Assessing the potential of Anatolia as a climate refugium
Anadolu'nun bir iklim sığınağı olma potansiyelinindeğerlendirilmesi
- Tez No: 737562
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRAH ÇORAMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoloji, Coğrafya, Biology, Geography
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Avrasya Yerbilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yer Sistem Bilimi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 151
Özet
Anadolu, barındırdığı üç biyolojik çeşitlilik sıcak noktası (Akdeniz Havzası, Kafkaslar ve İran-Anadolu) ile Akdeniz Havzası'ndaki en yüksek biyolojik çeşitliliğe sahip yerlerden birisidir. Asya, Afrika ve Avrupa kıtalarının kesişiminde yer alan Anadolu'da farklı flora ve fauna elementleri bir arada bulunmaktadır. Buna ek olarak bitki endemizm oranı da oldukça yüksektir. Anadolu ayrıca yüksek genetik çeşitliliğe de sahiptir. Anadolu'da yaşayan türlerin popülasyonları Asya ve Avrupa'daki popülasyonlara göre daha yüksek genetik çeşitliliğe sahip olup bazı türlerde Anadolu popülasyonları diğer bölgelerden tamamen farklıdır. Tüm bu özellikler Anadolu'yu biyolojik çeşitliliği şekillendiren mekanizmaları anlamak açısından önemli kılmaktadır. İklimin zamandaki ve mekandaki değişkenliği biyolojik çeşitliliğin şekillenmesinde önemli bir rol oynamaktadır. Özellikle geçmiş iklim dalgalanmaları türlerin dağılım alanlarında değişimlere yol açarak genetik çeşitliliğin şekillenmesine katkı vermektedir. Yapılan birçok çalışma geçmiş iklim stabilitesi ile yüksek biyolojik çeşitlilik ve endemizm arasında önemli bir ilişki olduğunu öne sürmektedir. Özellikle buzul ve buzularası çağı döngüleri arasında görece olarak sabit ve uygun iklimsel koşullara sahip olan alanlar türler için sığınak görevi görmüştür. Böyle alanlara iklim sığınakları adı verilmektedir. Bu alanlar buzul çağlarında türlerin hayatta kalmasına ve evrimsel süreçlerini devam ettirmesine olanak verdiğinden ötürü yüksek çeşitliliğe ve endemizme sahiptir. Birçok biyocoğrafi ve filogenetik çalışma Avrupa'nın güneyinde yer alan İberya, İtalya ve Balkan yarımadaları ile Afrika'nın kuzey bölgelerinin Pleistosen boyunca buzul sığınağı olduğunu ortaya çıkarmıştır. Benzer şekilde, filogenetik çalışmalar sahip olduğu yüksek genetik çeşitlilik ve endemizmden ötürü Anadolu'nun da bir iklim sığınağı olduğuna işaret etmiştir. Anadolu'nun geçmiş iklim dalgalanmaları sırasında sığınak görevi gördüğü filogenetik çıkarımlarla dolaylı yoldan tespit edilmiştir. Bu çalışmada ise Anadolu'nun iklim sığınağı olma potansiyeli doğrudan geçmiş iklim verileri ve bunların analizleri ile değerlendirilmiştir. Bu çerçevede bu çalışmanın üç amacı bulunmaktadır: 1) Anadolu'nun Pliyosenden bu yana Batı Palearktik Bölgesi içerisindeki görece paleoiklimsel stabilitesini ölçmek; 2) Anadolu içerisinde hangi bölgelerin görece sabit iklimsel koşullara sahip olduğunu tespit etmek, 3) paleoiklimsel açıdan stabil olan bölgelerin günümüz biyolojik çeşitlilik örüntülerine