1768 знаков
Simulating the effects of local adaptation and life history on the
ability of plants to track climate shifts
Many studies have examined the impact of dispersal on local adaptation, but much
less attention has been paid to how local adaptation influences range shifts. The
aim of this study was to test how local adaptation might affect climate-driven range
shifts in plants, and if this might differ between plants with different life histories.
Simulated range shift dynamics were compared for hypothetical annual, perennial
and tree species, each comprised of either one plastic genotype or six locally
adapted genotypes. The landscape consists of shifting climate bands made up of 20
× 20 m patches containing multiple individuals. Effects of seed dispersal, breadth
of the plastic species’ tolerance, steepness of the climate gradient and rate of the
climate shift are also examined. Local adaptation increased the equilibrium range
size and aided range shifts by boosting fitness near range edges. However, when
the rate of climate change was doubled on a steep gradient, locally adapted trees
exhibited a higher percent loss of range during the climate shift. The plastic annual
species with short dispersal was unable to recover its range size even after the
climate stabilized, while the locally adapted annuals tracked climate change well.
The results suggest that in most situations local adaptation and longer dispersal
distances will be advantageous, though not necessarily sufficient, for tracking
suitable climates. However, local adaptation might put species with long
generation times at greater risk when climate shifts are very rapid. If confirmed by
empirical tests, these results suggest that identifying variation between species in
how fitness varies along climate gradients and in these key demographic rates
might aid in prioritizing management actions.
Key words: Climate change, dispersal, life history, local adaptation, range
shift, simulation
Abstract
The article states that local adaptation might affect climate-driven range shifts in
plants, and if this might differ between plants with different life histories. The
results suggest that in most situations local adaptation and longer dispersal
distances will be advantageous, though not necessarily sufficient, for tracking
suitable climates. If confirmed by empirical tests, these results suggest that
identifying variation between species in how fitness varies along climate gradients
and in these key demographic rates might aid in prioritizing management actions.
Перевод
Моделирование влияния местной адаптации и истории жизни на способность
растений отслеживать климатические сдвиги
Многие исследования изучали влияние рассредоточения на местную
адаптацию, но гораздо меньше внимания уделялось тому, как местная
адаптация влияет на изменение диапазона. Цель этого исследования состояла
в том, чтобы проверить, как местная адаптация может повлиять на
климатические сдвиги ареала у растений и может ли это отличаться у
растений с разной историей жизни. Смоделированная динамика сдвига
ареала сравнивалась для гипотетических однолетних, многолетних и
древесных видов, каждый из которых состоял либо из одного пластичного
генотипа, либо из шести локально адаптированных генотипов. Ландшафт
состоит из смещающихся климатических полос, состоящих из участков
размером 20 × 20 м, содержащих несколько особей. Исследованы также
эффекты рассредоточения семян, широты толерантности пластичных видов,
крутизны климатического градиента и скорости климатического сдвига.
Локальная адаптация увеличивала размер равновесного диапазона и
способствовала сдвигам диапазона, повышая приспособленность вблизи
краев диапазона. Однако, когда скорость изменения климата была удвоена на
крутом градиенте, местные адаптированные деревья показали более высокую
процентную потерю диапазона во время изменения климата. Пластичные
однолетние виды с коротким расселением не смогли восстановить свой
размер ареала даже после стабилизации климата, в то время как местные
адаптированные однолетники хорошо отслеживали изменение климата.
Результаты показывают, что в большинстве ситуаций местная адаптация и
более длинные расстояния рассеивания будут благоприятными, хотя и не
обязательно достаточными, для отслеживания подходящих климатических
условий. Однако местная адаптация может подвергнуть виды с длительным
временем генерации большему риску, когда климатические сдвиги
происходят очень быстро. Если эти результаты будут подтверждены
эмпирическими тестами, то можно предположить, что выявление различий
между видами в том, как меняется приспособленность вдоль климатических
градиентов и в этих ключевых демографических показателях, может помочь
в определении приоритетов управленческих действий.