Research press release

気候変動:温暖化する世界では温暖化に適応した高山植物の頻度が低下するかもしれない

Nature Climate Change

Climate change: Frequency of warm-adapted alpine plants may decrease in warming world

今後の気候温暖化によって、高山植物(ミヤマナデシコや矮性サポナリアなど)のそれぞれの種において、温暖化した気候に適応した植物の数が減少すると考えられることが、モデル化研究によって明らかになった。この知見について報告する論文が、Nature Climate Change に掲載される。この不適応と考えられる現象は、これらの高山植物の地理的分布域が気候変動によって変化するにつれて、これらの植物が直面するリスクをさらに増大させる可能性がある。

気候温暖化に伴って気温が変化すると、在来植物種は、絶滅に直面したり、新しい条件に適応したり、気候の変化に追随したりすると考えられる。さまざまな生物の将来的な移動の必要性を予測する研究において、種は、その成長と生存に適した最適な温度範囲を持つ1つの単位として扱われるのが一般だ。しかし、この温度範囲に関しては、種内多様性がほとんど無視されている。

今回、Johannes Wesselyたちは、ヨーロッパアルプスの高山植物6種(ミヤマナデシコ、矮性サポナリア、long-nosed lousewortを含む)の気候耐性の種内多様性を考慮したモデルを作成し、21世紀の気候温暖化に対してどのように応答するのかを明らかにした。このモデルは、種内多様性に関係なく、それぞれの種の地理的分布域が減少することを予測しており、以前の研究とも一致している。ところが、ミヤマナデシコ(Dianthus alpinus)を除く5種については、より温暖な気候に遺伝的に適応している植物の頻度が気候温暖化とともに低下すると予測された。この直感に反した現象は、おそらく最先端定着効果と優先効果によって引き起こされるものと考えられる。別の言い方をすれば、1つの種の地理的分布域の最先端部ですでに見つかっている低温適応植物は、非定着地域にまで拡大する可能性があるが、気候の変化に伴って、温暖化に適応した植物の定着、ひいては生存を妨げる可能性もある。

今回の研究は、不適応の可能性を明らかにしただけでなく、局所適応と種内多様性を考慮しなければ、気候変動の影響の正確な予測が過小評価される可能性があることも明らかにした。

For alpine plants — such as the alpine pink or the dwarf soapwort — future climate warming may lead to reductions in the number of plants within each species adapted to warmer weather, according to a modelling study published in Nature Climate Change. This potential maladaptation could further increase the risk that these plants face as their geographical ranges shift owing to climate change.

As temperatures shift with climate warming, local species of plants may face extinction, adapt to new conditions, or track the changing climate. Studies predicting the future migration needs of different organisms generally treat species as a single unit with an optimal temperature range that suits their growth and survival. This range, however, largely ignores within-species (intraspecific) variation.

Johannes Wessely and colleagues developed a model that considered intraspecific variations in the climate tolerance of six species of alpine plants (including the alpine pink, the dwarf soapwort and the long-nosed lousewort) from the European Alps to understand how they will respond to climate warming in the twenty-first century. Consistent with previous research, the model predicts losses in the geographical range of each species, irrespective of intraspecific variations. For five species (excluding the alpine pink or Dianthus alpinus), however, a decreased frequency in the proportion of plants that are genetically adapted to warmer temperatures is predicted with climate warming. This counterintuitive phenomenon is likely driven by leading-edge colonization and priority effects. In other words, cold-adapted plants already found at the leading edge of a species’ geographical range can expand into uncolonized territory, however they might also impede the establishment, and therefore survival, of warm-adapted plants as the climate shifts.

This study not only reveals the potential for maladaptation, but also that accurate predictions of the effects of climate change could be underestimated if local adaptation and variation within species are not considered.

doi: 10.1038/s41558-021-01255-8

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