etkisini araştırmak. Bu sorgulamalar farklı paleoiklim veri setleri ve stabilite analizleri kullanılarak yapılmıştır. Anadolu'nun geçmiş dönemlerdeki stabilitesini ölçmek için beş farklı paleoiklim veri seti kullanılmıştır. CHELSA-TraCE21k, bu veri setlerinden ilki olup Son Buzul Çağı Maksimum'undan (21.000 yıl önce) günümüze yüzer yıllık ve yaklaşık 1 kilometre çözünürlükte iklim simülasyonları içermektedir. Bir diğer veri seti olan PaleoClim ise Pliyo-Pleistosen'den (yaklaşık 3,3 milyon yıl önce) günümüze 2,5 dakika coğrafi çözünürlükte anlık iklim simülasyonları içermektedir. Oscillayers ise Erken-Pliyosen'den (yaklaşık 5,4 milyon yıl önce) Son Buzul Maksimum'a kadar olan dönem için 10.000 yıllık zamansal ve 2,5 dakika coğrafi çözünürlükte olan bir veri setidir. Bunlara ek olarak Son İnterglasyal Dönem'den (yaklaşık 120.000 yıl önce) Son Buzul Maksimum'a kadar olan dönem için 2.000 yıl, Son Buzul Maksimum'dan günümüze kadar olan dönem için ise 1.000 yıl zamansal ve 0,5o x 0,5o coğrafi çözünürlüğe sahip bir veri seti daha kullanılmıştır. Son olarak ise yine Son Buzul Maksimum'dan günümüze kadar onar yıllık zamansal ve 2,5o x 2,5o coğrafi çözünürlükte olan PaleoView veri seti kullanılmıştır. Bu veri setlerinden CHELSATraCE21k ve PaleoClim veri setleri için 19 geleneksel biyoklimatik değişkenleri, kalan veri setleri için ise yıllık ortalama sıcaklık ve yıllık yağış değişkenleri kullanılmıştır. Anadolu'nun iklim sığınağı olma potansiyelini değerlendirmek için üç farklı stabilite analizi kullanılmıştır. Bunlar iklim stabilitesi, gradyan-temelli iklim değişim hızı ve mesafe-temelli iklim değişim hızıdır. İklim stabilitesi analizi, bir iklim değişkeninin zamandaki standart sapması temel alınarak hesaplanmıştır. Zamandaki standart sapmanın tersi alınıp, 0 ile 1 arasına yeniden ölçeklendirilerek bir iklim stabilitesi indeksi oluşturulmuştur. Gradyan-temelli iklim değişim hızı ise iklimin bir yılda kaç kilometre yer değiştirdiğini göstermektedir. Öncelikle, iklim değişkeninin zamandaki trendi ve mekansal heterojenliği hesaplanmıştır. Daha sonra ise zamansal trendin mekansal heterojenliğe oranı alınarak iklimin değişim hızı bulunmuştur. Son olarak mesafe-temelli iklim değişim hızı hesabı yapılmıştır. Bu analiz analog iklimler üzerine kurulu olup iklim yüzeyleri arasında birbirinin analoğu olan yerleri bulmaktadır. Daha sonra aralarındaki mesafe hesaplanarak aradan geçen zamana oranı alınmaktadır. Mesafe-temelli hız analizleri hem ileri (Son Buzul Maksimum'dan günümüze) hem de geri yönde (günümüzden Son Buzul Maksimum'a) hesaplanmıştır. Bu analiz sadece yıllık ortalama sıcaklık ve yıllık yağış değişkenleri üzerinden hesaplanmıştır. Ayrıca iklim analoglarını belirlemek için farklı tolerans seviyeleri ve coğrafi sınırlamalar kullanılmıştır. Gradyan-temelli ve mesafe-temelli iklim değişim hızları, türlerin hayatta kalabildiği sabit iklimsel koşulları takip etmeleri için sahip olmaları gereken göç ve yayılım hızlarını temsil etmektedir. Tüm analizler biyoklimatik