Can Large-Scale Climatic Models Be Linked with Multiscale Ecological Studies?

On a global scale climatic changes driven by human activities are typically projected to increase from 1° C to 5° C per 100 years a rate of change that is an order of magnitude greater than that typically experienced naturally. Such a potentially dramatic change in climate could easily cause dramatic biological responses including extinction. Species show a wide range of responses to climate and consequently the response of different species of plants and animals to climatic change will be quite variable. This implies a likelihood for a disassembling of natural communities and for transient, nonequivalent restructuring of habitats as climatic change unfolds. Validated models that help forecast these events are needed to aid scientists in better understanding the ecological ramifications of global climatic change. Also, and perhaps more important for conservation biology, such validated models can help provide probabilities for the occurrence of these events, which will allow policy makers to make better, informed decisions. Typically, the study plots of most ecological field work are telecommunications, while the smallest resolved scales in global climatic models are about 500 × 500 km. Computer limitations preclude significant reduction in scales of climatic models. Consequently, more multi-species ecological studies are needed over broad geographic and long temporal scales. We provide an example of large-scale ecological response studies, namely the case of wintering North American birds. We also provide an example of attempts to translate results of large-scale climatic models (at a 500 × 500 km scale) to a mesoscale (50 × 50 km). Participation of climatologists with ecologists at early stages in research planning can help bridge the scale mismatch between climatic and ecological measurement, and provide more reliable estimates of community responses to century-long, time-evolving patterns of climatic change. We are convinced that many more such interdisciplinary research attempts are urgently needed if the scientific community is to produce information useful to the development of conservation strategies. Such strategies might help to mitigate potential negative consequences of global climatic changes before they manifest themselves irreversibly in nature.

A una escala global los cambios climaáticos generador por actividades humanas estan típicamente proyectados para producir un incremento del 1 a 5° C en 100 años, esta taza de cambio es de un orden de magnitud mayor que la experimentada naturalmente. Este dramático cambio potencial puede fácilmente producir dramáticas respuestas biológicas (incluyendo extinción). Las especies que muestran un amplio rango de respuestas al clima, y consecuentemente la respuesta de diferentes especies de plantas y animales a cambios climáticos va a ser significativamente variable. Esto implica la posibilidad de un desmembramiento de comunidades naturales y una reestructuración desequilibrada y transitoria de hábitats a medida que los cambios climáticos ocurran. Modelos válidos que ayuden a predecir estos eventos son necesarios para ayudar a los científicos a una mejor comprensión de las ramificaciones ecológicas de los cambios climáticos globales. Adicionalmente, y posiblemente más importante para la conservación biológica, es la validación de estos modelos que puede ayudar a proveer probabilidades de ocurrencia de estos eventos, los cuales pueden ayudar a los encargados de la toma de decisiones a realizar mejores decisiones con mas información. Típicamente, el trabajo de campo de la mayoría de los estudios ecológicos son del tamaño de canchas de tenis, mientras que la menor escala en modelos climáticos globales es de aproximádamente 500 × 500 km. Obviamenteexiste una gran diferencia en escala. Limitaciones computacionales impiden significativamente la reducción en las escalas de modelos climáticos. Consecuentemente, más estudios ecológicos multiespecíficos, son necesarios sobre una amplia escala geográfica y temporal. Nosotros proveemos un ejemplo de un estudio de respuestas ecológicas a gran escala, como el caso de los pájaros del invierno en Norte América. Nosotros también proveemos un ejemplo que intenta trasladar los resultados de un modelo climático a gran escala (500 × 500 km) a un modelo de escala media (i.e., 50 × 50 km). La participación de climatólogos y ecólogos en los estadíos tempranos del planeamiento de una investigación puede ayudar a salvar las diferencias de escalas entre las medidas climáticas y las ecológicas y proveer estimaciones más confiables de las respuestas de la comunidad a cambios climáticos de siglos de duración y que evolucionen con el tiempo. Nosotros estamos convencidos que macho más de estos intentos de investigación interdisciplinaria son urgentemente necesarios si la comunidad científica desea producir información que sea útil para el desarrollo de estrategias de conservación. Este tipo de estrategias pueden ayudar a mitigar las consecuencias negativas potenciales de los cambios climáticos globales antes de que estos se manifiesten irreversiblente en la naturaleza.