Predicting the effects of climate change on insular bats: a case study from Madeira Island

Abstract

Bats are keystone species in numerous island ecosystems. However, they are exposed to a wide array of anthropogenic impacts, including the influence of climate change, that affect their long-term persistence. Due to the scarcity of information about the conservation status of most insular bat populations, we lack essential information needed to determine the risk of such impacts and to delineate evidence-based conservation interventions. With this in mind, I have used an island-wide dataset describing the distribution of the three insectivorous bat species native to Madeira Island, namely the Madeiran pipistrelle (Pipistrellus maderensis), the Madeira lesser noctule (Nyctalus leisleri verrucosus) and the grey long-eared bat (Plecotus austriacus), to assess how climate change might influence their long-term distribution. To accomplish this, I used ecological niche modelling to investigate both present and future climatic suitability of the focal species in Madeira Island. By comparing both present and future projected distributions, I predicted how climate might influence species’ turnover across the island, including potential altitudinal range shifts. Additionally, I identified areas showing high suitability for the persistence of Madeiran bats in both present and future predictions. All Madeiran bats exhibited considerable changes in their future potential suitable areas. Model predictions under all considered future climatic scenarios suggest that the suitable areas will decrease for Nyctalus leisleri and Plecotus austriacus. However, Pipistrellus maderensis has an increase of the suitable distribution throughout the island, except when modeling with global data from Pipistrellus kuhlii (sister species to Pipistrellus maderensis), in which models indicate a reduction of suitable area. Furthermore, a key finding of this thesis was the detection of considerable differences in the predictions of the models for the three species, depending on whether the models used bioclimatic variables and distribution data encompassing information solely from Madeira Island or based on the global/continental distribution of the species. The models based on global data predicted different distributions and often absences, both in present and future scenarios, from those obtained in models with based only on data from Madeira Island - e.g., projections for Nyctalus leisleri based on the global distribution of the species predicted a complete absence of climatic suitability in the model for the present, although the species is currently present on the island. This thesis represents one of the first studies on the effects of climate change on insular bats and as such offers important insights about the conservation challenges faced by this species-rich group; - Resumo: Previsão dos efeitos das alterações climáticas em morcegos insulares: um caso de estudo na Ilha da Madeira Os morcegos são espécies-chave em numerosos ecossistemas insulares. No entanto, estão expostos a uma ampla gama de impactos antropogénicos, incluindo a influência das mudanças climáticas, que afetam sua persistência a longo prazo. Devido à escassez de informações sobre o estado de conservação da maioria das populações de morcegos insulares, encontra-se em falta informações essenciais que são necessárias para determinar o risco de tais impactos e delinear intervenções de conservação baseadas em evidências. Com isto em mente, usei um conjunto de dados de toda a ilha que descreve a distribuição das três espécies de morcegos insetívoros nativos da Ilha da Madeira, nomeadamente o Morcego-da-madeira (Pipistrellus maderensis), o Morcego-arborícola-da-madeira (Nyctalus leisleri verrucosus) e o Morcego-orelhudo-cinzento (Plecotus austriacus), para avaliar como as mudanças climáticas podem influenciar sua distribuição a longo prazo. Para conseguir isso, usei modelos de nicho ecológico para investigar a adequação climática presente e futura das espécies focais na Ilha da Madeira. Ao comparar as distribuições projetadas para o presente e futuro, previ como o clima pode influenciar as espécies em toda a ilha, incluindo possíveis mudanças altitudinais. Adicionalmente, identifiquei áreas que apresentam elevada aptidão para a persistência dos morcegos madeirenses em previsões presentes e futuras. Todos os morcegos madeirenses exibiram mudanças consideráveis nas suas futuras áreas potenciais adequadas. As previsões dos modelos em todos os cenários climáticos futuros considerados sugerem que as áreas adequadas vão diminuir no caso de Nyctalus leisleri e Plecotus austriacus. No entanto, Pipistrellus maderensis apresenta um aumento da distribuição adequada em toda a ilha, exceto quando modelado com dados globais de Pipistrellus kuhlii (espécie irmã de Pipistrellus maderensis), em que os modelos indicam uma redução da área adequada. Além disso, uma descoberta chave desta tese foi a deteção de diferenças consideráveis nas previsões dos modelos em função da utilização de variáveis bioclimáticas e dados de distribuição, das três espécies de morcegos, englobando informação apenas da Ilha da Madeira ou baseada na distribuição global/continental áreas da espécie. Os modelos baseados em dados globais previram distribuições diferentes e muitas vezes ausências, tanto nos cenários presentes como futuros, dos obtidos em modelos baseados apenas em dados da Ilha da Madeira - e.g., projeções para Nyctalus leisleri baseadas na distribuição global da espécie previram uma ausência total de adequação climática no modelo para o presente, embora a espécie esteja atualmente presente na ilha. Esta tese representa um dos primeiros estudos sobre os efeitos das alterações climáticas nos morcegos insulares e, como tal, oferece informações importantes sobre os desafios de conservação enfrentados por este grupo rico em espécies.