değişkenler için ayrı ayrı yapılarak iklimin farklı yönlerinin temsil edilmesi ve bazı parametrelere daha hassas olan türler için de bir değerlendirme yapılması sağlanmıştır. Ayrıca, tek bileşenli stabilite ve hız analizleri yanında çok bileşenli stabilite ve hız hesabı da yapılmıştır. Bunun için ZONATION yazılımı kullanılmıştır. İklim stabilitesi analizlerine göre Pliyosen Dönemi'nden bu yana, Anadolu'nun güneybatı kesimleri ile Akdeniz Havzası'nın geri kalanında (özellikle İberya, İtalya ve Balkan yarımadaları ile Afrika'nın kuzey kuzeybatısı) iklimin, özellikle sıcaklık parametrelerinin, görece olarak sabit kaldığı bulunmuştur. Yağış parametreleri ise Afrika'nın iç kesimleri ve Arap Yarımadası'nda yüksek stabilite göstermiştir. Çok-değişkenli iklim stabilitesine göre ise Anadolu'nun güney kesimlerinin Batı Palearktik içerisinde stabilite açısından ilk % 20'de, hatta güneybatısının ilk %10 da olduğu tespit edilmiştir. Anadolu özelinde bakıldığında ise Ege'nin güneyi ile Akdeniz kıyıları tüm veri setleri için yüksek stabiliteye sahiptir. Öte yandan doğu kesimlerin sıcaklık açısından stabilitesi düşüktür. Çok-değişkenli iklim stabilitesine göre de Anadolu içerisinde güneybatı kesimler, Ege ve Güneydoğu Anadolu Bölgesi stabilitede ilk %10'da yer almaktadır. Kuzey kesimlerde ise stabilite görece olarak düşüktür. Gradyan-temelli iklim değişim hızı analizlerine göre Batı Palearktik'te Son Buzul Maksimum'dan (21.000 yıl önce) bu yana Anadolu ve Akdeniz Havzası iklim değişim hızının en düşük olduğu bölgeler arasındadır. Sıcaklık değişkenleri için Kafkaslar, Toroslar, Alpler ve Zagros dağları en düşük hızlara sahip alanlar arasındadır. Yağış parametreleri için Sahra ve Lut gibi çöl alanları en düşük hızlara sahiptir. Çok değişkenli hız analizine göre ise Batı Paleartik içerisinde Anadolu'nun neredeyse tamamı hızın düşük olması bakımından ilk %20'de yer almaktadır. Buna ek olarak Anadolu'nun güneybatısı, Balkanlar, Alpler, Akdeniz'deki adalar, İtalya'nın güneyi, Kafkaslar ve İran Platosu ilk %10'da yer almaktadır. Anadolu özelinde bakıldığında ise dağlık alanlarda iklim değişim hızının görece olarak düşük olduğu görülmektedir. Toroslar, Doğu Karadeniz ve Amanos dağları ile yine güneybatı kesimlerde iklim değişim hızı hem sıcaklık hem de yağış için düşüktür. Hatta bu bölgeler çok-değişkenli hız analizlerinde ilk %10'da yer almaktadır. Öte yandan İç Anadolu ve Güneydoğu Anadolu başta olmak üzere ovalar ve düzlük alanlarda hız görece olarak yüksektir. Mesafe-temelli iklim değişim hızı analizleri Batı Palearktik'te Anadolu ve Akdeniz Havzası'nda sıcaklık ve yağış hızlarının görece olarak düşük olduğunu bulmuştur. Anadolu, Kafkaslar, Atlas Dağları, Pireneler, Alpler ve İran Platosu hızı görece olarak düşük alanlar arasında yer almaktadır. Öte yandan kuzey kesimlerde ve çöl alanlarında geri yönlü hız yüksek olup hatta bazı yerlerde analoğu bulunmamaktadır. Anadolu içerisinde geri ve ileri yönlü hız örüntüleri gradyan-temelli hız örüntüleri ile benzer olup Akdeniz