ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر ریسک تهاجم زیستی کهور آمریکایی در اکوسیستم های طبیعی ایران

نوع مقاله : بوم شناسی

نویسندگان

1 گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 گروه محیط زیست، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، واحد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی، اراک، ایران

چکیده

کهور آمریکایی (Prosopis juliflora) یکی از مسئله ­دارترین گونه­ های مهاجم در سطح دنیا بوده و تهاجم زیستی این گونه آثار زیان­ بار متعددی بر اکوسیستم ­های طبیعی مناطق نیمه­ حاره­ ای تا خشک کره زمین وارد آورده است. این گونه در ابتدا در بسیاری از مناطق کره زمین با هدف مهندسی اکوسیستم از جمله حفاظت آب و خاک و مبارزه با بیابان­ زایی در مناطق گرم و خشک، و تولید چوب معرفی گردید. اما قابلیت تکثیر و انتشار بالا و نیز دامنه تحمل محیطی زیاد کهور آمریکایی منجر گسترش بیش از حد گونه، کاهش تنوع زیستی بومی و تغییر ساختار جوامع گیاهی در مناطق هدف بوده است. از آن­ جا که ریشه­ کن ­سازی گونه ­های مهاجم امری پرهزینه و زمان ­بر است، شناسایی مناطقی که در آینده پتانسیل بالایی برای حضور این گونه خصوصاً در اثر تغییر اقلیم دارند ابزاری پیشگیرانه جهت طرح ­ریزی و مدیریت اکوسیستم ­های هدف است. بدین منظور در پژوهش حاضر با استفاده از مدل­ سازی پراکنش بیشینه بی­نظمی (MaxEnt) و براساس مدل ­ها و سناریوهای متفاوت اقلیمی اثر تغییر اقلیم بر پراکنش گونه در مقیاس جهانی و کشوری مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تا سال 2050 میلادی در تمام سناریوهای تغییر اقلیم بر گستره پراکنش گونه در عرض­ های جغرافیایی بالاتر افزوده خواهد شد. در سطح جهانی آمریکای شمالی، حوزه مدیترانه و خاورمیانه، و در سطح کشوری علاوه بر استان­ های جنوبی، زیستگاه ­های داخلی فلات ایران شامل استان­ های خراسان جنوبی، کرمان، فارس، سمنان و خراسان رضوی شاهد بیش ­ترین احتمال گسترش پراکنش گونه خواهند بود. بدین­ ترتیب نتایج پژوهش حاضر می­ تواند به ­عنوان ابزاری کارامد جهت طرح ­ریزی اقدامات پیشگیرانه و کاهش آثار منفی کهور آمریکایی در مناطق پرخطر مورد توجه قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Assessing impact of climate change on the invasion risk of Prosopis juliflora in natural ecosystems of Iran

نویسندگان [English]

  • Iraj Heshmati 1
  • Nematollah Khorasani 1
  • Bahman Shams-Esfandabad 2
  • Borhan Riazi 1
1 Department of Environment, Faculty of Natural Resources and Environment, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Department of Environment, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Arak Branch, Islamic Azad University, Arak, Iran
چکیده [English]

Prosopis juliflora is among the most problematic invasive species globally, and the negative effects of its biological invasion has targeted natural ecosystems of semi-tropical to arid lands of the Earth. High reproduction and dispersal capabilities and incredible tolerance and adaptability to new ecological conditions has led to the expansion of its distribution, reduction in native biodiversity and changes in community structure of the invaded areas. Since the eradication of invasive species is expensive and time-consuming, identifying areas that are exposing to the invasion of the species in the future, particularly due to the effects of climate change, provides an applicable tool for ecosystem planning and management. In this research using the concept of ecological niche modeling (ENM) and maximum entropy (MaxEnt) model, and also different climatic models and scenarios the impact of climate change on the global distribution of the species was assessed. Evaluating the impacts of climate change revealed a remarkable range expansion to upper latitudes by 2050. In a global scale North America, Mediterranean Basin and Middle East, and in a country scale in Iran, in addition to the southern provinces, habitats of central Iranian plateau including South Khorasan, Kerman, Fars, Semnan and Razavi Khorasan will be experiencing the highest range expansion of the species. the results of this study could be used as an efficient tool to implement broad-scale and priority-setting monitoring programs in natural ecosystems.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Distribution modeling
  • Biological invasion
  • Climate change
  • Mesquite
  • Ecosystem destruction

