İklim değişikliğinin bitki biyoçeşitliliği üzerindeki etkileri - Effects of climate change on plant biodiversity

Alp florası Logan Pass , Glacier Milli Parkı içinde, Montana , Amerika Birleşik Devletleri: Alp bitkileri bir grup oldukça yatkındır olması beklenir iklim değişikliğinin etkileri

İklim değişikliği, doğal değişkenlik nedeniyle veya insan faaliyetinin bir sonucu olarak, beklenen modelde herhangi bir önemli uzun vadeli değişikliktir. Çevre koşulları fonksiyonu ve tanımlanmasında önemli bir rol oynamaktadır dağılımını ait bitkiler diğer faktörlerle birlikte,. Toplu olarak iklim değişikliği olarak adlandırılabilecek uzun vadeli çevre koşullarındaki değişikliklerin , mevcut bitki çeşitliliği modelleri üzerinde çok büyük etkileri olduğu bilinmektedir; gelecekte daha fazla etki beklenmektedir. İklim değişikliğinin gelecekte biyolojik çeşitlilik modellerinin ana itici güçlerinden biri olmaya devam edeceği tahmin edilmektedir . İnsan eylemleri şu anda Dünyamızın gördüğü altıncı büyük kitlesel yok oluşu tetikleyerek birçok bitkinin dağılımını ve bolluğunu değiştiriyor.

Paleo bağlamı

Avustralya Yağmur Ormanı : İklim değişikliklerinin bir sonucu olarak son jeolojik zaman içinde bölgede önemli ölçüde daraldığı bilinen bir ekosistem.
Son buzul maksimumu sırasında küresel bitki örtüsü dağılımlarının haritası

Dünya sürekli değişen yaşadı iklimi bitkileri ilk gelişti bu yana geçen sürede. Günümüze kıyasla, bu tarih Dünya'yı daha soğuk, daha sıcak, daha kuru ve daha ıslak ve CO2 olarak gördü.
2( karbondioksit ) konsantrasyonları hem daha yüksek hem de daha düşük olmuştur. Bu değişiklikler, sürekli değişen bitki örtüsü ile yansıtılmıştır , örneğin , buzullar arası dönemlerde çoğu alana hakim olan orman toplulukları ve buzul dönemlerinde egemen olan otsu topluluklar . Geçmişteki iklim değişikliğinin türleşme ve yok olma süreçlerinin ana itici gücü olduğu gösterilmiştir . Bunun en bilinen örneği 350 milyon yıl önce meydana gelen Karbonifer Yağmur Ormanları Çöküşüdür . Bu olay, amfibi popülasyonlarını yok etti ve sürüngenlerin evrimini teşvik etti.

Modern Bağlam

Son zamanlardaki antropojenik iklim değişiklikleri veya küresel ısınma olgusuna önemli bir ilgi ve araştırma odağı var . Odak noktası, iklim değişikliğinin biyoçeşitlilik üzerindeki mevcut etkilerini belirlemek ve bu etkileri geleceğe yönelik tahmin etmektir.

Bitkilerin işlevi ve dağılımı ile ilgili değişen iklim değişkenleri arasında artan CO2
2konsantrasyonlar, artan küresel sıcaklıklar, değişen yağış düzenleri ve siklonlar, yangınlar veya fırtınalar gibi 'aşırı' hava olaylarının düzenindeki değişiklikler. Son derece değişken tür dağılımı, değişken biyoiklimsel değişikliklere sahip farklı modellerden kaynaklanmıştır.

Tek tek bitkiler ve dolayısıyla türler yalnızca fizyolojik olarak işlev görebildiği ve belirli çevresel koşullar altında (ideal olarak bunların bir alt kümesi içinde) yaşam döngülerini başarıyla tamamlayabildikleri için , iklimdeki değişikliklerin, bireysel düzeyden yaşam döngüsüne kadar bitkiler üzerinde önemli etkileri olması muhtemeldir. ekosistem veya biyomun seviyesi .

