Ecological niche modeling of Myotis davidii
Myotis davidii türünün ekolojik niş modellemesi
- Tez No: 738025
- 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: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yer Sistem Bilimi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 85
Özet
Myotis davidii, Batı Palearktik'in geniş alanlarında yayılış gösteren bıyıklı bir yarasa türüdür. Avrupa ve Batı Asya'da da benzer bir dağılım aralığına sahip olan Myotis mystacinus adlı kritpik bir kardeş türü vardır. M. davidii'nin dağılımı Balkanlar'dan Uzak Doğu Asya'ya kadar uzanırken, M. mystacinus Avrupa, Anadolu ve Kafkasya'da bulunur. Balkanlar'dan Anadolu üzerinden Transkafkasya'ya uzanan bir coğrafyada simpatrik bir yayılımları vardır. Bu simpatrik alanda, M. davidii popülasyonları, geçmişte bu türler arasında gen alışverişi olduğunu gösteren mitokondriyal ve çekirdek DNA analizleri bulunmaktadır. Bu çalışmada, geçmiş iklim koşullarının M. davidii ve onun kriptik kardeş türü M. mystacinus'un evrimsel tarihi üzerindeki etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu tezin amaçları şunlardır: 1) M. davidii ve M. mystacinus'un biyoiklimsel nişlerini inşa etmek; 2) son buzul dönemindeki varsayılan sığınma alanlarını belirlemek; ve 3) mevcut iklim değişikliğine tepkilerini değerlendirmek. Bu amaçları araştırmak için ekolojik niş modellerinden yararlanılmıştır. Ekolojik niş modelleri, çevresel faktörleri tür bulunma noktaları ile eşleştirerek türlerin dağılım aralığını tahmin etmeyi amaçlar. Ekolojik niş modelleme yaklaşımı, özellikle bilgisayar bilimlerinin ve temel veri tabanlarının ortaya çıkmasıyla birlikte, koruma ve biyocoğrafya çalışmalarında yaygın ve pratik bir uygulama haline geldi. Bu çalışmada, BIOMOD2 paketi, R programlama dili kullanılarak ekolojik niş modelleri oluşturulmuştur. Ekolojik niş modelleme uygulamaları için geliştirilmiş bir makine öğrenmesi yöntemi olan maksimum entropi yaklaşımı kullanılmıştır. Bir makine öğrenme yöntemi olan maksimum entropi yaklaşımı, bulunma verisi ile, arka plan seçimi ile birlikte çalışmaya olanak vermektedir. Bu çalışmada, BIOMOD2 paketi ile oluşturulan maksimum entropi yaklaşımında, BIOMOD2 paketinin maksimum entropi için varsayılan olarak kullandığı seçenekler kullanılmıştır. Bunun tek istisnası, maksimum itarasyon olarak seçilmiştir. Varsayılan ayar olarak 200 olarak ayarlanmış olan maksimum iterasyon seçeneği, bu çalışma için 500 olarak ayarlanmıştır. Maksimum iterasyonun ve diğer model seçeneklerinin seçiminden sonra, sıra arka plan strateji ve bu stratejinin kullanacağı arka plan verisinin miktarı olmuştur. Arka plan stratejisi olarak rastgele stratejisi belirlenmiştir. Rastgele stratejisi için, 10.000 arka plan noktası seçilmiştir. Arka plan stratejisi, 5 farklı veri seti için ortak olan alanda, rastgele bu noktaları oluşturmuş olup, bu noktalardan bir arka plan yaratmıştır. Makine öğrenme yöntemleri, doğaları gereği, farklı simülasyonlar ve farklı yürütmelerde, farklı sonuçlar verebilmektedir. Bunun yaratabileceği stokastik sonuçların önüne geçmek açısından, günümüz için kurulan model de, geçmiş ve gelecek simülasyonlarının tamamı da, 10.000 noktayla oluşturulan 3 farklı arka plan ile, 5 kez yürütülmüştür. Bu yürütülmenin ardından, geçmiş ve gelecek simülasyonları da 3 farklı arka plan ve 5 farklı yürütme ile elde edilmiştir. Geçmiş ve gelecek simülasyonları yürütülürken, baz olan ve günümüz verileri ile oluşturulan model, ensemble etme yöntemi ile, ortalaması alınarak, geçmiş ve geleceğe simüle edilmiştir. Ensemble modelin, günümüz için yaratılıp, geçmiş ve gelecek projeksiyonları için bir baz alındığı gözden