David Storch a Anna Tószögyová: Podle Living Planet Index od roku 1970 ubyly dvě třetiny obratlovců. Je to děsivé číslo. Které je ovšem špatně

Málokdo pochybuje o tom, že žijeme v éře bezprecedentního úbytku biologické rozmanitosti. Silná tvrzení však vyžadují silnou oporu v datech – v tomto případě ve spolehlivých ukazatelích změn biodiverzity. Jedním z nejoblíbenějších ukazatelů současného stavu přírody se stal Index živé planety (Living Planet Index, LPI), který dvakrát ročně zveřejňuje Světový fond na ochranu přírody (WWF) ve zprávě Living Planet Report.

Podle LPI se početnost populací obratlovců od roku 1970 snížila v průměru o dvě třetiny (1). Toto číslo je opravdu děsivé – takový pokles populací za posledních 50 let by znamenal obrovskou globální katastrofu. Není divu, že toto tvrzení bylo hojně citováno v médiích a světovými ekologickými lídry, včetně Grety Thunbergové a Davida Attenborougha.

Když však bylo toto číslo poprvé zveřejněno, někteří vědci pojali podezření, že je problematické. Všichni víme, že mnoho druhů rychle ubývá, ale terénní ekologové zároveň vědí o mnoha obratlovcích, jejichž populace v posledních desetiletích rostou – například mnoho velkých predátorů v Evropě i Severní Americe se nyní rychle šíří, stejně jako mnoho nepůvodních druhů.

Ještě důležitější je, že předchozí analýzy založené na systematických průzkumech všech populací celého většího taxonu v rozsáhlých oblastech (např. sledování všech druhů hnízdících ptáků na většině severoamerického kontinentu od 60. let 20. století) ukázaly překvapivě vyrovnaný nárůst a pokles populací (2).

Kde se tedy vzalo tak děsivé číslo? Problém může být v tom, že výše zmíněné standardizované průzkumy obvykle zahrnovaly pouze některé oblasti severní polokoule, zatímco komplexnější globální vzorkování může odhalit jiný obraz.

V roce 2019 jsme se o výše zmíněný rozpor začali zajímat, a tak jsme vzali data z Living Planet Database, která je základem LPI, a zjišťovali, zda populace obratlovců z různých částí světa vykazují různé poměry klesajících a rostoucích trendů.

K našemu překvapení tomu tak nebylo. Počty rostoucích a klesajících populací byly všude víceméně vyrovnané bez ohledu na studovaný region nebo taxon. Ke stejnému závěru dospělo několik studií publikovaných přibližně ve stejné době (3-5). Ukázaly, že pokud bereme jednotlivé populace jako datové body, je rozložení jejich trendů obvykle poměrně symetrické, což svědčí, jak říká název jedné z těchto studií, o „rovnováze vítězů a poražených (winners and losers) v antropocénu“.

Jak je tedy možné, že LPI na základě podobných dat naznačuje tak výrazný pokles?

Namísto dalšího dokumentování rovnováhy mezi klesajícími a rostoucími populacemi jsme se rozhodli důkladně prozkoumat samotný LPI, tj. způsob jeho výpočtu.

Po dvou letech podrobného zkoumání metodiky LPI jsme zjistili několik problémů, které zkreslují LPI směrem k indikaci průměrného poklesu populací, i když jsou klesající a rostoucí populace vyrovnané.

Všechny tyto problémy vyplývají ze základního principu výpočtu LPI. Na rozdíl od výše zmíněných studií, které jako základní jednotku analýzy používají jednu časovou řadu, LPI počítá geometrický průměr změny velikosti všech dostupných populacích mezi každými dvěma po sobě následujícími roky. Hodnota indexu v daném roce se pak vynásobí tímto průměrným tempem růstu, čímž se získá hodnota pro následující rok (hodnota pro rok 1970, tj. první rok, je stanovena na 1).

Tento postup je vhodný, pokud chceme vyjádřit něco jako střední trajektorii populačních změn. Naše analýza však ukazuje, že je velmi citlivý na počáteční změnu velikosti populací, neboť jakýkoli pokles na začátku zkoumaného období tlačí index dolů a index může jen stěží opět vzrůst. To může být problematické, pokud je na začátku sledovaného období k dispozici jen několik málo populaCí. A to je právě tento případ – ukázali jsme, že v extrémním případě je klesající LPI pro celou palearktickou oblast ve skutečnosti závislý na jediné klesající populaci zmije obecné (Vipera berus), protože ta je jediným zástupcem plazů a obojživelníků pro tuto oblast v letech 1974-1977 a index se počítá zprůměrováním napříč hlavními taxony (tj. na souši ptáky, savci a obojživelníky s plazy).