CO etkileri 2

Atmosferik CO 2'deki son artışlar .

CO 2 konsantrasyonu giderek ikiden fazla yüzyıllardır tırmanışa geçti. Atmosferik CO artışlar 2 konsantrasyonu ne kadar bitkiler etkileyen fotosentez bitki su kullanım verimliliği artar, gelişmiş fotosentez kapasitesi ve artan büyüme ile sonuçlanır. Artan CO 2 olmuştur da ötesinde de 'bitki koyulaştırıcı' bitki etkiler Topluluğu yapısı ve fonksiyonu. Ortama bağlı olarak, yükseltilmiş atmosferik CO diferansiyel tepkiler vardır 2 gibi büyük 'işlevsel türleri' arasında bitkinin, C 3 ve C 4 bitkiler, ya da daha fazla ya da daha az ağaç bitkileri; diğer şeylerin yanı sıra bu gruplar arasındaki rekabeti değiştirme potansiyeline sahip olan. Artan CO 2 ayrıca bitkilerin yapraklarında veya yaprak kimyasının diğer yönlerinde Karbon : Azot oranlarının artmasına neden olabilir, bu da muhtemelen otçul beslenmesini değiştirir . Çalışmalar CO iki konsantrasyonu göstermektedir 2 C4 bitkilerinin bir C3 Bitkilerde fotosentez artış ancak gösterecektir. Bununla birlikte, C4 bitkilerinin kuraklığa C3 bitkilerinden daha iyi dayanabildiği de gösterilmiştir.

sıcaklığın etkileri

1951-1980 ortalamalarına göre 2005 yılında küresel yıllık yüzey sıcaklığı anomalisi

Sıcaklıktaki artışlar, bitkilerde fotosentez gibi birçok fizyolojik işlemin hızını bitkinin türüne bağlı olarak bir üst sınıra kadar yükseltir. Fotosentez ve diğer fizyolojik süreçlerdeki bu artışlar, artan kimyasal reaksiyon oranları ve sıcaklıktaki her 10 °C'lik artış için kabaca iki katına çıkan enzimatik ürün dönüşüm oranları tarafından yönlendirilir. Aşırı sıcaklıklar, sonunda daha yüksek kuruma oranlarına yol açacak bir bitkinin fizyolojik sınırlarını aştığında zararlı olabilir .

Bilim adamları arasında yaygın bir hipotez, bir alan ne kadar sıcaksa bitki çeşitliliğinin o kadar yüksek olduğudur. Bu hipotez, daha yüksek bitki biyoçeşitliliğinin genellikle belirli enlemlerde (genellikle belirli bir iklim/sıcaklık ile ilişkilidir) bulunduğu doğada gözlemlenebilir.

suyun etkileri

1901-2005 döneminden Amerika Birleşik Devletleri'ndeki yağış eğilimleri. Geçen yüzyılda bazı bölgelerde yağışlar artmış, bazı bölgelerde ise kurumuş.

Su temini bitki büyümesi için kritik olduğundan, bitkilerin dağılımını belirlemede kilit bir rol oynar. Değişiklikler çökeltme bazı alanlarda çok ıslatıcı ve bazı çok daha kuru olması için tahminler ile, sıcaklık ve bölgeler arasında daha fazla değişken için daha az uygun olduğu tahmin edilmektedir. Su mevcudiyetindeki bir değişiklik, o bölgedeki bitki türlerinin büyüme oranları ve kalıcılığı ile doğrudan bir korelasyon gösterecektir.

Daha az tutarlı, daha yoğun yağış olayları ile su mevcudiyeti, bir bölgedeki toprak nemi üzerinde doğrudan bir etkiye sahip olacaktır. Toprak nemindeki azalma, bitkinin büyümesi üzerinde olumsuz etkilere sahip olacak ve bir bütün olarak ekosistemin dinamiklerini değiştirecektir. Bitkiler sadece büyüme mevsimi boyunca toplam yağış miktarına değil, aynı zamanda her bir yağış olayının yoğunluğuna ve büyüklüğüne de bağlıdır.

Genel etkiler

Çevresel değişkenler tek başına değil, habitat bozulması, habitat kaybı ve potansiyel olarak istilacı olabilecek egzotik türlerin girişi gibi diğer baskılarla birlikte hareket eder . Biyoçeşitlilik değişikliğinin bu diğer itici güçlerinin, türlerin hayatta kalması için baskıyı artırmak için iklim değişikliği ile sinerji içinde hareket edeceği ileri sürülmektedir. Bu değişiklikler arttıkça, genel ekosistemlerimizin bugün olduğundan çok daha farklı görüneceği tahmin ediliyor.

İklim değişikliğinin doğrudan etkileri

Dağıtımlardaki değişiklikler

1915–1974 dönemi boyunca 105 m'lik bir yükseklik sınırı yükselişini temsil eden çam ağacı. Nipfjället, İsveç

Bir türün fenotipik plastisitesinin toleransının ötesinde bir bölgede sıcaklık ve yağış gibi iklim faktörleri değişirse, türlerin dağılım değişiklikleri kaçınılmaz olabilir. Bitki türlerinin değişen bölgesel iklimlere tepki olarak yükseklik ve enlemdeki aralıklarını değiştirdiğine dair halihazırda kanıtlar var. Yine de, tür aralıklarının iklime tepki olarak nasıl değişeceğini tahmin etmek ve bu değişiklikleri ötrofikasyon , asit yağmuru ve habitat tahribatı gibi tüm diğer insan yapımı çevresel değişikliklerden ayırmak zordur .

Bitki türlerinin rapor edilen geçmiş göç oranlarıyla karşılaştırıldığında, mevcut değişimin hızlı temposu sadece tür dağılımlarını değiştirmekle kalmayıp aynı zamanda birçok türü adapte oldukları iklimi takip edemez hale getirme potansiyeline sahiptir. Alp bölgelerindekiler gibi bazı türlerin gerektirdiği çevresel koşullar tamamen ortadan kalkabilir. Bu değişikliklerin sonucu muhtemelen neslinin tükenme riskinde hızlı bir artış olacaktır. Yeni koşullara adaptasyon , bitkilerin tepkisinde de büyük önem taşıyabilir.

Ancak bitki türlerinin yok olma riskini tahmin etmek kolay değildir. Geçmişteki belirli hızlı iklim değişikliği dönemlerine ilişkin tahminler, örneğin bazı bölgelerde türlerin nispeten az yok olduğunu göstermiştir. Türlerin hızlı değişim karşısında nasıl uyum sağlayabileceği veya kalıcı olabileceği konusundaki bilgiler hala nispeten sınırlıdır.

Bir tür için bir habitatın uygunluğundaki değişiklikler, sadece bir türün fizyolojik olarak tolere edebileceği alanı değiştirmekle kalmaz, aynı zamanda bu alandaki diğer bitkilerle ne kadar etkili bir şekilde rekabet edebileceğini de değiştirir. Bu nedenle topluluk bileşimindeki değişiklikler de iklim değişikliğinin beklenen bir ürünüdür.

Yaşam döngülerindeki değişiklikler (fenoloji)

Çiçeklenme gibi fenolojik olayların zamanlaması genellikle sıcaklık gibi çevresel değişkenlerle ilişkilidir. Bu nedenle değişen ortamların yaşam döngüsü olaylarında değişikliklere yol açması beklenir ve bunlar birçok bitki türü için kaydedilmiştir. Bu değişiklikler, türler arasında uyumsuzluğa yol açma veya bitkiler arasındaki rekabeti değiştirme potansiyeline sahiptir. Örneğin İngiliz bitkilerinde çiçeklenme süreleri değişti, bu da yıllık bitkilerin çok yıllıklardan daha erken çiçek açmasına ve böceklerle tozlanan bitkilerin rüzgarla tozlanan bitkilerden daha erken çiçek açmasına yol açtı ; potansiyel ekolojik sonuçlarla Yakın zamanda yayınlanan bir çalışma, iklim değişikliğinin Concord, Massachusetts bölgesindeki bazı türlerin fenolojisi üzerindeki etkilerini doğrulamak için yazar ve doğa bilimci Henry David Thoreau tarafından kaydedilen verileri kullandı .

