Predicting distribution of white stork (Ciconia ciconia Linnaeus, 1758) under climate change in Turkey

Abstract

Turkey has different habitats for bird species because of its location and geographical characteristics and also its location is used by birds as a migratory route. Although the white stork (Ciconia ciconia) is a summer immigrant coming in spring and leaving in autumn, it can be seen in Turkey continuously. In this study, it is aimed to determine the present and future situation of the white stork which is seen as a significant bird in Anatolian culture. For this purpose, white stork data recorded in Turkey between the years 2000-2018 were downloaded from Global Biodiversity Information Facility (www.gbif.org) website. These presence data were classified as 472 for spring, 457 for summer, 159 for autumn and 62 for winter. Elevation, slope, ruggedness index, topographic position index and climate variables were prepared using ArcMap 10.2 software. In order to determine the future status of the target species, the scenarios HadGEM2 RCP 4.5 and RCP 8.5 of 2050 and 2070 were used. Models obtained with MaxEnt software, the data were divided into 75% training and 25% test data and cross validation test was performed. Spring, summer, autumn and winter seasons of the models created for today and future potential maps were obtained. It was determined that climate variables made the most contribution to the models and slope, ruggedness index and topographic position index were the following variables having important contributions. As a result, there is no potential threat in the future climate scenarios for white storks in Turkey. In particular, according to the 2070 RCP 8.5 scenario, the potential is predicted to ameliorate in all seasons. In the coming years, it is expected that the Bosphorus, which is located on the migration road of birds, will be used more frequently. Furthermore, it is foreseen that the increase in the future temperature and the decrease in precipitation will affect this situation.

Keywords

• HadGEM2,RCP 4.5 ve 8.5,Maximum Entropy,Modellling,Birds

Türkiye'de leylek (Ciconia ciconia Linnaeus, 1758) dağılımının iklim değişikliğine göre kestirimi

Abstract

Türkiye sahip olduğu konumu ve coğrafi özellikleri dolasıyla kuş türleri için farklı habitatları barındırmakta ve aynı zamanda da kuşların göç yolu üzerinde bulunmaktadır. Leylek (Ciconia ciconia) Türkiye’ye ilkbaharda gelip son baharda ayrılan bir yaz göçmeni olmasına rağmen sürekli olarakta görülebilmektedir. Anadolu kültüründe de önemli bir yeri olan leyleğin Türkiye’deki dağılımının günümüz ve gelecekteki durumunu ortaya konmuştur. Bu çalışmada Global Biodiversity Information Facility (www.gbif.org) sitesinden çalışma alanına ait leylek verilerinin 2000-2018 yılları arasındaki kayıtları indirilmiştir. Bu veriler İlkbahar için 472, yaz için 457, sonbahar için 159 ve kış için 62 nokta da var verisi şeklinde sınıflandırılmıştır. Altlık olarak Yükselti, Eğim, Engebelilik indeksi, Topoğrafik Pozisyon indeksi ve iklim değişkenleri ArcMap 10.2. yazılımı ile hazırlanmıştır. Modellemede maksimum entropi yöntemi ve gelecek içinde 2050 ve 2070 yıllarına HadGEM2 RCP 4.5 ve RCP 8.5 senaryoları kullanılmıştır. MaxEnt yazılımı ile elde edilen modellerde veriler % 75 eğitim ve % 25 test verisi olarak ayrılarak çapraz geçerlilik testi yapılmıştır. İlkbahar, Yaz, Sonbahar ve Kış mevsimleri için elde edilen modellerin günümüz ve gelecek potansiyel haritaları elde edilmiştir. Modellere en fazla katkıyı iklim değişkenlerin yaptığı onları eğim, engebelilik indeksi ve topoğrafik pozisyon indeksinin takip ettiği belirlenmiştir. Sonuç olarak Türkiye’de leylek için mevsimler itibariyle gelecek iklim senaryolarında olası bir tehdit görülmemektedir. Özellikle de 2070 yılı RCP 8.5 senaryosu göre tüm mevsimlerde potansiyelin daha iyi olacaktır. Gelecek yıllarda özellikle kuşların Göç Yolu üzerinde bulunan İstanbul Boğazı’nın daha çok kullanılacağı görülmektedir. Bu duruma gelecekteki sıcaklığın artması ve yağışların azalmasının etki edeceği öngörülmektedir.

Keywords

• HadGEM2,RCP 4.5 ve 8.5,Maksimum entropi,Modelleme,Kuşlar

References

1. Aksay, C.S., Ketenoğlu, O., Kurt, L., 2005. Küresel ısınma ve iklim değişikliği. Selçuk Üniversitesi Fen Fakültesi Fen Dergisi, 1(25): 29-42.
2. Anderson, R. P., Gonzalez J. I., 2011. Species-specific tuning increases robustness to sampling bias in models of species distributions: An implementation with maxent. Ecological Modelling, 222(15): 2796-2811.
3. Atalay, İ., 1997. Türkiye Coğrafyası, Ege Üniversitesi Basımevi, İzmir.
4. Avcı, M., 2000. Yeryüzünün zoocoğrafya bölgeleri ve Türkiye’nin yeri. Coğrafya Dergisi, 8:157-200.
5. Baldwin, R.A., 2009. Use of Maximum entropy modeling in wildlife research. Entropy, 11(4):854-866.
6. Barış, Y. S., 2003. Kuşlarda Göç ve Türkiye’nin Göç Açısından Önemi, Halkalamaya Giriş. Kursu Ders Notları, Kuş Araştırmaları Derneği, Ankara.
7. Bildstein, K.L., Smith, J.P., Yosef, R., 2007. Migration counts and monitoring. In: Eds, Bird, D.M. and Bildstein, K.L., Raptor research and management techniques, Hancock House, Surrey, UK.
8. Boria, R.A., Olson, L.E., Goodman, S.M., Anderson, R.P., 2014. Spatial filtering to reduce sampling bias can improve the performance of ecological niche models. Ecological Modelling, 275:73-77.

