Ποιες διαφορές υπάρχουν στα δεδομένα από το παρελθόν και το παρόν;

🔬 Γιατί οι επιστήμονες συγκρίνουν παλιά με νέα δεδομένα

Μια μέτρηση από μόνη της λέει πολύ λίγα. Το ότι τον Ιούλιο του 2010 η μέση θερμοκρασία σε μια περιοχή ήταν $29,7^\circ C$ δεν φανερώνει από μόνο του αν το οικοσύστημα αλλάζει, αν κινδυνεύει ή αν όλα κυλούν φυσιολογικά. Η μέτρηση αποκτά νόημα μόνο όταν συγκριθεί με κάτι άλλο: με μια μέτρηση από άλλη περιοχή ή — ακόμη πιο χρήσιμο — με μια μέτρηση από άλλη χρονική στιγμή.

Αυτός είναι και ο λόγος που οι επιστήμονες δεν σταματούν στα δικά τους αποτελέσματα. Τα συγκρίνουν με αποτελέσματα άλλων ερευνών, παλαιότερων ή σύγχρονων, ώστε να εντοπίσουν τάσεις, να εξηγήσουν τι προκαλεί τις αλλαγές και τελικά να προτείνουν λύσεις.

Στη συγκεκριμένη έρευνα συγκρίνονται τρία διαφορετικά είδη δεδομένων για την ίδια περιοχή: οι θερμοκρασίες, οι βροχοπτώσεις και οι αριθμοί των οργανισμών σε κάθε τροφικό επίπεδο, όπως καταγράφηκαν το 1893 και ξανά το 2010.

---

🌡️ Σύγκριση θερμοκρασιών: 1893 και 2010

Οι μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες (σε βαθμούς Κελσίου) που καταγράφηκαν στην περιοχή είναι οι εξής:

Τι φανερώνουν αυτοί οι αριθμοί

1. Το γενικό σχήμα της χρονιάς παραμένει ίδιο. Και στις δύο χρονιές η θερμοκρασία ανεβαίνει σταδιακά από τον Ιανουάριο, φτάνει στο μέγιστό της τον Ιούλιο (γύρω στους $29^\circ C$) και ξανακατεβαίνει προς τον Δεκέμβριο. Πρόκειται δηλαδή για το τυπικό μεσογειακό κλίμα: ήπιοι χειμώνες, θερμά και ξηρά καλοκαίρια. Αυτό το βασικό μοτίβο δεν άλλαξε μέσα σε 117 χρόνια.

2. Οι απόλυτες τιμές όμως έχουν ανέβει. Στους περισσότερους μήνες η θερμοκρασία του 2010 είναι υψηλότερη από εκείνη του 1893, κατά περίπου $0,7$ έως $1,0^\circ C$. Η αύξηση δεν είναι τυχαία σε έναν-δύο μήνες, αλλά συστηματική: εμφανίζεται σε δέκα από τους δώδεκα μήνες. Οι ελάχιστες μειώσεις (Μάρτιος, Δεκέμβριος) είναι τόσο μικρές που θεωρούνται φυσιολογική διακύμανση.

Ο μέσος όρος της χρονιάς αυξήθηκε από περίπου $19,2^\circ C$ το 1893 σε περίπου $19,7^\circ C$ το 2010.

---

💧 Σύγκριση βροχοπτώσεων: 1893 και 2010

Το ύψος της βροχής μετριέται σε χιλιοστά (mm): $1\ mm$ βροχής σημαίνει ότι, αν το νερό δεν έφευγε πουθενά, θα σχημάτιζε στρώμα πάχους ενός χιλιοστού πάνω στο έδαφος.

Τι φανερώνουν αυτοί οι αριθμοί

1. Η κατανομή μέσα στη χρονιά είναι σταθερή. Και στις δύο χρονιές σχεδόν όλη η βροχή πέφτει τους χειμερινούς μήνες (Δεκέμβριος, Ιανουάριος, Φεβρουάριος), ενώ τον Ιούλιο δεν βρέχει καθόλου. Ξανά, τυπικό μεσογειακό μοτίβο.

