De studie, gepubliceerd in Science of the Total Environment , "Illuminating Patterns of Firefly Abundance Using Citizen Science Data and Machine Learning Models", identificeerde de factoren die waarschijnlijk verantwoordelijk zijn voor de verontrustende afname van vuurvliegpopulaties in Noord-Amerika.

Om deze bevolkingsveranderingen te bestuderen, maakte het onderzoek gebruik van een mix van veldonderzoeken van burgerwetenschappers en geavanceerde machine learning-technieken om meer dan 24.000 onderzoeken van het Firefly Watch burgerwetenschapsinitiatief te analyseren.

Dit onderzoek markeert de eerste alomvattende poging om een ​​datagestuurde benadering toe te passen om de dynamiek van vuurvliegpopulaties op continentale schaal te begrijpen. De belangrijkste bevindingen uit dit nieuwe onderzoek geven aan dat vuurvliegjes, onderdeel van de keverorde, gevoelig zijn voor verschillende omgevingsfactoren, van weersomstandigheden op korte termijn tot langere klimaattrends, waaronder het aantal dagen met toenemende graad in verband met temperatuuraccumulaties.

"Subtiele veranderingen in klimaatpatronen, vooral gerelateerd aan temperatuur, hebben een aanzienlijke invloed op de broedcycli van vuurvliegjes en de kwaliteit van de habitat", zegt Darin McNeil, hoofdonderzoeker van het onderzoek en assistent-professor in de ecologie en het beheer van wilde dieren.

Christina Grozinger, publius vergilius maro hoogleraar entomologie aan de Penn State University, zei dat wetenschappers eerder wisten dat verstedelijking, intensivering van de landbouw en klimaatverandering de biodiversiteit kunnen beïnvloeden, maar dat er minder bekend was over hoe deze complexe factoren op elkaar inwerken en wat mensen in hun eigen achtertuin kunnen doen. dorpen en steden om de biodiversiteit te ondersteunen.

"In deze studie hebben we grootschalige datasets over soortenrijkdom, landgebruik, bodemtype, weer en klimaat geïntegreerd met behulp van machine learning-modellen om de overvloedspatronen van vuurvliegjes nauwkeurig te modelleren en te voorspellen op lokale schaal in het oosten van de VS," zei Grozinger. /P>

"We hadden het grote geluk dat we over een meerjarige burgerwetenschappelijke dataset beschikten die meer dan 24.000 observaties omvatte."

De studie onderstreept de gevoeligheid van vuurvliegjes voor klimaatvariabelen zoals temperatuur en neerslag. Vuurvliegjes gedijen goed in gematigde omstandigheden, waarbij natte en warme zomers de ideale broedomgeving creëren en koude winters de overleving van onvolwassen stadia zoals eieren, larven en poppen ondersteunen.

Naarmate de temperatuur op aarde stijgt, worden deze omstandigheden echter minder voorspelbaar en vaak minder gastvrij. Veranderingen in neerslagpatronen, een andere cruciale factor voor de overleving van vuurvliegjes, hebben geleid tot ofwel te droge omstandigheden die de overleving van de larven verminderen, ofwel tot extreem natte omstandigheden die broedplaatsen kunnen overstromen en de levenscycli kunnen verstoren.

"Kunstlicht 's nachts zou de vuurvliegpopulaties kunnen verstoren, en mogelijk zowel de volwassen als de larvale stadia kunnen aantasten," zei McNeil. "Vuurvlieglarven, die in de bodem leven, zijn bijzonder kwetsbaar voor veranderingen in de blootstelling aan licht en kunstlicht kan hun ontwikkelingscycli en overlevingskansen veranderen.

"Glimwormlarven, die roofzuchtig zijn, hebben ook vochtige bodemomstandigheden nodig, omdat de vochtigheid zachte ongewervelde dieren zoals slakken en slakken ondersteunt die door vuurvlieglarven als prooi worden gebruikt."

Stedelijke groei, zoals het aanleggen van ondoordringbare oppervlakken zoals trottoirs, gebouwen en wegen, vormt een aanzienlijke bedreiging voor de vuurvliegpopulaties door natuurlijke habitats binnen te dringen en de beschikbare broedgebieden te verkleinen. Lichtvervuiling door straatverlichting en reclameborden is bijzonder storend, omdat het de bioluminescente communicatie van de vuurvliegjes verstoort die essentieel is voor de paring.