ve Karadeniz dağ sıraları ile Amanos ve Bitlis-Zagros dağları görece düşük hızlara sahiptir. İleri yönlü hızların dağ tepelerinde görece olarak daha yüksek olup dağ eteklerinde daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Öte yandan İç Anadolu, Marmara ve Güneydoğu Anadolu bölgelerinde hızlar görece olarak yüksektir. Elde edilen stabilite ve hız örüntüleri günümüz biyolojik çeşitlilik örüntülerinden bazıları ile karşılaştırıldığında aralarında örtüşmeler bulunmuştur. Örneğin, Batı Palearktik'te sıcaklığın görece sabit kaldığı alanlar ile 82 bitki taksonunun filocoğrafi analizlerine dayanarak belirlenen 52 sığınak alanı örtüşmektedir. Benzer şekilde filogenetik çalışmalarla belirlenen yüksek çeşitliliğe ve farklı genetik soylara sahip bölgelerde de stabilitenin yüksek ve iklim değişim hızının da düşük olduğu görülmüştür. Anadolu'da da endemik bitki taksonlarının dağıldığı ve yoğunlukta olduğu bölgelerde iklimin görece az değiştiği tespit edilmiştir. Ayrıca önemli doğa alanlarının önemli bir kısmı da iklimin değişim hızının yavaş olduğu bölgelerde yoğunlaşmıştır. Bu çalışmada, Anadolu'da iklimin Batı Palearktik içerisinde görece sabit kaldığı tespit edilmiştir. Akdeniz Havzası da iklimin sabit kaldığı bölgeler arasında olup birçok çalışma ile desteklenmiş sığınak bölgeler içermektedir. Anadolu'nun da Akdeniz Havzası'nın bir parçası olup sabit paleoiklimsel koşullara, yüksek genetik çeşitlilik ve endemizme sahip olması da Anadolu'nun bir iklim sığınağı olduğuna işaret etmektedir. Anadolu sığınağı içerisinde endemizm ve yüksek çeşitlilik içeren ve iklimin yavaş değiştiği alanlar da sığınak içinde sığınaklar olarak kabul edilebilir. Güneybatı Anadolu, Toroslar, Anadolu Diyagonali ve doğu Karadeniz bölgeleri Anadolu biyoçeşitliliğinin şekillenmesinde rol oynamış önemli alanlardır. Bu alanlar hem iklim dalgalanmaları sırasında türlerin hayatta kalmasına olanak tanımış hem de onların farklılaşmasında etkili olmuştur. Ayrıca bu çalışma, farklı paleoiklim veri setleri ve iklim stabilitesi analizleri kullanarak Anadolu'nun iklim sığınağı olma potansiyelinin kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesini sağlamıştır. Birden fazla veri seti kullanılması, veri setleri arasındaki farklılıkların ve dezavantajların tespit edilmesini sağlamış, bu durum ileriki benzer çalışmalarda veri seti seçimi için yol gösterici nitelikte olmuştur. Benzer şekilde farklı analiz tiplerinin kullanılmasıyla birbirini tamamlayıcı bilgiler elde edilmiş, analiz tiplerinin avantaj ve dezavantajları ortaya çıkarılarak gelecek çalışmalara altlık oluşturulmuştur. Anadolu biyolojik çeşitliliğini şekillendiren mekanizmaları ortaya çıkarmak için sadece iklim perspektifinden değil, topoğrafya ve evrimsel tarih gibi diğer etmenleri de dahil eden kapsamlı çalışmalar yapılmalıdır. Bu mekanizmaları anlamak milyonlarca yıldır bir sığınak görevi görmüş olan Anadolu'nun ve sahip olduğu biyoçeşitliliğin güncel iklim değişikliği karşısında korunması için hayati önem taşımaktadır.