2. Η βροχή όμως μειώθηκε σε κάθε μήνα. Δεν υπάρχει ούτε ένας μήνας όπου το 2010 να έβρεξε περισσότερο από το 1893. Η μείωση αγγίζει περίπου το 10% των τιμών του παρελθόντος, και είναι μεγαλύτερη σε απόλυτο μέγεθος εκεί που η βροχή είναι πολλή — τον Δεκέμβριο χάθηκαν $17\ mm$.

Το ετήσιο σύνολο έπεσε από περίπου $536\ mm$ το 1893 σε περίπου $478\ mm$ το 2010, δηλαδή περίπου $58\ mm$ λιγότερο νερό τον χρόνο.

3. Τα δύο ευρήματα συνδέονται μεταξύ τους. Πιο ζεστά και πιο ξηρά: η άνοδος της θερμοκρασίας και η μείωση της βροχόπτωσης δρουν προς την ίδια κατεύθυνση, κάνοντας το περιβάλλον πιο ξηροθερμικό. Αυτό δυσκολεύει κυρίως τους παραγωγούς, δηλαδή τα φυτά, που χρειάζονται νερό για τη φωτοσύνθεση:

Χωρίς αρκετό νερό η φωτοσύνθεση περιορίζεται, τα φυτά παράγουν λιγότερη βιομάζα και ολόκληρη η τροφική αλυσίδα που στηρίζεται πάνω τους στερείται ενέργεια.

---

🔺 Σύγκριση των οικολογικών πυραμίδων αριθμών

Το πιο εντυπωσιακό εύρημα της έρευνας βρίσκεται στους αριθμούς των οργανισμών. Καταγράφηκε ο συνολικός αριθμός ατόμων σε κάθε τροφικό επίπεδο και τις δύο χρονιές:

Η πυραμίδα του 1893: κανονικό σχήμα

Το 1893 οι αριθμοί μειώνονται συνεχώς καθώς ανεβαίνει κανείς τα τροφικά επίπεδα: 920 παραγωγοί, 180 φυτοφάγοι, 80 σαρκοφάγοι, 10 κορυφαίοι θηρευτές. Αν κάθε επίπεδο σχεδιαστεί ως ορθογώνιο με πλάτος ανάλογο του αριθμού των ατόμων και τοποθετηθούν το ένα πάνω στο άλλο, προκύπτει μια κανονική πυραμίδα: φαρδιά βάση, στενή κορυφή.

Αυτό είναι το αναμενόμενο σχήμα. Σε κάθε μεταφορά τροφής από ένα επίπεδο στο επόμενο, μόνο ένα μικρό μέρος της ενέργειας περνά προς τα πάνω — περίπου το $10\%$ — ενώ το υπόλοιπο χάνεται ως θερμότητα, στην αναπνοή και στα περιττώματα. Επομένως κάθε ανώτερο επίπεδο μπορεί να συντηρήσει λιγότερους οργανισμούς από το προηγούμενο.

Η πυραμίδα του 2010: ανεστραμμένη βάση

Το 2010 η εικόνα είναι εντελώς διαφορετική. Οι παραγωγοί έπεσαν στους 620, ενώ οι φυτοφάγοι εκτοξεύτηκαν στους 5.540 — περισσότεροι από τριάντα φορές σε σχέση με το 1893 και σχεδόν εννιά φορές περισσότεροι από τα ίδια τα φυτά που τους τρέφουν. Το σχήμα που προκύπτει δεν είναι πυραμίδα: το δεύτερο επίπεδο είναι πολύ φαρδύτερο από τη βάση, δηλαδή η πυραμίδα είναι ανεστραμμένη στο κάτω μέρος της.

