Modeling of potential distribution areas of Spartium junceum L. (Spanish broom) under the impact of global climate change

Year 2023, Volume: 4 Issue: 2, 73 - 81, 28.12.2023

Almira Uzun , Ömer K. Örücü

https://doi.org/10.59751/agacorman.1383004

Abstract

The vital effects of climate on living things and the reasons for these effects have been known throughout the existence of life and continue to be researched. Climate change has many different effects on plants, and often these effects have negative consequences. In this study, the current distribution area of Spartium junceum L. (Spanish broom), which draws attention with its bright yellow flowers and has especially soil retention ability, and its potential distribution areas under the influence of climate change in the future were modeled with the MaxEnt algorithm. The 2041-2060 (~2050) and 2081-2100 (~2090) periods of the SSP2 4.5 and SSP5 8.5 scenarios in the IPSL CM6A-LR climate change model were used in the model, along with sample points and bioclimatic variables. According to the model results created in the study, the predicted potential suitable and very suitable distribution areas of Spanish broom today are predicted to be 52270 km2. According to the IPSL CM6A-LR climate change model, it is seen that there will be serious decreases in its distribution areas in the future and that the very suitable distribution areas will remain only 17 km2 in the SSP5 8.5 scenario 2081-2100 periods, meaning that this species, which has economic and ecological value in many respects, will be endangered in our country's conditions.

Keywords

Spanish broom, Spartium junceum L., MaxEnt, species distribution model, climate change.

Spartium junceum L. (Katırtırnağı)’un küresel iklim değişimi etkisi altındaki potansiyel yayılış alanlarının modellenmesi

Abstract

İklimin canlılar üzerindeki yaşamsal etkileri ve bu etkilerin sebepleri yaşamın varlığı boyunca bilinmekte ve araştırılmaya devam etmektedir. İklim değişikliğinin bitkiler üzerinde de birçok farklı etkisi bulunmakta ve çoğu zaman da bu etkiler olumsuz sonuçlar doğurmaktadır. Bu çalışmada, parlak sarı çiçekleri ile dikkat çeken ve özellikle toprak tutma kabiliyeti olan Spartium junceum L. (Katırtırnağı)’un günümüz yayılış alanı ve gelecekte iklim değişikliği etkisi altında potansiyel yayılış alanları MaxEnt algoritması ile modellenmiştir. Modelde, örnek noktalar ve biyoklimatik değişkenlerle birlikte IPSL CM6A-LR iklim değişikliği modelindeki SSP2 4.5 ve SSP5 8.5 senaryolarının 2041-2060 (~2050) ve 2081-2100 (~2090) periyotları kullanılmıştır. Çalışmada oluşturulan model sonuçlarına göre Katırtırnağı’nın günümüzdeki tahmini potansiyel uygun ve çok uygun yayılış alanlarının 52270 km2 olduğu tahmin edilmiştir. IPSL CM6A-LR iklim değişimi modeline göre ise gelecekte yayılış alanlarında büyük oranda azalmalar yaşanayacağı ve SSP5 8.5 senaryosu 2081-2100 periyotlarında çok uygun yayılış alanlarının sadece 17 km2 olarak kalacağı, yani birçok açıdan ekonomik ve ekolojik değere sahip bu türün neslinin ülkemiz koşullarında tehlikeye gireceği görülmektedir.

Keywords

Katırtırnağı, Spartium junceum L., MaxEnt, tür dağılım modeli, iklim değişimi.

Thanks

Bu çalışma Doç. Dr. Ömer K. ÖRÜCÜ danışmanlığında, Almira UZUN tarafından Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Peyzaj Mimarlığı Anabilim Dalı’nda hazırlanan “İklim Değişimi Senaryolarına Göre Peyzaj Tasarımında Kullanılan Fabaceae Familyasına Ait Bazı Odunsu Türlerin Günümüz ve Gelecekteki Yayılış Alanlarının Tahmini’ adlı Yüksek Lisans Tez çalışmasından üretilmiştir. Yazar Almira UZUN, YÖK 100/2000 projesi kapsamında “Sürdürülebilir Ormancılık ve Orman Afetleri” bilim dalında doktora öğrencisidir.