مراجع

  1. کریمیان، ع.ا.، 1379. تاثیرات آللوپاتیک کهور آمریکائی. دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی دانشگاه یزد.
  2. نجفی­ تیره ­شبانکاره، ک.، 1379. جمع ­بندی اجمالی از قابلیت­ ها و محدودیت­ های کاشت گونه کهور آمریکایی در سواحل جنوب کشور، گزارش داخلی مرکز تحقیقات منابع طبیعی هرمزگان. 73 صفحه.
  3. Ahmadi, M.; Hemami, M.R.; Kaboli, M.; Malekian, M. and Zimmermann, N.E., 2019. Extinction risks of a Mediterranean neo-endemism complex of mountain vipers triggered by climate change. Scientific reports. Vol. 9, No. 1, pp: 6332.
  4. Araújo, M.B.; Rozenfeld, A.; Rahbek, C. and Marquet, P.A., 2011. Using species co‐occurrence networks to assess the impacts of climate change. Ecography. Vol. 34, No. 6. pp: 897-908.
  5. Albouy, C.; Guilhaumon, F.; Araújo, M. B.; Mouillot, D. and Leprieur, F., 2012. Combining projected changes in species richness and composition reveals climate change impacts on coastal Mediterranean fish assemblages. Global Change Biology. Vol. 18, No. 10, pp: 2995-3003.
  6. Ayanu, Y.; Jentsch, A.; Müller-Mahn, D.; Rettberg, S.; Romankiewicz, C. and Koellner, T., 2015. Ecosystem engineer unleashed: Prosopis juliflora threatening ecosystem services? Regional Environmental Change. Vol. 15, No. 1, pp: 155-167.
  7. Broennimann, O. and Guisan, A., 2008. Predicting current and future biological invasions: both native and invaded ranges matter. Biology letters. Vol. 4, No. 5, pp: 585-589.
  8. Davidson, A.M.; Jennions, M. and Nicotra, A.B., 2011. Do invasive species show higher phenotypic plasticity than native species and, if so, is it adaptive? A meta‐analysis. Ecology Letters. Vol. 14, No. 4, pp: 419-431.
  9. Dormann, C.F.; McPherson, J.M.; Araújo, M.B.; Bivand, R.; Bolliger, J.; Carl, G.; Davies, R.G.; Hirzel, A.; Jetz, W. and Kissling, W.D., 2007. Methods to account for spatial autocorrelation in the analysis of species distributional data: a review. Ecography. Vol. 30, No. 5, pp: 609-628.
  10. Early, R. and Sax, D.F., 2014. Climatic niche shifts between species' native and naturalized ranges raise concern for ecological forecasts during invasions and climate change. Global Ecology and Biogeography. Vol. 23, No. 12, pp: 1356-1365.
  11. Ehrenfeld, J.G., 2010. Ecosystem consequences of biological invasions. Annual review of ecology, evolution, and systematics. Vol. 41, pp: 59-80.
  12. Elith, J.; Kearney, M. and Phillips, S., 2010. The art of modelling range‐shifting species. Methods in ecology and evolution. Vol. 1, No. 4, pp: 330-342.
  13. El-Keblawy, A. and Al-Rawai, A., 2007. Impacts of the invasive exotic Prosopis juliflora (Sw.) DC on the native flora and soils of the UAE. Plant Ecology. Vol. 190, No. 1, pp: 23-35.
  14. Evangelista, P.H.; Kumar, S.; Stohlgren, T.J.; Jarnevich, C.S.; Crall, A.W.; Norman III, J.B. and Barnett, D.T., 2008. Modelling invasion for a habitat generalist and a specialist plant species. Diversity and distributions. Vol. 14, No. 5, pp: 808-817.