Γιατί συνέβη αυτό

Οι δύο πιθανές αιτίες συνδυάζονται:

• Λιγότερα φυτά: το πιο ζεστό και πιο ξηρό κλίμα περιόρισε την ανάπτυξη των παραγωγών.
• Ανεπαρκής έλεγχος από τους θηρευτές: οι σαρκοφάγοι αυξήθηκαν μόνο από 80 σε 120 και οι κορυφαίοι θηρευτές έμειναν 10. Δεν είναι αρκετοί για να συγκρατήσουν έναν πληθυσμό 5.540 φυτοφάγων. Χωρίς επαρκή θήρευση, οι φυτοφάγοι αναπαράγονται ανεξέλεγκτα.

---

⚖️ Ποιο οικοσύστημα βρίσκεται σε σταθερότητα;

Σε σταθερότητα (ισορροπία) βρίσκεται το οικοσύστημα του 1893, δηλαδή αυτό με την κανονική πυραμίδα.

Οι λόγοι:

1. Η ενεργειακή ροή είναι λογική. Κάθε επίπεδο έχει λιγότερα άτομα από το από κάτω του, όπως επιβάλλει η απώλεια ενέργειας κατά τη μεταφορά της τροφής.
2. Η τροφή επαρκεί. 920 φυτά μπορούν να θρέψουν 180 φυτοφάγους χωρίς να εξαντληθούν, γιατί προλαβαίνουν να αναπληρωθούν.
3. Οι πληθυσμοί ελέγχονται μεταξύ τους. Οι 80 σαρκοφάγοι και οι 10 κορυφαίοι θηρευτές συγκρατούν τους φυτοφάγους, ώστε να μην ξεπεράσουν όσους μπορεί να αντέξει η βλάστηση.

Αντίθετα, το οικοσύστημα του 2010 δεν είναι σταθερό: 5.540 φυτοφάγοι δεν μπορούν με τίποτα να συντηρηθούν από 620 φυτά. Η κατάσταση αυτή δεν μπορεί να διαρκέσει.

---

🔮 Τι μπορεί να συμβεί στο μέλλον

Το οικοσύστημα του 2010 κατευθύνεται πιθανότατα σε μια αλυσιδωτή κατάρρευση:

1. Οι 5.540 φυτοφάγοι καταναλώνουν τα φυτά πιο γρήγορα απ' ό,τι αυτά αναπτύσσονται. Η ήδη μειωμένη βλάστηση (620 παραγωγοί) υπερβόσκεται.
2. Καθώς εξαφανίζονται τα φυτά, οι φυτοφάγοι μένουν χωρίς τροφή. Ακολουθεί απότομη μείωση του πληθυσμού τους από πείνα, ασθένειες και αδυναμία αναπαραγωγής — μια πραγματική κατάρρευση.
3. Οι σαρκοφάγοι και οι κορυφαίοι θηρευτές, που τρέφονται από τους φυτοφάγους, θα βρεθούν κι αυτοί χωρίς τροφή και θα μειωθούν με τη σειρά τους. Οι κορυφαίοι θηρευτές είναι οι πιο ευάλωτοι, γιατί είναι ήδη πολύ λίγοι (μόλις 10) και αναπαράγονται αργά.
4. Το γυμνό από βλάστηση έδαφος διαβρώνεται από τη βροχή και τον αέρα. Χωρίς ρίζες που να το συγκρατούν και χωρίς αρκετό νερό, η βλάστηση δυσκολεύεται να ξαναφυτρώσει, ακόμη κι αν οι φυτοφάγοι λιγοστέψουν. Το οικοσύστημα κινδυνεύει με ερημοποίηση.

Αν όμως ο αριθμός των θηρευτών αυξηθεί έγκαιρα, ή αν παρέμβει ο άνθρωπος με μέτρα προστασίας, ο πληθυσμός των φυτοφάγων μπορεί να ελεγχθεί και το οικοσύστημα να επανέλθει σταδιακά σε ισορροπία, πριν οι ζημιές γίνουν μη αναστρέψιμες.