References

• Akkemik, Ü. (2014). Türkiye’nin Doğal-Egzotik Ağaç ve Çalıları. Orman Genel Müdürlüğü Yayınları, Ankara.
• Anonim. (1987). Ülkemizde bazı önemli orman tali ürünlerinin teşhis ve tanıtım klavuzu. Içinde Orman Genel Müdürlüğü Seri No: Orman Genel Müdürlüğü. http://10.6.60.10/pdfmarc?image= a9a4248968af5ce3721f2fc1d5c6947f.
• Anşin, R., ve Terzioğlu, S. (2001). Diri Örtü (Ders Notları). Karadeniz Teknik Üniversitesi, Orman Fakültesi Yayın.
• Arslan, E. S. (2019). İklim Değişimi Senaryoları ve Tür Dağılım Modeline Göre Kentsel Yol Ağaçlarının Ekosistem Hizmetleri Bağlamında Değerlendirilmesi: Robinia pseudoacacia L. Örneği. Türkiye Ormancılık Dergisi, 20(2), 142-148.
• Arslan, E. S., Akyol, A., Örücü, Ö. K., ve Sarıkaya, A. G. (2020). Distribution of rose hip (Rosa canina L.) under current and future climate conditions. Regional Environmental Change, 20(3), 1-13.
• Atasoy, A. (2016). Hassa İlçesi’nin (Hatay) Vejetasyon Coğrafyası. Electronic Turkish Studies, 11(8). Ayanoğlu, F., Mert, A., ve Kaya, D. A. (1999). Hatay Yöresinde Halk Arasında Kullanilan Bazı Önemli Tibbi ve Kokulu Bitkilerin Tespiti ve Toplanması. DERGİSİ, 101.
• Aydınözü, D. (2009). Barındırdığı Bitki Varlığı Açısından Trakya’nın Karasallık Derecesi. Kastamonu Eğitim Dergisi, 17(1), 203-212.
• Chamberlain, D. F. (1970). Spartium L. In: Davis PH (ed). Flora of Turkey and the East Aegean Islands, Vol.3. İçinde Flora of Turkey and the East Aegean Islands, Vol.3 (ss. 32-33).
• Çoban, H. O., Örücü, Ö. K., ve Arslan, E. S. (2020). MaxEnt Modeling for Predicting the Current and Future Potential Geographical Distribution of Quercus libani Olivier. Sustainability, 12(7), 2671.
• Davis, P. H. (1970). Flora of Turkey and the East Aegean Islands. Vol. 3. Flora of Turkey and the East Aegean Islands. Vol. 3.
• Demir, A. (2009). Küresel iklim değişikliğinin biyolojik çeşitlilik ve ekosistem kaynakları üzerine etkisi. Ankara Üniversitesi Çevrebilimleri Dergisi, 1(2), 37-54.
• Des Marais, D. L., Hernandez, K. M., ve Juenger, T. E. (2013). Genotype-by-environment interaction and plasticity: Exploring genomic responses of plants to the abiotic environment. Annu Rev Ecol Evol Syst, 44(1), 5-29.
• DiTomaso, J. M. (1998). The biology and ecology of brooms and gorse. California Weed Science Society. Conference (USA).
• Doğan, H. C. (2023). Kocaeli Bitkileri | Spartium junceum (Katırtırnağı). https://kocaelibitkileri.com/spartium-junceum/
• EEA, E. (2023). Spartium junceum—L. the European Nature Information System. https://eunis.eea.europa.eu/species/Spartium %20junceum#threat_status
• Erken, K., ve Özzambak, E. (2012). Spartium junceum L.’de tohum Çimlenmesi ve Süs Bitkisi Özelliklerinin Belirlenmesi. Bahçe, 41(1), 9-23.
• Fick, S. E., ve Hijmans, R. J. (2017). WorldClim 2: New 1‐km Spatial Resolution Climate Surfaces for Global Land Areas. International journal of climatology, 37(12), 4302-4315.
• Gaston, K. J. (1996). Species richness: Measure and measurement. Biodibersity: A Biology of Numbers and Difference, 77-113.
• GBIF.Org. (2019). Occurrence Download. The Global Biodiversity Information Facility. https://doi.org/10.15468/DL.7RSUB5
• Güney, A. (1985). Karayolları Şev Stabilizasyonunda Peyzaj Onarım Çalışmaları ve Ege Bölgesinde Bu Amaca Uygun Bitkilerin Saptanması Üzerine Araştırmalar (Doktora Tezi). EÜ Fen Bil. Enst. Peyzaj Mimarlığı ABD, İzmir, 177 s.
