Evaluating Ultraviolet Radiation Exposure with Satellite Data at Sites of Amphibian Declines in Central and South America

Authors


Abstract

Abstract: Many amphibian species have experienced substantial population declines or have disappeared altogether during the last several decades at a number of amphibian survey sites in Central and South America. Our study addresses the use of trends in solar UV-B radiation exposure (280–320 nm) at these sites over the last two decades, derived from the Total Ozone Mapping Spectrometer satellite data. It is intended to demonstrate a role for satellite observations in determining whether UV-B radiation is a contributing factor in amphibian declines. We used these data to calculate the daily erythemal (sunburning) UV-B, or UV-Bery , exposure at the latitude, longitude, and elevation of each of 20 survey sites. The annually averaged UV-Bery dose, as well as the maximum values, have been increasing in both Central and South America, with higher levels reached at the Central American sites. The annually averaged UV-Bery exposure increased significantly from 1979–1998 at all 11 Central American sites we examined (r 2 = 0.60–0.79; p≤ 0.015), with smaller but significant increases at five of the nine South American sites (r 2 = 0.24–0.42; p≤ 0.05). The number of days having the highest UV-B exposure (≥6.75 kJ/m2/day) increased in both regions from <40 days per year to approximately 58 days per year in 1998 (r2 = 0.24–0.42; p≤ 0.001). In Central America, the contribution of these very high UV-Bery exposure levels to the annual UV-Bery total increased from approximately 5 to approximately 15% over the 19-year period, but actual daily exposures for each species are unknown. A UV-B ratio, the highest monthly UV-B exposure relative to the annual average for the highest UV-B category (≥6.75 kJ/m2), increased in both regions over this time period (r 2 = 0.73; p≤ 0.001). This UV index was consistently higher for Central America, where species declines have been the most severe. These results should justify further research into whether UV-Bery radiation plays a role in amphibian population declines and extinctions. We discuss synergy among UV-B radiation and other factors, especially those associated with alterations of water chemistry (e.g., acidification) in aqueous habitats.

Abstract

Resumen: Muchas especies de anfibios han experimentado declinaciones poblacionales sustanciales o han desaparecido durante las últimas décadas en un número de sitios de monitoreo de anfibios en Centro y Sur América. Nuestro estudio aborda el uso de tendencias en la exposición a la radiación solar ultravioleta-B ( UV–B, 280–320 nm) en estos sitios a lo largo de las dos últimas décadas, derivadas de datos de satélite del Espectrofotómetro de Mapeo de Ozono Total. Intentamos demostrar el papel de observaciones de satélite para determinar si la radiación UV–B es un factor que contribuye a las declinaciones de anfibios. Utilizamos estos datos para calcular las exposiciones eritemales (quemadura de sol), UV-B o UV-Bery , diarias en la latitud, longitud y altitud de cada uno de los 20 sitios de muestreo. La dosis anual promedio de UV-Bery , así como los valores máximos, se ha incrementado tanto en Centro como en Sur América; con mayores niveles en los sitios de Centro América. Las exposiciones UV-Bery anuales promedio incrementaron significativamente de 1979 a 1988 en los 11 sitios que examinamos en Centro América (r 2 = 0.60–0.79; p≤ 0.015) con incrementos menores, pero significativos, en cinco de los nueve sitios de Sur América (r 2 = 0.24–0.42; p≤ 0.05). El número de días con las mayores exposiciones UV-Bery (≥6.75 kJ/m2/día) incrementó en ambas regiones de <40 días por año a ~58 días por año en 1998 (r 2 = 0.24–0.42; p≤ 0.001). En Centro América, la contribución de estos niveles muy altos de exposición UV-Bery al total anual de UV-Bery incrementó de ~5 a ~15 % a lo largo del período de 19 años, pero se desconocen las exposiciones diarias para cada especie. La proporción UV–B, la mayor exposición UV-B mensual en relación con el promedio anual para la mayor categoría UV-B (≥6.75 kJ/m2), incrementó en ambas regiones a lo largo de este período de tiempo (r 2 = 0.73; p≤ 0.001); este índice UV fue consistentemente mayor en Centro América donde las declinaciones de anfibios han sido más severas. Estos resultados debieran justificar más investigación sobre el papel de la radiación UV-Bery en la declinación y extinción de poblaciones de anfibios. Discutimos la sinergia entre la radiación UV-B y otros factores, especialmente los asociados con alteraciones de la química del agua (e. g., acidificación) en hábitats acuáticos.

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