Genetik çeşitlilik

Tür zenginliği ve tür düzgünlüğü , bir ekosistemin değişime ne kadar hızlı ve üretken bir şekilde uyum sağlayabileceği konusunda kilit bir rol oynar. Daha aşırı hava olayları yoluyla bir popülasyon darboğazı olasılığını artırarak, popülasyondaki genetik çeşitlilik büyük ölçüde azalacaktır. Genetik çeşitlilik, bir ekosistemin nasıl evrimleşebileceğinin ana katkısı olduğundan, her birey bir diğerine benzer olacağından ekosistem yok olmaya çok daha yatkın olacaktır. Genetik mutasyonların olmaması ve tür zenginliğindeki azalma, yok olma olasılığını büyük ölçüde artırır.

Çevreyi değiştirmek, bir bitkinin fenotipik plastisitesini arttırması için stres yaratır ve türlerin tahmin edilenden daha hızlı değişmesine neden olur. Bu plastik tepkiler, bitkilerin hızla değişen bir çevreye tepki vermesine yardımcı olacaktır. Yerli türlerin çevreye tepki olarak nasıl değiştiğini anlamak, karşılıklı ilişkilerin nasıl tepki vereceğine dair sonuçların toplanmasına yardımcı olacaktır.

İklim değişikliğinin dolaylı etkileri

Tüm türlerin yukarıda tartışılan çevresel koşullardaki değişikliklerden doğrudan ve ayrıca diğer türlerle etkileşimleri yoluyla dolaylı olarak etkilenmesi muhtemeldir. Doğrudan etkilerin tahmin edilmesi ve kavramsallaştırılması daha kolay olsa da, bitkilerin iklim değişikliğine tepkisini belirlemede dolaylı etkilerin de eşit derecede önemli olması muhtemeldir. İklim değişikliğinin doğrudan bir sonucu olarak dağılımı değişen bir tür, başka bir türün menzilini 'istila edebilir' veya örneğin yeni bir rekabet ilişkisi ortaya çıkararak veya karbon tutma gibi diğer süreçleri değiştirerek 'istila edilebilir' .

Avrupa'da, iklim değişikliğinden kaynaklanan sıcaklık ve yağış etkileri, belirli insan popülasyonlarını dolaylı olarak etkileyebilir. Sıcaklıkların artması ve yağış eksikliği, farklı nehir taşkın yataklarına neden olur ve bu da taşkın riskine duyarlı insan popülasyonunu azaltır.

Bitki kökleriyle ilişkili bir simbiyotik mantarın aralığı, değişen iklimin bir sonucu olarak doğrudan değişebilir ve bu da bitkinin dağılımında bir değişikliğe neden olabilir.

Yeni bir çimen bir bölgeye yayılabilir, yangın rejimini değiştirebilir ve tür kompozisyonunu büyük ölçüde değiştirebilir.

Bir patojen veya parazit, yağışın arttığı bir alanda daha yaygın hale gelen patojenik bir mantar gibi bir bitki ile etkileşimlerini değiştirebilir.

Artan sıcaklıklar, otçulların alpin bölgelerine daha da genişlemesine izin verebilir, bu da alpin ot alanlarının bileşimini önemli ölçüde etkiler .

