Plant species biogeographic origin shapes their current and future distribution on the world's highest island mountain

• Published in: The Journal of ecology Vol. 111; no. 2; pp. 372 - 379
• Main Authors: Trethowan, Liam A., Walker, Barnaby E., Bachman, Steven P., Heatubun, Charlie, Puradyatmika, Pratita, Rustiami, Himmah, Utteridge, Timothy M. A.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Oxford Blackwell Publishing Ltd 01.02.2023
• Subjects: Bayesian analysis; Bayesian theory; Biogeography; Collections; Flora; Flowers & plants; global change; herbarium specimens; Indonesia; Lowlands; Mountains; Phylogenetics; Phylogeny; Plant species; Plants (botany); Probability theory; Sahul; Species richness; Species-area relationship; Sunda; New Guinea; Australia; Asia; Sumatra; Indonesia
• ISSN: 0022-0477; 1365-2745
• DOI: 10.1111/1365-2745.14022

In New Guinea, low elevations are thought to be dominated by plant species with biogeographic origins in Sunda (Borneo, Sumatra, Java, Mainland Asia) and high elevations by species from Sahul (Australia and New Guinea). In regions where frequent surveys of the flora are unfeasible, herbarium specimens collected over time offer an opportunity to study the co‐occurrence of species. Over 7000 collections have been made on New Guinea's Mount Jaya allowing us to examine species presence under current and future temperatures. Applying a Bayesian phylogenetic mixed effects model to the Mount Jaya elevation gradient, we show that species of Sunda origin are more likely to occupy warmer lowlands and Sahul species cooler higher elevations. Using the model to predict species distributions under a 2°C increase, we find that Sahul species are less likely to tolerate future temperatures, especially below 1000 m. Predictions also show a potential increase in species richness across the gradient. It is unclear if these increases are possible due to limits imposed by the species area relationship. Synthesis. These results emphasise how biogeographic origin influences current and future species distributions on tropical mountains. It remains to be seen how our results link to traits that dictate species' ability to tolerate increasing temperatures. Abstrak Dataran rendah di New Guinea diperkirakan didominasi oleh jenis tumbuhan yang berasal dari kawasan biogeografi Sunda (Kalimantan, Sumatra, Jawa dan Asia Daratan), sedangkan dataran tingginya didominasi oleh jenis dari Sahul (Australia dan New Guinea). Spesimen herbarium yang dikumpulkan dalam kurun waktu yang lama, memberi kesempatan untuk mempelajari keberadaan jenis tersebut, terutama dari kawasan yang tidak memungkinkan untuk dilakukan survei. Dari Gunung Jaya, New Guinea, telah dikumpulkan lebih dari 7000 koleksi yang memungkinkan bagi kami untuk mempelajari keberadaan jenis‐jenis tersebut pada kondisi suhu saat ini maupun di masa depan. Dengan menggunakan model Bayesian phylogenetic mixed effects pada gradien ketinggian Gunung Jaya, kami menemukan bahwa jenis yang berasal dari Sunda mempunyai kecenderungan menempati dataran rendah yang lebih hangat, sedangkan jenis yang berasal dari Sahul menempati dataran tinggi yang lebih dingin. Model untuk memprediksi persebaran jenis di bawah kenaikan suhu 2°C telah digunakan, dan ditemukan bahwa jenis‐jenis Sahul cenderung tidak dapat menoleransi suhu di masa depan, terutama pada ketinggian dibawah 1000 m. Hasil prediksi juga menunjukkan potensi peningkatan keanekaragaman jenis di seluruh gradien. Tidak jelas apakah peningkatan keanekaragaman jenis ini mungkin dikarenakan adanya hubungan antara jenis dan areanya. Sintesis. Hasil riset ini menekankan pada bagaimana asal biogeografi dapat mempengaruhi persebaran jenis pada masa kini dan masa depan di kawasan pegunungan tropis. Namun demikian, masih perlu dilihat bagaiman hasil studi kami yang terkait dengan sifat‐sifat yang menentukan kemampuan jenis menyesuaikan dengan adanya peningkatan suhu. An expert verified list of c. 7000 herbarium specimens shows that Mount Jaya's lowland forests are dominated by species that originated further west on the islands and mainland of Sunda. At higher elevations more and more eastern, Sahulian species are present. Model predictions suggest that warmer temperatures will favour the persistence of Sunda rather than Sahul species.