Integrating thermal variability into a species distribution model based on the activity time
Intégration de la variabilité thermique dans un modèle de répartition d’espèces fondé sur le temps d’activité
Résumé
In studies regarding the effects of climate change on biodiversity, thermal variability is rarely considered. However, it is just as relevant as the average in explaining the species distribution. The implementation of biodiversity management measures is based on species distribution models. In order to improve these models, it is essential to integrate thermal variability. This is our challenge! To do so, a mechanistic distribution model was built for each ectotherm species studied : the Pyrenean rock lizard (Iberolacerta bonnali), the catalonian wall lizard (Podarcis liolepis) and the ocellated lizard (Timon lepidus). It is based on activity time during the critical breeding period, a metric correlated with fitness. Activity is often defined according to threshold methods, whereas it continuously varies with body temperature. Thus, we have developed an original method : the estimation of the activity probability from abundance data. Spatio-temporal variability of temperatures was integrated into the activity time, calculated from operative temperature time series data recorded at different sites from 2016 to 2021. Here, activity occurs when the operative temperature is within the voluntary temperature range. In order to assess the conservation status of populations and to project the future distribution of species, we created a persistence index. The spatio-temporal variability of activity time and of this index according to micro-habitat, exposure, altitude, site and year was demonstrated. Finally, activity time was modelled according to mean temperature, thermal range, relative humidity and the interactions of these variables. Generalized additive mixed models indicated that it was longer on cool and variable or warm and little variable or cool and little humid or warm and very humid days. Thus, climate change is expected to lead to a reduction in activity time. The persistence index, calculated from the projected activity times under different climate change scenarios, was used to obtain distribution maps of the species studied. For each species, the produced map was compared with the oneproduced from the correlative model, which also accounted for thermal variability. These comparisons suggest that the activity time and the persistence index are key variables in explaining distribution. Thus, they should soon be included in a hybrid model.
Dans les études abordant les effets du changement climatique sur la biodiversité, la variabilité thermique est rarement considérée. Pourtant, elle est tout aussi pertinente que la moyenne pour expliquer la répartition des espèces. La mise en place des mesures de gestion de la biodiversité s’appuie sur des modèles de répartition d’espèces. Afin d’améliorer ces modèles, il est essentiel d’intégrer la variabilité thermique. C’est notre défi! Un modèle mécanistique de la répartition a été construit pour chaque espèce ectotherme étudiée : le Lézard de Bonnal (Iberolacerta bonnali), le Lézard catalan (Podarcis liolepis) et le Lézard ocellé (Timon lepidus). Il est fondé sur le temps d’activité au cours de la période critique de la reproduction, une métrique corrélée au succès reproducteur. L’activité est souvent définie selon des méthodes à seuils alors qu’elle varie continuellement en fonction de la température corporelle. Ainsi, nous avons développé une méthode originale : l’estimation de la probabilité d’activité à partir de données d’abondance. La variabilité spatio-temporelle des températures a été intégrée dans le temps d’activité, calculé à partir des séries temporelles de la température opérante enregistrées sur différents sites de 2016 à 2021. Ici, l’activité est définie lorsque la température opérante est incluse dans la fenêtre de températures volontaires. Afin d’évaluer l’état de conservation des populations et de projeter la future répartition des espèces, nous avons créé un indice de persistance. La variabilité spatio-temporelle du temps d’activité et de cet indice selon le micro-habitat, l’exposition, l’altitude, le site et l’année, a été démontrée. Enfin, le temps d’activité a été modélisé selon la température moyenne, l’amplitude thermique, l’humidité relative et les interactions de ces variables. Les modèles additifs généralisés à effets mixtes indiquaient qu’il était plus élevé lors de journées fraîches et variables ou chaudes et peu variables ou fraîches et peu humides ou chaudes et très humides. Ainsi, le changement climatique devrait entraîner une réduction du temps d’activité. L’indice de persistance, calculé à partir des temps d’activité projetés sous différents scénarios de changement climatique, a permis d’obtenir des cartes de répartition des espèces étudiées. Pour chaque espèce, la carte obtenue a été comparée à celle issue du modèle corrélatif, qui intégrait aussi la variabilité thermique. Ces mises en regard suggèrent que le temps d’activité et l’indice de persistance sont des variables clés pour expliquer la répartition. Ainsi, elles pourraient prochainement être incluses dans un modèle hybride.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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