Pokud se tyto čtyři záznamy zmije odstraní, LPI pro palearktickou oblast je najednou rostoucí (obr. 1). Takovou citlivost lze vyřešit odstraněním podobných zástupců jedné populace (v případě této zmije to bylo provedeno v novějších verzích indexu), ale je to jen částečné řešení, protože některé populace s příliš silným vlivem v datech vždy zůstanou.

Zjistili jsme však, že další problémy s indexem LPI jsou ještě podstatnější, protože jsou matematické nebo statistické povahy a týkají se způsobu, jak se počítá populační růst.

Původně jsme se domnívali, že hlavní důvod, proč LPI vykazuje tak výrazný pokles i při vyrovnaných přírůstcích a úbytcích populací, spočívá v zacházení s nulami. Protože se míra populačního růstu počítá multiplikativním způsobem (je to logaritmus poměrů mezi velikostmi populací ve dvou po sobě jdoucích letech), nelze při výpočtu použít nulové počty. LPI to řeší tak, že nuly nahrazuje malými hodnotami. Tím je výsledný index silně zkreslen směrem k falešnému poklesu populace. Nuly se totiž typicky vyskytují na konci časové řady, protože lidé nezačínají počítat populace, pokud na lokalitě daný druh chybí, ale mohou zaznamenat jeho nepřítomnost na konci.

Díky některým připomínkám recenzentů jsme si však později uvědomili, že existuje ještě jeden závažnější problém. Stručně řečeno, náhodné chyby měření způsobují klesající LPI i u stabilních populací, protože vedou k symetrickému kolísání na aritmetické stupnici. To se na logaritmické stupnici, kterou de facto využívá LPI, projeví jako pokles i v případě v průměru stabilních populací. Tento efekt se nejvíce týká velmi krátkých časových řad – a krátké časové řady citlivé na chybu měření ve skutečnosti v datech převažují.

Zjistili jsme také některé další (relativně drobné) problémy s výpočtem LPI – a všechny vedou ke zkreslení směrem k poklesu LPI. Pokud všechny tyto problémy odstraníme, průměrný pokles populací obratlovců je podstatně nižší a pro neváženou verzi LPI (v níž nejsou regiony a taxony váženy svou druhovou bohatostí) je nerozlišitelný od nulové průměrné změny.

To však neznamená, že ve skutečnosti k celkovému poklesu populací obratlovců nedošlo. Mnohé oblasti, které postihly výrazné ekologické změny, téměř jistě nebyly vzorkovány, a nejzávažnější úbytky populací tak mohou v databázi Living Planet chybět.

Na druhou stranu je možné, že řada populací obratlovců skutečně roste, poněvadž se teprve teď postupně vzpamatovávají z výrazných propadů, ke kterým došlo již před rokem 1970. Bylo by naivní předpokládat, že tlak na populace obratlovců začal v 70. letech 20. století – mnohé byly silně využívány již v 19. století a v první polovině minulého století, a zotavovat se začaly až v posledních několika desetiletích v důsledku rostoucího globálního povědomí o environmentálních problémech a socioekonomických změn na celém světě.

Současná fáze antropocénu se tedy vyznačuje složitějšími změnami než pouhým mizením populací obratlovců. A to je koneckonců dobrá zpráva.

Článek je překladem blogu na Springer Nature Research Communities

Původní odborný článek Mathematical biases in the calculation of the Living Planet Index lead to overestimation of vertebrate population decline V Nature Communications.

Citovaná literatura:
1. Almond, R. E. A., Grooten, M., Juffe Bignoli, D. & Petersen, T. (Eds). Living Planet Report 2022 - Building a Nature-Positive Society. (2022)
2. Keitt, T.H. & Stanley, H.E. Dynamics of North American breeding bird populations. Nature 393: 257-260. (1998)
3. Dornelas, M. et al. A balance of winners and losers in the Anthropocene. Ecology Letters 22, 847–854 (2019).
4. Daskalova, G. N., Myers-Smith, I. H. & Godlee, J. L. Rare and common vertebrates span a wide spectrum of population trends. Commun. 11, 4394 (2020).
5. Leung, B. et al. Clustered versus catastrophic global vertebrate declines. Nature 588, 267–271 (2020).

---

reklama

---