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Keywords:

  • climate change;
  • river network;
  • spatial model;
  • summer extreme;
  • thermal habitat
  • cambio climático;
  • extremo de verano;
  • hábitat térmico;
  • modelo espacial;
  • red hidrológica

Abstract:  Climate change will likely have profound effects on cold-water species of freshwater fishes. As temperatures rise, cold-water fish distributions may shift and contract in response. Predicting the effects of projected stream warming in stream networks is complicated by the generally poor correlation between water temperature and air temperature. Spatial dependencies in stream networks are complex because the geography of stream processes is governed by dimensions of flow direction and network structure. Therefore, forecasting climate-driven range shifts of stream biota has lagged behind similar terrestrial modeling efforts. We predicted climate-induced changes in summer thermal habitat for 3 cold-water fish species—juvenile Chinook salmon, rainbow trout, and bull trout (Oncorhynchus tshawytscha, O. mykiss, and Salvelinus confluentus, respectively)—in the John Day River basin, northwestern United States. We used a spatially explicit statistical model designed to predict water temperature in stream networks on the basis of flow and spatial connectivity. The spatial distribution of stream temperature extremes during summers from 1993 through 2009 was largely governed by solar radiation and interannual extremes of air temperature. For a moderate climate change scenario, estimated declines by 2100 in the volume of habitat for Chinook salmon, rainbow trout, and bull trout were 69–95%, 51–87%, and 86–100%, respectively. Although some restoration strategies may be able to offset these projected effects, such forecasts point to how and where restoration and management efforts might focus.

Resumen:  Es probable que el cambio climático tenga profundo efectos sobre especies de peces dulceacuícolas de agua fría. A medida que incrementa la temperatura, la distribución de peces de agua fría puede cambiar y contraerse en respuesta. La predicción de efectos del calentamiento proyectado en redes de arroyos es complicada debido a la baja correlación entre la temperatura del agua y la temperatura del aire. Las dependencias espaciales en las redes de arroyos son complejas porque la geografía de los procesos en los arroyos esta determinada por las dimensiones en la dirección del flujo y por la estructura de la red. Por lo tanto, la predicción de cambios dirigidos por el clima en la biota de arroyos está rezagada en comparación con lo esfuerzos de modelado terrestre. Pronosticamos cambios inducidos por el clima en el hábitat térmico de 3 especies de peces de agua fría – Oncorhynchus tshawytscha, O. mykiss y Salvelinus confluentus – en la Cuenca del Río John Day, en el noroeste de Estados Unidos. Utilizamos un modelo estadístico espacialmente explícito diseñado para pronosticar la temperatura del agua en redes de arroyos con base en el flujo y la conectividad espacial. La distribución espacial de los extremos de temperatura en los arroyos durante los veranos de 1993 a 2009 estuvo determinada principalmente por la radiación solar y los extremos interanuales de la temperatura del aire. En un escenario de cambio climático moderado, estimamos que las declinaciones en 2100 en el volumen de hábitat de Oncorhynchus tshawytscha, O. mykiss y Salvelinus confluentus fueron de 39–95%, 51–87% y 86–100%, respectivamente. Aunque algunas estrategias de restauración pueden ser capaces de compensar estos efectos proyectados, tales predicciones apuntan hacia como y donde se pueden enfocar los esfuerzos de restauración y manejo.