  15. Fernandes, R.F.; Vicente, J.R.; Georges, D.; Alves, P.; Thuiller, W. and Honrado, J.P., 2014. A novel downscaling approach to predict plant invasions and improve local conservation actions. Biological Invasions. Vol. 16, No. 12, pp: 2577-2590.
  16. Ficetola, G.F.; Thuiller, W. and Miaud, C., 2007. Prediction and validation of the potential global distribution of a problematic alien invasive species, the American bullfrog. Diversity and Distributions. Vol. 13, No. 4, pp: 476-485.
  17. Franklin, J., 2010. Mapping species distributions: spatial inference and prediction. Cambridge University Press.
  18. Genovesi, P., 2005. Eradications of invasive alien species in Europe: a review. Biological invasions. Vol. 7, No. 1, pp: 127-133.
  19. Guisan, A.; Thuiller, W. and Zimmermann, N., E.2017. Habitat Suitability and Distribution Models: With Applications in R. Cambridge University Press.
  20. Harsch, M.A.; Phillips, A.; Zhou, Y.; Leung, M.R.; Rinnan, D.S. and Kot, M., 2017. Moving forward: insights and applications of moving‐habitat models for climate change ecology. Journal of ecology. Vol. 105, No. 5, pp: 1169-1181.
  21. Hellmann, J.J.; Byers, J.E.; Bierwagen, B.G. and Dukes, J.S., 2008. Five potential consequences of climate change for invasive species. Conservation Biology. Vol. 22, No. 3, pp: 534-543.
  22. Hijmans, R.J.; Cameron, S.E.; Parra, J.L.; Jones, P.G. and Jarvis, A., 2005. Very high resolution interpolated climate surfaces for global land areas. International journal of climatology. Vol. 25, No. 15, pp: 1965-1978.
  23. Kettunen, M.; Genovesi, P.; Gollasch, S.; Pagad, S.; Starfinger, U.; ten Brink, P. and Shine, C., 2009. Technical support to EU strategy on invasive alien species (IAS). Institute for European Environmental Policy (IEEP), Brussels. 44 p.
  24. Kramer-Schadt, S.; Niedballa, J.; Pilgrim, J.D.; Schröder, B.; Lindenborn, J.; Reinfelder, V.; Stillfried, M.; Heckmann, I.; Scharf, A.K.; Augeri, D.M.; Cheyne, S.M.; Hearn, A.J.; Ross, J.; Macdonald, D.W.;Mathai, J.; Eaton, J.; Marshall, A.J.; Semiadi, G.; Rustam, R.; Bernard, H.; Alfred, R.; Samejima, H.; Duckworth, J.W.; Breitenmoser-Wuersten, C.; Belant, J.L.; Hofer, H. and Wilting, A., 2013. The importance of correcting for sampling bias in MaxEnt species distribution models. Diversity and distributions. Vol. 19, No. 11, pp: 1366-1379.
  25. Kumar, S.; Neven, L.G.; Zhu, H. and Zhang, R., 2015b. Assessing the global risk of establishment of Cydia pomonella (Lepidoptera: Tortricidae) using CLIMEX and MaxEnt niche models. Journal of economic entomology. Vol. 108, No. 4, pp: 1708-1719.
  26. Parmesan, C., 2006. Ecological and evolutionary responses to recent climate change. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics. Vol. 37, pp: 637-669.
  27. Pasiecznik, N.M.; Felker, P.; Harris, P.J.; Harsh, L.; Cruz, G.; Tewari, J.; Cadoret, K. and Maldonado, L.J., 2001. Prosopis Juliflora'-'Prosopis Pallida'Complex: A Monograph. HDRA Coventry.