kaçmamalıdır. Bu araştırmada belirlenen çalışma alanı, iki türün de bütün bilinen ve potansiyel yaşam alanını içermesi göz önünde bulundurularak, 30 derece ve 70 derece kuzey enlemleri ile, 150 derece doğu ve 11 derece batı arasındaki bölge olarak tayin edilmştir. Bu bölge Kuzey Afrika' nın 20. kuzey enleminin ve 70 derece kuzey enleminin üzerindeki alanlar dışında kalmak üzere, Palearktik olarak ifade edilen bölgedir. Bu bölge, Asya, Avrupa ve Kuzey Afrika' dan oluşmaktadır. Palearktik, tanımlanmış 8 farklı biocoğrafik bölgeden biridir ve bunların içerisinde en büyük olanıdır. Palearktik, kuzeyinde karaların sonlanması ile, güneyinde ise Afrika' da çöl hattı ile, Asya' da ise büyük dağ sıraları ile sınırlanmaktadır. Bu çalışmada uygulanan ekolojik niş modelleri, GBIF ve diğer kaynaklardan alınan Myotis davidii ve Myotis mystacinus noktaları ile kurulmuştur.. Myotis davidii için, üç ayrı veri seti kullanılmıştır. Bu veri setlerinden ilki, Myotis davidii için bütün lokasyon verilerinin modele sokulması ile oluşturulmuştur. Bu model, sadece günümüz için oluşturulmuş olup, geçmiş ve geleceğe projeksiyon edilmiştir. Doğu ve batı ekseninde, iki farklı iklimsel nişe sahip olabileceğini düşündüren sonuçların alınmasının ardından, literatürde de önerildiği üzere, Myotis davidii lokasyonları, doğu ve batı olmak üzere iki farklı veri setine ayırılmış, ve bu doğu ve batı kladlarının ekolojik niş modelleri, günümüz için yapılmıştır. Modellerin günümüz için oluşturulmasının ardından, Worldclim' den indirilen 1.4 versiyonlu, CCSM4, MIROC ve MPI küresel iklim modellerinin Son Buzul Çağı iklim verileri ile, günümüz için oluşturulan ekolojik niş modelleri, geçmişe simüle edilmiştir. Geçmiş simülasyonlarının tamamlanmasının akabinde, ekolojik niş modelleri, gelecek iklim senaryolarına simüle edilmiştir. Gelecek iklim simülasyonları yapılırken, beş farklı küresel iklim modeli kullanılmıştır, bunlar; ACCESS-ESM1-5, CNRM-ESM2-1, MIROC6, GISS-E2-1-H, Earth3-Veg, MPI-ESM1-2-HR küresel iklim modelleridir. Bu iklim modellerinin, 2030 (2021-2040), 2050 (2041-2060), 2070 (2061-2080) ve 2090 (2081-2100) yıllarını içeren iklim verileri kullanılmıştır. Gelecekteki farklı iklimsel senaryolarının etkisini test etmek açısından, varolan 4 farklı sosyo ekonomik senaryonun, en kötümser olan iki tanesi, SSP 5.85 ve SSP 3.70 senaryoları ile ekolojik niş modeli, geleceğe projekte edilmiştir. Yukarıda belirtilen iklim verileri, ki 19 farklı iklimsel değişkenliği içermektedir, bunlar; ortalama sıcaklık (bio1), ortalama günlük sıcaklık aralığı (bio2), izotermallik (bio3), mevsimsellik (bio4), en sıcak ayın maksimum sıcaklığı (bio5), en soğuk ayın minimum sıcaklığı (bio6), yıllık sıcaklık aralığı (bio7), en yağışlı çeyrek senenin ortalama sıcaklığı (bio8), en kurak çeyrek senenin ortalama sıcaklığı (bio9), en yağışlı çeyrek senenin ortalama sıcaklığı (bio10), en soğuk çeyrek senenin ortalama sıcaklığı (bio11), yıllık yağış (bio12), en yağışlı ayın yağışı (bio13), en kurak ayın yağışı (bio14), yağış mevsimselliği (bio15), en yağışlı çeyrek senenin yağışı (bio16), en kurak çeyrek senenin yağışı (bio17), en sıcak çeyrek senenin yağışı (bio18) ve en soğuk çeyrek senenin yağışıdır. (bio19) Bu iklim parametreleri, eşdoğrusallığın engellenmesi açısından, analize tabii tutulmuştur ve 0.7 nin üzerinde birbiri ile eşdoğrusallık gösteren iklim parametreleri ekarte edilmiştir. Çalışılan alanda, 9 farklı iklimsel parametre, birbiri ile 0.7 nin altında eşdoğrusal bulunmuş ve bu parametreler ile ekolojik niş modeli kurulmuş ve projeksiyonlar gerçekleştirilmiştir. Bunlar; ortalam sıcaklık (bio1), ortalama günlük sıcaklık aralığı (bio2), izotermallik (bio3), en sıcak ayın maksimum sıcaklığı (bio5), yıllık sıcaklık aralığı (bio7), en yağışlı çeyrek senenin ortalama sıcaklığı (bio8), yağış mevsimselliği (bio15), en kurak çeyrek senenin yağışı (bio17) ve en sıcak çeyrek senenin yağışı (bio18) parametreleridir. Eşdoğrusallık analizi,“removeColinearity”R paketi aracılığı ile gerçekleştirilmiştir. Oluşturulan modeller, M. davidii'nin dağılım alanlarını açıklamakta başarılıyken, M. mystacinus için başarılı olmadı. Bunun muhtemel sebebi Balkanlar ve Anadolu'dan yeterli verinin olmaması olarak akla geliyor. Bu problemin çözümü için, farklı otokorelasyon modelleri, farklı filtreleme metotları, farklı arka plan seçimleri veyahut farklı algoritma temelli analizlerin kullanması farklı bir metotsal anlayış olması itibariyle denenebilir. Bunu ötesinde, saha çalışmaları ile, Balkanlar ve Anadolu' dan yeni yapılacak olan saha çalışmaları ile toplanacak olan Myotis mystacinus lokasyon verileri, daha sağlıklı ekolojik niş modellemesi yapılması açısından oldukça faydalı ve elzem görünmektedir. M. davidii için oluşturulan iklimsel niş modeli, genetik soylara ve ekolojik birimler arasında olası bir paralelliğe işaret etmektedir. Geçmiş projeksiyonlar, Anadolu ve Balkanlar'ın Son Buzul Maksimumu sırasında her iki tür için de sığınma alanı işlevi görmüş olabileceğini düşündürmektedir. M. davidii için Karadeniz'in kıyı bölgeleri ve Anadolu'nun Akdeniz bölgeleri muhtemelen sığınak alanları olarak kendini gösteriyor. Bu bulgular, Anadolu'nun bir buzul sığınağı olarak önemini vurgulamaktadır. Son olarak, geleceğe yönelik tahminler, özellikle kuzey Avrupa'ya doğru hareket eden M. mystacinus için, bu türlerin dağılımında büyük aralık kaymaları olacağını ileri sürüyor. Öte taraftan, gelecek iklim senaryoları, Myotis davidii ve Myotis mystacinus için farklı dağılım alanlarının geleceğini öngörmekte. Gelecek projeksiyonu yapılan Myotis davidii batı kladı için, gelecek senaryoları, Orta Avrupa' ya doğru genişleyen bir dağılım alanı öngörmekte. Bu genişleyen dağılım alanının, Myotis mystacinus gelecek simülasyonları ile karşılaştırılması ise, dikkate değer bir durumu ortaya koymakta. Myotis davidii batı kladı, gelecek iklim simülasyonlarına orta Avrupa' ya doğru genişlerken, Myotis mystacinus da agresif olarak Avrupa' nın kuzeyine doğru bir dağılım alanı kazanmakta. Bu, Avrupa' nın güneyi için, Myotis mystacinus türlerinden boşalacak olan alanlara, Myotis davidii türünün dağılabileceğini söylemekte. Bu tür değişiminin ne gibi ekolojik sonuçlarının olabileceği gelecek çalışmalarda tartışılması gereken bir konu olarak göze çarpmaktadır. Öte taraftan, Myotis davidii türünün doğu kladı için, gelecek simülasyonları küçük ve lokal değişimler dışında, kayda değer bir dağılım alanı değişimi göstermemektedir. Bu, Myotis davidii doğu kladı için, günümüzdeki yaşam alanlarının önemini bir tık daha artırmaktadır. Çünkü, gelecek simülasyonlarının gösterdiği üzere, bu alanlarda Myotis davidii iklim değişikliğinin en azından bioiklimsel etkilerine maruz kalmamaktadır, bu da bu bölgelerin halihazırda bu tür için korunmasının, gelecek iklim senaryoları için de bir koruma sunacağını önermektedir. Bu sebeple, Myotis davidii, ve onun günümüz dağılım alanı, türün korunması açısından değerlendirilmesi gereken, ve aynı zamanda, küresel anlamda Myotis davidii biyoloik çeşitliliğinin korunması açısından, önemli alanlar olarak göze çarpmaktadır. Lakin , bu doğu kladının düşük miktarda lokasyon verisi ile çalışıldığı da, ne yazık ki unutulmamalıdır. Gelecekte Myotis davidii için yapılacak saha ve moleküler genetik çalışmaları, bu açıdan da hayati önem arz etmektedir.