• Hausfather, Z. (2019). CMIP6: The Next Generation of Climate Models Explained. Climate Modelling.
• Hijmans, R. J., Cameron, S. E., Parra, J. L., Jones, P. G., ve Jarvis, A. (2005). Very high resolution interpolated climate surfaces for global land areas. International Journal of Climatology: A Journal of the Royal Meteorological Society, 25(15), 1965-1978.
• IPCC, C. C. (2014). Synthesis Report (eds Core Writing Team, Pachauri, RK & Meyer LA).
• Ok, T. (2018). Spartium L. (Katırtırnakları) (Ed. Ü. Akkemik). İçinde Türkiye’nin Doğal-Egzotik Ağaç ve Çalıları (s. 332). T.C. Orman ve Su İşleri Bakanlığı Orman Genel Müdürlüğü.
• Ozkan, K., Senol, H., Gulsoy, S., Mert, A., Suel, H., ve Eser, Y. (2009). Vegetation‐Environment Relationships In Mediterranean Mountain Forests On Limeless Bedrocks Of Southern Anatolia, Turkey. Journal of Environmental Engineering and Landscape Management, 17(3), 154-163.
• Örücü, Ö. K. (2019). Phoenix theophrasti Gr.’nin İklim Değişimine Bağlı Günümüz ve Gelecekteki Yayılış Alanlarının Maxent Modeli İle Tahmini ve Bitkisel Tasarımda Kullanımı. Türkiye Ormancılık Dergisi, 20(3), 274-283.
• Örücü, Ö. K., Azadi, H., Arslan, E., Kamer Aksoy, Ö., Choobchian, S., Nooghabi, S., ve Stefanie, H. (2023). Predicting the distribution of European Hop Hornbeam: Application of MaxEnt algorithm and climatic suitability models. European Journal of Forest Research. https://doi.org/10.1007/s10342-023-01543-2
• Öztürk, K. (2002). Küresel İklim Değişikliği ve Türkiyeye Olası Etkileri. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 22(1).
• Özyavuz, M. (2011). Bitki örtüsünün ekolojik şartlarının Coğrafi Bilgi Sistemleri ve uzaktan algılama teknikleri ile analizi, Ganos (Işıklar) Dağı, Tekirdağ. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 8(2), 37-47.
• Parmesan, C., ve Hanley, M. E. (2015). Plants and climate change: Complexities and surprises. Annals of Botany, 116(6), 849-864. https://doi.org/10.1093/aob/mcv169
• Pascoe, C., Lawrence, B. N., Guilyardi, E., Juckes, M., ve Taylor, K. E. (2020). Documenting numerical experiments in support of the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6). Geoscientific Model Development, 13(5), 2149-2167. https://doi.org/10.5194/gmd-13-2149-2020
• Pearson, R. G., Raxworthy, C. J., Nakamura, M., ve Townsend Peterson, A. (2007). Predicting Species Distributions From Small Numbers Of Occurrence Records: A Test Case Using Cryptic Geckos İn Madagascar. Journal of biogeography, 34(1), 102-117.
• Phillips, S. J., Anderson, R. P., Dudík, M., Schapire, R. E., ve Blair, M. E. (2017). Opening the Black Box: An Open‐Source Release of MaxEnt. Ecography, 40(7), 887-893.
• Phillips, S. J., Anderson, R. P., ve Schapire, R. E. (2006). Maximum Entropy Modeling Of Species Geographic Distributions. Ecological Modelling, 190(3-4), 231-259.
• Phillips, S. J., ve Dudík, M. (2008). Modeling of species distributions with Maxent: New extensions and a comprehensive evaluation. Ecography, 31(2), 161-175.
• Phillips, S. J., ve Dudik, M. (2008). Modeling of species distributions with Maxent: New extensions and a comprehensive evaluation. Ecography, 31(2), 161-175. https://doi.org/10.1111 /j.0906-7590.2008.5203.x
• Phillips, S. J., ve Elith, J. (2010). POC Plots: Calibrating Species Distribution Models With Presence‐Only Data. Ecology, 91(8), 2476-2484.