  28. Phillips, S.J.; Anderson, R.P. and Schapire, R.E., 2006. Maximum entropy modeling of species geographic distributions. Ecological modelling. Vol. 190, No. 3-4, pp: 231-259.
  29. Rejmanek, M.; Richardson, D.M.; Higgins, S.I.; Pitcairn, M.J. and Grotkopp, E., 2005. Ecology of invasive plants: state of the art. Invasive Alien Species: A New Synthesis H. A. Mooney; R. Mack; J. A. McNeely et al., Island Press, Washington, DC.pp:104-161.
  30. Richardson, D.M. and Rejmánek, M., 2011. Trees and shrubs as invasive alien species, a global review. Diversity and distributions. Vol. 17, No. 5, pp: 788-809.
  31. Rödder, D. and Lötters, S., 2009. Niche shift versus niche conservatism? Climatic characteristics of the native and invasive ranges of the Mediterranean house gecko (Hemidactylus turcicus). Global Ecology and Biogeography. Vol. 18, No. 6, pp: 674-687.
  32. Scott, J. and Panetta, F., 1993. Predicting the Australian weed status of southern African plants. Journal of Biogeography. pp: 87-93.
  33. Seipel, T.; Kueffer, C.; Rew, L.J.; Daehler, C.C.; Pauchard, A.; Naylor, B.J.; Alexander, J.M.; Edwards, P.J.; Parks, C.G. and Arevalo, J.R., 2012. Processes at multiple scales affect richness and similarity of non‐native plant species in mountains around the world. Global Ecology and Biogeography. Vol. 21, No. 2, pp: 236-246.
  34. Thuiller, W.; Richardson, D.M.; Pyšek, P.; Midgley, G.F.; Hughes, G.O. and Rouget, M., 2005. Niche‐based modelling as a tool for predicting the risk of alien plant invasions at a global scale. Global change biology. Vol. 11, No. 12, pp: 2234-2250.
  35. Tingley, R.; Vallinoto, M.; Sequeira, F. and Kearney, M., R. 2014. Realized niche shift during a global biological invasion. Proceedings of the National Academy of Sciences. Vol. 20, No. 140, pp: 57-66.
  36. Vilà, M.; Espinar, J.L.; Hejda, M.; Hulme, P.E.; Jarošík, V.; Maron, J.L.; Pergl, J.; Schaffner, U.; Sun,Y. and Pyšek, P., 2011. Ecological impacts of invasive alien plants: a meta‐analysis of their effects on species, communities and ecosystems. Ecology letters. Vol. 14, No. 7, pp: 702-708.
  37. Waltari, E. and Guralnick, R.P., 2009. Ecological niche modelling of montane mammals in the Great Basin, North America: examining past and present connectivity of species across basins and ranges. Journal of Biogeography. Vol. 36, No. 1, pp: 148-161.
  38. Walther, G.R.; Roques, A.; Hulme, P.E.; Sykes, M.T.; Pyšek, P.; Kühn, I.; Zobel, M.; Bacher, S.; Botta-Dukat, Z. and Bugmann, H., 2009. Alien species in a warmer world: risks and opportunities. Trends in Ecology and Evolution. Vol.  24, No. 12, pp: 686-693.
  39. Yousefi, M.; Ahmadi, M.; Nourani, E.; Behrooz, R.; Rajabizadeh, M.; Geniez, P. and Kaboli, M., 2015. Upward Altitudinal Shifts in Habitat Suitability of Mountain Vipers since the Last Glacial Maximum. PloS one. Vol. 10, No. 9, e0138087.
فصلنامه محیط زیست جانوری
دوره 12، شماره 1
فروردین 1399
صفحه 417-426

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار