Climatic suitability and potential distribution of South American tropical moist forests from the Last Glacial Maximum to 2100

Abstract

This thesis analyzes the climatic suitability and potential distribution of South American tropical moist forests from the Last Glacial Maximum to the year 2100. It investigates how past, present, and future climatic conditions have influenced and may continue to influence the spatial patterns of these ecosystems. Chapter 2 assesses the climatic suitability of tropical forests throughout the Late Quaternary, encompassing both glacial and post-glacial periods, with a focus on eight key intervals: the Last Glacial Maximum (LGM), Heinrich Stadial 1 (HS1), Bølling–Allerød (BA), Younger Dryas (YD), the Holocene (subdivided into early, middle, and late phases) and the present. The objective is to understand how colder and more variable climatic regimes shaped the spatial configuration of forest habitats and how the transition to more stable interglacial conditions, from the Holocene to the present, influenced the expansion, contraction, or persistence of climatically suitable areas. This approach highlights the responses of tropical forests to gradual warming and changes in moisture regimes that followed the end of the last glacial period. Chapter 3 focuses on future scenarios, projecting climatic suitability under contemporary conditions (1970–2000) and across four time intervals between 2021 and 2100. Using ecological niche modeling with the MaxEnt algorithm and CMIP6 climate data, the study simulates the impacts of different socioeconomic pathways (SSP1–2.6, SSP2–4.5, SSP3–7.0, and SSP5–8.5) on forest distribution. The models predict a general decline in suitable areas, particularly under high-emission scenarios, raising concerns about the resilience of tropical forests in the face of accelerating climate change. By integrating paleoecological, current, and future data, this research provides a comprehensive understanding of the biogeographical dynamics of South American tropical forests and offers valuable insights for conservation planning amid ongoing global climatic disruptions. Keywords: Tropical moist forests; Climatic suitability; Ecological niche modeling; Paleoclimatology; Climate change; Last Glacial Maximum; Future scenarios; South America

Esta tese analisa a adequabilidade climática e a distribuição potencial das florestas tropicais úmidas da América do Sul desde o Último Máximo Glacial até o ano de 2100. Investiga como as condições climáticas passadas, presentes e futuras influenciaram e podem continuar a influenciar os padrões espaciais desses ecossistemas. O Capítulo 2 avalia a adequabilidade climática das florestas tropicais ao longo do Quaternário Tardio, abrangendo tanto a era glacial quanto o período pós-glacial, com foco em oito intervalos-chave: Último Máximo Glacial (LGM), Estádio de Heinrich 1 (HS1), Bølling–Allerød (BA), Dryas Recente (YD), Holoceno (subdividido em inicial, médio e tardio) e o presente. O objetivo é compreender como regimes climáticos mais frios e variáveis moldaram a configuração espacial dos habitats florestais e de que forma a transição para condições interglaciais mais estáveis, do Holoceno ao presente, influenciou a expansão, contração ou persistência das áreas climaticamente adequadas. Essa abordagem evidencia as respostas das florestas tropicais ao aquecimento gradual e às mudanças nos regimes de umidade que se seguiram ao fim da última era glacial. O Capítulo 3 foca nos cenários futuros, projetando a adequabilidade climática sob condições contemporâneas (1970–2000) e em quatro intervalos de tempo entre 2021 e 2100. Utilizando modelagem de nicho ecológico com o algoritmo MaxEnt e dados climáticos do CMIP6, são simulados os impactos de diferentes trajetórias socioeconômicas (SSP1–2.6, SSP2–4.5, SSP3–7.0 e SSP5–8.5) sobre a distribuição das florestas. Os modelos preveem um declínio geral das áreas adequadas, especialmente sob cenários de altas emissões, levantando preocupações sobre a resiliência das florestas tropicais diante do acelerado processo de mudança climática. Ao integrar dados paleoecológicos, atuais e futuros, o estudo contribui para uma compreensão mais profunda da dinâmica biogeográfica das florestas sul- americanas e oferece subsídios relevantes para o planejamento da conservação frente às perturbações climáticas globais. Palavras-chave: Florestas tropicais úmidas; Adequabilidade climática; Modelagem de nicho ecológico; Paleoclimatologia; Mudanças climáticas; Último Máximo Glacial; Cenários futuros; América do Sul