Özet (Çeviri)
Myotis davidii is a whiskered bat species distributed in large areas of the Western Palaearctic. It has a cryptic sister species, Myotis mystacinus, which also has a similar distribution range in Europe and western Asia. The distribution of M. davidii extends from the Balkans to the Far East Asia, whereas M. mystacinus is found in Europe, Anatolia, and the Caucasus. They have a sympatric range in an area extending from the Balkans to the Transcaucasia via Anatolia. In this sympatric area, the populations of M. davidii had discordant patterns of mitochondrial and nuclear DNA, indicating that there were gene exchange between these species in the past. In this study, it was aimed to investigate the effects of the past climatic conditions on the evolutionary history of M. davidii and its cryptic sister species, M. mystacinus. The particular aims of this thesis are: 1) to construct the bioclimatic niches of M. davidii and M. mystacinus; 2) to identify their putative refugial areas during the last glacial period; and 3) to assess their responses to current climate change. In order to investigate these aims, ecological niche models were utilized. Ecological niche models aims to predict the distribution range of species by matching the environmental factors with species occurence points. Ecological niche modeling approach has become a common and practical application in conservation and biogeography study, especially with the advent of computer sciences and essential databases. In this study, ecological niche models are constructed by using the R programming language, as implemented in the BIOMOD2 package. A maximum entrophy appoach was used, which is a machine learning method developed for ecological niche modelling applications. The constructed models captured the current range of M. davidii but failed for M. mystacinus. For Myotis mystacinus, the lack of data from the Balkans and Anatolia was the likely reason for the unsuccessful model projections. The models for M. davidii suggest that inaccordance with the genetic lineages there might be to separate ecological units. Past projections suggest that Anatolia and the Balkans might have acted as refugial areas for both of the species during the Last Glacial Maximum. For M. davidii, the coastal regions of the Black Sea and the Mediterranean regions of Anatolia were likely refugial areas. These findings highlights the importance of Anatolia as a glacial refugium. Finally, the future projections suggested that there will major range shifts in the distribution of these species, especially for M. mystacinus moving towards norther Europe.
Benzer Tezler
- Endemik Campanula aktascii Aytaç & h. duman ve Campanula yaltirikii h. Duman'nin biyo-ekolojisi ve koruma biyolojisi
Bio-ecology and conservation biology of endemic Campanula aktascii Aytaç & H. Duman and Campanula yaltirikii H. Duman
CANAN DÜLGEROĞLU
- Ecological niche modeling and genetic structure of brown bear (Ursus arctos) in Türkiye
Türkiye'deki bozayıların (Ursus arctos) ekolojik niş modellemesi ve genetik yapısı
ERCAN SIKDOKUR
Doktora
İngilizce
2024
BiyolojiKoç ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇAĞAN HAKKI ŞEKERCİOĞLU
- Doğu Akdeniz'de yuvalayan yeşil deniz kaplumbağası'nın (Chelonia mydas L., 1758) ekolojik niş modellemesi
Ecological niche modelling of the green sea turtle (Chelonia mydas L., 1758) nesting in the eastern mediterranean
GÜVEN ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
BiyolojiOrdu ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR CANDAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALPER ERTÜRK
- Distribution of North American tree species under climatic change: An ecological niche modeling study using artificial neural networks
İklimsel değişikliklerin Kuzey Amerika ağaç türlerinin dağılımı üzerine etkilerinin tahmini: Yapay sinir ağları yaklaşımıyla ekolojik niş modelleme çalışması
HASAN SERHAN AKIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. HASAN NÜZHET DALFES
- Karaağaç'ın (Ulmus Glabra Huds.) yapısal bağlantılılığının farklı iklim değişikliği senaryolarına göre modellenmesi
Karaagac's (Ulmus Glabra Huds.) modeling structural interchange according to different climate change scenarios
BUSE AR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Peyzaj MimarlığıAydın Adnan Menderes ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA GÜLÇİN