9. Bozyurt, O., Bahadır, M., 2013. Leyleklerin mevsimsel göçleri ile iklimsel parametreler arasındaki ilişkilerin istatistiksel analizi. Coğrafi Bilimler Dergisi, CBD 11(1):1-11.
10. Carrascal, L.M., Bautista, L.M., Lázaro, E., 1993. Geographical variation in the density of the White Stork Ciconia ciconia in Spain: Influence of habitat structure and climate. Biological conservation, 65(1): 83-87.
11. Chenchouni, H., 2017. Variation in White Stork (Ciconia ciconia) diet along a climatic gradient and across rural-to-urban landscapes in North Africa. International journal of biometeorology, 61(3):549-564.
12. Del Hoyo, J., Elliot, A., Sargatal, J., 1992. Handbook of the Birds of the World. vol. 1: Ostrich to Ducks. Lynx Edicions, Barcelona, Spain.
13. Demircan, M., Demir, Ö., Atay, H., Eskioğlu, O., Yazıcı, B., Gürkan, H., Tuvan, A., Akçakaya, A., 2015. Türkiye’de yeni senaryolara göre iklim değişikliği projeksiyonları. http://tucaum.ankara.edu.tr/wp-content/uploads/sites/280/ 2015 /08/semp8_13.pdf Erişim: 11.03.2019
14. Elith J., Graham, C.H., Anderson, R.P., Dudik, M., Ferrier, S., Guisan, A., 2006. Lehmann A. Novel methods improve prediction of species’ distributions from occurrence data. Ecography, 29:129–151.
15. Erciyas, K., 2005. Kuşlarda oriyantasyon. Yüksek Lisans Tezi, Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Samsun.
16. GBIF (2018). GBIF Occurrence Data. https://doi.org/ 10.15468/dl.kuxauc. Erişim: 25 Aralık 2018
17. Hall, M.R., Gwinner, E., Bloesch, M., 1987. Annual cycles in moult, body mass, luteinizing hormone, prolactin and gonadal steroids during the development of sexual maturity in the White Stork Ciconia ciconia. J. Zool., 211: 467-486.
18. Hancock, J.A., Kushlan, J.A., Kahl, M.P., 1992. Storks, Ibises And Spoonbills Of The World. Academic Press, London.
19. Hernandez, P.A., Graham, C.H., Master, L.L., Albert, D.L., 2006. The effect of sample size and species characteristics on performance of different species distribution modeling methods. Ecography, 29(5):773-785.
20. Hijmans, R.J., Cameron, S.E., Parra, J.L., Jones, P.G., Jarvis, A., 2005. Very high resolution interpolated climate surfaces for global land areas. International Journal of Climatology, 25(15):1965-1978.
21. IUCN, 2019. BirdLife International 2016. Ciconia ciconia. The IUCN Red List of Threatened Species 2016: e.T22697691A86248677, http://dx.doi.org/10.2305/IUCN.UK.2016- 3.RLTS.T22697691A86248677.en Erişim: 21.01.2019
22. Jenness, J., 2006. Topographic Position Index (tpi_jen. avx) Extension for ArcView 3. x version 1.2. Jenness Enterprises, Flagstaff, AZ.
23. Jovani, R., Tella, J.L., 2004. Age‐related environmental sensitivity and weather mediated nestling mortality ın White Storks Ciconia ciconia. Ecography, 27(5): 611-618.
24. Kasparek, M., Kılıç A., 1989. Brutverbreitung und Bestandsentwickwng des Weißstorches (Ciconia ciconia) in der Türkei. https://www.researchgate.net/publication/287465097_ Brutverbreitung_und_Bestandsentwicklung_des_Weissstorches_Ciconia_ciconia_in_der_Turkei/stats. Erişim: 12.03.2019
25. Kirwan, G.M., Boyla, K.A., Castell, P., Demirci, B., Özen, M., Welch, H., Marlow T., 2008. The Birds of Turkey: The distribution, taxonomy and breeding of Turkish Birds. Publisher: Christopher Helm. London.
26. Kiziroğlu, İ., 2008. Türkiye Kuşları Kırmızı Listesi. Desen Matbaası, Ankara.
27. Mert, A., Kıraç, A., 2017. Habitat suitability mapping of Anatololacerta danfordi (Günter, 1876) in Isparta-Sütçüler District. Bilge International Journal of Science and Technology Research, 1(1):16-22.
28. Monterroso, P., Brito, J.C., Ferreras, P., Alves, P.C., 2009. Spatial ecology of the European wildcat in a Mediterranean ecosystem: dealing with small radio-tracking datasets in species conservation. J. Zool., 279: 27–35.
29. Özkan, K., Sentürk, Ö., Mert, A., Negiz, M.G., 2015. Modeling and mapping potential distribution of Crimean juniper (Juniperus excelsa Bieb.) using correlative approaches. Journal of Environmental Biology, 36(1):9.
30. Öztürk, K., 2002. Küresel iklim değişikliği ve Türkiye’ye olası etkileri. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 22(1):47-65.
31. Parmesan, C., Ryrholm, N., Stefanescu, C., Hill, J. K., Thomas, C. D., Descimon, H., Huntley, B., Kaila, L., Kullberg, J., Tammaru, T., Tennent, W. J., Thomas, J. A., Warren, M., 1999. Poleward shifts in geographical ranges of butterfly species associated with regional warming. Nature, 399(6736):579-583.
32. Phillips S.J., Anderson R.P., Schapire R.E., 2006. Maximum entropy modeling of species geographic distributions. Ecological Modelling, 190:231-259.
33. Pounds, J.A., Fogden, M.P.L., Campbell, J.H., 1999. Biological response to climate change on a tropical mountain. Nature 398:611-615.
34. Reif, J., Št'astný, K., Bejček, V., 2010. Contrasting effects of climatic and habitat changes on birds with northern range limits in central Europe as revealed by an analysis of breeding bird distribution in the Czech Republic. Acta Ornithologica, 45(1):83-90.
35. Riley, S.J., DeGloria, S.D., Elliot, R., 1999. A terrain ruggedness ındex that quantifies topographic heterogeneity. Intermountain Journal of Sciences, 5(1-4):23-27.
36. Sensoy, S., Demircan, M., Ulupınar, U., Balta, I., 2008, Türkiye iklimi. Turkish State Meteorological Service (DMİ), Ankara.
37. Si Bachir, A., Chenchouni, H., Djeddou, N., Barbraud, C., Céréghino, R., Santoul, F., 2013. Using self-organizing maps to investigate environmental factors regulating colony size and breeding success of the White Stork (Ciconia ciconia). J Ornithol, 154:481–489.
38. Süel, H., Mert, A., Yalcinkaya, B., 2018. Changing potential distribution of gray wolf under climate change in lake district, Turkey. Applied Ecology and Environmental Research, 16(5):7129-7137.
39. Tobolka, M., Zolnierowicz, K.M., Reeve, N.F., 2015. The effect of extreme weather events on breeding parameters of the White Stork Ciconia ciconia. Bird Study, 62(3): 377-385.
40. Tütüncü, Ş., Onuk, B., Kabak, M., 2012. Leylek (Ciconia ciconia) dili üzerine morfolojik bir çalışma. Kafkas Univ. Vet. Fak. Derg., 18 (2012):623-626.
41. Walther, G.R., Post, E., Convey, P., Menzel, A., Parmesan, C., Beebee, T.J.C., Fromentin J-M., Hoegh-Guldberg, O., Bairlein, F., 2002. Ecological responses to recent climate change. Nature, 416(6879):389-395.
42. Ward, D.F., 2007. Modelling the potential geographic distribution of ınvasive ant species in New Zealand. Biological Invasions, 9(6):723-735.
43. Wisz, M.S., Hijmans, R., Li, J., Peterson, A.T., Graham, C., Guisan, A., 2008. Effects of sample size on the performance of species distribution models. Diversity and Distributions, 14(5):763-773.