Özet (Çeviri)
Anatolia is one of the rare places in the world that hosts three important biodiversity hotspots; the Mediterranean Basin, the Caucasus, and the Irano-Anatolian. Being surrounded by three seas (the Mediterranean, the Aegean, and the Black Sea) and located at the crossroad between Asia and Europe, it consists of a variety of topographic and climatic properties. The level of plant endemism is relatively high in Anatolia compared to other Mediterranean countries. Populations living in Anatolia usually harbour high genetic diversity and also often represent genetically distinct lineages. All these features highlight the importance of Anatolia in terms of understanding the mechanisms that shape biodiversity patterns. One of such mechanisms is paleoclimate. The spatiotemporal variability in the past climatic conditions played a major role in shaping the biodiversity patterns in Anatolia. In particular, past climate fluctuations led to changes in distribution of species and in parallel shaping genetic diversity patterns. Many studies suggest that there is a relationship between past climate stability and species richness, and also the levels of endemism. During glacial periods, populations were isolated in areas with relatively stable and suitable climatic conditions. Such areas are referred as climate refugia. These areas allowed populations to survive the ice ages and to continue their evolutionary processes; and now these areas usually contain high species diversity and high endemism rates. Many biogeographic and phylogenetic studies have shown that peninsulas in southern Europe (the Iberia, the Apennines, and the Balkans), and the northern regions of Africa acted as glacial refugia during the Pleistocene climatic oscillations. Phylogeographic studies have pointed out the potential of Anatolia as a climate refugium, as populations in this region usually harbour high genetic diversity. In this study, this potential was evaluated directly by analyzing the paleoclimate model outputs. This study has three main objectives: 1) to assess the relative paleoclimatic stability of Anatolia within the Western Palearctic Region since the Pliocene; 2) to determine regions in Anatolia which have relatively stable climatic conditions; and 3) to investigate the relationship between climatically stable regions and current biodiversity patterns. Five different paleoclimate datasets (the CHELSA-TraCE21k, the PaleoClim, the Oscillayers, the PaleoView, and high-resolution terrestrial climate of the last 120,000 years) were used to measure the paleoclimatic stability. The standard 19 bioclimatic variables of these datasets were used for analyses. The stability of Anatolia was investigated by three different approaches: climate stability, the gradient-based velocity of climate change and the distance-based velocity of climate change. These results are presented as univariate and also as multivariate, combined in ZONATION software. The climate stability analysis showed that the bioclimate, especially the temperature, has remained relatively stable in the southwestern parts of Anatolia, and the rest of the Mediterranean Basin (particularly in the Iberian, the Apenine, and the Balkan peninsulas, and the north-northwest of Africa) since the Pliocene Period. Precipitation parameters, on the other hand, showed high stability in the interior parts of the Africa and the Arabian Peninsula. According to the multivariate bioclimatic stability, the southern parts of Anatolia were in the top 20% in the Western Palearctic in terms of stability, in addition, its southwest was in the top 10%. In Anatolia, the southern Aegean, and the Mediterranean coasts have relatively higher bioclimatic stability for all datasets. On the other hand, the eastern parts have relatively lower stability in terms of temperature. According to multivariate climate stability, southwestern parts of Anatolia, the Aegean and the Southeastern regions were in the top 10% of stability. Stability was relatively lower in the northern parts of the Anatolia. According to gradient-based velocity of climate change analysis, Anatolia and the Mediterranean Basin are among the regions with the lowest climate change since the Last Glacial Maximum in the Western Palearctic (21,000 years ago). For temperature variables, the Caucasus, the Taurus, the Alps and the Zagros mountains are among the areas with the lowest velocities. For precipitation, desert areas such as the Sahara and the Lut have the lowest velocities. According to the multivariate velocity analysis, almost all of Anatolia was in the top 20 percent in the Western Palearctic in terms of low velocity. In addition, the southwest of Anatolia, the Balkans, the Alps, the Mediterranean islands, southern Italy, the Caucasus and the Iranian Plateau were in the top 10 percent. Considering Anatolia in particular, the velocity of climate change was relatively lower in mountainous areas, including the Taurus, the Eastern Black Sea, and the Amanos mountains as well as southwestern Anatolia for both temperature and precipitation. These regions were also in the lowest 10 percent in the multivariate velocity analyses. On the other hand, the velocity was relatively