景観抵抗は、河川景観における在来魚種の分布変動と気候変動に対する脆弱性を媒介している

Landscape resistance mediates native fish species distribution shifts and vulnerability to climate change in riverscapes.

• Michael T LeMoine
• Lisa A Eby
• Chris G Clancy
• Leslie G Nyce
• M Jakober
• Dan J Isaak

抄録

景観抵抗が多くの種の気候変動に対する脆弱性にどのように影響するかについては、より広範な理解が必要であり、また、分散の障壁が脆弱性にどのように影響するかについても理解する必要がある。淡水の生物多様性は特に危険にさらされているが、これまでの研究では、比較的大きな体格と機動力を持つ人気の高い冷水魚（サケ、マス、イワナなど）に焦点を当ててきた。これらの魚類は、運動性の低い種よりも、生息地の変化を巧みに追跡することができる可能性がある。小型で運動性の低い魚類は、気候変動の影響を示す研究にはほとんど登場しないが、彼らの熱耐性によっては、環境変化に対して特に脆弱である可能性がある。温暖化した河川景観の中で20年の間隔で280の場所を再訪することで、私たちは占有率の変化（すなわち、場所の絶滅と植民地化の確率）を記述し、体格、温度、生息地の好みの範囲にまたがる4種の魚について、それらの変化に関連した環境条件を評価しました。体格の大きい2種のトラウトはサイト占有率に小さな変化を示し、主に気温の高い渓流域ではブルトラウトが9.2％（95％CI=8.3％～10.1％）の減少を経験し、ウエストスロープカットスロートラウトは有意ではない1％の増加を経験した。もともとネットワーク全体に広く分布していた小柄な体格のクールウォータースリムカジカは、サイト占有率が48.0％（95％ CI = 42.0％～54.0％）減少し、気温の高い渓流域や山火事の影響を受けた地域で減少が顕著であった。体格の小さい比較的水温の高いロングノーズデイスは、調査期間中、主により大きな河川を占有し、接続された支流の下部で発生が増加した。カジカとカジカの分布の変化は、人為的な水の分水、自然のステッププール、急な上流域のカスケードなどの障害物によって著しく制約されていた。この結果は、水生生物群集が気候変動に対して様々な反応を示していることを示唆しており、水生生物の生物多様性を保全するためには、通路と河川の接続性を改善することが重要な気候適応策となることを示唆している。

A broader understanding of how landscape resistance influences climate change vulnerability for many species is needed, as is an understanding of how barriers to dispersal may impact vulnerability. Freshwater biodiversity is at particular risk, but previous studies have focused on popular cold-water fishes (e.g., salmon, trout, and char) with relatively large body sizes and mobility. Those fishes may be able to track habitat change more adeptly than less mobile species. Smaller, less mobile fishes are rarely represented in studies demonstrating effects of climate change, but depending on their thermal tolerance, they may be particularly vulnerable to environmental change. By revisiting 280 sites over a 20-year interval throughout a warming riverscape, we described changes in occupancy (i.e., site extirpation and colonization probabilities) and assessed the environmental conditions associated with those changes for four fishes spanning a range of body sizes, thermal and habitat preferences. Two larger bodied trout species exhibited small changes in site occupancy, with bull trout experiencing a 9.2% (95% CI = 8.3%-10.1%) reduction, mostly in warmer stream reaches, and westslope cutthroat trout experiencing a nonsignificant 1% increase. The small-bodied cool water slimy sculpin, originally distributed broadly throughout the network, experienced a 48.0% (95% CI = 42.0%-54.0%) reduction in site occupancy, with declines common in warmer stream reaches and areas subject to wildfire disturbances. The small-bodied comparatively warmer water longnose dace primarily occupied larger streams and increased its occurrence in the lower portions of connected tributaries during the study period. Distribution shifts for sculpin and dace were significantly constrained by barriers, which included anthropogenic water diversions, natural step-pools and cascades in steeper upstream reaches. Our results suggest that aquatic communities exhibit a range of responses to climate change, and that improving passage and fluvial connectivity will be important climate adaptation tactics for conserving aquatic biodiversity.

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