Ett normalt år, Biologerna Daniel Janzen och Winnie Hallwachs tillbringar ungefär sex månader i Costa Rica, där de bedriver forskning och bedriver bevarandeinsatser i Área de Conservación Guanacaste (ACG), ett världsarv i nordväst som omfattar, ett nätverk av parker och konserver som de hjälpte till att etablera på 1980-talet och som har vuxit till mer än 400, 000 hektar, inklusive marina, torr skog, moln skog, och regnskogsmiljöer.

År 2020 var det där det gifta paret var när covid-19-pandemin tog tag i världen, och tvingade dem att förlänga sin vistelse i den virusfria skogen till hösten, när de kände sig trygga nog att resa tillbaka till sitt andra hem i Philadelphia.

"Med moderna bärbara datorer och internet, vi kunde se världen gå förbi från skogens säkerhet, säger Janzen, en biologiprofessor vid Högskolan för konst och naturvetenskap.

Den extra tiden i skogen gav dem mer tid för eftertanke, några av frukterna som visas i ett stycke publicerat denna vecka i Proceedings of the National Academy of Sciences , del av ett specialnummer om global insektsnedgång.

Deras bidrag bygger på data som samlats in sedan 1970-talet om insektsöverflöd och mångfald i tropikerna, samt på observationer om klimatförändringar som går ännu längre tillbaka. Även om ACG:s skyddade status effektivt har eliminerat vissa hot mot förlusten av biologisk mångfald, som eld, jakt, avskogning, och användning av bekämpningsmedel, varelserna som vistas där är inte undantagna från vad Janzen och Hallwachs kallar klimatförändringens "heterogena täcke".

"Det vi har sett och levt sedan mitten av 1970-talet, otvetydigt, i vår costaricanska tropiska vilda värld är att biomassan och artrikedomen hos insektsindivider och arter, och deras interaktion med allt, håller på att sönderfalla, " de skriver.

För att svara på denna nedgång, forskarna har fokuserat sina ansträngningar lokalt. Att hålla reda på effekterna av klimatförändringarna genom konsekvent övervakning är viktigt, de säger, men vad som är ännu viktigare är att engagera människorna som äger den bevarade marken:alla fem miljoner costaricaner, I detta fall. Janzen och Hallwachs är internationellt kända för sitt arbete på denna front, ha skapat en modell i ACG som ger och anställer lokalbefolkningen i bevarandearbete och försöker underlätta förflyttning av dessa processer i hela nationalparksystemet och utomlands.

I deras artikel, forskarna beskriver ett nytt tillvägagångssätt för att utöka dessa framgångar:BioAlfa, ett rikstäckande program utformat för att värva costaricaner själva i praktisk lärande och forskning om deras nations vilda ekosystem. Initiativets namn kommer från spanskan för biolitterära, "bioalfabetizado."

"Traditionen i tropiska länder är att när du vill veta något om biologin i ditt land, expeditioner från norr kommer och gör studier av ett eller annat slag och sedan tar de med sig informationen hem, " säger Janzen och Hallwachs. "Vad vi sa är, 'Se, du är kapabel att göra allt detta själv. Du kan hitta alla insekter och växterna och fåglarna och allt i ditt eget land och, i processen, lär dig om dem."

Mätning av klimatavgiften

Janzen och Hallwachs hade aldrig för avsikt att explicit studera klimatförändringar. Men dess effekter har varit omöjliga att ignorera. De noterar att molntäcket på 1980-talet var en konstant närvaro över de passande namngivna molnskogarna i ACG, höljer toppar som Volcán Orosí och Volcán Cacao. Ändå krympte molnskiktet på 1990-talet och nu, det går många dagar utan något molntäcke alls. Resultatet är en uttorkning av skogens ekosystem till skada för insekter och andra vilda djur som trivs i fuktig lövskräp och fuktiga förhållanden, för att inte säga något om de uttorkande vattendragen som brukade bevattna flatmarksgrödor och annan utveckling.

ACG upplever nu mycket fler dagar med temperaturer som närmar sig och överstiger 90 grader Fahrenheit än vad det gjorde under de senaste decennierna. Dessutom, en utdragen torrperiod och större oregelbundenheter i nederbördsmängd och tidpunkt förvärrar påfrestningarna på den biologiska mångfalden som lever där. I princip alla tropiska organismer använder vädersignaler för att styra sina liv, och när dessa förändras och spricker får alla en träff.

