på, at når der er minimal menneskelig indblanding, apex-rovdyr kan have stor succes med at rekolonisere passende levesteder.

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.