Birleştirilmiş doğal ve insan sistemleri, genellikle iklim değişikliğinin dolaylı etkileri olarak görülen geniş mekansal ve zamansal boyutlarda değişimi etkileyen sistemler olarak çalışır. Bu özellikle yayılma sistemlerini analiz ederken geçerlidir. Çevresel faktör#Sosyoekonomik Etmenler

Daha yüksek seviye değişiklikleri

Türler iklim değişikliğine çok farklı şekillerde tepki verirler. Türlerin dağılımı, fenolojisi ve bolluğundaki çeşitlilik, türlerin göreceli bolluğunda ve etkileşimlerinde kaçınılmaz değişikliklere yol açacaktır. Bu değişiklikler ekosistemlerin yapısını ve işlevini etkilemek için akacaktır. Kuş göçü kalıpları, güneye daha erken uçmada bir değişiklik gösteriyor ve daha erken geri dönüyor, bu zamanla genel ekosistemi etkileyebilir. Kuşlar daha erken ayrılırsa bu, bazı bitkilerin zamanla tozlaşma oranlarını düşürür. Kuş göçlerinin gözlemlenmesi, bitkilerin farklı zamanlarda çiçek açmasına neden olacak iklim değişikliğinin daha fazla kanıtıdır.

Bazı bitki türlerinin daha sıcak bir iklimle dezavantajlı olması nedeniyle, böcek otçulları da etkileniyor olabilir. Sıcaklık, hem bitkilerde hem de böcek otçullarında çeşitliliği, kalıcılığı ve hayatta kalmayı doğrudan etkileyecektir. Bu böcek otçulları azaldıkça, bu böcekleri yiyen türlerin daha yüksek seviyeleri de olacaktır. Bu basamaklı olay, dünyamıza ve bugün doğayı nasıl gördüğümüze zarar verebilir.

Gelecekteki etkileri modellemenin zorlukları

İklim değişikliğinin bitki çeşitliliği üzerindeki gelecekteki etkilerinin doğru tahminleri, koruma stratejilerinin geliştirilmesi için kritik öneme sahiptir. Bu tahminler, büyük ölçüde, bireysel türlerin, 'fonksiyonel tipler' gibi tür gruplarının, toplulukların, ekosistemlerin veya biyomların modellenmesini içeren biyoinformatik stratejilerden gelmiştir. Ayrıca, gözlemlenen çevresel nişleri veya gözlemlenen fizyolojik süreçleri modelleme türlerini de içerebilirler .

Yararlı olmasına rağmen, modellemenin birçok sınırlaması vardır. İlk olarak, iklim değişikliğine neden olan sera gazı emisyonlarının gelecekteki seviyeleri hakkında belirsizlik ve bunun yerel yağış veya sıcaklıklar gibi iklimin diğer yönlerini nasıl etkileyeceğini modellemede önemli belirsizlik var . Çoğu tür için, dağılımın tanımlanmasında (örneğin minimum yağış veya maksimum sıcaklık) belirli iklim değişkenlerinin önemi bilinmemektedir. Ortalama ve maksimum veya minimum sıcaklıklar gibi belirli bir iklim değişkeninin hangi yönlerinin biyolojik olarak en alakalı olduğunu bilmek de zordur. Türler ve yayılma oranları ve mesafeler arasındaki etkileşimler gibi ekolojik süreçler de doğası gereği karmaşıktır ve tahminleri daha da karmaşık hale getirir.

Modellerin geliştirilmesi, türlerin yaşam-tarih özellikleri gibi faktörleri veya dağılım değişikliklerini tahmin ederken göç gibi süreçleri hesaba katmaya çalışan yeni modellerle aktif bir araştırma alanıdır; bölgesel doğruluk ve genellik arasındaki olası değiş tokuşlar kabul edilse de.

İklim değişikliğinin, habitat tahribatı ve parçalanması veya yabancı türlerin ortaya çıkması gibi biyolojik çeşitlilik değişikliğinin diğer itici güçleri ile etkileşime girmesi de tahmin edilmektedir. Bu tehditler muhtemelen geçmişte hızlı iklim değişikliği dönemlerinde görülen yok olma riskini artırmak için sinerji içinde hareket edebilir .

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar