Although numerous studies on the impacts of climate change on biodiversity have been published, only a handful are focused on the intraspecific level or consider population-level models (separate models per population). We endeavored to fill this knowledge gap relative to the Qinghai-Tibetan plateau (QTP) by combining species distribution modeling (SDMs) with population genetics (i.e., population-level models) and phylogenetic methods (i.e., phylogenetic tree reconstruction and phylogenetic diversity analyses). We applied our models to 11 endemic and widely distributed herpetofauna species inhabiting high elevations in the QTP. We aimed to determine the influence of environmental heterogeneity on species' responses to climate change, the magnitude of climate-change impacts on intraspecific diversity, and the relationship between species range loss and intraspecific diversity losses under 2 shared socioeconomic pathways (SSP245 and SSP585) and 3 future periods (2050s, 2070s, and 2090s). The effects of global climatic change were more pronounced at the intraspecific level (22% of haplotypes lost and 36% of populations lost) than the morphospecies level in the SSP585 climate change scenario. Maintenance of genetic diversity was in general determined by a combination of factors including range changes, species genetic structure, and the part of the range predicted to be lost. This is owing to the fact that the loss and survival of populations were observed in species irrespective of the predicted range changes (contraction or expansion). In the southeast (mountainous regions), climate change had less of an effect on range size (>100% in 3 species) than in central and northern QTP plateau regions (range size <100% in all species). This may be attributed to environmental heterogeneity, which provided pockets of suitable climate in the southeast, whereas ecosystems in the north and central regions were homogeneous. Generally, our results imply that mountainous regions with high environmental heterogeneity and high genetic diversity may buffer the adverse impacts of climate change on species distribution and intraspecific diversity. Therefore, genetic structure and characteristics of the ecosystem may be crucial for conservation under climate change.
Impactos del cambio climático sobre la diversidad de herpetofauna en la meseta Qinghai-Tíbet Región Aunque se han publicado numerosos estudios sobre los impactos del cambio climática en la biodiversidad, son muy pocos los que se enfocan en el nivel intraespecífico o que consideran modelos a nivel poblacional (modelos separados por población). Intentamos cerrar este vacío de conocimiento en relación con la meseta Qinghai-Tíbet (MQT) con la combinación entre modelos de distribución de especies (MDE) y genética poblacional (modelos a nivel poblacional) y métodos filogenéticos (reconstrucción de árboles filogenéticos y análisis de diversidad filogenética). Aplicamos nuestros modelos a once especies endémicas de herpetofauna con distribución amplia en las elevaciones más altas de la MQT. Nos planteamos determinar la influencia de la heterogeneidad de las especies sobre la respuesta de las especies al cambio climático, la magnitud de los impactos del cambio climático sobre la diversidad intraespecífica y la relación entre la pérdida de distribución de la especie y las pérdidas de diversidad intraespecífica bajo dos vías socioeconómicas (SSP245 y SSP585) y tres periodos del futuro (2050s, 2070s y 2090s). Los efectos del cambio climático global fueron más pronunciados a nivel intraespecífico (22% de pérdida en los haplotipos y 36% en las poblaciones) que al nivel morfoespecie en el escenario de cambio climático SSP585. El mantenimiento de la diversidad genética casi siempre estuvo determinado por una combinación de factores que incluyen cambios en la distribución, estructura genética de las especies y la parte de la distribución que se pronosticó se perdería. Esto se debe a que observamos la pérdida y supervivencia de las poblaciones sin importar los cambios pronosticados en la distribución (contracción o expansión). En las regiones montañosas del sureste, el cambio climático tuvo un efecto menor sobre la distribución (>100% en tres especies) comparado con las regiones de la meseta central y del norte de la MQT (distribución <100% en todas las especies). Esto puede atribuirse a la heterogeneidad ambiental, la cual proporciona recovecos de clima adecuado en el sureste, mientras que los ecosistemas en las regiones central y norte fueron homogéneos. De manera general, nuestros resultados implican que las regiones montañosas con una elevada heterogeneidad ambiental y una gran diversidad genética podrían reducir los impactos adversos del cambio climático sobre la distribución de las especies y la diversidad intraespecífica. Por lo tanto, la estructura genética y las características del ecosistema pueden ser cruciales para conservar bajo el cambio climático.
尽管已有大量有关气候变化对生物多样性影响的研究发表, 但只有少数研究考虑种下或种群水平的模型。我们将物种分布模型(SDMs)与种群遗传学和系统发生学方法相结合, 填补青藏高原地区(QTP)在这一方面的研究空白。我们对11种栖息在青藏高原特有且分布广泛的两栖爬行动物进行了模型分析, 探究环境异质性对物种响应气候变化的影响、气候变化对种内多样性的影响程度、以及在SSP245和SSP585两种情景下, 未来(2050年、2070年和2090年)物种分布范围丧失与种内多样性丧失之间的关系。结果显示, 在SSP585气候变化情景中, 在种下有22%的单倍型和36%的种群将会丢失, 全球气候变化对种内多样性的影响比种间更为明显。遗传多样性是否能够维持一般由多种因素共同决定, 包括分布区的变化、物种遗传结构以及预测丢失的分布区。在青藏高原东南部山区, 气候变化对物种分布范围大小的影响(有3个物种的分布范围扩张)小于青藏高原北部和中部地区(所有物种的分布范围均缩小), 主要原因可能是东南部环境异质性更高, 物种可以选择较为合适的生境, 而北部和中部地区环境则趋于同质化。本研究结果表明, 环境异质性高、遗传多样性高的山区可以缓冲气候变化对物种分布和种内多样性的不利影响。因此, 生态系统的遗传结构和特征对于气候变化下的多样性保护至关重要。.
Keywords: cambio climático mundial; diversidad intraespecífica; environmental heterogeneity; global climate change; heterogeneidad ambiental; intraspecific diversity; modelos a nivel poblacional; modelos de distribución de especies; mountainous regions; plateau regions; population-level models; regiones de meseta; regiones montañosas; species distribution modeling; 全球气候变化; 山区; 物种分布模型; 环境异质性; 种内多样性; 种群水平模型; 高原地区.
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