Janzen och Hallwachs noterar att dessa klimatstörningar har gett ett pris på insekternas biologiska mångfald, ett klockslag för påverkan på näringsväven från botten till toppen. I sin rapport, de jämför foton från malundersökningar – utförda på natten genom att använda ett starkt ljus för att locka nattfjärilar till ett ljust ark, där de kan räknas – vilket tyder på en dramatisk minskning av både antal malar och artmångfald sedan 1980-talet.

Titta på olika typer av insekter, de säger att, trots ett ständigt sökarbete av ACG:s personal på plats av utbildade och erfarna grannforskare, det totala antalet larver som hittats under regelbundna undersökningar har halverats sedan 2005, ett tydligt tecken på nedgång.

Som stöd för detta fynd, när larver hittas, de är nu mindre benägna att parasiteras av en annan insektsart. Ungefär en femtedel av larverna hittades parasiterade 1985; det har sjunkit till bara 5 % de senaste åren. Även om detta kan vara bra för enskilda larver, det är överlag ett oroande tecken. Eftersom parasiter är hyperspecialiserade för att associeras med speciella larvarter, Janzen säger att denna brist på parasiterade larver antyder att antalet larver är så få att parasiterna inte kan lokalisera sin önskade art och behålla sina populationer.

"När larvdensiteten minskar, parasiterna utrotas snabbare, " säger Janzen. "Så nu har du förlorat den där köttätaren. Och du upprepar det tusen gånger, 10, 000 gånger."

Att vara "snäll mot de överlevande"

Att mildra klimatförändringarna kan vara en överväldigande uppgift, och Janzen säger att "små killar" - som det ekonomiskt lilla men biologiska mångfalden stora landet Costa Rica - är osannolikt att få någon större inverkan på bilden, utom genom exempel. I hans ögon, det är viktigt för små tropiska nationer att fokusera energi på att skapa förutsättningar som gör det möjligt för de som överlevt klimatförändringarna att behålla fotfästet. Och det är där BioAlfa kommer in.

Medan internationella naturskyddsgrupper bidrar med pengar för att bevara mark i frodiga, miljöer med biologisk mångfald, som ACG, forskarna hävdar att få inköp från alla nivåer av ägarna av den bevarade marken, snarare än utomstående som kanske aldrig träder sin fot i landet, är en nödvändig ingrediens i tropiskt bevarande.

"Karismatiska ryggradsdjur, turistbilder, och säljbara stora trädstammar är inte ens 0,001 % av den tropiska biologiska mångfalden, Janzen och Hallwachs skriver. "Miljoner till miljarder arter, och miljarder vilda interaktioner som fortfarande är livskraftiga, är i stort sett osynliga utan bioläskunnighet."

Det är därför det är grunden för BioAlfa att understryka bioläserlighet. Penn-forskarnas vision är att, precis som grundskolebarn lär sig läsa, de bör också läras om den biologiska mångfalden runt dem, och inte bara i ett klassrum utan genom att gå på land och lära sig genom att göra. Och som att läsa, denna kunskap blir något man tar in i vilken social sektor som helst som blir hem.

Denna förbättrade bioläskunnighet skulle sedan återgå till bevarande, de säger. Inte bara kan en större förståelse för ekosystem bland costaricaner leda till större uppskattning utan konkreta resultat genom att använda information om biologisk mångfald var de än befinner sig. Specifikt, Janzen och Hallwachs vill utöka praxis att låta lokala forskare utföra sitt DNA-streckkodningsarbete, i vilka arter identifieras genom att sekvensera sträckor av deras genetiska material.

Medan Costa Ricas regering har förbundit sig till idén om BioAlfa, Att fullständigt utveckla det under 10 år kommer att ta uppskattningsvis 100 miljoner dollar, en rejäl summa som Janzen och Hallwachs hoppas kan komma från både internationella statliga och privata källor.

"Just nu har Costa Rica det politiska tillståndet för detta projekt, men det behöver också ekonomiskt tillstånd, säger Janzen.

För deras del, paret fortsätter att plugga på att bygga upp sin biologiska mångfaldsinventering och studier i ACG, samtidigt som de delar med sig av sina framgångar på internationella möten (för närvarande praktiskt taget), hoppas att andra tropiska nationer kommer att följa i deras fotspår, skydda mark till, med orden i deras vetenskapliga artikel, "var snäll mot de överlevande" av klimatförändringarna.

Så fort de är vaccinerade mot coronaviruset, Janzen och Hallwachs planerar att vara tillbaka på marken i Costa Rica, fortsätter att sträva efter det målet.