higher in plains and flat areas, especially in Central and Southeastern Anatolia. Distance-based velocity of climate change analysis showed that the velocity of temperature and precipitation were relatively lower in Anatolia and the Mediterranean Basin in the Western Palearctic. Anatolia, the Caucasus, the Atlas Mountains, the Pyrenees, the Alps and the Iranian Plateau were among the areas with relatively lower velocities. On the other hand, the velocities were higher in the northern parts and desert areas, and there was no analogue in some regions. Backward and forward velocity patterns in Anatolia were similar to gradient-based velocity patterns, in which the Mediterranean and the Black Sea mountain ranges and the Amanos and the Bitlis-Zagros mountains have relatively low velocities. Forward velocities were relatively higher on mountain tops and lower on mountain foothills. On the other hand, the velocities were relatively higher in the Central Anatolia, Marmara and Southeastern Anatolia regions. When the stability and the velocity patterns were compared with current biodiversity patterns, there were congruences between them. For example, areas in which the temperature has remained relatively stable in the Western Palearctic overlapped with 52 putative refugial areas, determined by phylogeographic analyses of 82 plant taxa. Similarly, in regions with high diversity and distinct genetic lineages, climate stability was relatively higher and the velocity of climate change was relatively lower. Also, the regions with lower velocities were concentrated in endemic taxa in Anatolia. Similarly, a significant part of the key biodiversity areas was concentrated in regions where the climate changes were slow. This study concludes that the climate in Anatolia has remained relatively stable in the Western Palearctic since the Pliocene. The Mediterranean Basin was also among the regions where the climate was stable and included climate refugia established by many studies. Areas with high endemism levels and high species diversity coupled with the lower climate velocities can be considered as refugia within Anatolian refugium. Southwestern Anatolia, the Taurus Mountains, the Anatolian Diagonal and the eastern Black Sea regions are areas that played an important role in shaping Anatolian biodiversity patterns. In addition, this study has provided a comprehensive evaluation of the potential of Anatolia as a climate refugium by using different paleoclimate datasets and climate stability analyses. Using multi paleoclimate datasets has provided the determination of the differences and disadvantages between the datasets, which can be a guide for dataset selection in similar future studies. Similarly, using different types of analyses has revealed their advantages and disadvantages which again will be a basis for future studies. In order to unveil the mechanisms shaping Anatolian biodiversity, comprehensive studies are required, which include not only climate perspective but also other factors such as topography and evolutionary history. Understanding these mechanisms is vital for the protection of Anatolia, which has served as a refugium for millions of years, and its biodiversity against current climate change.
Benzer Tezler
- Tarihsel çevreyi korumanın Türkiye'ye özgü koşulları (İstanbul 1923-1973)
Circumstances specific to Turkey in the conservation of the historical environment (İstanbul 1923-1973)
NUR ALTINYILDIZ
Doktora
Türkçe
1997
Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesiİç Mimarlık ve Çevre Tasarımı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DOĞAN KUBAN
- Türkiye üzerinde rüzgar şiddetinin ekstrem değer analizi ve sinoptik paternlerle ilişkisi
Analyzing extreme winds over Turkey and their relationships with synoptic patterns using cluster analysis
UMUT GÜL BAŞAR GÖRGÜN
Doktora
Türkçe
2024
Meteorolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞÜKRAN SİBEL MENTEŞ
- Alçak rakım Akdeniz odunsu vejetasyonunun bitki karakterlerine dayanarak yangına ve iklim değişikliğine karşı direnç ve direngenlik kapasitesinin belirlenmesi ve ormancılık uygulama önerileri
Assessing the resistance and resilience capacity of low elevation mediterranean woody vegetation to fire and climate change based on plant traits and recommendations for forestry practices
İREM TÜFEKCİOĞLU
Doktora
İngilizce
2022
BiyolojiHacettepe ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇAĞATAY TAVŞANOĞLU
- Biyoçeşitliliğin korunmasında öncelikli alanların (sıcak-noktaların) belirlenmesi: Anadolu Diyagonali'nin Güneyi
Identification of priority areas (hotspots) for conservation of biodiversity: South of the Anatolian Diagonal
ENES KARADENİZ
- Investigation of transposition models, optimization of tilt angles, and solar radiation intensity for fixed and tracked south-facing solar photovoltaic surfaces in provinces of türkiye
Transpozisyon modellerinin incelenmesi, türkiye illerinde sabit ve güneş takipli güneye bakan fotovoltaik yüzeyler için eğim açılarının ve güneş radyasyon yoğunluğunun optimizasyonu
BATUR ALP AKGÜL
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHasan Kalyoncu ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA SADETTİN ÖZYAZICI