Uit het onderzoek blijkt dat vuurvliegjes aanzienlijk minder vaak voorkomen in gebieden met aanzienlijke nachtelijke lichtvervuiling.

De impact van de landbouw op vuurvliegjes

Bepaalde landbouwpraktijken lijken ook bij te dragen aan de achteruitgang van vuurvliegjes. Het uitgebreide gebruik van pesticiden en herbiciden wordt in verband gebracht met een afname van het aantal vuurvliegjes, waarschijnlijk als gevolg van de verminderde beschikbaarheid van prooien en directe toxiciteit.

Deze nieuwe studie vond geen pesticide-effect; in feite ondersteunden bepaalde landbouwgebieden enkele van de hoogste vuurvliegdichtheden, misschien omdat sommige praktijken (bijvoorbeeld het grazen van vee) weideachtige omstandigheden ondersteunen die gunstig zijn voor vuurvliegjes. De studie waarschuwt voor toenemende intensivering van de landbouw, vooral voor praktijken die het organische afval en de vochtige omgeving verminderen die vuurvlieglarven nodig hebben om te gedijen.

Uit het artikel blijkt dat de afname van de vuurvliegpopulaties niet in alle klimaten of regio’s uniform is. Sommige soorten die zijn aangepast aan drogere omgevingen of soorten met specifieke voortplantingspatronen worden mogelijk minder getroffen door bepaalde veranderingen, terwijl andere kwetsbaarder zijn. Dit benadrukt de complexiteit van natuurlijke ecosystemen en de behoefte aan op maat gemaakte natuurbehoudsstrategieën.

Het onderzoeksteam heeft ook aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het identificeren van potentiële instandhoudingsmaatregelen om deze gevolgen te verzachten. Deze omvatten het verminderen van lichtvervuiling, het behoud van natuurlijke habitats en het implementeren van natuurvriendelijke landbouwpraktijken die vuurvliegjes ondersteunen.

Het belang van vuurvliegjes in het milieu

De achteruitgang van vuurvliegjes is meer dan het verlies van een geliefd natuurspektakel; het signaleert bredere ecologische verstoringen die trapsgewijze effecten kunnen hebben op andere soorten en ecosystemen. Vuurvliegjes spelen een rol in het voedselweb en dienen als prooi voor sommige soorten en als roofdieren voor veel ongewervelde dieren. Hun verdwijning zou onvoorziene gevolgen kunnen hebben voor de lokale biodiversiteit.

"Zoals de studie concludeert, wordt verder onderzoek aangemoedigd, vooral bij het onderzoeken van de langetermijntrends van vuurvliegpopulaties en de effectiviteit van verschillende natuurbeschermingsstrategieën", aldus McNeil.

"In de toekomst zullen gerichte studies die specifieke vuurvliegsoorten onderzoeken, in plaats van de vuurvlieggemeenschap als geheel, belangrijk zijn. Deze aanpak zal cruciaal zijn om ervoor te zorgen dat toekomstige generaties ook kunnen genieten van het natuurlijke wonder van vuurvliegjes die de nachtelijke hemel verlichten."

"Elke individuele soort heeft zijn eigen habitatvereisten en dingen die hij nodig heeft om te slagen", zegt Sarah Lower, universitair docent biologie aan de Bucknell University, een bekende vuurvliegonderzoeker.

"Met de burgerwetenschappelijke gegevens in dit onderzoek kijken we naar vuurvliegjes in hun geheel, maar we zouden graag willen dat mensen in de burgerwetenschap meer training krijgen in het identificeren van soorten. Als we informatie op soortniveau kunnen krijgen, kunnen we meer details geven over soorten die in een bepaald gebied leven en hoe deze het beste kunnen worden beschermd."

Individuen die meer willen weten over het landgebruik, het weer en de klimaatomstandigheden op hun locatie, kunnen de Beescape-tool van Penn State gebruiken, die locatiespecifieke habitatkwaliteitsscores voor bestuivers biedt.

Meer informatie: Darin J. McNeil et al., Patronen van de overvloed aan vuurvliegjes verhelderen met behulp van burgerwetenschappelijke gegevens en machine learning-modellen, Wetenschap van de totale omgeving (2024). DOI:10.1016/j.scitotenv.2024.172329

Journaalinformatie: Wetenschap van het totale milieu

Aangeboden door Universiteit van Kentucky