Xantium strumarium L.`un farklı popülasyonlarının fenotipik varyasyonları ve iklim değişikliğine bağlı olarak gelecekte dağılım alanlarının belirlenmesi

Abstract

Temel bitki tür ve toplulukları üzerindeki küresel değişimin etkisini araştıran çalışmalarda fenotipik varyasyon sıkça kullanılmaktadır. Bu çalışmada Xanthium strumarium'un fenotipik varyasyonlarını tespit etmek amacıyla 15 popülasyon kullanılmış olup temel olarak farklı bölgelerden (Karadeniz, Marmara ve İç Anadolu) toplanan popülasyonlar arasındaki vejetatif ve generatif gelişme farklılıkları ortaya konulmuştur. Popülasyonlara ait tohumlar 10 gün su içerisinde bekletildikten sonra 3'er adet olacak şekilde saksılara ekilmiştir. Çıkış yaptıktan sonra en sağlıklı 1 bitki seçilmiş ve gelişimi takip edilmiştir. Deneme 6 farklı dönemde (çıkıştan sonraki 30, 50, 70, 90, 110, 130'uncu günlerde) bitkilerin hasat edilmesi şartıyla popülasyonların her dönemi için tesadüf parselleri deneme deseninde 3 tekekerrürlü olarak kurulmuştur. Hasatları yapılan popülasyonlar erken (30-50. gün), orta (50-70. gün) ve geç (110-130. gün) dönemler olarak iklim verileriyle ilişkilendirilmiştir. Popülasyon gelişim ortalamaları rakım (m), gündüz ışığı (sa), yağış (mm) ve sıcaklık (oC) faktörleriyle ilişkilendirilmeleri sonucu bu faktörlerin X. strumarium popülasyonlarının vejetatif gelişimleri üzerinde dönemsel olarak çeşitli tepkiler vermesine ve gelişimlerinde oluşan farklılıklar sebebiyle fenotipik varyasyon oluşturduğu görülürken bitki popülasyonlarının generatif gelişimlerine herhangi bir etki yaratmadığı görülmüştür. Fenotipik varyasyon çalışmaları bitkilerin alansal dağılımlarının belirlenmesine katkı sağlayan Tür Dağılım Modelleri (TDM'ler) çalışmalarına destekleyici şekilde yapılmaktadır. TDM'ler bölgesel veya global ölçekte türlerin mevcut ve gelecekteki dağılım alanlarını belirlenmesi ve haritalanmasında giderek daha fazla kullanılsada yerli türlerin potansiyel dağılım alanlarının tahmininde kullanımı sınırlı kalmıştır. Bu nedenle, tarım ve tarım dışı alanlarda çok fazla soruna neden olan X. strumarium'un dağılım potansiyeli bu çalışmada araştırılmıştır. Çalışmada hiyerarşik modelleme tekniğine göre MaxEnt modeli kullanılmış ve modelin küresel ölçekte kalibresi yapıldıktan sonra model sadece Türkiye'ye yansıtılmıştır. Ülkemizin mevcut ve gelecekteki (2030, 2050, 2070, 2100) iklim koşulları altında X. strumarium'un dağılım tahminleri yapılmıştır. Çalışmada iki küresel dolaşım modelinin (GCM), yani Commonwealth Bilimsel ve Endüstriyel Araştırma Kuruluşu (CSIRO_mk3_6_0) ve İklim Üzerindeki Disiplinler Arası Araştırma (MIROC_MIROC5) tarafından oluşturulan iklim verileri kullanılmıştır. Aynı zamanda, dağılım alanlarını iki farklı iklim değişikliği senaryosu, yani temsili konsantrasyon yolları olan (RCP), RCP2.6 (ılıman iklim değişikliği) ve RCP8.5 (şiddetli iklim değişikliği) altında tahmin edilmiştir. Sonuçlar gelecekte X. strumarium bitkisinin ülkemizde istikrarlı bir artış göstereceğini tahmin etmiştir. Bununla beraber çıkan sonuçlar mevcut iklim alanlarına benzerlik göstererek küresel ısınmayla beraber daha da fazla artacağını ve daha fazla istilaya sebep olacağını göstermektedir.ANAHTAR KELİMELER: Fenotipik Varyasyon, İklim Değişikliği, Tür Dağılım Modelleme, Xanthium strumarium

Phenotypic variation is frequently used in studies investigating the effect of global change on plant species and communities. In this study, 15 populations of Xanthium strumarium were used to determine phenotypic variations among the populations. The vegetative and generative differences between populations arising from different regions (Black Sea, Marmara and Central Anatolia) were experimentally tested. Seeds of these populations were placed in water for 10 days and then planted in pots (3 seeds per pot). After seedling emergence, 1 healthy plant was selected per pot and its development was followed. The experiment was established as randomized complete block design with 3 replications for each harvest period of each population and the plants were harvested in 6 different periods (30, 50, 70, 90, 110 and 130 days after seedling emergence). The data collected from harvested populations were associated with climate data of their origin as early (30-50 days), medium (50-70 days) and late (110-130 days after seedling emergences) periods. Population growth averages were associated with altitude (m), daylength (h), precipitation (mm) and temperature (oC) factors. It was observed that X. strumarium populations gave various vegetative development responses in different periods of data collection, which caused phenotypic variation in the tested populations due to differences in their development. Phenotypic variation studies are conducted in a supportive manner to the studies of species distribution models (SDMs) which contribute to the determination of the spatial distribution of plants. While SDMs have been increasingly used to identify and map current and future distribution areas of species at regional or global scale, their use in predicting potential distribution areas of native/weed species remains limited. Therefore, the potential distribution of X. strumarium, which causes a lot of problems in agriculture and non-agricultural areas, has been investigated in this study. MaxEnt model in a hierarchical fashion was used to map the current and future potential distribution of the species in Turkey. The model was calibrated on global scale and projected for Turkey. The distribution of X. strumarium was predicted for the current and future (2030, 2050, 2070, 2100) climatic conditions. The climatic data generated by two global circulation models (GCM), namely the Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO_mk3_6_0) and Interdisciplinary Research on Climate (MIROC_MIROC5) was used in the study. At the same time, the distribution areas were estimated under two different climate change scenarios, i.e., representative concentration pathways (RCP), RCP2.6 (moderate climate change) and RCP8.5 (severe climate change). The results predicted that the X. strumarium will increase its distribution steadily in the country in future. Nevertheless, the results predicted that the range of the species will remain consistent to the current distribution ranges of the species, whereas global warming will increase the distribution areas of the species where it is still absent.KEYWORDS: Climate Change, Phenotypic Variations, Species Distribution Models, Xanthium strumarium