• QGIS. (2019). QGIS 3.10.4 Coruna—A Free and Open GIS. https://www.qgis.org/en/site/forusers/visualchangelog322/index.html
• Riahi, K., van Vuuren, D. P., Kriegler, E., Edmonds, J., O’Neill, B. C., Fujimori, S., Bauer, N., Calvin, K., Dellink, R., Fricko, O., Lutz, W., Popp, A., Cuaresma, J. C., KC, S., Leimbach, M., Jiang, L., Kram, T., Rao, S., Emmerling, J., … Tavoni, M. (2017). The Shared Socioeconomic Pathways and their energy, land use, and greenhouse gas emissions implications: An overview. Global Environmental Change, 42, 153-168. https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2016. 05.009
• Shcheglovitova, M., ve Anderson, R. P. (2013). Estimating Optimal Complexity for Ecological Niche Models: A Jackknife Approach for Species With Small Sample Sizes. Ecological Modelling, 269, 9-17.
• Süel, H. (2014). Isparta-Sütçüler yöresinde av türlerinin habitat uygunluk modellemesi. SDÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi.
• Şirin, U. (2003). Peyzaj planlama çalışmalarında kullanılabilecek bazı çalı ve ağaççık formundaki bitkilerin farklı üretim teknikleri ile çoğaltılabilirliklerinin ve fidan performanslarının belirlenmesi [Thesis, Adnan Menderes Üniversitesi]. http://adudspace.adu .edu.tr:8080/xmlui/handle/11607/173
• Tsoar, A., Allouche, O., Steinitz, O., Rotem, D., ve Kadmon, R. (2007). A Comparative Evaluation Of Presence‐Only Methods For Modelling Species Distribution. Diversity and distributions, 13(4), 397-405.
• Turhan, B. (1997). Türkçe Bitki Adları Sözlüğü. Ankara, TDK Yay.
• Tuttu, G., Aytaş, İ., ve Bulut, S. (2022). Crataegus× bornmuelleri Zabel ex KI Chr. & Ziel. Türünün iklim değişikliğine bağlı olarak yayılış alanlarının tahmini. EURACLI’22, 53.
• Tuzlaci, E. (2007). Dekoratif Türkiye Bitkileri. Alfa Basım Yayım.
• Uzun, A., Aksu, B., ve Uzun, T. (2020). MaxEnt Modeli Kullanılarak Acer campestre L. subsp. campestre (Ova Akçaağacı)’nin Tahmini Olarak Günümüz ve Gelecekteki Yayılış Alanlarının Belirlenmesi. Türkiye Peyzaj Araştırmaları Dergisi, 3(2), 108-119.
• Uzun, A., ve Örücü, Ö. K. (2020). Adenocarpus complicatus (L.) Gay türünün iklim değişkenlerine bağlı günümüz ve gelecekteki yayılış alanlarının tahmini. Turkish Journal of Forestry, 21(4). https://doi.org/doi.org/2F10.18182/2Ftjf.779776
• Uzun, A., ve Sarıkaya, A. G. (2021). Effects of Climate Change on Main Forest Tree Species in Turkey. Ecological Perspective, 1(1), 29-36.
• Uzun, A., Sarikaya, A., ve Kavakli, S. (2023). Modeling of present and future potential distribution areas of Thymus praecox Opiz. İn Turkey according to the Maxent algorithm. International Journal of Biology and Chemistry, 16(1), 58-67.
• Wang, Y., Xie, B., Wan, F., Xiao, Q., ve Dai, L. (2007). Application of ROC Curve Analysis in Evaluating The Performance of Alien Species Potential Distribution Models.
• WorldClim. (2020). Global climate and weather data—WorldClim. https://worldclim.org/data/index.html
• Yaltırık, F. (1995). Dilek Yarımadası Milli Parkı (Samsundağı, Kuşadası). Revue de la faculté des sciences forestières de l’Université d’Istanbul, 45.
• Yaltirik, F. (1984). Bazı Yapraklı Ağaç ve Çalıların Kışın Tanınması. İstanbul.
• Zouhar, K. (2005). Species: Spartium junceum. In: Fire Effects Information System, [Online],U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Rocky Mountain Research Station; Fire Sciences Laboratory (Producer). https://www.fs.usda.gov/database/feis/ plants/shrub/spajun/all.html